儲能學科建設的現狀及啟示

李建林，王哲（儲能技術工程研究中心（北方工業大學））

摘 要：《儲能技術專業學科發展行動計劃》的提出扶持與激勵儲能未來的發展。目前儲能學科涉及電力電子、電力系統、電力市場、電化學、熱管理等諸多領域，涉及的專業範圍比較廣，因此，專門設立儲能學科對於我國儲能技術的發展是必需的。作為儲能學科發展的基石，儲能學科建設也處於國家政策釋出的措施之中。本文根據儲能領域現狀，首先闡述儲能學科建設的意義和必要性，然後梳理了國內儲能現有高校設定情況和教材及雜誌，最後給出了我國儲能學科建設的啟示。關鍵詞：儲能；學科建設；現狀；啟示

1 意義和必要性近年來，出於對新能源大規模接入電網以及電力削峰填谷等場景需求，還有其它清潔能源的儲存需要，儲能行業現在扮演著至關重要的角色。大規模儲能技術是國家戰略，備受國家各部委重視，儲能的戰略地位提到了空前高度[1]在最新的“十四五”規劃建議中，提升新能源消納能力和儲存能力，提升儲存能力旨在大力發展儲能行業並支援儲能技術的發展[2]國家也頒佈了一些相關配套政策。我國儲能產業規模化實施和成功執行驗證了有效配置儲能裝置和在一些領域合理運用儲能技術可大幅度提升系統執行的穩定性和可靠性，提高系統的執行效率。當前，我國儲能行業的發展較之前已經有了很大的提升，但和世界大國相比還存在一定的差距，並且我國儲能行業的研究方向仍然不是很明確。我國儲能技術專業學科發展行動計劃（2020-2024年）中重點強調了加快發展儲能技術學科並促進儲能技術與相關學科深度交叉融合[2-4]明儲能技術和儲能相關學科交叉進入到國家對未來發展規劃的佈局當中，儲能產業的發展已上升到了國家層面。當今，各門學科的交叉性越來越大，透過學科之間的交叉往往能夠獲得新的認知，並帶來創新[5]設一流的高等學校，主要任務之一就是建設一批重點且領先於國內外水平的一流重點學科，它關係著這所高校的前途和命運。高等學校的根本任務是要培養專業人才，教學是高等學校對專業人才進行集中培養的有效途徑，學科建設是保證和提高教學質量的重要一環，教學質量同時又是檢驗學科建設水平的評價指標[6]以，一個學科的建設好壞與這所高等學校的教學質量也有著密不可分的關係。針對儲能學科在國家級層面的建設作用，本文透過儲能學科高校設定情況、現有教材和期刊以及相關協會這三個方面對儲能學科建設進行梳理。

2 我國儲能學科現有高校設定情況高校對儲能學科的態度，是儲能學科發展的基石。加大對儲能科學與技術的推廣和科研力度，促進儲能學科交叉融合，需要高校對儲能學科的建設予以重視，完善儲能學科課程體系。現對已對儲能技術人才培養進行規劃並已開始實施的部分高校設定情況進行闡述。

2.1 西安交通大學西安交通大學響應國家戰略指示，培養儲能領域急需人才，依託動力工程及工程熱物理和電氣工程這兩個國內排名靠前的學科率先獲得教育部批准增設了全國第一個儲能科學與工程本科專業，現已有電信、機械工程等6個學院開展儲能技術相關的基礎研究並開啟校企合作。儲能科學與工程專業在2019級工科試驗班（機類）、工科試驗班（電類）、理科試驗班分別招收10名、15名、5名學生。2020年招收儲能科學與工程（實驗班）32人，為其他學校由示範工程牽頭，帶領更多的高等學校響應國家戰略，並將儲能學科建設範圍逐步推廣，必能在加強儲能學科建設的同時，更有效的滿足多種能源的高效利用。

