热讯：【文字实录】华北电力大学 杜小泽： “氢电融合”的学科支撑体系建设初探——2023年新型电力系统产学研融合发展大会
我来自华北电力大学能源动力与机械工程学院，我们学院在这个学校里面围绕行业成立的学院。学院目前有五个一级学科，包括动力工程及工程热物理、集成工程、材料科学工程、化学工程、土木工程，学校给我们定位首先是发电行业，实际发电行业本身就是多学科交叉融合的领域，我们包括机械学科、材料学科基本上都在我们这个学院里面，正是由于有这样一个多学科交叉的背景。
所以目前整个学院的学科方向或者人才培养体系，总结起来可以分四类：
第一类，能源动力，这是我们传统的学院的方向，最早是面向火力发电，当然现在发电核动力领域，不光火力发电，包括核电、风能等等，这样一些能源动力装备、能源动力技术在学院里边都有相关的研究。
(相关资料图)
第二类，能源装备，因为学院本身有机械核材料这样两个学科，所以我们特别是围绕发电行业的装备核材料，我们有能源装备这个领域。
原来我们是面向火力发电的装备，随着整个行业技术的不断深入和拓展，目前包括风电装备，包括火电发电里面燃气轮机装备等等，相关的工艺材料制造设计技术也是我们学院重点关注的方向。
第三类，能源环境，特别是围绕着化石能源的利用，尤其以燃煤火力发电为主，和环境是密切相关的，所以同样能源环境这个方向，尤其是发电行业的超净排放、污染，特别是下一步近零排放，也是我们发现的重点。
前三个方向，我们随着发电行业的需求、人才培养的需求逐渐形成的这些优势的传统的方向。
第四类，能源储能，特别值得关注的是，我们目前正在大力建设的第四个方向，能源存储，上午有专家也讲到了储能在未来能源体系中的关键作用，储能领域是广泛的概念，首先能量是多种形式的，我们做储能，除了传统的新型储能之外，把氢能这部分，氢能作为能量的载体，其实同样也具备储能的概念。所以目前在能源存储这个方向上，我们学校包括学院在大力发展各种新型储能技术、同时氢能，也是我们将来重点发展的方向。
接下来讨论一下为什么我们要做氢能或者为什么我们要做氢能的学科建设和人才培养。这是对未来以新能源为主体的新型电力系统，或者以新能源为主体的新能能源体系的基本战略构想，碳中和这个时代，首先我们主体能源是新能源，当然火电，因为我本身就是做火电出身的，我是做燃煤发电出身的，我对我的学生也一直在说，即使到了2060年，中国还会有至少4亿燃煤发电的装机，有可能是4—6亿燃煤发电装机，只是那时候的火力发电要承担两个功能，一是基础负荷，二是作为灵活调节电源，就是我们现在正在做的火电发力的灵活性改造，但是火力发电永远会有，一直到2060年以后仍然会有活力发电。当然对电网而言，它将会是一个智慧新型的智能电网。
这里边的储能，由于以新能源为主体或者高比例可再生能源的情况下，很显然将来储能肯定要在整个能源体系中发挥最重要的枢纽作用，当然我们现在寄希望未来我们的燃煤发电，尽管是百万量级的燃煤发电，也要发挥灵活调峰调节的作用，真正实现源荷的解耦肯定主要的技术还是靠储能，应该说储能代表着整个能源体系未来最大的增长点。
储能是一个领域，实际不是一个学科，尽管我们学院也有储能专业，但是我一直认为储能是一个领域，并不是一个学科、不是一个专业。
屏幕上这些，除了抽水蓄能是传统储能之外，除了抽水蓄能之外的所有技术目前都不成熟，所以我们统称为新型储能，新型的另外一个意思就是不成熟，屏幕这些都是新能储能，但是没有一种储能方式可以包打天下、可以独立发挥枢纽作用。可以看到，从储能的功率上和从储能的时长上，不同的储能技术有不同的适用范围。当然这里边我们最寄希望的，目前技术发展最快的，还是储能电池。可以看到，不论是从功率规模上，还是从储能时长上，储能电可以解决，因为储能电同样包括非常多的种类，储能电池泛泛的说可以解决储能的绝大多数问题，当然储能电池本身包括成本的问题、安全性的问题，容量扩大以后的种种问题，仍然有很多问题。总之，储能电池、电池储能肯定将来解决储能的大部分问题。
