储能科学与工程作为一个新型工科专科,2019年新设置本专业,今年第一届毕业生毕业,作为未来热门专业潜力之星,这个专业到底做什么,让我们一起来了解它吧。
一、学科专业建设背景储能顾名思义就是将能量储存,在清洁能源方面的储能就是将电能用各种方式存储起来,从而平衡电能供给之间的关系,有需要时释放,无需要时存储,最终达到物尽其用目的。
储能能在电力系统的应用场景,主要分为发电侧、输配电侧、用电侧。
其中,发电侧的需求场景较多,包括电力调峰、辅助动态运行、系统调频、可再生能源并网等;输配电侧主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级等;用电侧主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提升供电可靠性等。
在能源清洁化转型过程中,储能系统的重要性已不言而喻。
在风电、光伏迅速发展的背景下,随着我国可再生能源装机规模迅速增大,用户侧负荷呈多样性变化,电力系统面临综合效率不高、运行灵活性受限、各类电源互补互济不足等诸多问题。
为解决以上问题,储能技术应运而生。
储能不仅可以平滑功率输出、跟踪计划出力、削峰填谷, 还可以改善电能质量、调频调压、提高系统可靠性、辅助分布式电源接入等,大大减少弃风弃光, 支撑可再生能源大规模开发和并网。
储能技术的大规模应用,将深刻影响电力系统中资源配置结构,加快我国乃至全球能源结构调整,作为灵活电源的储能技术已成为新型电力系统的中枢环节和关键支撑。
二、专业建设情况随着电力行业储能配置需求以及储能技术的不断进步,储能行业发展迅猛,储能技术对于高质量专业人才的需求呈现井喷式增长。
然而,我国储能行业发展时间较短,并没有培养足够多的相关人才,储能领域面临专业人才供给严重不足的巨大挑战。
为加快培养储能领域“高精尖缺”人才,教育部、国家发展改革委和 国家能源局在 2020 年 2 月联合印发了《储能技术专业学科发展行动计划(2020—2024 年)》,其中提出“经过5年左右努力,增设若干储能技术本科专业、二级学科和交叉学科”, 完善储能技术人才培养专业学科体系,并在本硕博人才培养结构规模和空间布局上科学合理[。
同年,教育部增设了“储能科学与工程”本科专业,专业 代码为080504T,学位授予门类为工学,修业年限 为4年。
西安交通大学在2020年2月成立了我国第一个储能科学与工程本科专业,多所高校也积极响应筹划储能专业。
2021年全国共有25所院校获批储能科学与工程专业,2022年14所院校经批准备案设置该专业,2023年有23所院校开设该专业。
截止目前,全国共有63所院校获批开设储能科学与工程专业。
目前,全国获批国家储能技术产教融合创新平台的高校共有7所。
2021年西安交通大学、天津大学、华北电力大学获批全国首批国家储能技术产教融合创新平台;2023年哈尔滨工业大学、重庆大学、中国石油大学(北京)、上海交通大学4所高校,获批第二批国家储能技术产教融合创新平台。
三、本科阶段课程及实践储能科学与工程专业,是一个多学科深度交叉融合形成的新兴专业,具有多样化的应用背景、多维度的知识体系、多层次的专业构架等特征。
作为新兴交叉学科每个学校的特色及专业课程会有一定的差异。
下边用两所有代表性院校进行阐述:西安交通大学储能与科学工程整合学校动力工程及工程热物理、电气工程、电子科学与技术、材料科学与工程、物理学、化学等六大储能相关学科的人才、平台、科研基地等资源,形成多学科联合共建储能专业的本、硕、博贯通培养新模式。
大一学生开展储能专业通识教育,大一学年末按照热质储能、储能系统和电磁储能三个模块,结合个人意愿和综合成绩进行模块选择。
学生可跨模块选择储能专业特色课程,全面满足储能专业学科交叉复合型人才培养需要。
1、热质储能模块主要依托于能源与动力工程学院热流科学与工程系,以“科教融合,创新引领”为指导,针对节能减排的国家重大需求和前沿科学技术问题,围绕能源高效转换、储存和利用过程中的基础热流科学问题开展研究,突出“基础性、综合性、国际性”特色,注重能源学科与其它学科综合交叉。
2、储能系统模块主要依托于电气工程学院,储能科学与工程作为电气学院最重要的研究发展方向,开设了“电力系分析”、“储能系统设计”、“智能电网储能应用技术”、“电储能与并网技术”、“能源互联网”等一系列专业课程。
3、电磁与化学储能模块主要依托电子科学与工程学院、控制科学与工程学院、材料科学与工程学院、物理学院、化学学院等学院的教学与科研团队,该模块将围绕电解电容器、超级电容器、锂离子电池、氢燃料电池等储能材料与器件,薄膜太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等第三代太阳能材料与器件以及相关电容器、电池储能模组控制为学习和研究对象。
华北电力大学储能科学与工程整合动力工程及工程热物理、电气工程、材料科学与工程、机械工程、物理学、化学工程与技术等多种学科。
课程设置方面,学校基于“特设专业+专业方向+公选课程”的“三层次”模式,构建“大类招生、交叉培养、通专融合”的储能专业本科生培养体系,形成点面结合、全校各专业合力培养储能人才的机制。
专业基础类课程包括:工程制图基础、储能概论、电工技术基础、化学基础原理、工程热力学、工程流体力学、传热与传质、数理方程、电子技术基础、材料科学与工程技术、材料固体理论基础、数值分析基础、电化学工程、自动控制原理、过程参数检测及仪表。
专业核心课包括:储热技术及应用、储能电池技术、氢能技术及应用、储能与综合能源系统、储能电站系统等。
四、就业前景目前从市场情况看,拿电化学储能来举例,电化学储能在 2017-2021 年经历了近乎从无到有的过程,2021 年累计装机量为 25.4GW,为 2017 年 2.9GW 的 8.7 倍。
预计未来电化学储能将贡献储能装机主要增量,重要意义愈发显著。
而完整的电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。
电池组是储能系统最主要的构成部分;电池管理系统主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等;能量管理系统负责数据采集、网络监控和能量调度等;储能变流器可以控制储能电池组的充电和放电过程,进行交直流的变换。
这个产业链的环节就是储能科学与工程专业学生就业方向,范围十分广阔且随着可再生能源的发展需求量大,毕业生可在新能源汽车、锂电池、氢能、燃料电池、能源、电力、航空、航天、航海领域相关的企业、科研设计单位、高等院校等从事设计、研发和管理工作。