面向新型电力系统的电气工程与智能控制人才培养改革探讨*

朱婷婷 张慧娥

新疆工程学院能源工程学院 乌鲁木齐 830008

0 引言

能源结构优化和利用效率提高是目前能源产业发展需要考虑的重要问题，2020 年9 月，我国在联合国大会上提出了二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现“碳中和”的“双碳”目标[1]，提出更明确、更具体、更绿色的可持续发展道路[2]，电力系统作为能源互联网的重要组成部分，构建“双碳”目标驱动且具备新能源消纳、工业互联网、大数据中心、人工智能等特性的新型电力系统具有重要意义。面对能源互联网的新型战略目标，电力等相关企业作为主要载体，需向低碳、能源、数字化转型以解决企业内部外部相关矛盾和问题[3]。

在新型电力系统产业发展和企业的转型中，对该领域的人才需求将进行转变，电气工程与智能控制专业作为教育部为满足社会对人才迫切需求的特设专业[4]，主要服务电气工程的电厂综合信息管理、电气设备自动制造行业，用电互动平台、分布式电源系统、智能电表管理及电动汽车充放电装置建设等行业。本文通过提取新型电力系统特征和企业需求，构建电气工程与智能控制专业的技术能力素质培养目标，尝试建立适应行业发展的综合素质人才培养课程体系，最后对实现新型电力系统背景下的电气工程与智能控制专业人才培养目标的具体模式进行探讨。

1 新型电力系统背景下的特征提取和专业人才知识能力素质要求

1.1 针对以新能源为主体的新型电力系统的基本特征，电气工程与智能控制专业人才要具备的知识能力和素质

为实现“双碳”战略目标，现阶段能源结构的调整在不断进行，为实现能源产业的可持续发展，可再生能源在电网中实现了广泛的利用[5]，因此，要构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系，着力提高利用效能，深化电力体制改革，以新能源为主体。为达到这些目标，电气工程与智能控制专业人才应具备以下知识能力和素质要求。

1.1.1 知识

基于电路、模拟电子技术、电力电子技术等基本电路和应用知识，系统性地掌握关于电力系统运行的电气部分设备结构知识，以及系统稳态运行及暂态分析计算等知识。具备现阶段新能源分布式发电技术的基础知识——面对我校该专业服务的地域和领域，主要包括风力发电和光伏发电相关技术知识。

2）光伏发电系统的组成及工作原理，光伏并网的要求及技术指标，光伏电站逆变器的应用，光伏电站的故障类型、故障时采取的措施，大规模光伏、风电并网对电网的影响的分析等[7]。

1.1.2 行业需求及能力

面对新能源广泛利用的现状，电气工程与智能控制专业人才应掌握系统化的理论知识，具备胜任电力系统未来具体岗位工作的能力：完成风电场和光伏电站相关电气设备基本操作的能力；解决风电场和光伏电站相关电气设备的基本故障，具备厂站的运行维护能力；在现代企业的运行过程中，具备风电场和光伏电站的基本工程管理和业务交流的能力。

1.1.3 素质需求

具备能源互联发展与现代新型电力系统的综合能源观，在新能源发展的背景下具备基本的节能意识和能源高效利用意识，对就业岗位充满热爱，能艰苦奋斗等。

面对新型电力系统今后以新能源为主体的结构特征，抽取知识、能力素质要求，其映射关系如图1 所示。

据《中国农民工调研报告》显示，新生代农民工的受教育程度逐步提升，其受教育程度在农民工中的占比由20世纪80年代的小学教育水平为主，逐步过渡到90年代以初中教育水平为主，2000年后，这个群体中的高中生比重最大，到今天，新生代农民工多半接受了中专或大专教育，有的还接受了正规的大学教育。相比于老一代农民工，这些农民工在今天的信息时代，他们完全可以与城市同龄人一样，借助于现代手段和信息技术完全可以获取自己想要的不同知识，他们具有较强的信息获取能力，其运用的途径、手段和方式也多种多样，网络和自媒体成为其了解外部世界的常用手段，这些新生代农民工的知识获取和知识更新速度和能力都与城市同龄人一样。

图1 新型电力系统以新能源为主体特征与专业人才培养映射关系

1.2 针对新型电力系统的数字化特点，本专业提出的知识、能力素质要求

能源结构的变革和信息通信技术、控制技术、人工智能等技术深度融合[8]，提出以电网为核心，与热、冷、气、交通等交互的能源网进行扩展构成能源互联网，而新型电力系统作为核心，为支撑能源互联网建设，具备数字化的特征，实现整体感知、采集、控制及保护的智能化和一体化，需要电力、控制及信息等各项技术的融合。电气工程与智能控制专业应具备交叉学科的特性，培养的本专业技术人才需具备跨学科的复合基础知识[9]。针对新型电力系统的数字化特点，本专业技术人才需要具备以下知识、能力素质。

1.2.1 知识

基于传统电气工程学科的通识基础及电力系统知识，需具备电力系统发电机及变压器基本结构原理知识，掌握结合控制系统的建模及控制方法，并可分析系统的相关信号，实现具体设备的信号采集和传感，应用现阶段工业控制器（PLC）和分布式控制系统（DCS）相关知识，基于电力系统稳态和暂态运行实现现代智能电网中一、二次过程的大数据融合，体现新型电力系统的数字化特征。

1）交叉学科基础知识：面对新型电力系统的数字化特征，需具备信号系统的时域分析、频域分析、图形处理能力[10]，以及实现各信号的基本传输和通信基础知识，包括模拟通信和数字通信、模拟信号数字化和数字信号最佳接收理论、数字通信中的编码和同步技术等知识[11]，掌握在电力基础设备中实现测量感知的基本方法。