但是和储能电池相比，我们可以看到氢能所覆盖的领域，应该说不论是从容量规模上、还是从储能时长上，如果把氢作为能量的载体或者把氢气作为储能的方式，氢气在新型电力系统里面能够解决的问题甚至比储能电池有可能发挥的作用或者说覆盖的范围还要更高、还要更大，所以这是为什么我们对氢能寄予这么多的期望，期望氢能将来正整个清洁能源体系中发挥更关键的作用。
另外，从氢能自身的链条来讲，大家可以看到，如果和我们的电力能源做一个类比的话，可以发现，氢能自己就是一个完整的产业链条，基本上我们这个电力系统中有的这些环节，在氢能里边同样也有。氢气的这些特点，首先可以实现大规模的存储，如果我们大规模储氢能够解决的话，氢能本身就是高品味的能量载体。另外，氢能，燃烧也好、储存也好要达到一定条件的，不达到这些条件只是作为氢存在，甚至可以实现跨季节、跨年度的长时储能。另外，从氢能的利用角度来讲，氢既然是能量的载体，刚才也讲到，“万能转电，电转万能”，氢同样具有这样的特点，氢既可以燃烧产生热、同时也可以产生电，有多种转换的形式。另外，是完整的产业链条，可以看到，如果和电力系统做一个比拟的话，可以看到氢能产业链条的环节同样也是一个完整的环节。首先从来源上来讲，将来最具前景的是绿氢，来自于可再生能源制氢，将来可再生能源存储的方式，以氢能作为存储的话，同样可以作为制氢的来源，所以氢从源头上就可以实现零碳的概念。
从氢能自身的链条来讲，对应我们电力行业的发电，我们有制氢环节，当然现在包括各种大规模的低成本的制氢方式，以及未来可再生能源绿氢的制备方式等等，总之，这个技术本身是氢气的。从对应我们电网，实际我们有氢的储运体系，昨天可能大家都看到了，昨天国家管网公司准备投运我国第一条专门作为输氢的管道，这个工程昨天正式启动了，氢的储运体系。
第三个环节，氢的转化。我们一提到氢能往往提燃料电池，实际氢能除了燃料电池理论上接近百分之百的发电方式之外，其实氢能还很有其他的利用方式，包括像现有的燃气轮机、内燃机这些动力装备，将来都可以直接以氢为燃料，提供相应的动能。
此外，在氢能利用的环节上，氢能作为能量载体，可以在热、冷之间都可以实现高效的转化，所以将来氢能覆盖的产品输出可以适用在很多领域，当然我们现在最熟悉的交通领域，除了有电动汽车之外有燃料电池汽车，替代现有的，除了氢能燃料电池本身可以作为一个发电的电站，为我们电网提供这些技术支撑。
可以看到，以氢能为核心，我们同样可以构建新型能源体系，而且是零碳的能源体系。
所以从这个角度来讲，氢能在未来的能源体系中我们可以期望它发挥关键的作用，它完全可以作为我们未来新型能源体系中最重要的组成部分。
另外一个角度，从需求角度来看，和我们未来对氢能的期望相比，目前氢能不论是从技术储备、还是从人才储备，当然包括从产业规模来讲，现在都也非常大的缺口。根据我们国家的规划，详细的规划不再一一给大家解读了。
总之，我们期望在碳中和时代，到2060年，氢能在我们整个能源体系中，这个能源体系不光是指我们的电力能源，实际包括现在的石油、天然气等等，包括我们的用能侧，在整个能源体系中，我们期望到2050年以后氢能占比有可能达到整个能源体系的10%这样的规模。当然大家考虑，那个时候我们的电力装机容量45亿千瓦—50亿千瓦的规模，所以如果占10%的体量，到时候氢能肯定是非常大的产业规模。
但是与之相比，大概在30年之后，如果达到那样的规模的话，和我们今天的人才技术储备相比，可以看到有非常大的缺口。首先，一是大概从2006年以后，全世界，不光中国，大概10年的时间氢能经济进入到了低迷的阶段，一直到2015年，大概有10年的时间，那之前全世界做氢能的人都很少，除了日本、德国少数几个公司坚持做氢能，其他的都很少。导致今天氢能产业大爆发的时候，无论从人才储备来讲、还是技术储备来讲，和我们未来对氢能产业的希望来比，都有非常大的缺口。
