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摘要：“互联网+”智慧能源是我国重要的一项战略性新兴产业，是世界新工业革命背景下，新经济、新产业大力发展的形势下对我国传统能源行业的一次革新。随着产业变革不断加速，新产业形势下对工科人才素质结构的要求也产生巨大改变，为了使工科人才的素质结构更好地适应和满足未来发展需求，我国开展了新工科建设的研究和实践。本文分析了“互联网+”智慧能源战略性新兴产业的发展趋势，以及该产业对能源动力类科技人才的需求状况，并对能源动力类专业的课程设置和建设、专业结构调整提供了建议和发展思路。
关键词：“互联网+”智慧能源；能源动力类专业；新工科；教育改革
本文引用格式：刘向东,等.面向“互联网+”的能源动力类专业人才培养方案探讨[J].教育现代化,2019,6(33):4-8.
世界正在发生新的工程技术创新浪潮和产业转型，以抓住新一轮工业革命带来的新一轮发展机遇。中国重点规划了“战略性新兴产业发展“十三五”规划和“十三五能源发展规划优先发展的战略性新兴产业”。其中包括“互联网+”智慧能源。“互联网+”智慧能源的发展可以大力推动一次能源技术的创新，推动一次能源生产，消费和政策体系的转变。大力推动能源生产和消费革命，甚至是人类社会生活方式的根本革命[1]。面对中国“互联网+”智慧能源战略发展的新需求和国际能源市场竞争的新形势，中国需要进一步深化工程教育改革。以应对新形势下能源动力专业人才的培养需求，因此能源动力类“新工科”的建设脚步刻不容缓。2017年2月23日，教育部发布了“关于教育部高等教育部新工科研究与实践的通知”，开展了新工科的研究与实践。与传统工程人才相比，“新工科”人才应具有较强的工程实践能力，较强的创新能力和较高的国际竞争力。他们的素质结构应着眼于互联网革命、新技术发展和制造业升级的时代发展趋势。能源动力类工科人才是我国的能源行业发展的重要推动力，然而由于如今的能源动力类专业的课程设置对先进技术的发展涉及不足，对人才的素质要求不适应能源发展的新潮流等原因，所培养出的人才的素质结构不能满足在能源产业发生巨大变革的新形势下对人才的要求。因此，为了适应新形势下能源产业的发展，有必要对能源和电力人才的培养提出新的要求。灵活调整人才培养质量结构，合理制定能源与工程人才培养新模式，使得能源动力类新工科人才的培养与世界、国家、社会、企业的发展方向接轨，从而培养出一批工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的能源动力类工科人才，推动我国“互联网+”智慧能源战略性新兴产业的发展。
一“互联网+”智慧能源的市场需求
（一）“互联网+”智慧能源的概念
“互联网+”是人类在社会各方面普及互联网后对市场、产品乃至整个商业生态的一次重新审视。“互联网+”与传统行业的结合已经在多方面取得了显著的成果，并已经成为了各行各业未来产业转型的一个重要方向。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》指出，传统能源行业需借助信息化的手段来完成自身的战略转型以推动信息技术跨越发展。2015年7月，国务院印发了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，提出通过互联网促进能源系统扁平化，推进能源生产与消费模式革命，提高能源利用效率，推动节能减排。2016年2月，在国家发展改革委《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》中强调了要以“互联网+”为手段，构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系，为实现我国从能源大国向能源强国转变和经济提质增效升级奠定坚实基础。可以看出发展“互联网+”智慧能源在我国已是大势所趋。“互联网+”智慧能源是能源技术和互联网技术深度融合的产物，是信息产业和能源产业深度融合的一种新的产业形态，将云计算、大数据、物联网等新技术与互联网思维融入到传统能源行业，通过开发和创新，建立起一个能源与信息互通互融的新型能源体系，将对我国的能源行业从生产到消费的各个环节产生变革性的影响。
