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（一）实践教学体系建设目标

基于新能源产业对于可持续性发展的重要支撑和目前新能源专业人才匮乏的现状，教育部于2010年7月下发了《教育部关于公布同意设置的高等学校战略性新兴产业相关本科新专业名单的通知》（教高[2010]7号）批复部分高校设置新能源科学与工程专业与新能源材料与器件专业，自2011年开始招生。新能源专业面向新能源产业，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要，培养在新能源领域从事相关工程技术领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理工作的跨学科复合型高级工程技术人才。

鉴于新能源行业发展极为迅速，因此培养新能源方向合格的本科毕业生需要在课程体系的建立方面紧跟产业发展。新兴产业的快速发展为新能源专业的建设提出了更高的要求。新能源专业的课程体系的建设中须着重强调实践教学的内容，而实践教学体系的建立是新型专业的难点。新能源专业的发展历史较短，而且发展迅速，这就使得该专业的课程体系建立与师资配备无法像传统工科专业一样如此完善。实践教学虚化，实习工作流于形式，毕业论文/设计水平较低等已经成为目前新能源科学与工程专业目前面临的主要问题。

新能源专业作为新工科专业重要专业，对实践教学的要求要高于一般工科专业要求。特别是在培养学生解决复杂工程问题的能力方面，实践教学是此项能力的重要载体，因此实践教学对于工科专业建设具有非常重要的意义。目前国内新能源专业高效实践教学内容虚化，相互之间的关联性不强，因此要培养学生具有解决复杂工程问题的能力，需要将实践教学与理论教学内容相互关联，构建一体化教学体系，让学生将基础知识内容与实际系统工程相结合，逐步参与到实际项目的设计、选型、安装、调试、测试过程中。

通过实践教学体系的建设，让学生逐步意识到工科专业的核心，掌握工科专业的精髓，将理论与实际相结合，在工程中运用知识，逐步培养解决复杂工程问题的能力。国家主流产业正在大力执行“走出去”战略，工科人才是国家主流产业“走出去”的基石，在教学中将解决复杂工程问题能力与国际技能鉴定相结合，培养复合型“国际化”工科人才。

（二）实践教学体系的建设内容

高校本科阶段的实践教学体系包括课程实验、认知实习、金工实习、工厂实习、课程设计、创新创业、毕业实习、毕业论文/设计等环节。目前在各高校新能源专业的实践教学中，实践教学体系存在的问题较多，主要包括以下几个方面：

1. 1)   实践教学各环节关联度不足，甚至存在完全独立的状态；
2. 2)   实践课程与理论课程关系不明确，以至于某些实践内容没有理论支撑；
3. 3)   实践教学形式化严重，与实际工程关联度不足；
4. 4)   选购的实验设备主要针对课程实验，导致课程设计、创新创业、毕业设计等实践环节的实验支撑度不足；
5. 5)   学生对专业相关的设备与软件的了解较少，对工程现场的操作规范与运行规程等内容了解较少；
6. 6)   课程设计内容不丰富，毕业论文/设计的质量较差。

基于目前国内新能源专业实践教学环节存在的问题，海瑞克结合多年高校实践教学经验与实验室建设经验，与华北电力大学、福建师范大学等多所高内知名高校共同开发“基于工程思维+产品思维训练的新能源工科实践教学体系”，不仅实现理论与实践的一体化设计，还将课程实验、认知实习、课程设计、双创活动、科研提升与毕业论文进行工程化贯穿，以实际工程项目或产品开发作为一体化实践教学的主线，将与专业相关的理论知识与实际工程项目相结合，锻炼学生的设计、开发、调试与测试的能力。此外，在实践过程中锻炼利用综合知识解决复杂工程问题的能力。

“基于工程思维+产品思维训练的新能源工科实践教学体系”（以下简称“双思维训练体系”）是围绕工程思维训练与产品思维训练而开发的教学体系，配合国际化人才战略，培养能够解决复杂工程问题的国际化新能源人才。我国“新工科”建设的核心内容在于培养学生解决复杂工程问题的能力，这对工科教育提出了很高的要求，“双思维训练体系”将复杂工程问题进行阶段化分级。