2.2 華北電力大學華北電力大學是繼西安交通大學後建立儲能學科的第二所高校。其牽頭舉辦了全國儲能技術專業學科建設論壇。該論壇重點指出儲能專業的建設需要加強頂層設計和學科交叉，綜合佈局，現已成立了先進材料研究院、能源網際網路研究院、儲能技術研究院和華北電力大學-三峽集團氫能聯合實驗室等四個研究平臺，對儲能技術及其應用進行進一步的探究。儲能科學與工程教研室主要承擔《儲熱技術及應用》、《儲能電池技術》和《儲氫技術及應用》等儲能領域專業課程的教學，主要圍繞電化學儲能、物理儲能和化學儲能等方向展開研究。能源與動力工程（儲能方向）相關課程有理論力學、材料力學、電路理論、電機學、工程熱力學和控制理論等。

2.3 華中科技大學華中科技大學舉辦了第五屆全國儲能科學與技術大會，會議下設了“動力與儲能電池”等四個分論壇，其電能儲存與轉換研究課題組自2015年起一直對電化學儲能材料及器件和新型二次電池儲能體系等研究方向進行深入探討，近年來一直在儲能領域探索並取得了豐碩成果，學校在2019年招生人數為60人左右，2020年增設儲能科學與基礎、儲能器件與裝備和儲能系統與應用為電氣工程及其自動化專業選修科目。

2.4 北方工業大學同樣，國家頒佈的一些政策和機遇為本學校儲能的發展帶來了契機。2019年，北方工業大學被授予北京先進碳材料促進會儲能專委會理事長單位，國網綜合能源服務集團有限公司和國家電投集團科學技術研究院有限公司與本學校共同建立全國首個儲能技術工程研究中心。北方工業大學有著新能源儲能實驗測試關鍵裝置和模擬軟體等多種基礎設施。基於儲能與新能源領域有較好的研究基礎，學校已申請儲能本科課程的申報，其研究生研究方向的新能源併網發電技術中的主要研究內容之一為大規模儲能技術，儲能關鍵理論及技術較為成熟。同時學校也在準備建設大規模儲能與智慧輸配電系統作為重點研究方向，其相關課程有新能源併網發電技術、現代電力電子電路、系統辨識與自適應控制等。

2.5 同濟大學先後承擔儲能技術相關領域多項國家自然科學基金和國家重點研發專案。現有百餘篇論文，10餘項國家授權發明專利以及國家自然科學獎項和教育部科學技術進步獎等。在去年11月，同濟大學擬發了儲能學科建設草案，草案中重點提出要加快物理、化學和電力電氣等多學科多領域交叉融合，加快建立儲能技術學科專業，加快培養急需緊缺人才。現已有微電網儲能技術、超級電容儲能、鋰電池儲能、儲氫技術和相變儲能等技術的研究。目前相關課程有《蓄能理論》和《蓄能空調理論與技術》等。

2.6 典型高校儲能學科建設概況由典型高校設定儲能學科有利於帶動其他學校對儲能學科建設的積極性，現列出典型高校儲能學科概況，如表1所示。我國教育部發文，於2019年設立儲能科學與工程，現已開設大學有西安交通大學和華北電力大學，這反映出我國的儲能學科建設有待加強。但已有多所高校申報此專業等待教育部審批，這些高校在審批之前就已經在儲能領域有了一定的教學基礎，有能力擴大儲能領域在學術界的影響力，能夠帶動更多的高校去發揮自身優勢在儲能領域進行不斷創新，為國家建設創造更多的功績。

3 我國儲能領域現有教材及期刊儲能領域的發展離不開各個媒介對儲能技術及裝置的推廣，教材和期刊是在各個媒介中對儲能學科建設起到了主要作用之一，為儲能技術與眾多高校教師和學生搭建了橋樑。在有著學術影響力的知名期刊上刊登儲能領域綜述性和技術性文章與出版儲能相關教材可擴大儲能在外界的認知度，提升儲能技術的學術影響力，有利於加快儲能學科建設。現對我國儲能領域部分教材和雜誌進行闡述。

