基礎(chǔ)與創(chuàng)新研究在風(fēng)電人才培養(yǎng)中的作用

文 | 華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)院 康順，王曉東

風(fēng)能是近年來發(fā)展最快的可再生能源。自2013年發(fā)電量首次超越核電以來，風(fēng)電已經(jīng)穩(wěn)步成為我國第三大主力電源。我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)能夠快速發(fā)展，很大程度上得益于國家政策的扶持。然而，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，不能僅依靠國家政策，更需要強大的科技力量做后盾。目前國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了風(fēng)電設(shè)備的自主化制造、生產(chǎn)和安裝，但葉片等關(guān)鍵部件的設(shè)計還依賴國外的技術(shù)。國內(nèi)的風(fēng)電設(shè)備企業(yè)并不掌握核心技術(shù)，缺乏自主化創(chuàng)新設(shè)計。市場與技術(shù)的這一矛盾本質(zhì)上顯露出我國風(fēng)電人才培養(yǎng)模式存在明顯不足。筆者結(jié)合自身十多年風(fēng)電技術(shù)的研究經(jīng)驗和風(fēng)電方向研究生培養(yǎng)經(jīng)驗，對風(fēng)電技術(shù)人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的作用提幾點管窺之見。

風(fēng)電技術(shù)人才培養(yǎng)的問題

根據(jù)十三五規(guī)劃，我國在2020年風(fēng)力發(fā)電裝機達到200吉瓦。如果按照德國風(fēng)電從業(yè)人員數(shù)量標準，我國風(fēng)電行業(yè)需要的從業(yè)人員規(guī)模將達到60萬。我國風(fēng)電人才培養(yǎng)起步相對較晚，尚未建立完善的人才培養(yǎng)體系，主要依靠高等院校、職業(yè)學(xué)校的學(xué)生培養(yǎng)和風(fēng)電從業(yè)人員的職業(yè)培訓(xùn)。然而據(jù)專家推測，我國每年培養(yǎng)的風(fēng)電方向的人才，包括研究生、本科生、職業(yè)生和參與職業(yè)培訓(xùn)的從業(yè)人員也不超過5000人，這與市場需求相差巨大。

與風(fēng)電高端人才規(guī)模過小的問題相比，風(fēng)電高端人才培養(yǎng)的模式問題更為嚴峻。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十多年的迅速擴張，出現(xiàn)了一定的產(chǎn)能過剩問題。風(fēng)電裝備制造的企業(yè)最多時達到了上千家。然而高端的風(fēng)電企業(yè)并不過剩，具有創(chuàng)新能力、掌握核心技術(shù)與高端技術(shù)的人才更是稀缺。

我國工業(yè)技術(shù)起步較晚，與歐美發(fā)達國家的工業(yè)水平有巨大差距。因此，過去幾十年工業(yè)發(fā)展一切以解決實際問題為導(dǎo)向。研究院所和工程單位進行的研究立足于工程項目，沿襲了引進、仿制、消化、改進的路線，往往忽視了基礎(chǔ)研究對工程技術(shù)的創(chuàng)新的支撐作用。企業(yè)與高校的聯(lián)合往往以解決實際的工程問題為先導(dǎo)。長久以來，對基礎(chǔ)研究重視不夠是制約我國創(chuàng)新能力發(fā)展的主要因素。在市場化經(jīng)濟條件下，高校培養(yǎng)人才模式也往往受制于企業(yè)和市場的需求，過于注重市場為導(dǎo)向的技術(shù)研究，忽視了具有前瞻性的科學(xué)研究。

風(fēng)電高端技術(shù)人才培養(yǎng)的對策

一、重視基礎(chǔ)研究，實現(xiàn)原始創(chuàng)新

基礎(chǔ)研究是原始創(chuàng)新的根基，也是產(chǎn)品和裝備升級的支撐。要實現(xiàn)我國風(fēng)電技術(shù)從“引進”到“引領(lǐng)”的目標，實現(xiàn)風(fēng)電技術(shù)的原始創(chuàng)新，就要重視風(fēng)電領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高端技術(shù)人才。

風(fēng)能專業(yè)是一門交叉性非常強的工科專業(yè)，涉及到空氣動力學(xué)、機械、材料、電氣、控制、氣象等多個領(lǐng)域的學(xué)科知識。風(fēng)電設(shè)備的設(shè)計需要上述領(lǐng)域的大量基礎(chǔ)研究。以空氣動力學(xué)為例，發(fā)展一款新的風(fēng)電機組翼型，需要進行大量的空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)方面的計算及風(fēng)洞實驗。相關(guān)研究可能持續(xù)數(shù)年，需要大量的資金和人力投入。當(dāng)前在市場導(dǎo)向下，國內(nèi)的企業(yè)均照搬國外成熟技術(shù)，葉片等關(guān)鍵部件設(shè)計同質(zhì)化嚴重。然而，沒有相關(guān)的研究基礎(chǔ)，葉片改型與優(yōu)化都是盲目的。華北電力大學(xué)對風(fēng)電技術(shù)的基礎(chǔ)研究開展已久。例如能動學(xué)院的風(fēng)電研究團隊在葉片的氣動、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、葉片氣動彈性、風(fēng)電機組失諧、CFD計算方法等方面的獲得了一些創(chuàng)新性成果?？稍偕茉磳W(xué)院的風(fēng)電研究團隊在風(fēng)電場尾流分析、微觀選址、風(fēng)電機組動力學(xué)、葉片強度方面做了深入研究。而控計學(xué)院、電氣學(xué)院的研究團隊也分別在風(fēng)電控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等方面展開了廣泛研究。各學(xué)院之間也進行合作研究，聯(lián)合培養(yǎng)研究生。每年培養(yǎng)的研究生超過二十人，多數(shù)具有交叉學(xué)科研究經(jīng)歷。部分研究生已經(jīng)進入幾大風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)，在風(fēng)電設(shè)備設(shè)計、優(yōu)化方面表現(xiàn)十分突出。