图1、“双思维训练体系”解决复杂工程问题阶段分级

第一级：认知工程阶段

通过认知实习阶段开启新能源材料的基础认知，将专业知识体系进行串联，掌握新能源材料的制备、性能测试、原料选择、工艺与新能源产品的可行性研究与开发思路。

第二级：解决简单工程问题阶段

在课程设计阶段开始进行小规模、简单结构的工程仿真，并分析其中工程问题，找到具有可操作性的解决方案。此类简单工程问题的解决可运用到创新与创业活动中。

第三级：解决复杂工程问题阶段

在科研提升阶段对复杂工程问题进行系统分析，在生产实习过程进行数据采集与方法验证，探寻解决复杂工程问题的思路，最后将所有结果提炼，在毕业论文中进行展示。

（一）实践教学体系建设目标

基于新能源产业对于可持续性发展的重要支撑和目前新能源专业人才匮乏的现状，教育部于2010年7月下发了《教育部关于公布同意设置的高等学校战略性新兴产业相关本科新专业名单的通知》（教高[2010]7号）批复部分高校设置新能源科学与工程专业与新能源材料与器件专业，自2011年开始招生。新能源专业面向新能源产业，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要，培养在新能源领域从事相关工程技术领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理工作的跨学科复合型高级工程技术人才。

鉴于新能源行业发展极为迅速，因此培养新能源方向合格的本科毕业生需要在课程体系的建立方面紧跟产业发展。新兴产业的快速发展为新能源专业的建设提出了更高的要求。新能源专业的课程体系的建设中须着重强调实践教学的内容，而实践教学体系的建立是新型专业的难点。新能源专业的发展历史较短，而且发展迅速，这就使得该专业的课程体系建立与师资配备无法像传统工科专业一样如此完善。实践教学虚化，实习工作流于形式，毕业论文/设计水平较低等已经成为目前新能源科学与工程专业目前面临的主要问题。

新能源专业作为新工科专业重要专业，对实践教学的要求要高于一般工科专业要求。特别是在培养学生解决复杂工程问题的能力方面，实践教学是此项能力的重要载体，因此实践教学对于工科专业建设具有非常重要的意义。目前国内新能源专业高效实践教学内容虚化，相互之间的关联性不强，因此要培养学生具有解决复杂工程问题的能力，需要将实践教学与理论教学内容相互关联，构建一体化教学体系，让学生将基础知识内容与实际系统工程相结合，逐步参与到实际项目的设计、选型、安装、调试、测试过程中。

通过实践教学体系的建设，让学生逐步意识到工科专业的核心，掌握工科专业的精髓，将理论与实际相结合，在工程中运用知识，逐步培养解决复杂工程问题的能力。国家主流产业正在大力执行“走出去”战略，工科人才是国家主流产业“走出去”的基石，在教学中将解决复杂工程问题能力与国际技能鉴定相结合，培养复合型“国际化”工科人才。

（二）实践教学体系的建设内容

高校本科阶段的实践教学体系包括课程实验、认知实习、金工实习、工厂实习、课程设计、创新创业、毕业实习、毕业论文/设计等环节。目前在各高校新能源专业的实践教学中，实践教学体系存在的问题较多，主要包括以下几个方面：

1. 1)   实践教学各环节关联度不足，甚至存在完全独立的状态；
2. 2)   实践课程与理论课程关系不明确，以至于某些实践内容没有理论支撑；
3. 3)   实践教学形式化严重，与实际工程关联度不足；
4. 4)   选购的实验设备主要针对课程实验，导致课程设计、创新创业、毕业设计等实践环节的实验支撑度不足；
5. 5)   学生对专业相关的设备与软件的了解较少，对工程现场的操作规范与运行规程等内容了解较少；
6. 6)   课程设计内容不丰富，毕业论文/设计的质量较差。

