面向新型電力系統的電氣工程與智能控制人才培養改革探討*

朱婷婷 張慧娥

新疆工程學院能源工程學院 烏魯木齊 830008

0 引言

能源結構優化和利用效率提高是目前能源產業發展需要考慮的重要問題，2020 年9 月，我國在聯合國大會上提出了二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現“碳中和”的“雙碳”目標[1]，提出更明確、更具體、更綠色的可持續發展道路[2]，電力系統作為能源互聯網的重要組成部分，構建“雙碳”目標驅動且具備新能源消納、工業互聯網、大數據中心、人工智能等特性的新型電力系統具有重要意義。面對能源互聯網的新型戰略目標，電力等相關企業作為主要載體，需向低碳、能源、數字化轉型以解決企業內部外部相關矛盾和問題[3]。

在新型電力系統產業發展和企業的轉型中，對該領域的人才需求將進行轉變，電氣工程與智能控制專業作為教育部為滿足社會對人才迫切需求的特設專業[4]，主要服務電氣工程的電廠綜合信息管理、電氣設備自動制造行業，用電互動平臺、分布式電源系統、智能電表管理及電動汽車充放電裝置建設等行業。本文通過提取新型電力系統特征和企業需求，構建電氣工程與智能控制專業的技術能力素質培養目標，嘗試建立適應行業發展的綜合素質人才培養課程體系，最后對實現新型電力系統背景下的電氣工程與智能控制專業人才培養目標的具體模式進行探討。

1 新型電力系統背景下的特征提取和專業人才知識能力素質要求

1.1 針對以新能源為主體的新型電力系統的基本特征，電氣工程與智能控制專業人才要具備的知識能力和素質

為實現“雙碳”戰略目標，現階段能源結構的調整在不斷進行，為實現能源產業的可持續發展，可再生能源在電網中實現了廣泛的利用[5]，因此，要構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，著力提高利用效能，深化電力體制改革，以新能源為主體。為達到這些目標，電氣工程與智能控制專業人才應具備以下知識能力和素質要求。

1.1.1 知識

基于電路、模擬電子技術、電力電子技術等基本電路和應用知識，系統性地掌握關于電力系統運行的電氣部分設備結構知識，以及系統穩態運行及暫態分析計算等知識。具備現階段新能源分布式發電技術的基礎知識——面對我校該專業服務的地域和領域，主要包括風力發電和光伏發電相關技術知識。

2）光伏發電系統的組成及工作原理，光伏并網的要求及技術指標，光伏電站逆變器的應用，光伏電站的故障類型、故障時采取的措施，大規模光伏、風電并網對電網的影響的分析等[7]。

1.1.2 行業需求及能力

面對新能源廣泛利用的現狀，電氣工程與智能控制專業人才應掌握系統化的理論知識，具備勝任電力系統未來具體崗位工作的能力：完成風電場和光伏電站相關電氣設備基本操作的能力；解決風電場和光伏電站相關電氣設備的基本故障，具備廠站的運行維護能力；在現代企業的運行過程中，具備風電場和光伏電站的基本工程管理和業務交流的能力。

1.1.3 素質需求

具備能源互聯發展與現代新型電力系統的綜合能源觀，在新能源發展的背景下具備基本的節能意識和能源高效利用意識，對就業崗位充滿熱愛，能艱苦奮斗等。

面對新型電力系統今后以新能源為主體的結構特征，抽取知識、能力素質要求，其映射關系如圖1 所示。

據《中國農民工調研報告》顯示，新生代農民工的受教育程度逐步提升，其受教育程度在農民工中的占比由20世紀80年代的小學教育水平為主，逐步過渡到90年代以初中教育水平為主，2000年后，這個群體中的高中生比重最大，到今天，新生代農民工多半接受了中?；虼髮＝逃?，有的還接受了正規的大學教育。相比于老一代農民工，這些農民工在今天的信息時代，他們完全可以與城市同齡人一樣，借助于現代手段和信息技術完全可以獲取自己想要的不同知識，他們具有較強的信息獲取能力，其運用的途徑、手段和方式也多種多樣，網絡和自媒體成為其了解外部世界的常用手段，這些新生代農民工的知識獲取和知識更新速度和能力都與城市同齡人一樣。