（二）“互联网+”智慧能源与我国能源结构优化的关系
“十三五”时期，我国要创新可再生能源发展模式，优化发展布局，重点突破可再生能源发展的技术问题，进一步提高我国能源消费结构中可再生能源的比重，优化我国能源结构。如表1所示为“十三五”能源发展规划中指出的可再生能源开发利用的主要目标。《“十三五”能源规划前期重大问题研究课题》等相关研究的结果指出，要实现2020年
非化石能源比重增至15%的目标，到2020年全国风电装机规模2.1亿千瓦，太阳能发电装机规模1.1亿千瓦，生物质发电装机规模1500万千瓦是我国新能源发展规模需要达到的最低标准。
表2显示了“十二五”和“十三五”电源的新装机容量和贡献率的比较。数据表分析显示，与“十二五”期间相比，“十三五”期间供电总装机容量有所减少，但是，年平均装机容量仍高达9500万千瓦，中国电力工业仍然保持快速发展。需要指出的是，由于我国能源发展规划提出强调优化能源结构的方针，“十三五”时期非化石能源新增电源装机总量达到约2.4亿千瓦，贡献率首次超过了化石能源。
但是，面对如此大的可再生能源市场需求和我国对能源结构优化的发展要求，可再生能源发电所具有波动性、间接性特点制约了其拓展应用范围的潜力。因此，面向可再生能源电力系统调峰能力的提升、调峰机制的完善是实现我国能源结构优化升级的关键问题。基于“互联网+”的智能化能源运行平台，可以利用智慧能源网络中传感、信息、通信、控制等元件的优化布局，将信息技术、互联网思维融入到能源行业中，可有效增强电力系统调峰能力。因此，“互联网+”的智慧能源具有巨大的市场潜力和发展空间。具体来说，在未来大电网与微电网相互结合的电力网络结构下，利用互联网思维与物联网、大数据等先进技术可以建设能够将能量梯级利用，并具有多种可变运行方式的智能微电网，并以此来协调控制分布式电源、储能与需求侧资源，通过柔性接人的方式将每个区域的可再生能源都并入整体能源互联网，通过区域间的电力资源协调互补及配置优化，减小可再生能源发电其本身波动性与随机性大的特点带来的并网困难问题。对于未来新能源高比例的电力系统的发展中，可以认为未来煤电的定位是调节电源[1]，对于新增煤电机组需要提出的技术要求将不再是大容量、高参数，而是调峰能力、爬坡率等，未来新增煤电机组的建设一定需要考虑实时监控、信息采集、数据分析等信息互联技术的应用。通过信息系统的精确测量、互联互通、数据挖掘等不同类型功能的支持，可以使能源系统的运行更加精细化、智能化、系统化，火电厂可以通过需求侧的实时用能数据，迅速反应，提高发电机组的调节功能。这些能源信息化、智慧化相关技术的发展都需要我国培养注重互联网思维、信息技术的能源动力类人才来实现。
二能源动力类专业的培养方案改革
作者分别调查了清华大学、浙江大学、华中科技大学、东南大学、重庆大学五所能源动力类工科强校的能源动力类专业本科的培养方案，这五所高校的能源动力类专业在我国的影响力较高，所以可以用它们的情况来反映我国能源动力类专业的教学现状。五所高校对能源动力类专业的划分各有差异，如表3所示。
从专业方向来看，都包括了热能方向、制冷方向，其中东南大学、华中科技大学与重庆大学还包括了核工程与核技术方向，浙江大学、华中科技大学与重庆大学包括了新能源科学与工程方向，东南大学单独划分出了建筑环境与设备工程方向。
从专业课程设置来看，热能与动力工程、能源与环境工程、能源与动力工程的学生主要学习方向分为热能与制冷两个方向，需要学习工程热物理方面的专业基础理论知识。其中热能方向需要掌握锅炉、汽轮机、热力系统、自动控制等方面的专业知识。制冷方向需要掌握以低温、制冷为主的专业知识。核工程与核技术的学生需要系统掌握包括核工程与核技术、工程热物理、电工电子学、控制理论等专业领域宽广的基础知识，同时需要进行核技术方面的实践学习。新能源科学与工程的学生需要掌握包括力学、热学、电工电子学、自动控制及工程热物理方面的基础理论，还需熟悉新能源领域1-2个专业方向的有关专业知识并了解其发展状况与趋势。建筑环境与设备工程的学生需要掌握建筑技术和工程热物理专业基础知识，掌握建筑环境学、建筑设备和楼宇自动化为主的专业知识。关于各学校能源动力类专业开设的信息技术类课程，大多是属于公共课，主要讲授有关计算机科学的发展以及计算机的使用方法，同时还开设有关编程的课程，教授学生基础的编程理论。