另外，氢能对人才包括对产业的需求又有特殊性，首先第一点，氢能我们刚才讲到了，和我们电力系统一样，是一个完整的产业体系、学科体系。所以对这种知识储备也好、专业储备也好，是一个典型的复合型的领域，是涉及到多个学科，包括后边我们讲到，我们在氢能学科建设上可以看到具有非常强的多学科、多领域交叉的特点。
首先，一个产业要发展，人才也好、技术也好，首先人才先行、技术先行，同时另外一方面，他对人才的要求又特别高，目前我们储备又非常少，所以我们也考虑到氢能人才的培养，到目前面临着非常大的迫切的需求。基于这样一个考虑，我们在2021年正式向教育部提出申请，建设氢能本科专业，去年2月份教育部正式批复，目前这个专业是目前全国唯一的氢能科学与工程本科专业。今年又有几个学校，大概有七八个学校，也申请了氢能科学与工程专业，包括北京化工大学等等一些学校。
总之，现在也是考虑到我们对人才的迫切需求，所以整个国家我们在氢能人才培养方面已经正式启动，去年2月份我们学校获批氢能专业，在社会上也引起了广泛的反响。
整个学科建设或者氢能学科建设角度我们考虑从这几个角度来开展，氢能是有迫切需求的，急需这方面的人才，同时我们的产业规模和技术储备都存在很大的缺口，所以我们首先最主要的出发点，就是希望我们把氢能人才的培养和关键技术的突破，以及为整个行业解决“卡脖子”瓶颈技术，把这些都融合到一起，总之一句话，我们希望通过产教融合、科教融合的这种方式来培养人才，进行专业技能训练的时候就把创新能力，尤其是氢能领域的创新能力同步培养起来。在这样的指导思想下，希望把我们的专业建设、人才培养、科研条件建设、团队建设、产学研融合平台的建设捆绑到一起，将来期望我们培养的这些氢能人才具有三方面的能力。
第一，对专业人才而言，需要具有本专业的基础理论，跟氢能有关的专业知识，尤其跨专业的、跨学科的专业知识，首先要完整，而且要扎实。
第二，他在我们学校上学，期望至少有一半的同学将来直接从我们的本科读到博士，在十年期间要形成在氢能领域的科技创新能力以及关键技术的攻关能力。
第三，氢能是一个产业，面向未来的氢能产业，所以要具有工程能力和产业方面的实践技能。
另外，氢能专业培养的人，将来我们的人才毕业之后他们能干什么或者他们能到哪些领域去就业，我们想从三个方面来考虑。
第一，我们为氢能行业本身，包括制氢、储运、氢安全，包括燃料电池等等，这些相应的厂家提供专业技术人才，为氢能领域本身工作。
第二，和我们原有的能源行业，特别是电力行业、能源行业，氢能的综合利用，氢能将来作为一个电站也好、作为一个储能的系统也好，氢能利用，包括氢能的转化，这个过程里边涉及到这些关键技术，包括工程管理，提供相应的工作。
如果我们的学生大学四年毕业之后想去就业，我们希望他能够在氢能有关的电站或者氢能有关的这些能源系统中的运行维护方面能够发挥专业技术人才的作用，现在我们希望做一个本硕博的贯通培养，我们希望有2/3的本科生将来直接读博士。
后面是我们具体的培养方案，时间关系不再一一汇报了。
总之，氢能领域，因为本身就是一个学科交叉的领域、多学科融合的领域，大家可以看到我们培养人的，需要具备的这些专业知识，除了工程热物理之外，包括化学类、材料类、电气类、控制类等等，这些领域的知识都要具备，也是未来我们对他的一些期望。特别是体现氢能特色的本科阶段这些课程上，同样包括氢能的制取、储运、氢安全、氢能转化这方面的专业课程，每一个课程后边对应了相应的专业技能，这些技能希望他同样具备。
另外，体现我们科教融合、产教融合培养人才理念。在这儿恳请在座的各位专家，同时我们也会从制度上加以保证，希望我们的产业里或者我们工业界子专家亲自参与到人才培养的过程，我们会为每位本科生设立双导师制，一个导师是来自学校的这些老师，另外一个导师可能就来自企业、来自氢能行业的导师。去年我们申请了一个“111引智基地”，教育部面向全世界一些学术大师到中国进行学术交流培养人才，我们专门有一个围绕氢能的111引智基地，希望学生具备国际视野。我们现在吸引国外的高水平专家非常容易，尤其是整个能源行业吸引国外的高水平专家非常容易，因为全世界的人都知道中国是未来能源发展的热土，也是最大的机会，因为确实中国对他们来说有非常大的吸引力。
