基于数字化电厂理念的教学改革探索与实践

王鸿懿

摘 要 2016年是国家“十三五”规划开局之年，“十三五”期间发电企业将面临节能减排、减员增效等多重压力，发电企业的数字化转型及升级势在必行，做为专业培养人才的教学改革必须先行启动。本文首先介绍了数字化电厂的概念，并阐述了国内外数字电厂的现状，分析了热工自动化专业教学改革的必要性及存在的问题，最后从理论教学和实践教学两方面探索提出教学改革的措施。

关键词 数字化电厂 热工自动化专业 教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A

2016年是国家“十三五”规划的开局之年，在“十三五”期间发电企业将面临节能减排、减员增效等多重压力，但同时也是电力发展的又一个重要战略机遇期；目前中国经济社会进入新常态，转向经济结构优化升级、创新驱动发展。基于这样的大背景，电力行业作为支撑国民经济和社会发展的基础性行业，受到了较大的冲击。电力市场表明，低速增长将成为新常态。

发电企业如何积极应对经济转型，适应经济发展新常态，打造、建设高效、安全节约的数字化电厂是发电企业的首选。做为培养发电企业中自动控制人才的专业，进行相应人才培养模式及课程体系的改革必须先行启动。本文首先介绍数字化电厂的概念和国内外数字化电厂的现状，然后阐述教学改革的必要性和存在的问题，最后探索提出了教学改革的措施。

1数字化电厂的概念

数字化工厂在全世界并没有形成公认的统一的定义，但在我国电力行业标准《火力发电厂热工自动化术语》DL/T701-2012中，对数字化电厂采用了电厂数字化和数字化 电厂二术语进行解释。电厂数字化是利用计算机及微处理器技术将反映火电厂生产和管理过程对象的现象、特征、本质及规律的声音、文字、数字、符号、图形和图象等模拟信息转换为数字信息的过程。数字化电厂是电厂数字化达到一定程度后的概念。

电厂的数字化应包括在其各个生存过程，分为六个层面：即电厂规划和设计的数字化、电厂建设的数字化、电厂运行的数字化、电厂经营管理的数字化等各个层面，才可称得上是全面的数字化电厂；数字化电厂具有以下六个特点：数字化、模型化、可视化、互操作性、信息化、智能化。

热工自动化专业的毕业生在未来的工作中，将参与到电厂的各个层面，因此适应形势、与时俱进进行教学改革势在必行。

2国内外数字化电厂的现状

2.1 国外现状

近年来，数字化电厂建设取得了长足的进步，德国的尼德豪森电厂是全球第一家数字化电厂，控制系统为西门子TXP-2000，除锅炉安全监控系统（FSSS）、汽轮机控制和保护系统（DEH、ETS）、重要的模拟量采用常规方案外，均采用了现场总线控制系统。被称为尼德豪森二期工程的德国诺伊拉特电厂1100MW的F机组和G机组，控制系统西门子TXP-3000，与尼德豪森一期相比，不仅被控对象采用了Profibus-DP协议，仪表与全部采用了Profibus-PA协议，同时在常用电源系统还采用了IEC61850协议。

2.2国内现状

国内电厂在运行方面基本实现了过程控制及设备运行的初级数字化，具备了一定的控制优化和状态检修能力。也已经有相当一部分火力发电厂采用了现场总线技术，如即将投产的华电常德电厂（2€？60MW）现场总线控制系统占40%，在主控和辅控系统中都有用到；

3基于数字化电厂理念的教学改革的必要性

3.1数字化电厂的推进，要求专业人才知识体系的转型

我国经济正向结构调整的新常态转型，“十三五”规划期间对电力行业将会有更高的要求，尤其是传统能源方面，因此将进一步推进数字化电厂。数字经济和信息时代的到来，电力消费者对于供电可靠性、电能质量及多元化服务的要求越来越高，另一方面发电企业内部也面临减员增效和节能减排的双重压力。基于行业的需求，要求专业人才在一定的知识基础上，适应社会和发电企业的发展，这样就要求学生的知识面广，在具备理论基础的能力上，着重培养创新能力。

3.2自动化技术的发展

数字化电厂采用故障预警、无人值守等技术，将满足发电企业节能减排和减员增效的要求，而实现电厂的数字化主要依据自动化技术。其中先进的测量技术、控制技术和在线优化技术，进行数据挖掘和故障预警技术，能够实现锅炉燃烧的优化及故障预警等，从而实现节能减排和减员增效。这些先进的技术和手段都为适应经济形势的发展，发电企业将全面实行数字化、智能化，这主要依赖于自动化技术的发展。

4目前人才培养中存在的问题

4.1人才培养模式深化拓展

目前专业培养人才主要是面向火电、核电行业，但在“十三五”规划期间电力工业的发展重点预计会向分布式能源、热电联产等方向发展，以及更高容量、更高参数、更高效洁净的方向发展，因此专业的人才培养模式必须能够在传统优势的基础上，深度挖掘利用专业领域的新知识，并适当开拓新的领域。在优势领域里做深做强，并适当探索新领域，这是当前人才培养的首要问题。

4.2 教学中存在的问题

鉴于社会经济形势的发展及人才培养模式的改革，原有的课程设置及采用教材的不适应显得尤为突出。适应经济形势的发展变化，增减相应课程，并修订课程中的内容，也需要修订相应教材。

5探索人才培养模式和课程体系的改革措施

5.1人才培养模式的改革

我校的热工自动化专业是为电力行业基层培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才，因此改革首先要适应电力行业的要求，并根据本专业的现状，借鉴和学习其他高校的经验进行改革。因此，首先到本省、外省的先进发电企业进行走访和调研，了解企业的发展战略和自动化技术现状，以及对热工自动化专业人才的具体要求；其次，到同行业高校进行调研，学习改革的措施，借鉴成功经验及教训；并实时关注本专业毕业生的动态及听取学生的反馈，根据学生的切身体验，对人才培养模式进行动态更新。

5.2 课程体系的改革

在正确的人才培养模式的指导下，对具体的课程体系进行改革主要从理论教学和实践教学两方面进行：

5.2.1理论教学的改革

基于数字化电厂理念下，电厂的测量技术、控制技术、在线优化技术和数据挖掘技术都将在电厂中得到广泛的应用，相应这些内容课程的增设就十分必要。除传统的一些必要的专业课外，可增设选修课或开设讲座等，或通过专家学者的报告等，使学生接触和学习这些前沿的知识，做为知识储备，才能在工作岗位上立于不败之地。

现有课程的教材也需要实时更新，测控技术日新月异，在教学过程中可通过编写讲义、教案等，或在网络教学平台中向学生补充发布先进的技术的内容。

总之，通过传统和现代的教育手段相结合，为学生补充信息。

5.2.2实践教学的改革

实践教学是整个教学环节中重要的一部分，实践教学的改革主要从两方面进行：实验设备及实验手段的改革。

目前学校加大了对教学的投入，不断更新增置教学实验设备。利用此契机，新增加的设备应面向数字化电厂的运行及管理，例如现场总线控制系统、智能设备的添置，将来还应加大对大数据利用、互联网+等方面的投入，使学生能够在学校掌握最前沿的知识，并为将来的创新提供驱动力。

在教学的各个环节进行全方位的改革，才能培养出适应社会经济形势发展的人才。

6结语

基于社会经济形势的大背景，适应数字化电厂的发展，进行教学改革势在必行。人才培养模式的改革和课程体系的改革都是在教育方针的指导下，结合热工自动化专业的特点，探索改革措施，具有较强的理论和实践推广价值。

参考文献

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