关于自动控制方面的课程这几所学校开设的课程大同小异，以清华大学热能工程系能源动力系统及自动化专业为例。其开设的计算机程序设计基础课程对学会生的程序编写能力提出了最基本的要求。先进控制系统课程要求学生掌握有别于传统PID控制的更好的控制策略，以便处理那些采用常规控制方法效果不理想，甚至无法控制的复杂工业控制过程。热力系统综合自动化技术课程涵盖了对热力系统的整套自动化控制系统的初步介绍。控制工程基础课程阐述了连续控制系统的分析和研究方法。动力系统建模与仿真课程结合了动力学系统中微分方程模型、传递函数模型和状态空间模型等基础理论与计算技术的知识，为处理复杂动力学问题提供了方法。测试与检测技术基础综合介绍了测试系统的组成、测试信号分析与处理、系统特性、传感技术、信号转换与调理以及虚拟仪器等。这些课程可以较全面的让学生了解传统能源行业中所用到的自动控制方面的知识，但是在“互联网+”智慧能源的能源行业新形势下，由于要实现能源生产的智能化，所以在能源生产设备之间需要借助现代通信技术实现控制的协调，所以上述自动控制方面的课程所教授的知识已经不足，需要同时补充物联网、大数据、云计算方面的知识，让能源动力类工科人才将其应用到能源行业的自动控制过程中[2,3]。
实践教学方面各学校都开设了金工实习、认识实习、生产实习、毕业设计等环节，其中个别学校还开设其他的实践类课程，比如清华大学开设了能源动力系统及其仿真实验，为1学分；浙江大学开设了与企业联合教学的生产实践课程，为4学分；重庆大学开设了热力系统仿真与优化仿真实习，为2学分。从调查结果来能源动力类专业的实践教学存在不足，一方面，这些实践课程的学分占学生综合素质评价的总学分比例较少，而且实践课程的教学方式大多是学生机械的按照已有的实验方案完成实验，证明所学习的专业知识理论的正确性，不能充分发挥学生的创造力。另一方面，这些实践课程还没有将先进信息技术在能源生产中的应用体现出来。在未来能源行业与先进信息技术相结合的发展趋势下，能源动力类专业的实践教学中需要体现这一方面，不仅需要让学生了解国家能源行业的发展趋势，还需要对先进信息技术在能源行业中的应用进行实践，为未来参与“互联网+”智慧能源行业的建设打下基础[4]。
综合分析这五所高校的培养方案可以看出，现如今的能源动力类专业主要问题表现在以下几个方面。第一，在信息技术教学方面，目前的教学内容主要涉及计算机的基本使用能力和最基础的编程能力。这对“互联网+”时代的能源与动力类从业者而言是远远不够的。信息技术方面的教学应该更多的涉及物联网、大数据、云计算并与能源与动力类专业课程相结合而非停留在公共课程的层面。第二，各高校所开设的传统的能源与动力类课程未能顺应新时代智慧经济的发展需求。新时代下能源产业将与信息产业深度融合，使得互联网在社会资源配置中的优化和集成作用得到充分发挥。高校需要将各类基础课程与互联网相结合，以培养面向新时代的复合型人才。第三，能源与动力类专业的实践教学课程量不足，无法使学生充分的将所学知识与实际生产过程相结合。同时，实践课程涉及方向需要扩大，诸如电厂的认识实习、电力生产的模拟等课程未能体现能源产业与信息技术的融合，学生无法从中实践体会到信息技术在能源行业中的应用。
综上所述，当前阶段的能源与动力类专业的培养方案缺乏足够的信息技术方面的相关知识的支撑，无法满足“互联网+”智慧能源发展的要求。未来“互联网+”智慧能源的建设需要大量能源动力类工科人才共同努力。面对未来能源行业的发展，能源动力类工科人才的素质结构需要进行科学的调整。我们需要根据专业的发展方向和未来人才的需求情况，适当调整教学内容和教学结构，进而使得知识结构和教学体系合理化。以社会的发展、企业的转型、高校的培养特色为依据，以服务地方经济为目标培养学生的素质及各方面能力[5]。