此外，目前国家还有一个储能产业产教融合平台，第一批发改委和教育部共同批复，一个是我们学校、西安交大和天津大学，我们学校除了做电化学储能、热化学储能之外，主要一部分这个平台的建设任务就是做氢能技术的实训中心以及氢能技术的开发平台，同样包括氢能的制备、氢能的存储以及氢能转化，这个平台上都会有。这个平台就两个任务，一个是为专业领域进行人才培养，另外就是为我们这个行业进行关键技术的开发，而且发改委要求我们把这两部分任务集中到一起，都在这个平台上同时去做，这也是为什么将来培养我们的储能人才、氢能人才，希望通过科教融合、产教融合的方式培养人才，培养人才的同时为我们关键行业解决问题。
第一批投资1.2亿，包括电化学、热化学储能和储能系统，跟三部分有关的所有研究条件和试验条件，现在学校里都具备这个条件。
另外希望，尤其我们自己能源领域里边、能源行业里边这些单位，更加积极的、更加深入的，在我们做科学研究关键技术突破攻关的同时也深度参与到我们人才培养里面，这是在整个平台申报过程中，屏幕上这些单位也对我们储能产教融合申报包括现在的建设给予了大力的支持，所以我在这儿表示衷心感谢，同时也希望这些单位能够继续深度参与进去。
另外，我们一些专业领域，一是先进制氢技术，特别是围绕着绿电制氢，尤其是可再生能源制氢，从低温到高温两个技术路线，一个是质子交换膜电解，一个是固体氧化物电解，此外包括热化学制氢、生物质制氢，围绕绿氢的关键技术我们都在开展。
另外氢的储能和氢安全方向，因为我们有材料专业、有材料学科，我们的氢安全包括氢的固体储运，我们基本上不做管道，我们主要做储氢材料，现在也在开展相应的工作，包括发改委也给我们设定了技术指标。
燃料电池技术和我们的制氢基本上是相对应的，质子交换膜、固体氧化物两个技术路线同样都做。
此外，我们学院，原来在能源动力领域的积累，包括我们做燃气轮机这些方向的积累，我们在氢动力方面，尤其是氢燃气轮机方面的工作现在也已经开始起步做这方面的工作，希望包括高比例的氢为燃料的这些燃气轮机下一代动力装备这些研究。也可以看到，基本上同样也覆盖了我们整个氢能产业基本的链条。另外，在每个方向上，基本上都有国家级的人才作为我们这些方向的带头人来开展相应的工作。
此外，我们现在除了有氢能本科专业之外，我们还有硕士点和博士点，都叫氢能科学与工程，学生一旦进入我们这个学校，十年之后可以拿到氢能科学与工程的博士，我们也正在探索本硕博的贯通培养，希望我们其中一部分优秀学生可以拿到博士以后再毕业，这个工作同样在氢能学科里面也已经开始启动了。
我们去年2月份获批了教育部的氢能专业，去年9月份，经过大概5个月左右的筹备就迎来了氢能的本科，也就是我们国家第一批氢能的本科学生，我们在北京招了一个班、在保定招了两个班，去年一共90个人的规模，最近几年都会以这个规模培养氢能本科人才。同时这些人才里边我们希望将来他们毕业的时候，1/3大概30人左右直接去跟氢能有关的领域就业，2/3大概60人左右在这个专业读到博士。去年9月份第一届氢能本科专业开始同样也在社会上引起了巨大的反响。第一届本科生告诉我，他们基本上每个学生都是网红，他们入学之后，基本上每个学生都接受过各类媒体的采访。下面这个图片是我们学生的第一节课，包括他们的第一次班会，中央教育电视台全程在跟踪。一方面体现了我们氢能领域社会对人才迫切的需求，另外确实也意味着我们开设氢能学科、氢能专业也为将来整个氢能事业包括氢能产业的健康发展可以提供一些助力，我们也期望学科的开设将来能够为我们整个新型能源体系的建设贡献华电力量。
谢谢大家！
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