3.1 儲能領域部分現有教材為了對儲能產業及技術發展現狀與時俱進的更新，我國儲能領域專家和學者對自己研究內容撰寫了教材，部分儲能學科教材如表2所示：

《大規模儲能技術》從儲能應用需求、儲能技術、儲能典型案例、政策等方面進行了理論分析[7]儲能產業的發展頗有意義，可讓讀者閱讀後對儲能領域有一個較為清晰的理解，同時為儲能電站等儲能裝置的實際應用提供了理論支撐。《電池儲能系統調頻技術》主要論述了電池儲能系統參與電力系統調頻的理論依據、可行性、示範工程和經濟性等[8]要讀者具有儲能技術和電力系統的理論知識，儲能系統應用場景為電力調頻輔助服務，適用於各個電力領域的高校師生和電網、供電局等單位的技術人員進行涉獵或鑽研。《電力儲能技術及應用》主要論述了儲能技術和儲能系統，同時梳理了儲能在電力系統中發揮的作用及其應用[9]儲能和電力系統連上線，可適用於大部分學習電氣工程和新能源發電等專業的高校師生閱讀和參考。

3.2 儲能領域部分現有期刊為更便捷展示各個單位和高校儲能創新成果，各個期刊設定儲能領域欄目並不斷更新最新文章，部分儲能領域期刊概況如表3所示：

其中，在國內比較具有較高學術價值的月刊是《儲能科學與技術》，是國家新聞出版署正式批准的儲能行業唯一高階科學技術期刊[10,11]期刊主要收錄儲能相關技術研發及研究綜述性文章，自創刊起發文量一直處於上升趨勢，重點聚焦在儲能領域產業動態、發展趨勢、新理論、新技術和新成果，引導我國儲能行業健康發展。《電力建設》近年來主要刊登電力領域的學術論文和科技成果，在逐步調整的過程中增設了儲能技術欄目，重點發表儲能新技術、最佳化設計等最近研究成果。其編委會由68名委員和6名顧問組成，在中國學術期刊中處於高水平核心期刊，在一定程度上增加了儲能技術的報道力度。

《現代電力》由華北電力大學主辦，作為一本關注現代電力和綜合能源技術的電力學術期刊，服務於全國各高校、電網企業和發電公司等所有新能源電力系統單位和工程技術人員，自建刊以來共刊登儲能相關文章百餘篇，大規模儲能應用是其重點關注領域，現有80餘為編委，陣容宏大。4 我國儲能領域相關協會

4.1 IEEE PES儲能技術委員會（中國）

該協會在不久前成立，IEEE 電力與能源協會（PES）是中國學者與世界連線的橋樑。IEEE PES儲能技術委員會（中國）現有400多位儲能行業專家學者和工程師，以及50餘家優秀企業，設立了儲能材料與器件、儲能系統與裝備、儲能併網與執行等六個分技術委員會。IEEE PES是電氣電子工程領域最具影響力技術行業平臺資源之一，它的成立使得廣大專家和學者可以透過這個強有力的平臺在國際舞臺上將我國的技術創新和產業發展展現出來。

該組織深入研究可用於大規模工程應用的儲能關鍵技術，加快完善儲能應用標準體系，使得儲能技術應用穩步發展；具有專業力量強、覆蓋面廣等優勢，注重多學科交叉融合，可與各方專業力量協同合作，加強與儲能相關的其他學術技術組織的交流合作，提出完整的高水平儲能應用技術方案；加快了中國科技領域國際化的程序，促進學術和整個行業在國際上的發聲和影響力，為提升中國在國際學術組織中的影響力開闢了一條成功的道路。充分整合資源，推進了我國儲能產業的不斷進步。

