基于新能源发电与智能电网的电力教学改革

摘 要：针对目前新能源发电和智能电网（artgrid）的发展,结合高职教育的授课对象、教学目的、电力高职院校学生就业特点,在传统电力教学课程的基础上进行了适当的调整和改革,主要是在培养方案、课程设置、实训基地建设等方面着手进行实验性的教学改革,并从学生知识结构和电力人才需方单位的反馈角度来看,取得了良好的效果.

关 键 词：新能源发电；智能电网发展；教学改革；新型人才

作者简介：贺健伟（1979-）,男,吉林省吉林市人,福建电力职业技术学院,讲师；陈华贵（1970-）,男,福建泉州人,福建电力职业技术学院,讲师.（福建泉州362000）

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）28-0096-02

目前,化石燃料资源枯竭,新能源和可再生能源均有资源可持续、清洁、分布均衡等特点,新能源的应用和发展必将成为电力可持续能源的支柱.与此同时,一场以智能电网（artgrid）为核心的电力事业正在全球迅猛展开,建设坚强智能电网,具有巨大的经济、环境和社会效益.尤其对于电力系统而言,能够提高电网资产利用效率,提升电网输送能力,降低输电损耗,提高供电可靠性和电能质量,减少停电损失.随着二者的发展,这对高职院校从事电力教育的工作者提出了新的课题,针对目前电力新能源和智能电网的发展趋势,应通过深入调查研究,了解新能源和智能电网的发展方向,知道电力企业到底需要从业人员具备什么样的职业操守、专业知识和职业能力.因此及时调整人才培养方案和建立与之相应的配套实训基地,并且充实相关知识的教学改革研究势在必行.

本文主要根据电力高职院校学生的就业实际情况,制订与新能源发电和智能电网发展相匹配的培养方案,建立新的课程设置体系以及提出实训室建设方案.

一、基于新能源和智能电网人才培养方案的建立

电力高职教育主要为电力企业培养生产一线所需要的高级技术应用型和技能型人才.其培养方案应有针对性、直接性、实用性和与时俱进性.因此,要依据电力行业目前发展的趋势以及高职教育的规律办事.

1.传统人才培养方案的弱势

近年来,随着新能源的开发和智能电网的发展,无论是电力人才的培养方案、课程设置、实训的硬件条件和师资力量的培养都滞后于电力事业的发展,这种弱势主要体现在三个方面：第一,教材陈旧不能融入行业新技术；第二,学科体系痕迹太重,内容过于空泛；第三,技能项目不能结合现场.而电力企业对电力高职院校所培养的人才的知识结构、技能水平、创新能力和职业素质等方面的要求不断发生质的改变,这就要求电力高职院校必须根据社会经济、技术人才结构和需求的发展来不断调整人才培养方案.在调整的同时,务必从电力职业教育的特点出发,既不能照搬本科“强调理论完整性,淡化技能”的培养模式,也不能照抄专科“翻版型”,应与时俱进地按照电力行业的发展规律对电力高职教育进行理论知识和技能训练的优化改革.

2.新型人才培养方案思路的确立

电力高职院校在主干专业设置上主要分为：电力专业和热动专业.智能电网发展与能源变革、城市发展及现代生活等方面密不可分,智能电网已融合了信息、控制、电力电子等技术,使效率进一步提高,是实施低碳经济的基础.电力高职院校的主干专业已成为一门交叉学科,传统的培养方案显然已不能满足电力企业对一线员工的要求,福建电力职业技术学院（以下简称“我校”）作为福建省唯一的电力高职院校,在电力人才培养方面应放手大胆尝试,将新能源发电和智能电网新技术合理地、有机地加入新的培养方案.以现有的条件,采用“以实训为促进,深化教学；以企业为依托,升华教学”的培养模式培养厚基础、宽专业、强能力的高素质新型电力人才,即向学生灌输电力安全知识,强化职业道德,提升职业操守.通过打造新能源发电与智能电网的新型课程体系,夯实学生专业基础,拓宽学生专业宽度,解决发电企业、供电局、企业动力部门、电力建设单位对一线员工日益增长的专业要求与落后的培养方案之间的矛盾.

培养方案的基本要求是能够实现预期的培养目标,因此培养方案的确立是基于培养目标而设定的.新型人才培养方案的确立包括以下三点：第一,深入了解学科前沿发展趋势以及电力企业对一线员工的需求；第二,整合优化课程,改革不适用的课程,融入学科前沿的新内容,形成专业体系；第三,建立结合现场的实训基地,使技能实训具有真实性、综合性、先进性和可开发性,真正体现了实践教学环境与现场接轨,与时代接轨.

3.新型电力人才培养方案的特点

根据电力科学技术的发展趋势和电力企业对一线员工的要求,电力高职院校体现时代性的人才培养方案的特点可概括为：一个原则,两个更新,三个协调,四个引入.