圖1 新型電力系統以新能源為主體特征與專業人才培養映射關系

1.2 針對新型電力系統的數字化特點，本專業提出的知識、能力素質要求

能源結構的變革和信息通信技術、控制技術、人工智能等技術深度融合[8]，提出以電網為核心，與熱、冷、氣、交通等交互的能源網進行擴展構成能源互聯網，而新型電力系統作為核心，為支撐能源互聯網建設，具備數字化的特征，實現整體感知、采集、控制及保護的智能化和一體化，需要電力、控制及信息等各項技術的融合。電氣工程與智能控制專業應具備交叉學科的特性，培養的本專業技術人才需具備跨學科的復合基礎知識[9]。針對新型電力系統的數字化特點，本專業技術人才需要具備以下知識、能力素質。

1.2.1 知識

基于傳統電氣工程學科的通識基礎及電力系統知識，需具備電力系統發電機及變壓器基本結構原理知識，掌握結合控制系統的建模及控制方法，并可分析系統的相關信號，實現具體設備的信號采集和傳感，應用現階段工業控制器（PLC）和分布式控制系統（DCS）相關知識，基于電力系統穩態和暫態運行實現現代智能電網中一、二次過程的大數據融合，體現新型電力系統的數字化特征。

1）交叉學科基礎知識：面對新型電力系統的數字化特征，需具備信號系統的時域分析、頻域分析、圖形處理能力[10]，以及實現各信號的基本傳輸和通信基礎知識，包括模擬通信和數字通信、模擬信號數字化和數字信號最佳接收理論、數字通信中的編碼和同步技術等知識[11]，掌握在電力基礎設備中實現測量感知的基本方法。

2）應用于電力系統中的自動控制技術及實際控制系統的監控與運行知識：掌握基于系統的建模和分析方法，采用PLC 進行控制系統設計的整體知識，基于通信、測量及感知知識的分布式控制系統應用于智能電網中的監控和運行基本知識。

3）以電力系統為核心的綜合自動運行和高壓設備保護的知識：以通信技術和控制基本系統作為實際載體，面對新型電力系統中的發電廠和變電所綜合自動運行和高壓輸電技術的發展，具備發電廠和變電所綜合自動化的結構配置、保護與測控、系統監控及安全自動裝置知識[12]，及不同介質的電氣強度、防雷裝置，輸電線路的過電壓及防雷保護、電力系統的絕緣配合等知識[13]。

1.2.2 行業需求及能力

電氣智能與控制專業面對電力系統數字化轉變的大趨勢，所培養的人才在今后本領域的崗位中應具備電力系統中智能儀表的安裝調試及操作應用能力，對控制系統所采集的智能電網大數據的收集及分析能力，實際完成電廠和電網運行的下位控制器操作及上位監控系統的操盤能力，綜合自動二次保護裝置的基本接線和排故能力，基于電力系統基本運行知識的對一二次設備檢修和運行維護及數據管理、分析的能力。

1.2.3 素質需求

數字化的電力系統運行中要求進行數據采集，做到通信及控制的高度集成自動化，因此要求本專業技術人才在具體的運行實踐過程中具有一絲不茍的嚴謹精神，具備遵守設備操作規范的行業行為習慣，并具備技術學習的積極態度。

基于上述知識、能力、素質提取，針對新型電力系統數字化特征的培養映射關系如圖2 所示。

圖2 新型電力系統數字化特征與專業人才培養映射關系

2 應對新型電力系統背景下的電氣工程與智能控制專業課程體系設置

為適應新型電力系統的特點，電氣工程與智能控制專業作為適合行業發展的特設專業，保證電力系統緊跟能源結構變化，滿足能源互聯網需求的以新能源為主體和數字化的特征，基于特征與知識、能力及素質的特征提取，構建符合新型電力系統行業崗位需求的課程體系，形成融合交叉、理論與實踐相結合的特色課程體系，圍繞電力系統的核心問題及服務核心技術崗位知識能力需求設置通識基礎課及專業課并將多學科基礎和面對行業發展的特色課程相融合。