4.2 中關村儲能產業技術聯盟中關村儲能產業技術聯盟（China Energy Storage Alliance，NCESA）是中國第一個專注在儲能領域的非營利性國際行業組織，是在儲能領域有著重量級地位的協會。儲能聯盟由一些發展較為完善的儲能技術廠商、新能源產業公司、相關領域的科研院所和高校構成，國內外有200餘家成員單位。儲能聯盟在幫助政府主管部門研究制定我國儲能產業發展戰略、提倡儲能發展模式、確定中遠期儲能產業發展方向等工作中，發揮著十分重要的作用。聯盟以產業研究為工作核心，為儲能產業各界提供專業的產業研究和定製化諮詢服務，研究內容覆蓋儲能技術、產業趨勢、應用機會、國內外儲能政策、儲能專案以及儲能的經濟性和儲能商業模式等方面。該組織覆蓋儲能全產業鏈各參與方，參與了政府政策的制定、對儲能應用進行推廣，促進了儲能產業的健康有序可持續發展。

4.3 其他儲能專業委員會及儲能分會近幾年有很多儲能協會在為我國儲能領域建設做出了應有的貢獻，在儲能學科的建設中也起到了至關重要的作用，部分參與儲能學科建設的協會如表4所示：

以上儲能專委會和分會均推動儲能工程領域的學科交叉融合和產學研之間的交流和合作，促進儲能學科的繁榮發展。中國電工技術協會儲能標委會將儲能產業重點指向標準體系，加強標準化建設工作，充分發揮其規範和引領作用；中國能源研究會儲能專委會等儲能專業委員會則是重點推進國內外的學術交流合作，提升各個高校之間的學術競爭力，從而促進儲能學科的發展。

5 對儲能學科課程體系設定的啟示

為響應國家號召，加快培養儲能領域高精尖人才，並根據本文對我國現有學校儲能課程設定和儲能領域教材、期刊和協會，現提出如下建議：

（1）隨著我國“碳達峰/碳中和”這一重大國策的強力推進，“風光儲火一體化，源網荷儲一體化”必將催生萬億市值的儲能市場，廣闊的市場需求亟需人才“源動力”，複合型儲能人才的培育已是大勢所趨，緊缺的人才缺口亟需更多的高校像西安交通大學、華北電力大學一樣，大力推進儲能學科建設，為人才培養提供肥沃土壤；

（2）儲能學科涉及電化學、材料、熱物理、機械結構、電力電子、電力系統、電力市場等等諸多專業，現有的絕大數高校鮮有哪個學院可以包羅上述全部專業，亟需高等院校推陳出新，積極探索跨學院組建儲能學科的新型模式，打破專業壁壘、嘗試資源橫縱向整合的辦學舉措；

（3）儲能學科是新生事物，缺乏必要、健全的師資隊伍，需要現有相關專業的教師不斷提高認識、更新知識結構，方能勝任儲能學科這一全新的教學體系；從本、碩、博不同維度、不同層次培養儲能人才；

（4）儲能學科的課程體系有待儘快建立，從儲能的基本構成、儲能分類、儲能原理到儲能系統整合、容量配置、經濟評估等等諸多方面，迅速選編相應教材，設計課程體系，方能為完善的教學體系提供基本保障；

（5）儲能技術實驗研究是培育核心技術培育和成果重要搖籃，需要從長遠發展的角度，統籌規劃，成立國家級、省部級和高校級儲能技術實驗室，構建理論研究-實驗研究-成果轉化的科研體系；

（6）高等院校應加強與大型央企、儲能裝置生產企業戰略合作，成立產學研用的教學實踐基地，提高學生的動手能力，同時為企業的難點、痛點提供有力的人才保障;

（7）儲能相關的行業協會，應積極履行社會責任，組織、設計全國性的大學生儲能競賽活動，學術論壇加強學術性，讓學生在廣闊的儲能應用市場中儲備基礎知識，迅速成長。