Talent demand for smart grid and undergraduate training programs
WANG Zhong, ZHANG Huigang, YANG Zhichao
(Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China)
Abstract: With the implementing and overall development of smart grid, it is in urgent need to foster a lot of undergraduate talents on smart grid. At present the traditional talent training programs for the electrical engineering cannot satisfy the development of the smart grid. The paper analyses the talent demand for the smart grid according to the smart grid planning scheme of State Grid Corporation. The paper optimizes the talents training curriculum system on electrical engineering undergraduate teaching for smart grid and builds talent training programs of the application-oriented institutes for the smart grid.
Keywords: smart grid; talent demand; training program
引言
智能电网建设是中国电网未来十年发展的主方向，急需大量的适应智能电网发展要求、掌握智能电网相关知识技能、了解智能电网新技术方向的应用型本科人才，适时构建新形势下的面向智能电网的应用型本科人才培养方案显得尤为重要。从“智能电网”的关键技术层面上看，主要有电网“自愈”技术、数字变电站技术、无线传感器网络技术、调度自动化技术、智能电表技术、分布式新能源接入技术、新型继电保护技术等，这些新技术既有与传统电气专业技术的联系，又具有全新的技术特点和设计理念。新型智能电网对应用型本科人才提出了全新的要求，因此，对相关专业的人才培养方案进行创新研究和优化调整就显得尤为必要和紧迫。
1 智能电网的发展规划
1国家电网公司根据我国经济社会发展的阶段性特征、能源可持续发展的内在要求和电网发展的客观实际，确定分三个阶段推进“坚强智能电网”的建设。
2009年至2011年为研究试点阶段，完成坚强智能电网的整体规划，形成顶层设计，加强各级电网建设，开展关键性、基础性、共用性技术研究，进行技术和应用试点。目前，第一阶段的相关任务已基本完成，如电网具备接纳国家规划发展的可再生能源发电规模；完成智能变电站建设及改造试点工程；建成智能调度技术支持系统整体试点；全面开展智能用户服务关键技术研究，研发智能用电设备，完成智能配电网示范性工程建设等。
2012年至2015年为全面建设阶段，形成坚强智能电网建设标准，规范建设要求；跟踪发展需要、技术进步并进行建设评估，滚动修订发展规划，坚强智能电网建设全面铺开。到2015年，基本建成坚强智能电网，关键技术和装备达到国际领先水平。基本建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的国家电网；具备接纳和优化配置大型火电、水电、核电和可再生能源基地电力的能力；在电网部分重要区域内开展枢纽变电站智能化建设和改造；初步建成智能调度中心，智能调度技术支持系统达到国际领先水平；在关键技术和设备上实现重大突破和广泛应用。
2016年至2020年为完善提升阶段。在全面建设的基础上，评估建设绩效，结合应用需求和技术发展，进一步完善和提升中国坚强智能电网的综合水平，引领国际智能电网的技术发展。到2020年，全面建成坚强智能电网，技术和装备全面达到国际领先水平。建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的更加坚强的国家电网；全面建成SG-ERP系统，信息化达到国际领先水平。