1）分解電力系統需要的核心專業課：本專業人才培養的核心目標是培養服務新型電力系統的技術人才，以電力系統為主線，設置核心專業課為發電廠電氣部分、電力系統分析、電力系統繼電保護。

2）滿足崗位需求的交叉學科課程：服務數字化特征的信號與系統、通信原理，監控及操盤的基礎控制課程——自動控制原理、PLC 控制技術、DCS技術及檢測和測量技術等課程。

3）按照能源結構以新能源為主體的特征課程：風力發電技術、光伏發電與利用、風能與太陽能并網技術等課程。

4）反映行業發展的選修課程：電力系統仿真、高電壓技術、電力系統綜合自動化、智能電網技術等課程。

5）支撐上述專業課的專業基礎和通識基礎課程：專業基礎課程包括電路、數字電子技術、模擬電子技術、電機學、電力電子技術；通識基礎課程包括自然科學類的數學及物理課程及思政課程等。

基于上述課程并按照基礎實驗、課程設計、實習實訓至畢業設計的主線將理論充分結合實踐，反映專業應用型人才培養的特征，按照上述本專業課程體系如圖3 所示。

圖3 面對新型電力系統的專業課程體系結構

3 人才培養模式探討

針對新型電力系統和崗位人才培養需求的特征抽取，圍繞專業核心進行課程體系設置，就具體如何實現能力培養的模式進行探討。

3.1 理論與實踐相結合、知識與能力相統一

電氣工程與智能控制專業應對行業發展所培養的人才不僅需要具備圍繞電力系統核心的一次、二次系統的知識，還需具備面對新型電力系統的新能源、通信及控制技術相關學科交叉知識，培養目標是培養可為能源互聯網的新型電力系統服務的技術人才。

實踐則是檢驗理論課程有效性的重要方法。因此按照知識和能力的上升關系，通過課內實驗—課程設計—實習實訓—畢業設計的實踐課程設置思路，達到人才培養的目標，實現學生知識與能力的統一，符合應用型本科的人才培養目標。

3.2 學校與企業相聯合、需求與供應相統一

學校所培養人才將服務于行業的各個崗位，本專業的人才培養依靠學校和企業的聯合培養，企業參與人才培養的全過程，包括人才培養方案的制定、培養目標的共同確定和課程的設置，教學資源的共享可采用由企業工程師進行實際教學、企業實習實訓基地建設、校企共同建設校內實驗室等合作模式，保證人才培養的方向與企業的崗位要求相一致，做到人才需求與學校供應相統一。

3.3 教師與學管相配合、技術與思想相統一

電氣工程與智能控制專業人才將服務于電力系統各部門，電力系統是與國家各項工作相關的重要部門，在工作崗位中要求其具備過硬的思想和技術，具備嚴謹的大國工匠精神、熱愛行業及艱苦卓絕的工作態度，不斷堅持技術學習的堅韌態度，因此專業教師不僅僅要傳授技術知識，更需要與學生管理隊伍相互配合，使得課堂上專業教育與思政教育相結合，課堂下技術素質培養與思想引領相結合，做到人才培養過程中技術和思想的統一。

4 結束語

應用型大學對人才的培養需緊跟行業的需求變化，面對“雙碳”目標的提出，能源互聯網的構建使得電力系統呈現出新的特征，尤其是以新能源為主體和數字化特征對電氣工程與智能控制專業提出新的要求，針對行業的需求進行知識、能力的特征提取，對后續課程體系的確定十分重要。面對行業新特征，應以需求—課程設置的模式并借助校企合作平臺，實現適合行業需求的技術人才培養。