三 基于“互联网+”智慧能源对能源动力类专业人才的培养方案建议
“互联网+”智慧能源战略性新兴产业对能源动力类专业的人才提出的要求是：具有能量转换与高效利用及环境科学的技术知识；具有新能源开发、分布式发电和分布式储能技术的研究能力；能够将云计算、大数据、物联网等新技术与能源行业相结合；具有成熟的互联网思维与丰富的信息技术知识；具有强大的学习能力与创新能力。结合“新工科”建设下对人才注重塑造品格，完善知识结构，深化能力内涵，全面提升素质的要求，现对能源动力类专业的培养方案提出一些建议。
（一）强化信息技术教育
针对物联网、大数据、云计算在能源生产与能源产业链方面的应用，能源动力类专业工科人才将需要具备更加宽泛与先进的信息技术知识，不仅需要熟练地使用计算机、具有基础的编程能力，更需要学习有关大数据、云计算、物联网等先进技术知识，需要开设对应的课程，让学生学习大数据、云计算、物联网等基本原理，同时了解他们在能源行业的应用，为未来从事“互联网+”智慧能源的建设与进行进一步的学习打下知识基础。
（二）信息技术与课程相结合
在热力系统的自动控制方面，大量先进的控制技术、数据采集、分析的新技术得到了应用，大多是通过计算机控制，因此原来的热工过程自动控制课程主要讲述自动控制的原理在新的产业形势下已经不足。新的能源产业对人才的要求不止需要理解自动控制的原理，更需要知道自动控制如何应用，所以需要加强对学生的计算机使用技能的训练。在自动控制课程中要增加实验课程，让学生亲身体会控制过程从原理到实际是如何运作的。
（三）改革实践教育
为使“互联网+”与能源行业的融合在实践教学中得到体现，使学生真正感受到先进信息技术在能源行业中的应用，实践类课程的教学需要进行改革[6]。学校可以加强与响应国家“互联网+”智慧能源发展号召的能源企业的合作，带学生进入企业进行参观实习，让学生真正看到能源生产智能化、分布式能源网络、能源消费新模式等的建设，感受到“互联网+”智慧能源的发展。“互联网+”智慧能源产业对学生的创新能力要求较高，需要加强实践教学的创新和升级。在已有的校外实践教学平台中，可以加强与相关企业在技术服务和科研等方面的合作。关于课程设计、毕业设计等设计类课程环节，为提高学生的信息技术素质，在原有的能源动力类设计类课程题目基础上，可以新增或者结合相关“互联网+”智慧能源方向的设计题目，具体涉及企业发展过程中遇到的实际问题，让学生在老师与企业的工程人员共同指导下解决问题。这样可以使学生了解企业新技术、生产和管理等方面知识，调动学生的学习积极性，通过实践，发现工程中的各种实际问题，将理论知识应用到具体的实际情况中。
四 结论
在大力发展“互联网+”智慧能源战略性新兴产业的新经济形势下，对能源动力类工科人才的需求量巨大，人才的素质要求也发生了变化。新形式下学科专业趋向于融合发展，新工科人才若仅拥有单一的知识结构则必然会被时代所淘汰。因此，能源动力类工科人才的培养需在掌握本专业的基本知识结构的前提下，进一步强化交叉学科知识的积累与应用能力。结合发展形势，制定出合理的人才培养方案，培养出具有较强的自学能力、创新精神和较高的综合素质的新工科人才，为我国战略性新兴产业的发展取得新突破提供人才基础。
参考文献
[1]郭永伟.“互联网+”智慧能源：未来发展方向[J].经济问题,2015,(11):61-64.
[2]齐柳.互联网+教育背景下高校学生学习模式研究[J].教育现代化,2018,(42):159-160.
[3]张求明,罗晶.浅析“互联网+”时代下大学教育变革的思考[J].教育现代化,2018,(47):96-97.
[4]刘代飞.面向智慧能源的大学生课外科技活动教学探索[J].科教导刊(上旬刊),2017,(4):135-136.
[5]李绍霞.谈能源动力专业人才培养问题[J].企业家天地,2013,(12):36-37.
[6]魏朝晖.高校能源动力工程专业教学的创新实践[J].科教导刊(中旬刊),2016,(5):99-100.
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