摘 要:面向“双碳”战略的重大需求,加快培养储能领域创新型领军人才,是突破储能核心技术攻关、加速行业发展的关键。西安交通大学顺应新工科建设的发展要求,通过建立学科交叉人才培养机制,校企协同、产教融合育人新体制,在科教融汇中实现新的突破,形成“三位一体”的人才培养模式。
关键词: 双碳;储能;人才培养;产教融合
积极稳妥推进碳达峰碳中和,是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,是中华民族和人类命运共同体永续发展的必然选择,也是推动经济结构转型升级、形成绿色低碳产业竞争优势,实现高质量发展的内在要求。储能技术的创新突破将成为带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的重要引领技术,对实现“双碳”目标具有重大意义。加快储能领域“高精尖缺”人才培养,增强产业关键核心技术攻关和自主创新能力,以产教融合发展推动储能产业高质量发展,抢占新一轮能源战略制高点,是现代高校尤其是能源动力领域科学研究与人才培养的时代需求和历史使命,也是新工科建设的重要内容。
深刻认识培养储能创新人才的时代背景
能源安全事关经济社会发展全局,积极发展清洁能源,推动经济社会绿色低碳转型,已经成为国际社会应对全球气候变化的普遍共识。我国提出“双碳”目标,是在“人类命运共同体”共同价值观下,承担大国责任和使命担当的具体体现,是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策,是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展,着力解决资源、生态、环境和气候约束等突出问题,实现中华民族永续发展和确立国民经济和社会发展道路的必然选择。国家发展改革委和国家能源局于2016年联合发布了《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》,将储能技术上升为国家能源战略的重要支撑。储能贯穿新能源开发与利用的全部环节,是能源转换与缓冲、调峰与提效、传输与调度、管理与运用的核心技术,既是国家能源安全的重要保障,也是电动汽车等新兴产业的主要发展动力,具有重要的战略价值和广阔的产业前景。2020年1月,教育部、国家发展和改革委员会、国家能源局三部委联合制定了《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024年)》,提出了“深化多学科人才交叉培养,推动建设储能技术学院”“推动人才培养与产业发展有机结合,加强产教融合创新平台建设”以及“加强储能技术专业条件建设,完善产教融合支撑体系”等多个举措,力争在“十四五”这一碳达峰的关键期和窗口期内提高我国储能相关专业的人才培养数量和质量,支撑我国储能产业转型升级。2022年8月31日,教育部办公厅、国家发展改革委办公厅、国家能源局综合司联合发布了《关于实施储能技术国家急需高层次人才培养专项的通知》,提出为我国储能领域核心技术突破培养和储备一批创新能力强、具有国际视野和引领产业快速发展的领军人才。
深层次分析当前高校储能人才培养面临的问题
1.亟需培养储能领域关键核心技术自主创新的领军型人才根据《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》和《中国能源展望2030》,预计到2030年储能领域人才需求巨大。由于储能技术涉及物理、化学、材料、能源与动力、电子、电气、机械等多领域学科交叉,亟需培养系统性掌握多学科知识的大量高层次人才。从我国现有储能人才结构来看,不仅领军人才、复合型创新人才紧缺,骨干工程人才和基础人才的存量也不足,人才已经成为制约产业发展和升级的最大软肋。开展储能科学与工程新兴领域专业研究与建设,培养储能领域领军型人才,任务十分紧迫。
2.亟需打造产教融合及校企协同的创新机制储能技术综合性强,技术成果应用广泛,许多关键核心技术突破需综合应用多领域的知识;同时,储能技术发展需求往往领先于高校基础研究进展。因此,校企亟须联合培养出既系统性掌握多学科知识、又具有产品化和工程化开发经验的实用型、复合型人才。然而,目前高校和储能企业缺乏能够打通“创新链—产业链—人才链”、促进综合性聚集性产教融合机制的有效支撑,“双师型”师资队伍的作用有待进一步发挥,校企良性互动有待进一步加强。