2）应用于电力系统中的自动控制技术及实际控制系统的监控与运行知识：掌握基于系统的建模和分析方法，采用PLC 进行控制系统设计的整体知识，基于通信、测量及感知知识的分布式控制系统应用于智能电网中的监控和运行基本知识。

3）以电力系统为核心的综合自动运行和高压设备保护的知识：以通信技术和控制基本系统作为实际载体，面对新型电力系统中的发电厂和变电所综合自动运行和高压输电技术的发展，具备发电厂和变电所综合自动化的结构配置、保护与测控、系统监控及安全自动装置知识[12]，及不同介质的电气强度、防雷装置，输电线路的过电压及防雷保护、电力系统的绝缘配合等知识[13]。

1.2.2 行业需求及能力

电气智能与控制专业面对电力系统数字化转变的大趋势，所培养的人才在今后本领域的岗位中应具备电力系统中智能仪表的安装调试及操作应用能力，对控制系统所采集的智能电网大数据的收集及分析能力，实际完成电厂和电网运行的下位控制器操作及上位监控系统的操盘能力，综合自动二次保护装置的基本接线和排故能力，基于电力系统基本运行知识的对一二次设备检修和运行维护及数据管理、分析的能力。

1.2.3 素质需求

数字化的电力系统运行中要求进行数据采集，做到通信及控制的高度集成自动化，因此要求本专业技术人才在具体的运行实践过程中具有一丝不苟的严谨精神，具备遵守设备操作规范的行业行为习惯，并具备技术学习的积极态度。

基于上述知识、能力、素质提取，针对新型电力系统数字化特征的培养映射关系如图2 所示。

图2 新型电力系统数字化特征与专业人才培养映射关系

2 应对新型电力系统背景下的电气工程与智能控制专业课程体系设置

为适应新型电力系统的特点，电气工程与智能控制专业作为适合行业发展的特设专业，保证电力系统紧跟能源结构变化，满足能源互联网需求的以新能源为主体和数字化的特征，基于特征与知识、能力及素质的特征提取，构建符合新型电力系统行业岗位需求的课程体系，形成融合交叉、理论与实践相结合的特色课程体系，围绕电力系统的核心问题及服务核心技术岗位知识能力需求设置通识基础课及专业课并将多学科基础和面对行业发展的特色课程相融合。

1）分解电力系统需要的核心专业课：本专业人才培养的核心目标是培养服务新型电力系统的技术人才，以电力系统为主线，设置核心专业课为发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护。

2）满足岗位需求的交叉学科课程：服务数字化特征的信号与系统、通信原理，监控及操盘的基础控制课程——自动控制原理、PLC 控制技术、DCS技术及检测和测量技术等课程。

3）按照能源结构以新能源为主体的特征课程：风力发电技术、光伏发电与利用、风能与太阳能并网技术等课程。

4）反映行业发展的选修课程：电力系统仿真、高电压技术、电力系统综合自动化、智能电网技术等课程。

5）支撑上述专业课的专业基础和通识基础课程：专业基础课程包括电路、数字电子技术、模拟电子技术、电机学、电力电子技术；通识基础课程包括自然科学类的数学及物理课程及思政课程等。

基于上述课程并按照基础实验、课程设计、实习实训至毕业设计的主线将理论充分结合实践，反映专业应用型人才培养的特征，按照上述本专业课程体系如图3 所示。

图3 面对新型电力系统的专业课程体系结构

3 人才培养模式探讨

针对新型电力系统和岗位人才培养需求的特征抽取，围绕专业核心进行课程体系设置，就具体如何实现能力培养的模式进行探讨。

3.1 理论与实践相结合、知识与能力相统一

电气工程与智能控制专业应对行业发展所培养的人才不仅需要具备围绕电力系统核心的一次、二次系统的知识，还需具备面对新型电力系统的新能源、通信及控制技术相关学科交叉知识，培养目标是培养可为能源互联网的新型电力系统服务的技术人才。

实践则是检验理论课程有效性的重要方法。因此按照知识和能力的上升关系，通过课内实验—课程设计—实习实训—毕业设计的实践课程设置思路，达到人才培养的目标，实现学生知识与能力的统一，符合应用型本科的人才培养目标。

3.2 学校与企业相联合、需求与供应相统一

学校所培养人才将服务于行业的各个岗位，本专业的人才培养依靠学校和企业的联合培养，企业参与人才培养的全过程，包括人才培养方案的制定、培养目标的共同确定和课程的设置，教学资源的共享可采用由企业工程师进行实际教学、企业实习实训基地建设、校企共同建设校内实验室等合作模式，保证人才培养的方向与企业的岗位要求相一致，做到人才需求与学校供应相统一。

3.3 教师与学管相配合、技术与思想相统一

电气工程与智能控制专业人才将服务于电力系统各部门，电力系统是与国家各项工作相关的重要部门，在工作岗位中要求其具备过硬的思想和技术，具备严谨的大国工匠精神、热爱行业及艰苦卓绝的工作态度，不断坚持技术学习的坚韧态度，因此专业教师不仅仅要传授技术知识，更需要与学生管理队伍相互配合，使得课堂上专业教育与思政教育相结合，课堂下技术素质培养与思想引领相结合，做到人才培养过程中技术和思想的统一。

4 结束语

应用型大学对人才的培养需紧跟行业的需求变化，面对“双碳”目标的提出，能源互联网的构建使得电力系统呈现出新的特征，尤其是以新能源为主体和数字化特征对电气工程与智能控制专业提出新的要求，针对行业的需求进行知识、能力的特征提取，对后续课程体系的确定十分重要。面对行业新特征，应以需求—课程设置的模式并借助校企合作平台，实现适合行业需求的技术人才培养。