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      服務“雙碳”戰略 培養儲能創新型領軍人才

      發布時間:2024-04-16 作者:何雅玲 蘭劍 李慧 楊文韜 來源:中國教育新聞網-《中國高等教育》

      [摘 要]面向“雙碳”戰略的重大需求,加快培養儲能領域創新型領軍人才,是突破儲能核心技術攻關、加速行業發展的關鍵。西安交通大學順應新工科建設的發展要求,通過建立學科交叉人才培養機制,校企協同、產教融合育人新體制,在科教融匯中實現新的突破,形成“三位一體”的人才培養模式。

      [關鍵詞]雙碳;儲能;人才培養;產教融合

      積極穩妥推進碳達峰碳中和,是以習近平同志為核心的黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策,是中華民族和人類命運共同體永續發展的必然選擇,也是推動經濟結構轉型升級、形成綠色低碳產業競爭優勢,實現高質量發展的內在要求。儲能技術的創新突破將成為帶動全球能源格局革命性、顛覆性調整的重要引領技術,對實現“雙碳”目標具有重大意義。加快儲能領域“高精尖缺”人才培養,增強產業關鍵核心技術攻關和自主創新能力,以產教融合發展推動儲能產業高質量發展,搶占新一輪能源戰略制高點,是現代高校尤其是能源動力領域科學研究與人才培養的時代需求和歷史使命,也是新工科建設的重要內容。

      深刻認識培養儲能創新人才的時代背景

      能源安全事關經濟社會發展全局,積極發展清潔能源,推動經濟社會綠色低碳轉型,已經成為國際社會應對全球氣候變化的普遍共識。我國提出“雙碳”目標,是在“人類命運共同體”共同價值觀下,承擔大國責任和使命擔當的具體體現,是黨中央統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策,是貫徹新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展,著力解決資源、生態、環境和氣候約束等突出問題,實現中華民族永續發展和確立國民經濟和社會發展道路的必然選擇。

      國家發展改革委和國家能源局于2016年聯合發布了《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》,將儲能技術上升為國家能源戰略的重要支撐。儲能貫穿新能源開發與利用的全部環節,是能源轉換與緩沖、調峰與提效、傳輸與調度、管理與運用的核心技術,既是國家能源安全的重要保障,也是電動汽車等新興產業的主要發展動力,具有重要的戰略價值和廣闊的產業前景。

      2020年1月,教育部、國家發展和改革委員會、國家能源局三部委聯合制定了《儲能技術專業學科發展行動計劃(2020—2024年)》,提出了“深化多學科人才交叉培養,推動建設儲能技術學院”“推動人才培養與產業發展有機結合,加強產教融合創新平臺建設”以及“加強儲能技術專業條件建設,完善產教融合支撐體系”等多個舉措,力爭在“十四五”這一碳達峰的關鍵期和窗口期內提高我國儲能相關專業的人才培養數量和質量,支撐我國儲能產業轉型升級。

      2022年8月31日,教育部辦公廳、國家發展改革委辦公廳、國家能源局綜合司聯合發布了《關于實施儲能技術國家急需高層次人才培養專項的通知》,提出為我國儲能領域核心技術突破培養和儲備一批創新能力強、具有國際視野和引領產業快速發展的領軍人才。

      深層次分析當前高校儲能人才培養面臨的問題

      1.亟需培養儲能領域關鍵核心技術自主創新的領軍型人才

      根據《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》和《中國能源展望2030》,預計到2030年儲能領域人才需求巨大。由于儲能技術涉及物理、化學、材料、能源與動力、電子、電氣、機械等多領域學科交叉,亟需培養系統性掌握多學科知識的大量高層次人才。從我國現有儲能人才結構來看,不僅領軍人才、復合型創新人才緊缺,骨干工程人才和基礎人才的存量也不足,人才已經成為制約產業發展和升級的最大軟肋。開展儲能科學與工程新興領域專業研究與建設,培養儲能領域領軍型人才,任務十分緊迫。

      2.亟需打造產教融合及校企協同的創新機制

      儲能技術綜合性強,技術成果應用廣泛,許多關鍵核心技術突破需綜合應用多領域的知識;同時,儲能技術發展需求往往領先于高?;A研究進展。因此,校企亟須聯合培養出既系統性掌握多學科知識、又具有產品化和工程化開發經驗的實用型、復合型人才。然而,目前高校和儲能企業缺乏能夠打通“創新鏈—產業鏈—人才鏈”、促進綜合性聚集性產教融合機制的有效支撐,“雙師型”師資隊伍的作用有待進一步發揮,校企良性互動有待進一步加強。