3.储能领域关键核心技术亟待突破常见的储能技术主要包括电池储能、超级电容储能、化学储能、机械储能、热储能、氢储能等。其中,电池储能、超级电容储能和热储能技术较为成熟,应用也相当广泛。每种储能方式都有其亟待突破的核心技术,诸如储能材料寿命、储能密度、系统集成、过程控制、运行成本等。以电池储能为例,需要规范化、标准化、系统化地对电池选择、系统工艺、充放电管理、温控系统设计、质量把控等过程进行全寿命、全环节的综合考量;液流电池、燃料电池等全产业链的许多核心技术还在发展完善中;市场上的电池储能产品很难同时满足绿色低碳、安全可靠、经济高效、长寿命、易回收等要求。因此,储能领域关键核心技术的突破,需要打破学科壁垒,促进产教融合;高校在人才培养上需要从学科建设、队伍建设、机制建设等多方面着手。
深化储能创新人才培养体系的模式构建在无先例可循的条件下,西安交通大学(以下简称“西安交大”)于2020年创办全国首个储能科学与工程专业,首批建设国家储能技术产教融合创新平台(以下简称“国家储能平台”),实施了学科交叉、产教融合、科教融汇“三位一体”的储能拔尖人才培养新模式。
1.构建学科交叉人才培养新格局构建储能人才培养体系。学校充分汇聚八大学科(含3个A+学科)优势,成立专业建设委员会,聘请多位院士担任首席科学家以及国家电网、南方电网、中国华能、中国华电等龙头企业负责人等校内外专家为成员,深度参与专业建设与人才培养体系的规划与构建。建立本硕博贯通的“基础—专业—创新创业”梯次递进的培养方案;结合我国新工科建设和国际工程教育发展趋势,出版了我国第一部针对储能科学与工程知识体系与课程设置的指导书——《储能科学与工程本科专业知识体系与课程设置》,以便为全国有关开设储能科学与工程新专业的高校提供探索经验和范式;举办储能科学与工程专业发布会暨储能科学与工程专业建设、科技创新、产教融合高端论坛;创办国际期刊《Energy Storage and Saving》,并入选了中国科技期刊卓越行动计划;连续主办两届储能与节能国际会议,汇聚来自政府部门、龙头企业、高等院校等相关单位共商储能专业人才培养大计。这些举措有力推动了储能科学与工程专业和学科建设,截至2023年,全国共有24个省市的63所高校设置了“储能科学与工程”专业。建设完善储能专业教材体系。对于储能这个新兴专业,储能专业教材建设要探索传统基础理论与最新科学发展技术的有机结合,充分吸纳相关学科的最新发展的理论、原理及其应用;要探索利用数字化资源,扩充教材的信息量;要探索基础知识与工程应用的有机结合,充分耦合相关行业的技术动态、工程实例,使学生达到学以致用、以用促学的目的。此前,由西安交大牵头完成的《储能科学与工程新兴领域基础教材的研究与建设》项目分析总结了储能专业大类基础课程和专业核心课程所涉及的知识点,提出储能专业“核心教材目录”和“补充教材目录”。目前,依托教育部储能科学与工程战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设项目,由西安交大牵头,与多所高校及高等教育出版社等单位,组建了包含11名院士在内的专家学者团队,共同开展储能科学与工程战略性新兴领域的教材体系编写,计划于2025年出版。打造校企协同的双导师团队。西安交大组建形成了包括中科院院士3名、国家级教学名师2名、国家级人才23名等在内的共80余人的校内教师队伍,聘请中国华电集团、中国华能集团等14家能源领域龙头企业兼职导师27位,校企导师联合指导学生,全程开展储能领域人才培养工作。通过组建双导师团队,促进校企深度融合,从而构建起创新链—人才链“两链融合”的人才培养体系,切实提升人才自主培养质量。