二、開展前沿研究，推進國際化

要實現(xiàn)風(fēng)電技術(shù)走出國門、引領(lǐng)世界，需要培養(yǎng)國際化的高端人才。華北電力大學(xué)在風(fēng)能專業(yè)成立伊始就注重國際化的人才培養(yǎng)，志在建立一支國際化的教學(xué)和研究團隊。從事風(fēng)電相關(guān)專業(yè)的十幾名教師中，有一半的教師擁有國外知名大學(xué)的博士學(xué)位或者博士后研究經(jīng)歷。其余的教師也均有海外知名大學(xué)訪問學(xué)者或深造經(jīng)歷。同時學(xué)校積極構(gòu)建國際合作平臺，與英國劍橋大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)、美國加州大學(xué)伯克利分校、南加州大學(xué)等多所著名大學(xué)建立了人才聯(lián)合培養(yǎng)機制。

在教育國際化的基礎(chǔ)上，開展與國際前沿接軌的科學(xué)研究是實現(xiàn)風(fēng)電技術(shù)跨越式發(fā)展的途徑。有些企業(yè)擔(dān)心前沿研究脫離工程應(yīng)用太遠，有較大的市場風(fēng)險。然而，照搬國外的教學(xué)模式或者研究模式，未必適合中國國情，也不可能實現(xiàn)自主創(chuàng)新，更不可能實現(xiàn)超越。我校風(fēng)電團隊廣泛開展國際合作，取得了很好的效果。例如，能動學(xué)院的風(fēng)電團隊成員參與了歐洲第六框架協(xié)議項目，展開了不確定性計算流體力學(xué)（CFD）研究。該方法屬于CFD方法的前沿研究。團隊成員在掌握前沿研究動態(tài)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了相關(guān)的科學(xué)方法，并采用該方法首次研究了風(fēng)電機組失諧的問題。團隊的成員在Ris?實驗室訪學(xué)期間研究出一種風(fēng)電場資源分析CFD計算技術(shù)，經(jīng)過國際專家評審對比，計算精度達到國際先進水平?？稍偕茉磳W(xué)院的風(fēng)電研究團隊與瑞典烏普薩拉大學(xué)合作，采用大渦模擬的方法發(fā)展了復(fù)雜風(fēng)電場下風(fēng)電機組尾流干涉的計算方法，收獲頗豐。

三、科學(xué)技術(shù)融合，促進產(chǎn)學(xué)研

風(fēng)電人才的培養(yǎng)包括風(fēng)電教學(xué)人才的培訓(xùn)，風(fēng)電科研人才的培養(yǎng)，風(fēng)電工程人才的培養(yǎng)，三者事實上是三位一體的。未經(jīng)過風(fēng)電方面科研訓(xùn)練的教師所教授的知識扁平化，難有深度；不在工程應(yīng)用中凝練科學(xué)問題，科學(xué)研究就是無土之木，培訓(xùn)人才易脫離實際。華北電力大學(xué)風(fēng)能研究團隊與華北電力設(shè)計院、大唐科研院的博士后工作站聯(lián)合培養(yǎng)博士后；與龍源電力工程公司成立了研究生工作站，使得碩士研究生和博士研究生在學(xué)習(xí)期間有機會進入行業(yè)的科研院所，接觸實際的工程項目。這種合作模式不同于傳統(tǒng)的學(xué)生實習(xí)。傳統(tǒng)的實習(xí)往往割裂了學(xué)習(xí)與實踐的聯(lián)系，偏重實踐、解決工程問題，而不注重在工程問題中發(fā)現(xiàn)和歸納科學(xué)問題。而本研究團隊的這種合作模式強調(diào)敢于在工程問題中深入發(fā)掘科學(xué)問題，學(xué)生一方面可以通過實習(xí)去熟悉工程項目的研究內(nèi)容和方式方法，另一方面能夠從科學(xué)研究的角度思考問題，運用科學(xué)技術(shù)手段分析問題、凝練出科學(xué)問題，為創(chuàng)新提供理論基礎(chǔ)。這種合作方式是科學(xué)方法研究與工程技術(shù)研究的有機結(jié)合的成果，而非“雙軌制”，有效促進了“產(chǎn)學(xué)研”的結(jié)合。