一个原则：以专业能力、实践能力、学习能力、就业能力培养为主线,坚持与时俱进,以电力企业对人才的需求为导向的素质教育与专业教育.学习能力、动手能力、创新能力的培养贯穿人才培养的始终,合理增加学科前沿课程和技能训练方面的实训,理论知识以必须、够用为度,不追求系统性和完善性,从实践课程上全面提升学生的动手能力和创新能力.

两个更新：一是更新理论教学内容,突出教学内容的时代特征；二是更新实践教学内容,突出技能能力培养的针对性.在人才培养方案的制定中,结合学科的发展对专业基础课和专业课的教学内容进行了不同程度的更新.例如,通过选修课的形式,开设“电网监控与调度自动化”、“核能及新能源发电技术”、“新能源和智能电网”、“特高压电网技术”等反映学科前沿知识的课程；结合目前电力行业生产现场的实际,对电力系统实践环节的综合自动化、微机保护内容进行更新,以达到学以致用的效果.

三个协调：一协调理论课和技能课的比例；二协调校企合作关系；三协调校内理论教师和技能教师的比例.

四引入：一引入第二课堂,重视学生创造性思维的培养；二引入学科竞赛,通过竞赛拓宽学生的知识面,提高学生的动手能力和学习的积极性；三引入电力企业的专家定期做学科前沿讲座,增进学生对目前电力行业发展的初步认识；四引入职业技能认证.围绕着上述四个特点,建立确保满足电力企业对一线员工在理论和技能上日益增长的要求的培养方案,同时要兼顾考虑培养学生的就业弹性与可持续学习能力,形成“理论知识+职业能力+专业特长等于就业能力+发展能力”的新型电力人才培养方案.

二、基于新能源和智能电网的课程设置体系

课程设置是指学校按照一定的教育目的所建构的各种教育、教学活动的系统,是将宏观的教育理论和微观的教学实践联系起来的桥梁,是实现教育目的和培养目标的重要手段,是使学生定向发展的重要途径,是学校与培训机构进行一切教育和教学活动的核心.[1]

1.传统人才培养课程体系

电力高职院校课程设置的合理性,直接影响电力高职教育培养的学生是否能怎么写作于电力企业,是否适应电力企业的发展.经过对电力企业和新能源发电以及智能电网的发展的深入调研,我校目前的课程体系劣势具体体现在如下几个方面：理论教学内容面面俱到,重点不突出,导致学生对于每一门课程掌握不精、针对性不强；毕业生知识和能力结构与电网发展脱节；技能培养缺乏先进性,不能与现场结合.原有的课程体系技能项目过于陈旧而且技能实训时间较长,技能项目不能实现与电力企业岗位的无缝对接,导致学生参加工作后对现场和工作环境非常陌生,还必须进行长时间的岗位培训或再学习才能胜任工作.可见,为提高我校毕业生的理论知识和技能水平,就必须打破旧有的课程设置体系,建立新的突出职业能力和技术应用能力的课程体系.[2]

2.新型人才培养课程体系的原则以及特点

对课程设置的一个原则：课程设置应给予学生精炼的专业教育和技能训练,以适用于目前电力企业岗位发展.例如：智能电网中的数字化变电站、配网自动化、电网监控与调度自动化、新能源发电（风能发电、核能发电等）、智能电表等基础理论知识和技能.[3]课程设置体系既要为学生以后在电力行业的工作岗位提供必要的理论知识和知识储备、技术能力,又要为倾向于有能力跨学科的学生提供进修的学习机会和具备跨学科进修的条件.[4]

新型人才课程设置体系包括理论教学体系和实践教学体系,理论教学体系是整个课程体系的基础部分.新型人才理论课程体系应具有下述特点：理论教学体系要求保持教学内容的实用性、先进性、完整性,应把生产现场的新知识、新技术、新工艺、新设备及时充实到教学当中；知识结构具有面宽、内涵丰富、多学科交叉、对外延伸性强等特点；体系设置必须保证新型人才具备其岗位再培养的基本知识.

实践教学是促进学生理论联系实际,从感性认识上升到理性认识的重要环节,包含技能教学、实验教学、课程设计、生产实习、技能鉴定、毕业设计等.以我校为例,在实践教学体系中,缩短学生不必要的技能课时,摒弃陈旧过时的项目.通过调研,确定了本专业所覆盖的岗位群并结合智能电网的发展情况进行岗位分析,引入新的实训项目.例如：风力供电系统的调试、自动化厂站端调试检修实训、直流系统实训、智能变电站调试实训等,从而加强技能课程的时代性、实践性和创新性.

