電力氣象創新實驗室建設實踐研究
時間:2022-03-02 05:37:32
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摘要:校企合作共建實驗室是高校開展科技成果轉化和人才培養的重要載體,該文分析了校企聯合實驗室發展的基礎和動力,討論了校企聯合實驗室在人才培養、科學研究和服務社會等領域的功能和作用,總結了校企聯合實驗室運行和管理方面的經驗,提出了科學研究、人才培養和業務技能培訓三類合作機制,并從保障和管理機制等方面討論了校企聯合實驗室的未來發展方向。
伴隨我國工業化進程的不斷提速以及國民經濟持續高質量發展,社會對能源的需求大幅攀升,保障能源安全已成為國家安全戰略的核心[1-2]。近年來,隨著新能源開發理論和技術的不斷發展,我國風能、太陽能等清潔能源的開發效率不斷提高,開發成本持續降低,清潔能源在我國能源結構中所占比例大幅提高,我國已成為全球節能和利用新能源、可再生能源第一大國[3-4]。風能、太陽能等清潔能源的開發利用效率與氣象條件密切關聯,因此,新能源行業對精細化氣象預報、未來氣候變化預測、氣象災害風險評估與預警等電力氣象領域涉及的新方法和新技術需求強烈,也需要大批能夠在電力氣象基礎理論、科技研發和成果轉化領域開展創新研究的高層次電力氣象專門人才[5-6]。
1校企聯合實驗室建設背景
伴隨著國家能源轉型戰略的深入推進,近年來我國在新能源開發利用領域已取得了突破性進展,但仍然任重而道遠,面臨諸多問題、考驗和挑戰,尤其是科技研發能力不強,專業人才隊伍總量不足、結構不夠合理,高層次、高技能和創新型人才相對短缺等問題仍未得到根本解決[7-8]。例如,新能源開發領域所需的中尺度天氣數值模式和風電場風功率精細化預報系統研發以及大型風電場氣候效應等方面與國際先進水平仍存在一定差距。此外,我國新能源開發領域的工程建設和技術研發隊伍在不斷壯大,但僅少量專業技術人員具備氣象專業知識背景,大部分從業人員缺乏對氣象知識的了解和認知,也較少接受系統性的氣象知識學習和培訓,這已成為影響我國新能源行業可持續發展的瓶頸之一。要解決這一問題,需依賴氣象院校在氣象相關專業中增設電力氣象培養方向,且須在培養過程中充分考慮新能源開發企業對電力氣象人才在業務能力方面的需求,從而為培養大量具備扎實氣象理論基礎、良好創新精神和較強研發能力的電力氣象專門人才奠定基礎。因此,新能源企業和高校充分發揮各自優勢,整合互補性資源,通過合作共建聯合實驗室這一途徑開展科技研發和人才培養是打造產學研用一體化,實現互利共贏的關鍵環節[9-12]。中電投電力工程有限公司與成都信息工程大學之間的校企合作正是在這種背景下應運而生,雙方共建成立了電力氣象創新聯合實驗室(以下簡稱“聯合實驗室”),并通過聯合實驗室開展新能源電力氣象領域的科技研發和人才培養。自2016年聯合實驗室成立以來,已有效運行近4年,在組織運行、科學研究和人才培養等領域取得了較好成果。
2校企聯合實驗室合作優勢與特色
2.1企業優勢與特色。中電投電力工程有限公司是國家電力投資集團有限公司的二級子公司,擁有工程建設服務平臺、海上風電專業化建設平臺和風電產業創新中心。公司業務涵蓋火電、風電、光伏、海上風電項目工程建設與開發以及高端技術服務等。公司牽頭與包括成都信息工程大學在內的多家知名國內研究機構、高校和公司共同成立了電力氣象聯合創新實驗室,通過對新技術的引進和吸收,形成了擁有自主知識產權的電力氣象技術體系,開發了集風資源區劃與評估、氣象精細化預報、風電場智能控制與優化等功能于一體的“御風系統”,是我國新能源行業中電力氣象技術領域水平較高、綜合實力較強的代表性企業。2.2學校優勢與特色。成都信息工程大學原為中國氣象局直屬高校,現為四川省人民政府和中國氣象局共建、四川省重點發展的一所以大氣科學和信息科技為特色的多科性理工大學。學校大氣科學始建于1951年,是學校的傳統優勢學科,入選四川省一流學科和四川省重點建設學科,支撐學科的大氣科學本科專業是國家級特色專業、四川省一流專業和四川省首批品牌建設專業,現建有省部級重點實驗室1個,省級實驗教學示范中心2個,省部級科普基地2個。經過近70年發展,學校已建設成為我國重要的氣象人才培養基地和氣象科技研發中心之一。學校在學科方向、專業設置、人才培養和科學研究等領域與中電投電力工程有限公司對人才和科技的需求互補性強、契合度高,雙方合作空間廣闊,潛力巨大。
3校企聯合實驗室建設實踐