显然，国家电网公司对智能电网的总体规划和分步实施必然形成对智能电网专业技术人才的巨大需求，尤其是急需大量掌握智能电网相关知识技能、了解智能电网新技术方向的应用型本科人才。
2 智能电网人才需求分析
随着智能电网规划实施和全面建设的到来，项目投资、技术研发、产业建设等将迎来高潮。国家电网公司在发展规划的三个阶段中预计总投资将超过4万亿，智能化方面的投资将达7260亿元。
“国家电网公司智能电网科研产业基地”已 于2009年12月在南京江宁开发区设立，两年多来一直由国家电网公司直属科研单位国网电力科学研究院负责建设和运行，是国内首个为推进我国智能电网建设而建立的科研产业基地，该基地总投入100亿元，构建1个研究中心、8个研究所和10个研发实验室。智能电网科研产业基地的奠基，将形成科研、检测、产业三大完备的智能电网技术、服务和装备支撑体系，成为国家电网公司的研究开发中心、技术服务中心、试验检测中心和设备制造中心，为智能电网建设提供技术和装备保障。智能电网建设的全面推进，给我国的创新型经济发展注入了强劲动力，预计到2015年，全国将建成数个千亿级智能电网产业集群。
随着我国坚强智能电网的建设和发展，科研院所与企业对拥有智能电网技术方向的专业人才的需求将迅猛增长。特别是电力公司的电网运行的各个环节上，电网的智能化提出了诸多新的业务需求。其中包括：发电环节的分布式新能源接入电网控制技术；输电环节的输电线路的智能化巡视、状态检测、状态检修；变电环节的智能化变电站信息检测、程序化操作、主设备的可视化、运行维护与调度互动；配电环节的电能质量在线监测、电力负荷实时监测、馈线自动化技术、智能营配通信技术、配网调控技术、设备智能检测技术；用电环节的用电信息采集、电力负荷管理、智能营销系统运行与维护、电动汽车充放电、多信道混合组网与230M无线专网优化集成等；调度环节的数据传输网络化、行监视全景化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、网协调最优化；通信信息平台的坚强通信信息网络建设、一体化数据中心完善建设、SG-ERP 系统业务应用建设等。
智能电网建设，将全面拉动包括电力建设、设备制造、原材料供应、居民消费等各方面的强大需求，有利于进一步落实国家扩大国内需求的政策，加快民生工程、基础设施的建设，优化宏观经济调控，具有良好的社会效益和经济效益。预计智能电网建设将促进GDP增幅大约0.9个百分点，年均拉动就业人数约200万人左右。
3、智能输电核心技术及知识体系。
智能电网是通过发电、输电、变电、配电、用电等环节，以及调度各环节流程的智能化、信息化、数字化和互联化的实现，来整合和改造传统的电力产供销流程，使电网更可靠、更坚强、更经济、更高效、更环境友好、更安全。智能电网的主要特征表现在能及时发现、快速诊断和消除故障的自愈能力；能与电力用户之间实现友好互动；能抵御物理攻击和信息攻击；能提供用户需求的优质电能；能兼容新能源发电和储能的接入；能支持新型电力市场；能优化资产利用，提高运行效率。
智能电网将电力能源领域和信息技术领域深度地融合在一起，它增强了电力体系架构上层应用的集成综合。其目标就是要将电力能源传输系统和控制能源传输系统的信息系统（含通信、网络和智能设备）集成于一体。在电网发展的初期，电力传输系统曾是电力工业发展的重点，而当今要发展的智能电网必须愈来愈依赖于信息系统。电力能源传输系统和信息系统必须并行发展，才能建成真正的智能电网。
要实现电网的智能化，需要研发和应用一系列新技术，这些技术归纳为：集成通信；传感与测量；高级电力设施；高级控制方法；决策支持等。其中传感与测量技术要解决智能电网调度技术支持系统、智能变电站系统、配电自动化系统、大规模风电功率预测及运行控制、用电信息、输变电设备状态在线监测系统、电动汽车智能交换电网络运营系统等的各种类型信息的测量问题。通信集成要解决上述各系统内部、系统之间以及其他与之相关信息的传输问题，它们将涉及到电力宽频通信技术、无线通信技术以及以太网和电力线载波等通信技术。高级控制方法和决策支持都是建立在信息集成的基础上，是电网智能化运行和设备管理等方面信息的高级应用。高级的电力设施主要包括智能变压器、智能断路器等设备，它们是传统设备与信息技术结合的产物。总之，智能电网的核心技术就是信息的测量、信息的传输、信息的处理和信息的应用。所以，信息和通信技术是实现电网智能化的最重要的技术支撑。
