风能与动力工程专业教学理念研究与实践

2015-12-12田德刘永前邓英高洁

风能 2015年1期

文 | 田德，刘永前，邓英，高洁

我国地域辽阔，风能资源丰富，截止2013年底，我国风电机组装机总容量全球第一（91.3GW），2013年全国风电新增装机容量16089MW，全国风力发电量134.9TWh，占发电总量2.5%，是继火电、水电之后的第三大电源。

适应风电需求创建风电专业

为适应国家能源电力发展和风力发电产业对人才的重大需求，在国家发改委、科技部、北京市政府的领导及世界银行的支持下，华北电力大学创建了中国也是国际第一个集机械、电气、控制等多学科交叉的风能与动力工程专业（现已更名为新能源科学与工程专业）。经教育部批准，2006年9月开始招生培养，并提出了国内外领先的“多学科交叉，国际化教育与工程化教育融合，科技创新与教学双赢”的教育教学理念，实行“国际化、实践型、创新型”教学内容，培养学生满足风电产业经济及发展需要，具有扎实的理论基础专业技术实践能力。

一、专业课程体系设置

图1 新能源科学与工程本科专业教材

新能源科学与工程专业风电方向课程体系设置既包括基础理论课程，如高等数学、电机、流体力学等课程，也包括专业课程如风力发电原理、风电机组空气动力学、风电机组设计与制造、风电机组监测与控制、风电场电气工程，以及专业、公共选修课程。已出版风力发电专业教材5部，校内试用教材1部。课程设置结合行业特点体现风电专业课程特色，以产业需求为核心突出能力培养，理论结合实践提高学生专业素养。

主持完成的教学成果“适应国家新能源电力发展需求，培养具有国际竞争力的风电人才”荣获北京市教学成果二等奖和华北电力大学教学成果特等奖。新能源科学与工程专业的本科生人才培养方案、本科专业教材、课程建设方案和教学大纲等被多所高校采纳，为国内风电专业的发展提供经验，起到示范带动作用。

二、校外人才培养基地建设

除校园内的课程学习之外，校外实习和实践是提高学生的实践创新能力、提高教师的业务水平和实践教学能力的重要手段，华北电力大学新能源科学与工程专业风电方向与知名风电企业联合建设北京市风电实践教学校外人才培养基地，在北京、河北等地设有实习车间，可进行风电机组装配、发电运行模拟培训，还可结合实际生产环节进行机组装配操作和机组运行实验。

三、专业教师队伍建设

图2 访问丹麦RISO实验室风电试验场

新能源科学与工程专业风电方向按照“博士化、国际化、工程化”的原则建立稳定优良的专业教学队伍，目前在校全职教师20人，聘客座教授18人，包括徐建中院士、贺德馨原理事长、姚兴佳理事长等知名专家、外籍博士9人。采取工程化与现场实习相结合，教学和科研相结合，国际化与学术交流相结合的教师能力培养方案，2008年以来，派遣在职教师到德国、美国、英国、丹麦、西班牙等国访学，参加学习培训超过60人次，为培养具有国际领先技术水平的人才打下坚实基础。

实验平台建设科研教学相长

新能源科学与工程专业风电方向共完成了12个专业实验室建设，包括风洞实验室、风电机组模型及拆装实验室、风电机组主要部件性能实验室、风电场状态监测与优化运行实验室等。建立了以大型风洞实验室为主导，以风电场与风电机组相关学科的专业实验设置为基础，以新能源国家电力重点实验室建设、211工程建设和985平台建设为核心的试验场基地，促进科技创新与教学相长。

图3 新能源电力系统重点实验室试验平台

本教学团队是“新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）”的重要组成部分之一。实验室以我国特有的大规模新能源发电基地集中接入电网的开发模式为背景，从新能源转换机理及多尺度建模入手，开展新能源电力系统内在机理与建模理论研究，该研究以深刻认识并揭示风力发电耦合机理及特性为目标，发展发电过程模型，提高发电效率、可靠性及稳定性，从风力发电系统机电耦合机理、电网适应性、风电场功率预测等方面开展研究，构建新能源发电过程复合建模的理论框架，建设包括风洞风轮特性试验平台、海上风电机组试验平台、风电场建模与仿真平台的试验平台，为新能源电力系统发电过程优化控制与运行提供理论基础和技术手段。

求实铸就辉煌桃李遍布神州

一、科研成果

2007年以来，团队教师获得科学研究项目17项，其中国家863项目“风力发电设计技术及其工具软件开发”子课题等2项，国家自然科学基金项目6项（面上项目1项，青年基金项目5项），国家科技支撑项目“5.0MW近海风电机组整机设计、集成及示范”子课题1项，“3MW海上直驱式风电机组研究开发” 等2项重大国际科技合作项目，以及多项企业合作项目。2013年“2MW风电机组关键技术研究及再工程化设计”荣获中国船舶重工集团公司科学技术奖二等奖（第二完成单位）。发表学术论文一百多篇，其中SCI/EI收录论文五十多篇。