三、实训基地的建设

1.实训基地的建设的重要性及原则

实训基地是针对电力企业生产经营过程并结合新能源发电企业和智能电网发展中专业岗位群的技能而设立的工作环境,也是实践教学的重要载体,是培养学生的专业技术应用能力、动手能力及发现问题、分析问题、解决问题能力的模拟环境.而实训基地的建设理念、技术、资源、教学手段、实训教学展示的先进性决定了在校学生技能能否满足电力企业的岗位要求.

实训基地的建设原则以为电力企业培养高技能一线员工做为主线,以行业技术革新为发展方向,建设集教学、实训、技能竞赛、职业技能鉴定等多种功能于一体的实训基地,为电力企业培养新型人才队伍做出积极贡献.

2.福建电力职业技术学院基于新能源与智能电网实训基地建设情况

我校自2008年开始筹划实训基地建设以来,主要围绕“高技术含量、结合现场、结合学科前沿、结合电力企业需求”的思路,目前实训基地建设成果如下：

（1）风光互补发电实训室.风光互补发电系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统和监控系统组成,适用于电气自动化技术、电力自动化、机电一体化等专业进行综合实训,可以进行光伏供电装置实验、光伏发电系统实验、风力供电装置实验、风力发电系统实验、逆变与负载系统实验、力控组态软件实验、PLC开发实验、变频技术开发试验、追日系统开发实验、DSP技术开发实验等.

目前,可完成的实训项目有：离网型风光互补发电系统规划；根据功率要求,光伏电池组件的选择、安装和连接；根据功率要求,风力发电机的选择、安装和连接；基于MCU的光伏电池组件最大功率跟踪程序设计；基于MCU的风力发电机最大功率跟踪的程序设计；蓄电池容量匹配计算与选型；蓄电池充放电参数设置、保护参数设置；逆变器参数设置；监控系统组态及操作；光伏供电系统的调试；风力供电系统的调试；风光互补发电系统的调试；电能质量的监测、调试和分析.同时,风光互补发电实训系统可以作为我校技能竞赛的设备,并为参加省赛和国赛提供实训平台.

（2）继电保护实训室.本继电保护实训系统按电压等级分500kV、220kV和110kV变电站三部分,本期建成220kV和110kV变电站继电保护实训系统,500kV仅上自动化部分,保护部分不上,预留二期扩建500kV保护及智能变电站实训系统的位置.

变电站里的一次设备断路器、刀闸、电流互感器、电压互感器等均采用模拟断路器、小开关、小互感器来代替真实设备,监控系统、继电保护及自动装置与实际变电站相同,为了模拟正常的各路电流、电压及故障时的各路电流、电压量,考虑采用仿真模拟测试系统,模拟系统正常及故障方式下多路同步的电流、电压量.仿真测试系统、监控系统、继电保护装置、测控装置、模拟电流互感器、模拟电压互感器、模拟断路器组成了一个软、硬结合的、具有完整的二次回路的综合自动化变电站继电保护与自动化实训系统,本系统主要完成的培训项目有继电保护实训、自动化厂站端调试检修实训、直流系统实训、智能变电站调试实训.

（3）反窃电、剩余电流动作保护系统仿真实训室.本实训室完成的实训项目：单相直通电能表的窃电演示；单相带互感器的电能表的窃电演示；三相四线直通接线方式的窃电演示；三相四线带互感器的电能表的窃电演示；三相三线直通接线方式的窃电演示；三相三线带互感器的电能表的窃电演示；两户联合窃电演示；改变单、三相电能表内部结构和参数的窃电演示；在电流回路叠加反相工作电流、升高表尾零线电压窃电演示；剩余电流保护装置的故障设置及排查；供电系统的保护形式；无功功率补偿电路故障设置与排除；动力回路正反转电路的故障查找与排除；动力回路星型启动三角型运行电路的故障查找与排除；供电系统中的漏电故障设置与查找；供电系统三相不平衡的测试与调整功能培训；剩余电流动作保护装置动作时间与动作电流整定实训；总保护装置的远程监控和控制、报警演示；剩余电流动作保护装置分级试送投运与退出操作实训.

通过上述“教、学、做”一体的实训室的建设丰富了课程体系和教学内容,充分体现了该实训基地立足学科前沿、立足于岗位、立足于实用性的优势.

四、结束语

本文就新能源和智能电网发展的技术革新给电力高职院校新型人才培养带来新的变化进行了探索,通过对电力企业岗位群的深入调研,打破旧有的培养方案、课程设置体系,结合实训基地的建设,把电力行业的前沿技术、新技能纳入整个教学过程中.

科技为电力行业带来的技术革新是永无止境的,对电力教育者意味着要不断调整培养方案、课程设置体系,以及保持实训设备的更新,使学生更好地适应新能源发电和智能电网的发展.