      3.儲能領域關鍵核心技術亟待突破

      常見的儲能技術主要包括電池儲能、超級電容儲能、化學儲能、機械儲能、熱儲能、氫儲能等。其中,電池儲能、超級電容儲能和熱儲能技術較為成熟,應用也相當廣泛。每種儲能方式都有其亟待突破的核心技術,諸如儲能材料壽命、儲能密度、系統集成、過程控制、運行成本等。以電池儲能為例,需要規范化、標準化、系統化地對電池選擇、系統工藝、充放電管理、溫控系統設計、質量把控等過程進行全壽命、全環節的綜合考量;液流電池、燃料電池等全產業鏈的許多核心技術還在發展完善中;市場上的電池儲能產品很難同時滿足綠色低碳、安全可靠、經濟高效、長壽命、易回收等要求。因此,儲能領域關鍵核心技術的突破,需要打破學科壁壘,促進產教融合;高校在人才培養上需要從學科建設、隊伍建設、機制建設等多方面著手。

      深化儲能創新人才培養體系的模式構建

      在無先例可循的條件下,西安交通大學(以下簡稱“西安交大”)于2020年創辦全國首個儲能科學與工程專業,首批建設國家儲能技術產教融合創新平臺(以下簡稱“國家儲能平臺”),實施了學科交叉、產教融合、科教融匯“三位一體”的儲能拔尖人才培養新模式。

      1.構建學科交叉人才培養新格局

      構建儲能人才培養體系。學校充分匯聚八大學科(含3個A+學科)優勢,成立專業建設委員會,聘請多位院士擔任首席科學家以及國家電網、南方電網、中國華能、中國華電等龍頭企業負責人等校內外專家為成員,深度參與專業建設與人才培養體系的規劃與構建。建立本碩博貫通的“基礎—專業—創新創業”梯次遞進的培養方案;結合我國新工科建設和國際工程教育發展趨勢,出版了我國第一部針對儲能科學與工程知識體系與課程設置的指導書——《儲能科學與工程本科專業知識體系與課程設置》,以便為全國有關開設儲能科學與工程新專業的高校提供探索經驗和范式;舉辦儲能科學與工程專業發布會暨儲能科學與工程專業建設、科技創新、產教融合高端論壇;創辦國際期刊《Energy Storage and Saving》,并入選了中國科技期刊卓越行動計劃;連續主辦兩屆儲能與節能國際會議,匯聚來自政府部門、龍頭企業、高等院校等相關單位共商儲能專業人才培養大計。這些舉措有力推動了儲能科學與工程專業和學科建設,截至2023年,全國共有24個省市的63所高校設置了“儲能科學與工程”專業。

      建設完善儲能專業教材體系。對于儲能這個新興專業,儲能專業教材建設要探索傳統基礎理論與最新科學發展技術的有機結合,充分吸納相關學科的最新發展的理論、原理及其應用;要探索利用數字化資源,擴充教材的信息量;要探索基礎知識與工程應用的有機結合,充分耦合相關行業的技術動態、工程實例,使學生達到學以致用、以用促學的目的。此前,由西安交大牽頭完成的《儲能科學與工程新興領域基礎教材的研究與建設》項目分析總結了儲能專業大類基礎課程和專業核心課程所涉及的知識點,提出儲能專業“核心教材目錄”和“補充教材目錄”。目前,依托教育部儲能科學與工程戰略性新興領域“十四五”高等教育教材體系建設項目,由西安交大牽頭,與多所高校及高等教育出版社等單位,組建了包含11名院士在內的專家學者團隊,共同開展儲能科學與工程戰略性新興領域的教材體系編寫,計劃于2025年出版。

      打造校企協同的雙導師團隊。西安交大組建形成了包括中科院院士3名、國家級教學名師2名、國家級人才23名等在內的共80余人的校內教師隊伍,聘請中國華電集團、中國華能集團等14家能源領域龍頭企業兼職導師27位,校企導師聯合指導學生,全程開展儲能領域人才培養工作。通過組建雙導師團隊,促進校企深度融合,從而構建起創新鏈—人才鏈“兩鏈融合”的人才培養體系,切實提升人才自主培養質量。

      2.打造產教融合新載體、新機制

      首批建設產教融合創新平臺。為打造引領未來科技發展、培養復合型創新型人才的新高地,在教育部、國家發展和改革委員會、陜西省人民政府的指導下,聯合11家能源龍頭企業,西安交大通過“揭榜掛帥”,首批入選建設獲批“國家儲能技術產教融合創新平臺”,以企業需求為導向,統籌23個包括國家級平臺在內的實踐創新基地校企資源,聯合中國華能、中國華電等11家行業龍頭企業打造產教融合新樣板;首批建設國家儲能技術產教融合創新。平臺下設5個研究室,53個實訓模塊,覆蓋儲能基礎研究、工程應用和標準測試全鏈條。

