基于數(shù)字化電廠理念的教學(xué)改革探索與實(shí)踐

王鴻懿

摘 要 2016年是國(guó)家“十三五”規(guī)劃開(kāi)局之年，“十三五”期間發(fā)電企業(yè)將面臨節(jié)能減排、減員增效等多重壓力，發(fā)電企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型及升級(jí)勢(shì)在必行，做為專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)人才的教學(xué)改革必須先行啟動(dòng)。本文首先介紹了數(shù)字化電廠的概念，并闡述了國(guó)內(nèi)外數(shù)字電廠的現(xiàn)狀，分析了熱工自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的必要性及存在的問(wèn)題，最后從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面探索提出教學(xué)改革的措施。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化電廠 熱工自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2016年是國(guó)家“十三五”規(guī)劃的開(kāi)局之年，在“十三五”期間發(fā)電企業(yè)將面臨節(jié)能減排、減員增效等多重壓力，但同時(shí)也是電力發(fā)展的又一個(gè)重要戰(zhàn)略機(jī)遇期；目前中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)入新常態(tài)，轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展?；谶@樣的大背景，電力行業(yè)作為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性行業(yè)，受到了較大的沖擊。電力市場(chǎng)表明，低速增長(zhǎng)將成為新常態(tài)。

發(fā)電企業(yè)如何積極應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，打造、建設(shè)高效、安全節(jié)約的數(shù)字化電廠是發(fā)電企業(yè)的首選。做為培養(yǎng)發(fā)電企業(yè)中自動(dòng)控制人才的專(zhuān)業(yè)，進(jìn)行相應(yīng)人才培養(yǎng)模式及課程體系的改革必須先行啟動(dòng)。本文首先介紹數(shù)字化電廠的概念和國(guó)內(nèi)外數(shù)字化電廠的現(xiàn)狀，然后闡述教學(xué)改革的必要性和存在的問(wèn)題，最后探索提出了教學(xué)改革的措施。

1數(shù)字化電廠的概念

數(shù)字化工廠在全世界并沒(méi)有形成公認(rèn)的統(tǒng)一的定義，但在我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化術(shù)語(yǔ)》DL/T701-2012中，對(duì)數(shù)字化電廠采用了電廠數(shù)字化和數(shù)字化 電廠二術(shù)語(yǔ)進(jìn)行解釋。電廠數(shù)字化是利用計(jì)算機(jī)及微處理器技術(shù)將反映火電廠生產(chǎn)和管理過(guò)程對(duì)象的現(xiàn)象、特征、本質(zhì)及規(guī)律的聲音、文字、數(shù)字、符號(hào)、圖形和圖象等模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的過(guò)程。數(shù)字化電廠是電廠數(shù)字化達(dá)到一定程度后的概念。

電廠的數(shù)字化應(yīng)包括在其各個(gè)生存過(guò)程，分為六個(gè)層面：即電廠規(guī)劃和設(shè)計(jì)的數(shù)字化、電廠建設(shè)的數(shù)字化、電廠運(yùn)行的數(shù)字化、電廠經(jīng)營(yíng)管理的數(shù)字化等各個(gè)層面，才可稱(chēng)得上是全面的數(shù)字化電廠；數(shù)字化電廠具有以下六個(gè)特點(diǎn)：數(shù)字化、模型化、可視化、互操作性、信息化、智能化。

熱工自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生在未來(lái)的工作中，將參與到電廠的各個(gè)層面，因此適應(yīng)形勢(shì)、與時(shí)俱進(jìn)進(jìn)行教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2國(guó)內(nèi)外數(shù)字化電廠的現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外現(xiàn)狀

近年來(lái)，數(shù)字化電廠建設(shè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，德國(guó)的尼德豪森電廠是全球第一家數(shù)字化電廠，控制系統(tǒng)為西門(mén)子TXP-2000，除鍋爐安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、汽輪機(jī)控制和保護(hù)系統(tǒng)（DEH、ETS）、重要的模擬量采用常規(guī)方案外，均采用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)。被稱(chēng)為尼德豪森二期工程的德國(guó)諾伊拉特電廠1100MW的F機(jī)組和G機(jī)組，控制系統(tǒng)西門(mén)子TXP-3000，與尼德豪森一期相比，不僅被控對(duì)象采用了Profibus-DP協(xié)議，儀表與全部采用了Profibus-PA協(xié)議，同時(shí)在常用電源系統(tǒng)還采用了IEC61850協(xié)議。

2.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)電廠在運(yùn)行方面基本實(shí)現(xiàn)了過(guò)程控制及設(shè)備運(yùn)行的初級(jí)數(shù)字化，具備了一定的控制優(yōu)化和狀態(tài)檢修能力。也已經(jīng)有相當(dāng)一部分火力發(fā)電廠采用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，如即將投產(chǎn)的華電常德電廠（2€？60MW）現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)占40%，在主控和輔控系統(tǒng)中都有用到；