综上所述，智能电网实质上是建立在传统电网基础上的智能化提升，其核心技术在传统电网的电力系统运行与控制技术的基础上引入新能源发电与智能接入技术、电网智能调度与控制技术、电能计量与监测以及计算机与网络技术等，从而将原有知识体系向智能化、网络化、信息化等方面发展。
智能电网的知识体系应该包括：电路理论相关知识、电机理论相关知识、电力系统相关知识、计算机技术相关知识、自动控制技术相关知识、信息技术相关知识、电力电子技术相关知识、智能电网信息技术及应用、电网智能调度与控制技术、分布式供电与智能接入技术、风能与风力发电技术、光伏发电技术、数字传输技术等。
4、面向智能电网的人才培养方案。
依据国家发展战略新兴产业，紧密结合国家智能电网建设之急需，构建面向智能电网的电气工程及其自动化专业人才培养体系是当务之急。结合智能电网的核心技术及知识体系，制订了面向智能电网的应用型本科人才培养方案。
培养目标：培养面向智能电网的电气工程及其自动化领域的“应用型”高级工程技术人才，主要从事与智能电网有关的工程设计、系统运行维护、装备制造、试验分析、技术开发、经济管理等领域的工作，适应社会主义现代化建设和未来社会发展需要，德智体美等全面和谐发展，富有工程实践能力和创新精神。毕业后，可从事智能电网相关系统的研究、设计、调试和运行工作。
知识和能力要求：掌握较扎实的数学、物理等自然科学的基础知识，具有较好的人文社会科学和管理科学基础和外语综合能力；系统掌握电路理论、电子技术、计算机软硬件技术、自动控制理论、信号分析处理等学科基础知识；掌握电机学、电力电子技术、通信与信息处理技术、电力系统分析、智能电网技术等专业基本理论和知识；获得较好的智能电网系统分析、设计、开发方面的工程实践训练，具备较强的组织管理能力和工作适应能力，熟悉国家对于智能电网相关领域生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针、政策和法规；获得较好的工程实践训练，具有较熟练的计算机应用能力；具有较强的工作适应能力，具备一定的科学研究、科研开发和组织管理的实际工作能力；获得基本的工程实践训练，具有一定的解决工程实际问题的能力等。
理论教学体系：主要专业课程为电路、电子技术基础、电机学、信号与系统、微机原理与接口、通信原理与系统、高级语言程序设计、电力系统分析、电力系统继电保护和自动装置、计算机网络与现场总线、电网监控技术、智能输配电技术、变电站综合自动化技术、新能源发电技术等。理论课程按公共基础课、专业基础课、专业课、专业方向课、公共选修课五类进行设置。各类课程学时分配表及比例见表1。
实践教学体系：主要实践教学环节为电气工程基础实习、智能电网认识实习、二次线实习、变电站综合自动化实习、通信技术实习和专业课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计。实践模块结构分为军训模块、实验教学模块、实习教学模块、工程训练模块、课程设计模块、毕业设计（论文）模块、社会实践模块、能力创新模块等八个模块。
面向智能电网的电气类应用型本科人才培养方案是在传统电工技术平台的基础上，辅以通信技术平台、电力电子技术平台、自动控制技术平台、智能管理与决策平台等，以夯实电气类应用型本科人才的智能电网知识结构，适应智能电网建设的新要求。
7、结束语。
综上所述，随着国家智能电网战略规划的具体实施，传统电力系统在一次、二次等所有专业领域正在发生深刻的变化，整合和改造传统的电力产供销流程必将大量急需面向智能电网的电气类应用型本科人才，必须有针对性地培养在网络化、信息化、智能化电气系统领域学有专长的高级复合型专业人才，这就需要对现有人才培养方案进行优化改革，构建面向智能电网的电气类应用型本科人才培养体系，为国家智能电网建设以及相关产业的快速发展提供人才储备。
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