      構建“四主體一聯合”的創新聯合體。落實《國家產教融合建設試點實施方案》部署要求,按照學校黨委提出的“一中心、一孵化、兩圍繞、一共享”(1121)的產學研深度融合新模式,聚焦國家重大需求、地方經濟產業需求,產學研深度融合發展,以國家儲能平臺為載體,聚焦服務國家儲能未來產業發展,建立多個校企聯合創新研究院,促進校地、校企深度融合,在實戰中培養儲能領域高層次人才,實現人才共育、過程共管、責任共擔、成果共享。

      創新產教融合機制建設。學校統一部署,校企聯合儲能創新研究院以任務為牽引,以目標為驅動,創建“事業部”專業化運行模式,創新校企產教融合科研組織模式,研發有組織的科研管理流程,讓企業工程師入駐學校,推動企業成為技術創新決策、研發投入、科研組織和成果轉化的主體,開展戰略導向、應用牽引的有組織的技術攻關,突破“甲乙雙方、一紙合同、一個項目、一筆經費”的傳統合作模式。通過體制機制創新,匯聚高等學校、科研院所及企業等多方優勢資源,打通產教融合科技創新鏈薄弱環節,全面推進產教融合平臺建設、人才培養、技術攻關和成果轉化。

      3.在科教融匯中實現新突破

      深入學習落實2022年國家發展改革委和國家能源局《“十四五”新型儲能發展實施方案》,西安交大國家儲能平臺聚焦規?;瘍δ艿膰抑卮笮枨?、分布式儲能的潛在經濟主戰場、以零碳能源系統為代表的碳中和社會需求,與國內31個?。ㄊ?、自治區)、56家企業建立合作關系,承擔20項國家“揭榜掛帥”任務,推進校地深度融合,力求破解校企協同、科教融匯、產教融合育人難題。

      國家儲能平臺牽頭,聯合相關組織和企業,牽頭開展《中國制造業重點領域技術創新綠皮書(2022)》中的儲能裝備部分的編制工作,為我國儲能裝備發展提供技術參考。西安交大國家儲能平臺以“揭榜掛帥”技術和項目攻關為牽引,遴選優秀的團隊開展技術攻關。經過數年努力,西安交大國家儲能平臺科研團隊研制了大規模新型儲熱裝置并已形成生產線,應用于北京、青海、甘肅光熱電站、電力調峰、農業供能、智慧能源管理等不同領域;發布了陜西省首臺套自研自產車用氫燃料電池堆產品,實現了陜西氫燃料電池研發及生產“零的突破”;在陜西榆林搭建了先進的氫水循環分布式能源系統測試平臺并建成了規?;?、實用化零碳智慧能源站。

      面向未來培養儲能創新人才的思考

      一是持續加強具備強烈創新精神和學科交叉背景的教師隊伍建設。進一步加強高端儲能人才的培養和引進,培養并選拔具有學科交叉背景的優秀青年教師并建立合理的人才流動和交流機制,持續建設具備儲能技術、儲能材料和儲能系統等跨學科、綜合交叉的創新團隊。

      二是吸引行業企業更加深入參與到高校人才培養中來。繼續整合學校資源、企業資源及社會資源,強化創新創業教育,優化完善傳統實踐教學環節,讓企業導師從本科階段起就“一對一”參與人才培養,完善包括“基礎實踐、專業實踐、研究創新”三層次、本碩博融會貫通、循序漸進的儲能技術創新實踐教學體系。

      三是加強人才培養和科技創新的有機結合。更好健全以原始創新、集成創新和產業發展為導向的科技創新機制,以及大團隊、大平臺、大項目向學生深度開放的科研育人機制,從項目攻關、雙導師校企聯合人才培養等多個方面進行更全面深入的合作。

      四是建立儲能專業質量標準。完善儲能專業的質量標準建設,探索適用于儲能專業新工科人才培養的質量標準,為多學科交叉融合背景下的學生能力評價和考核提供指導。

      在不斷邁向實現“雙碳”目標的進程中,儲能行業和技術發展日新月異。我們將面向儲能產業和核心技術攻關需求,繼續深化產教融合創新,努力實現教育、科技、人才一體推進,加快培養一批支撐儲能領域核心技術突破和產業發展的高層次領軍型人才,為提升國家儲能領域戰略核心技術的自主創新能力作出應有的貢獻。

      【作者單位:西安交通大學國家儲能技術產教融合創新平臺(中心),何雅玲為中國科學院院士,西安交通大學學術委員會主任,國家儲能技術產教融合創新平臺(中心)主任】

      原載2024年第5期《中國高等教育》

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