3.1聯合實驗室目標定位。根據校企雙方對聯合實驗室的定位,實驗室主要具備如下功能:(1)聯合開展電力氣象技術研究。研究領域包括超短期和短期精細化天氣預報技術、短期氣候預測技術、風電場微尺度計算流體力學模型、中尺度數值模式嵌套技術、數值天氣預報模式誤差訂正和概率預報校準技術以及電力氣象大數據融合技術等方面的研究。資助方式主要包括三類:第一類為聯合創新實驗室出資設立基礎研究類課題,該類課題主要用于資助具有理論創新性和技術前瞻性的研究方向,該類研究對經費需求相對較低;第二類為突出解決電力氣象中的瓶頸問題而設置的重大研究課題,該類課題由校企雙方共同確定,經聯合實驗室學術與技術委員會審查通過后報實驗室管理委員會審批立項,由中電投電力工程有限公司提供經費支持;第三類為雙方聯合申請國家和地方各級政府資助的研究課題,研究內容和方向由雙方協商確定,中電投電力工程有限公司提供部分配套經費。(2)聯合開展電力氣象學術和技術研討。聯合實驗室設置創新論壇作為新能源電力氣象領域學術和技術交流的主要平臺。雙方共同負責創新論壇的組織和召集工作,共同制定論壇主要議題,并根據議題邀請雙方專家以及業界和學術界的專家參與,所需場地、經費和設施由雙方共同提供。(3)聯合開展電力氣象人才培養和業務技能培訓。雙方以聯合實驗室為依托共同建立“電力氣象教學實踐基地”開展新能源電力氣象人才培養和業務技能培訓工作。教學實踐基地一方面面向中電投電力工程有限公司員工進行新能源電力氣象領域的課程和知識培訓,由公司提供場地等軟硬件設施,成都信息工程大學負責課程設置、師資配備及教材選定;另一方面,學校以基地為依托,聘任公司中的優秀專家擔任校外兼職碩士生導師聯合指導碩士研究生。同時,中電投電力工程有限公司每年選派一定數量的研究人員到成都信息工程大學開展科研實踐和學術進修。3.2聯合實驗室運行機制。聯合實驗室設立實驗室管理委員會,負責聯合實驗室的發展規劃、科研項目組織和申報、學術活動、研究生選拔和培養、人員培訓以及日常運行管理。電力氣象創新聯合實驗室管理架構見圖1。具體運行機制包括:(1)實驗室日常運行與管理。實驗室管理委員會下設實驗室管理辦公室,負責指導和審核聯合實驗室的日常運作,包括人員安排、工作流程制定及建設效果評定,具體事項由雙方指派專人負責。實驗室運行經費由中電投電力工程有限公司承擔,包括實驗室成員開展項目評審、學術和技術交流以及管理工作方面的日常開銷,以確保聯合實驗室的正常運轉。(2)科研項目運行與管理。實驗室管理委員會下設學術與技術委員會。學術與技術委員會由包括中電投電力工程有限公司、成都信息工程大學、國家氣象中心、國家氣候中心等在新能源、氣象以及氣候變化等相關領域的知名專家學者組成。由學術與技術委員會負責相關科研項目的擬定、評審和運行監督,以及學術交流的計劃、管理和執行。學術與技術委員會定期召開會議推動工作進行,并定期向管理委員會匯報工作進展和成果。(3)人才培養與培訓項目的運行與管理。實驗室管理委員會下設人才培養與培訓委員會。人才培養與培訓委員會負責制定大氣科學類專業電力氣象方向人才培養方案的制定和修訂、任課教師的選拔、授課內容的審核,以及電力氣象從業人員氣象知識培訓班培訓方案、課程體系的擬定、運行監督。實驗室人才培養與培訓委員會還將參與電力氣象行業職業教育教學人才培養質量標準和教學評估標準的制定工作。3.3聯合實驗室平臺建設。根據校企雙方對實驗室的目標定位,雙方共同為實驗室提供固定研究場所,并雙方共同出資用于實驗室建設。經過數年建設,實驗室已擁有研究用房300m2,包括辦公室、學術會議室、虛擬仿真實驗室、數值模擬中心、天氣預報與實習臺和研究生工作室等。在設備配置方面,依據專業結構、專業實踐、研究創新等不同層次要求,陸續購置了高性能計算服務器、衛星遙感資料廣播應用系統、大氣轉盤實驗裝置、多要素自動氣象站、熱風式大氣湍流模擬裝置、微脈沖激光雷達、雙偏振激光雷達和三維超聲風速儀等儀器設備,可滿足300人同時開展科學研究或專業學習,基本達到科學研究和人才培養對硬件條件的要求。3.4聯合實驗室運行成效。聯合實驗室運行近4年來,每年有近百名本科生利用聯合實驗室開展大學生創新創業訓練和學科競賽,獲得“共享杯”大學生科技資源共享服務創新競賽、全國大學生數學競賽和“蘭景杯”全國高校氣象科技創新創業大賽等國家級學科競賽獎項近10項;獲得“挑戰杯”“互聯網+”等省級競賽獎20余項,十余名研究生依托實驗室攻讀碩士學位,多名學生被國內外知名新能源企業錄用。聯合實驗室每年還定期邀請知名專家或新能源企業管理者就電力氣象科技動態舉辦學術報告和專題講座,讓學生對學術動態和行業發展有清晰、直觀的認識,達到了提高學生專業素養的目的。聯合實驗室在員工職業技能培訓領域也取得了良好成效,舉辦了數期氣象專業知識培訓班,同時已有相當數量中電投電力工程公司員工考取了成都信息工程大學碩士研究生進行學歷提升并開展電力氣象研究。此外,雙方在電力氣象科技研發方面也取得了明顯成效,基于高分辨率的中尺度數值模式開展的中國北方大基地風電建設與氣候交互性影響及機制研究獲得突破性進展,相關成果已在中電投電力工程公司投入業務應用,取得了良好的經濟和社會效益。
4結語
聯合實驗室成立近4年來,運行管理機制日趨完善,創新成果不斷涌現,已初步達到校企共建創新聯合實驗室的預期目標。未來校企雙方將在穩定提升聯合實驗室現有合作水平的基礎上進一步拓寬合作領域,提升合作層次,通過探索共建智慧電力氣象學院、共建企業博士后科研工作站和企業技術中心以及設立大學生創新創業孵化器等合作模式,促進校企雙方優勢互補,實現合作共贏。
作者:崔雅文 華維 李霄 朱家謹 單位:1.中電投電力工程有限公司 2.成都信息工程大學
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