3基于數(shù)字化電廠理念的教學(xué)改革的必要性

3.1數(shù)字化電廠的推進(jìn)，要求專(zhuān)業(yè)人才知識(shí)體系的轉(zhuǎn)型

我國(guó)經(jīng)濟(jì)正向結(jié)構(gòu)調(diào)整的新常態(tài)轉(zhuǎn)型，“十三五”規(guī)劃期間對(duì)電力行業(yè)將會(huì)有更高的要求，尤其是傳統(tǒng)能源方面，因此將進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字化電廠。數(shù)字經(jīng)濟(jì)和信息時(shí)代的到來(lái)，電力消費(fèi)者對(duì)于供電可靠性、電能質(zhì)量及多元化服務(wù)的要求越來(lái)越高，另一方面發(fā)電企業(yè)內(nèi)部也面臨減員增效和節(jié)能減排的雙重壓力?；谛袠I(yè)的需求，要求專(zhuān)業(yè)人才在一定的知識(shí)基礎(chǔ)上，適應(yīng)社會(huì)和發(fā)電企業(yè)的發(fā)展，這樣就要求學(xué)生的知識(shí)面廣，在具備理論基礎(chǔ)的能力上，著重培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.2自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字化電廠采用故障預(yù)警、無(wú)人值守等技術(shù)，將滿(mǎn)足發(fā)電企業(yè)節(jié)能減排和減員增效的要求，而實(shí)現(xiàn)電廠的數(shù)字化主要依據(jù)自動(dòng)化技術(shù)。其中先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)和在線(xiàn)優(yōu)化技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和故障預(yù)警技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐燃燒的優(yōu)化及故障預(yù)警等，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和減員增效。這些先進(jìn)的技術(shù)和手段都為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展，發(fā)電企業(yè)將全面實(shí)行數(shù)字化、智能化，這主要依賴(lài)于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

4目前人才培養(yǎng)中存在的問(wèn)題

4.1人才培養(yǎng)模式深化拓展

目前專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)人才主要是面向火電、核電行業(yè)，但在“十三五”規(guī)劃期間電力工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)預(yù)計(jì)會(huì)向分布式能源、熱電聯(lián)產(chǎn)等方向發(fā)展，以及更高容量、更高參數(shù)、更高效潔凈的方向發(fā)展，因此專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)模式必須能夠在傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，深度挖掘利用專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的新知識(shí)，并適當(dāng)開(kāi)拓新的領(lǐng)域。在優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域里做深做強(qiáng)，并適當(dāng)探索新領(lǐng)域，這是當(dāng)前人才培養(yǎng)的首要問(wèn)題。

4.2 教學(xué)中存在的問(wèn)題

鑒于社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展及人才培養(yǎng)模式的改革，原有的課程設(shè)置及采用教材的不適應(yīng)顯得尤為突出。適應(yīng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展變化，增減相應(yīng)課程，并修訂課程中的內(nèi)容，也需要修訂相應(yīng)教材。

5探索人才培養(yǎng)模式和課程體系的改革措施

5.1人才培養(yǎng)模式的改革

我校的熱工自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是為電力行業(yè)基層培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才，因此改革首先要適應(yīng)電力行業(yè)的要求，并根據(jù)本專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)狀，借鑒和學(xué)習(xí)其他高校的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改革。因此，首先到本省、外省的先進(jìn)發(fā)電企業(yè)進(jìn)行走訪和調(diào)研，了解企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀，以及對(duì)熱工自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的具體要求；其次，到同行業(yè)高校進(jìn)行調(diào)研，學(xué)習(xí)改革的措施，借鑒成功經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)；并實(shí)時(shí)關(guān)注本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的動(dòng)態(tài)及聽(tīng)取學(xué)生的反饋，根據(jù)學(xué)生的切身體驗(yàn)，對(duì)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。

5.2 課程體系的改革

在正確的人才培養(yǎng)模式的指導(dǎo)下，對(duì)具體的課程體系進(jìn)行改革主要從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面進(jìn)行：

5.2.1理論教學(xué)的改革

基于數(shù)字化電廠理念下，電廠的測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)、在線(xiàn)優(yōu)化技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)都將在電廠中得到廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)這些內(nèi)容課程的增設(shè)就十分必要。除傳統(tǒng)的一些必要的專(zhuān)業(yè)課外，可增設(shè)選修課或開(kāi)設(shè)講座等，或通過(guò)專(zhuān)家學(xué)者的報(bào)告等，使學(xué)生接觸和學(xué)習(xí)這些前沿的知識(shí)，做為知識(shí)儲(chǔ)備，才能在工作崗位上立于不敗之地。

現(xiàn)有課程的教材也需要實(shí)時(shí)更新，測(cè)控技術(shù)日新月異，在教學(xué)過(guò)程中可通過(guò)編寫(xiě)講義、教案等，或在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中向?qū)W生補(bǔ)充發(fā)布先進(jìn)的技術(shù)的內(nèi)容。

總之，通過(guò)傳統(tǒng)和現(xiàn)代的教育手段相結(jié)合，為學(xué)生補(bǔ)充信息。

5.2.2實(shí)踐教學(xué)的改革

實(shí)踐教學(xué)是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中重要的一部分，實(shí)踐教學(xué)的改革主要從兩方面進(jìn)行：實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)手段的改革。

目前學(xué)校加大了對(duì)教學(xué)的投入，不斷更新增置教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。利用此契機(jī)，新增加的設(shè)備應(yīng)面向數(shù)字化電廠的運(yùn)行及管理，例如現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)、智能設(shè)備的添置，將來(lái)還應(yīng)加大對(duì)大數(shù)據(jù)利用、互聯(lián)網(wǎng)+等方面的投入，使學(xué)生能夠在學(xué)校掌握最前沿的知識(shí)，并為將來(lái)的創(chuàng)新提供驅(qū)動(dòng)力。

在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位的改革，才能培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)發(fā)展的人才。

6結(jié)語(yǔ)

基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的大背景，適應(yīng)數(shù)字化電廠的發(fā)展，進(jìn)行教學(xué)改革勢(shì)在必行。人才培養(yǎng)模式的改革和課程體系的改革都是在教育方針的指導(dǎo)下，結(jié)合熱工自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，探索改革措施，具有較強(qiáng)的理論和實(shí)踐推廣價(jià)值。

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