新型电力系统背景下电气工程专业人才培养路径研究

刘燕 王燚 杨浩东

摘  要  针对新型电力系统的发展及技术特征，分析现有电气工程专业在人才培养目标、课程体系构建、协同育人模式等方面存在的问题，给出新发展阶段人才培养的路径，指出从技术特征、行业要求方面提炼人才培养方案，从学科交叉构建课程体系，发展多元校企合作模式，以此探索新型电力系统背景下工程专业教育改革路径。

关键词  新工科；新型电力系统；电气工程；人才培养；课程体系

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章編号：1671-489X（2023）10-0070-05

Research on Talent Training Path of Electri-cal Engineering Professionals Under Back-ground of New Power System//LIU Yan， WANG Yi，

YANG Haodong

Abstract  In view of the technical characteristics of the new power system， the existing training objec-tives of electrical engineering professionals are relatively backward， the interdisciplinary knowledge integrated in the curriculum system is insufficient， and the collaborative education mode is single， this paper gives the training path of electrical engineering professionals in the new development period， and points out that the talent training scheme is refined from the aspects of technical characteristics and industry requirements， builds the curriculum system from the two directions of physics system and information technology， and ex-plores the diversified school enterprise cooperation mode of sustainable development. It defines the development path and talent training scheme of electrical engineering major with new energy as the main body， promotes the depth and breadth of inno-vative talent training of electrical engineering.

Key words  new engineering; new power system; elec-trical engineering; talent training; curriculum sys-tem

Authors address  School of Electrical and Automo-tive Engineering， Changshu Institute of Technology; Changshu， Jiangsu， China， 215500

0  引言

“双碳”目标下，未来十年，我国每年将增加风能和太阳能装机一亿千瓦。随着用电需求、新能源装机的持续增长，电力系统的运行特性和电源结构将面临更深刻的变化。“以新能源为主体的新型电力系统”是对未来电力系统深刻变革的高度概括和目标要求。

新型电力系统的发展与电气工程专业的人才培养息息相关。建立在发电、输配电、电能应用等高新技术基础上的新能源技术必将对现有电气工程专业的人才培养模式带来很大的冲击，对电气工程专业人才的知识、能力、素质提出更高的要求[1-2]。电气工程专业应该进行有针对性的变革，在新型电力系统背景下，从系统发展的维度解决专业建设思路、人才培养体系、教学模式转型、服务面向等关乎转型发展的基本问题；对本专业发展方向、培养目标、培养规模、专业设置、培养模式等一系列问题进行深层次思考[1-2]。需建立适应新技术应用的人才培养模式，探索新型电力系统背景下工程专业教育改革路径，为产业转型升级发展培养坚实的人才基础。

1  新型电力系统背景下电气工程专业面临的主要问题

1.1  人才培养目标滞后于电力系统的发展

新型电力系统意味着新能源发电将逐渐成为电力电量供应的主体。电力系统将形成源、网、荷、储深度协调互动的状态，而传统电网的运行模式将不能适应电源侧和负荷侧双向随机变动的运行需求[2-3]。电气工程学科缺少以数据为中心的人工智能新技术的渗透。专业发展需要在产业发展背景下对人才培养目标进行细化，以“面向产出”为导向，确定新型电力系统发展下的人才培养目标，使专业培养的人才既能支撑传统产业的持续发展和转型升级，又能适应产业未来发展的需要。

1.2  现有课程体系融合的跨学科知识不足

新型电力系统的物理构成及其核心特征具有学科交叉性质，其核心是以电气工程学科为基础，实现与其他新原理、新应用以及信息技术学科、管理学科的交叉创新[1-2]。新型电力系统在涉及的对象和处理手段上有了很大拓展，现有的高等学校电气工程专业课程体系融合的知识远远不够，要将跨学科知识上升到专业知识和技能的层面，建立适应发展的课程体系。

1.3  单一协同育人不适应新技术发展下的人才培养

新型电力系统发展中能源生产端将形成多元化清洁能源供应体系；电网侧将呈现交直流混联大电网与多种形态电网并存的格局；负荷侧将用能模式向多能互补、源荷互动发展。发电厂、电网、电能用户各自分属不同的管理体系[3-5]。仅靠单一的单方向协同育人模式不能与新经济形势相适应，应完善多主体协同育人机制，探索并建立行业技术主导企业、高校与行业应用企业群多方联动、点面结合的可持续发展的校企合作教育新模式。

2  人才培养的研究路径

新型电力系统的构建过程中，会催生大量新技术、新业态，电力系统“源网荷”生态发生重大变化。新型电力系统专业涉及的知识广度要大于原来的电气工程，电气工程学科被赋予了更广泛的技术内涵。在现有人才培养体系的基础上，应该确定新型电力系统发展中人才应该具备的核心素养，明确人才培养质量标准的内核和维度[1-5]。研究的路径和方法如图1所示，以提升人才培养质量为根本目标，通过深入行业企业调查、查阅文献、实证考察、分析比较等多种研究方法，结合当前新工科、OBE人才培养理念、工程教育的要求，对新型电力系统下电气专业人才培养目标、培养方案、课程体系、校企合作等问题开展研究。基于工程认证的十二项一级指标，从知识应用、工程能力、通用能力、自我发展四个方面探索新型电力系统背景下人才培养的要求。

