浅谈风能利用相关专业学生的课程设置与培养

浅谈风能利用相关专业学生的课程设置与培养

　　风能利用课程设计,谁是最早利用风能的人,利用风能的发明【摘要】中国的风电已进入快速发展期。国家发改委《可再生能源中长期发展规划》中提到，到2020年中国风电装机容量要达到3000万千瓦。实现这一目标，关键因素在于人才，随着风电产业的飞速发展，人才的短缺会成为行业发展的“瓶颈”。着力建设能够培养风能利用高素质人才的专业成为目前的形式必须。本文将就风能利用专业的学生的培养问题提出一些看法。【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0010-01风能是目前世界上关注度最高的可再生能源之一。因为现今除水电之外，风电是开发技术最成熟、开发成本最小，也是未来最具有大规模开放价值的可再生能源。随着化石能源的国际价格不断上涨，风电成本已经与核电相当，远低于太阳能、生物质能及其他可再生能源的发电成本。近年来，随着设备制造水平的提高，风电设备的建设成本大幅度的降低，所以全世界主要经济体不约而同地将风电发展列入国家能源优先发展战略之一。目前，各国都投入精力致力于风能利用的产业。一项产业能够顺利地发展，需要有相应的技术理论以及专业的人才队伍支持。各国政府为了发展风能产业，在政策上给予倾向，资金上给予支持，相关科学技术研究和人才培养也非常重视。我国是全世界风电发展速度最快国家之一，截止2009年底中国风电装机总容量已经是全世界第二的国家。风电建设的规模不断扩大，风力发电市场管理逐步规范；风电设备的自主制造能力不断加强；风电相关法律政策环境不断改善，越来越多的科研单位也把目光投入到风能利用特别是风力发电相关技术的科研攻关上。2006年实施《中华人民共和国可再生能源法》第三章第十二条明确规定：国务院教育行政部门应当将可再生能源知识和技术纳入普通教育、职业教育课程。在高校内设置独立的新能源（特别是风能）利用的相关专业，为新能源事业培养高素质的储备人才亦是迫在眉睫。那么，如何建立针对风能利用产业的需要的专业呢？该专业的学生又应该如何培养？下面，笔者将对这些问题提出一些看法。笔者作为高校教师，在高校教授风力发电机组电气与控制这门课程，该课程教授的学生是本校机电学院的热能与动力专业风能方向的大四学生。热能与动力专业的学生作为机电学院的学生，机械设计制造方面的专业知识准备充足，但是电气工程方面的知识欠缺，尤其是当涉及到电机学、电力电子技术以及电力系统运行的课程内容的时候这种欠缺非常明显。另外，电气工程及其自动化专业的学生在本科阶段学习风力发电相关课程，或是继续深造进行风力发电相关研究时，对机械设计制造方面知识的欠缺也成为学习研究时的掣肘。风能的利用，特别是风力发电是个复杂的、综合性十分强的产业。从风力发电设备发出电能，到将电能传输上电网，整个过程涉及到多个领域、多门专业的知识和理论。首先，应确定好专业的培养目标。风能利用相关专业应该培养基础扎实，知识面宽，具有较强的实践能力和良好的发展潜力的高级专门人才。学生毕业后能够从事风电场的规划、设计、施工、运行与维护，风力发电机组设计与制造，风能资源测量与评估，风电机组的并网运行，风电机组调用，风力发电新技术开发等相关的技术与管理工作，对并能从事其它相关领域的专门技术工作。作为修读风能利用专业的学生，要对风力发电设备、及其相关辅助设备、电力系统自动化、继电保护、电器学、电机学等方面的知识有一定掌握，所以在课程设置上应兼具机械设计制造专业和电气工程及其自动化专业的特点，不仅做到涉及面广，针对不同的研究方向又能够有极好的专业偏重性。所以，学生应主要学习流体、机械、电气等学科的基础理论，学习风资源测量与评估、空气动力学、机械设计与制造、自动控制的理论和技术，电工电子、信息控制及计算机技术，电力系统（暂态、稳态）分析与电力系统继电保护、发电厂电气主系统，高电压技术，使学生具有进行风电机组及风电场的设计、制造、运行、试验研究、项目投资与管理的基本能力，一定的创新能力，较强的实践能力和良好的发展潜力。所以，基础专业课的设置方面，要全面地涵盖到机械设计制造以及电气工程相关的基础内容，应包括以下课程：理论力学，材料力学，风力机空气动力学，金属工艺学，机械设计基础，机械制造技术基础，电路原理，模拟/数字电子技术，电机学，电力电子技术基础，自动控制理论，电力系统分析，电力系统继电保护原理，等等。作为风能利用专业的学生，除了要全面地掌握了解机械设计制造和电气工程的专业知识，在进入高年级之后还要有侧重点地研究方向的选择。笔者认为，研究方向大致可分为以下三个方面：主要研究方向是相关风力发电机组及其控制系统的，包括主体的风力机、发电机、偏航系统、制动系统、液压系统等部分的设计和制造。目前风力发电市场上应用最广泛的风电机组是双馈异步风力发电机组，而应用前景最好的应是直驱永磁同步风力发电机组。选择这个研究方向的学生在基础的机械设计制造和电气理论的基础知识上，应对特种电机及其控制技术，直流/交流速控制系统，风电机组的控制优化等方面有所掌握。风力发电和传统发电方式相比，因为风速的不确定是风电场的出力预测也具有不确定性。随着风电场的建设容量越来越大，风电场功率输出的不确定对于电力系统的影响日益明显，不能够忽视。这一方向主要在于学习研究建立风电机组功率预测系统以及革新风电机组的并网技术，应对风电机组的控制技术、电力系统自动化运行、电力系统调度以及EMS等相关课程进行学习并掌握。针对风电的并网技术以及网上运行时安全调度的问题都是目前风电产业领域需要研究的重点。目前来说，风电行业发展的“瓶颈”在于风电的市场消纳问题。这一方向主要解决风电工程与电网工程建设进度不一致的实际的现状以及风电相较传统发电模式市场竞争力较弱的现状，就应对电力市场调度、风电与火电联合运行、风电与水电联合运行等课题进行学习研究。相较于高职类风力专业的培养，风能利用本科专业应该着眼于培养高起点、高层次的风 力发电相关人才，不是培养一般的技术员。经过四年的教育，毕业生要具有进行风力发电机组和风电场的设计、制造、运行、试验研究以及项目投资与管理的基本能力，成为有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才。[1]肖创英.欧美风电发展的经验与启示[M].北京：中国林业出版社，2010.4.[2]吴广龙. 浅谈风力发电的技术现状与发展趋势[J].装备制造， 2010，（1）：115.[3]祁和生，沈德昌.我国大型风力发电产业发展现状[J].电气时代，2010，（2）：29-31.