2.打造产教融合新载体、新机制首批建设产教融合创新平台。为打造引领未来科技发展、培养复合型创新型人才的新高地,在教育部、国家发展和改革委员会、陕西省人民政府的指导下,联合11家能源龙头企业,西安交大通过“揭榜挂帅”,首批入选建设获批“国家储能技术产教融合创新平台”,以企业需求为导向,统筹23个包括国家级平台在内的实践创新基地校企资源,联合中国华能、中国华电等11家行业龙头企业打造产教融合新样板;首批建设国家储能技术产教融合创新。平台下设5个研究室,53个实训模块,覆盖储能基础研究、工程应用和标准测试全链条。构建“四主体一联合”的创新联合体。落实《国家产教融合建设试点实施方案》部署要求,按照学校党委提出的“一中心、一孵化、两围绕、一共享”(1121)的产学研深度融合新模式,聚焦国家重大需求、地方经济产业需求,产学研深度融合发展,以国家储能平台为载体,聚焦服务国家储能未来产业发展,建立多个校企联合创新研究院,促进校地、校企深度融合,在实战中培养储能领域高层次人才,实现人才共育、过程共管、责任共担、成果共享。创新产教融合机制建设。学校统一部署,校企联合储能创新研究院以任务为牵引,以目标为驱动,创建“事业部”专业化运行模式,创新校企产教融合科研组织模式,研发有组织的科研管理流程,让企业工程师入驻学校,推动企业成为技术创新决策、研发投入、科研组织和成果转化的主体,开展战略导向、应用牵引的有组织的技术攻关,突破“甲乙双方、一纸合同、一个项目、一笔经费”的传统合作模式。通过体制机制创新,汇聚高等学校、科研院所及企业等多方优势资源,打通产教融合科技创新链薄弱环节,全面推进产教融合平台建设、人才培养、技术攻关和成果转化。
3.在科教融汇中实现新突破深入学习落实2022年国家发展改革委和国家能源局《“十四五”新型储能发展实施方案》,西安交大国家储能平台聚焦规模化储能的国家重大需求、分布式储能的潜在经济主战场、以零碳能源系统为代表的碳中和社会需求,与国内31个省(市、自治区)、56家企业建立合作关系,承担20项国家“揭榜挂帅”任务,推进校地深度融合,力求破解校企协同、科教融汇、产教融合育人难题。国家储能平台牵头,联合相关组织和企业,牵头开展《中国制造业重点领域技术创新绿皮书(2022)》中的储能装备部分的编制工作,为我国储能装备发展提供技术参考。西安交大国家储能平台以“揭榜挂帅”技术和项目攻关为牵引,遴选优秀的团队开展技术攻关。经过数年努力,西安交大国家储能平台科研团队研制了大规模新型储热装置并已形成生产线,应用于北京、青海、甘肃光热电站、电力调峰、农业供能、智慧能源管理等不同领域;发布了陕西省首台套自研自产车用氢燃料电池堆产品,实现了陕西氢燃料电池研发及生产“零的突破”;在陕西榆林搭建了先进的氢水循环分布式能源系统测试平台并建成了规模化、实用化零碳智慧能源站。
面向未来培养储能创新人才的思考
一是持续加强具备强烈创新精神和学科交叉背景的教师队伍建设。进一步加强高端储能人才的培养和引进,培养并选拔具有学科交叉背景的优秀青年教师并建立合理的人才流动和交流机制,持续建设具备储能技术、储能材料和储能系统等跨学科、综合交叉的创新团队。
二是吸引行业企业更加深入参与到高校人才培养中来。继续整合学校资源、企业资源及社会资源,强化创新创业教育,优化完善传统实践教学环节,让企业导师从本科阶段起就“一对一”参与人才培养,完善包括“基础实践、专业实践、研究创新”三层次、本硕博融会贯通、循序渐进的储能技术创新实践教学体系。
三是加强人才培养和科技创新的有机结合。更好健全以原始创新、集成创新和产业发展为导向的科技创新机制,以及大团队、大平台、大项目向学生深度开放的科研育人机制,从项目攻关、双导师校企联合人才培养等多个方面进行更全面深入的合作。
四是建立储能专业质量标准。完善储能专业的质量标准建设,探索适用于储能专业新工科人才培养的质量标准,为多学科交叉融合背景下的学生能力评价和考核提供指导。在不断迈向实现“双碳”目标的进程中,储能行业和技术发展日新月异。我们将面向储能产业和核心技术攻关需求,继续深化产教融合创新,努力实现教育、科技、人才一体推进,加快培养一批支撑储能领域核心技术突破和产业发展的高层次领军型人才,为提升国家储能领域战略核心技术的自主创新能力作出应有的贡献。
【作者单位:西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台(中心),何雅玲为中国科学院院士,西安交通大学学术委员会主任,国家储能技术产教融合创新平台(中心)主任】
(原载2024年第5期《中国高等教育》杂志)