3  新型电力系统背景下电气工程专业人才培养方案

3.1  从技术特征、行业要求等方面提炼人才培养方案

电气工程专业应培养适应产业发展、复合交叉的创新人才，并将多维交叉教学和新工科有机结合。在新发展时期，应深入电力生产企业、电网企业、大中型用电企业与电气装备制造行业开展调查研究，了解新型电力系统发展与能源互联网对电气工程专业人才知识、能力和素质的要求；调研电力行业带来的技术转变、生产过程的转变，探寻电力技术发展与校企合作人才培养模式的关联关系。

在此基础上，从电力系统的电源端、电网端、负荷端、储能端所呈现的技术特征出发，从中提炼电气工程人才培养的目标。分析新型电力系统这一典型的应用型学科人才应该具备的知识结构，指出新技术对电气工程融合集成的知识结构；最后基于新工科的产学研协同育人理念，提出人才本科专业培养方案以及新开设的部分核心课程的主要教学内容。人才培养方案的研究思路如图2所示。

3.2  调整课程构成，使之反映学科的交叉融合

新一代电力系统的技术特征将对电气工程专业原有的课程体系带来冲击，改变人才培养的知识结构。课程体系应融入与上述技术特征一致的知识与能力。面对未来电气装备的制造特征，即智能配电网、电力系统通信、电力电子技术、新能源发电、微电网、能源互联网、充电桩等新的电气工程技术，知识建构上应以电气工程专业的知识贯穿，以计算机、控制、通信、机械等知识的交叉融合，反映新能源、电力装备及供配电系统的知识发展趋势的课程体系。在课程设置上，一方面引入智能控制技术、计算机信息技术、网络通信技术等交叉学科的课程，另一方面在传统基础课程中增加新业态催生的新技术内容。在专业选修课程中可以分别加入电力系统通信、嵌入式系统、电力系统仿真与分析、电力需求侧管理、柔性输配电技术、新能源转换与控制技术、电能质量分析与控制、现代电源技术等内容。

在实践教学设置上应全面契合“综合运用专业知识解决电气工程领域复杂工程问题”指标。从工程问题出发，提出新工科背景下电气工程综合性工程实践项目，培养学生专业相关的工程实践能力；让学生带着问题学习，培养学生解决和研究问题的能力。在设置的综合性实践项目中应融入对工程原理分析、多学科知识的综合。

3.3  完善多主体协同育人机制

从电气工程专业对接新型电力系统发展这一角度出发，依据电气行业发展特征规律，探索电气工程专业发展的路径及教学模式的新途径。将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入，实现以行业需求为导向的交叉协同培养。积极探索更为完善的新型合作培养模式，以及互惠共赢、可持续发展的校企合作发展新模式，协同发挥学校、行业与企业多方的作用，建立业界深入融入人才培养全过程的应用型人才培养模式[8-9]。

4  教学设计解决方案

电气工程是多学科交叉的专业，不同层次的高校人才培养特色各不相同，有的高校人才培养特色体现在电力传输分配方面；有的则体现在电器设备的智能化、电力电子及新能源发电、电气传动等不同方面。针对新型电力系统发展带来的新技术、新理论，根据教学规律及技术理论内在的继承性，梳理新、旧技术体系的知识点，构建与时俱进的专业课程内容体系，以保证课程内容的先进性与适应性。针对电力电子及电气传动、智能配电网两个方向给出具体的教学设计案例。

【案例1】针对电气传动方向的培养特色，在开设课程电力电子技术、嵌入式系统、控制电机及应用、现代电源技术等课程的基础上，构建一个贴近于实际工程项目的综合实践案例，并将案例项目贯穿于本专业所有课程的教学过程中，让学生带着问题和项目进行理论学习，在理论学习完成后，完成规定案例项目相关的实践内容，并在课程最后的综合实践课程中，完成整个实践项目的实施。

电气传动课程教学设计方案结构如图3所示。该项目是实现一款简易的变频器，涉及电源、控制、编程、驱动和电机等相关知识，是电力电子和电气传动中具有代表性的综合案例。新能源发电、电动汽车、高精度工业驱动等场合所用到的基本的核心技术实际都与本项目相关，或者是本案例项目的拓展。

【案例2】针对智能配电网方向，设计规划本地区配电网系统，在此过程中融合专业课程内容。具体教学方案如图4所示。

通过一个地区配电网的设计，贯穿配电网自动化、电力系统通信、柔性输配电技术等专业课程内容，在完成项目的过程中有理论分析、计算、设计、选型等环节，融合通信、计算机、电力系统等方面的知识。综合性实践项目中融入对工程原理的分析、多学科知识的综合，在实践项目中涉及多方面的技术、工程和其他因素（包含技术与非技术因素）。仿真、综合实验、技术报告等不同形式的大作业置于各个方向课程中。

5  结束语

构建以新能源为主体的新型电力系统是国家层面提出的战略发展目标。深入研究以新能源为主体的新型电力系统技术特征，确定对电气工程专业人才培养的新要求，提出电气工程专业改革的思路、方法、实现路径，使专业人才的培养具有新型电力系统发展的前瞻性、适应性，可以为高校电气工程专业人才培养提供依据，推动高校教育改革中教学模式的有效创新，使专业发展换发活力。

6  参考文献

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