基于目前国内新能源专业实践教学环节存在的问题，海瑞克结合多年高校实践教学经验与实验室建设经验，与华北电力大学、福建师范大学等多所高内知名高校共同开发“基于工程思维+产品思维训练的新能源工科实践教学体系”，不仅实现理论与实践的一体化设计，还将课程实验、认知实习、课程设计、双创活动、科研提升与毕业论文进行工程化贯穿，以实际工程项目或产品开发作为一体化实践教学的主线，将与专业相关的理论知识与实际工程项目相结合，锻炼学生的设计、开发、调试与测试的能力。此外，在实践过程中锻炼利用综合知识解决复杂工程问题的能力。

“基于工程思维+产品思维训练的新能源工科实践教学体系”（以下简称“双思维训练体系”）是围绕工程思维训练与产品思维训练而开发的教学体系，配合国际化人才战略，培养能够解决复杂工程问题的国际化新能源人才。我国“新工科”建设的核心内容在于培养学生解决复杂工程问题的能力，这对工科教育提出了很高的要求，“双思维训练体系”将复杂工程问题进行阶段化分级。

图1、“双思维训练体系”解决复杂工程问题阶段分级

第一级：认知工程阶段

通过认知实习阶段开启新能源工程的基础认知，将专业知识体系进行串联，掌握新能源工程的设计、施工、调试、维护体系与新能源产品的可行性研究与开发思路。

第二级：解决简单工程问题阶段

在课程设计阶段开始进行小规模、简单结构的工程仿真，并分析其中工程问题，找到具有可操作性的解决方案。此类简单工程问题的解决可运用到创新与创业活动中。

第三级：解决复杂工程问题阶段

在科研提升阶段对复杂工程问题进行系统分析，在生产实习过程进行数据采集与方法验证，探寻解决复杂工程问题的思路，最后将所有结果提炼，在毕业论文中进行展示。

“双思维训练体系”将理论课程、课程实验、认知实习、课程设计、创新创业、科研提升、生产实习与毕业论文进行统一整理，并结合国际认证的辅助，构建一体化思路。

图2、“双思维训练体系”结构示意图

“双思维训练体系”分为基础、提升、开拓、应用和提炼五个阶段，下面对每个阶段进行分解介绍。

基础阶段

基础阶段需要理论课程的配合，用于指导课程实验和认知实习。目前国内新能源专业的课程实验与理论课程脱节严重，甚至在很多高校存在课程实验孤立存在或为实验而开设理论的现象。在“双思维训练体系”中需要对理论课程知识点进行明确分解，确定主要需要验证的知识点，确定实验项目，并在课程实验中验证知识点。认知实习是工程认知中的重要环节，在此环节需要将整个专业的课程体系进行分解，并与实际工程相对应，在认知实习中对重要知识点找到相对应的工程出处，实现知识点的基础认知。

提升阶段

提升阶段是课程设计阶段。在课程设计阶段主要解决简单工程问题。围绕新能源行业设计部分简单工程问题，这些问题能够将课程实验和理论课程内容进行有机整合，并且也能与认知实习内容相对应。通过提升阶段的学习，学生掌握了简单工程问题的解决办法，并且对解决新能源行业工程问题具有规范化和标准化认知。

开拓阶段

开拓阶段是目前我国新能源专业教育的短板，在“双思维训练体系”中包括创新创业、科研提升和国际认证三个方面。创新创业对学生整体素质要求很高，如果要在创新创业阶段有实质内容，必须有很好的课程实验与课程设计作为基础。在基础阶段和提升阶段对于工程问题有了基础认知之后，将其中新颖的简单问题解决办法开拓为创新项目，具有投资价值的解决办法可开拓为创业项目。创新与创业必须要与实际工程问题相结合！在本科阶段教学中，需要培养具有一定科研潜力的大学生，但是目前国内高校在本科生的科研提升方面欠缺很多。在“双思维训练体系”中，通过课程设计探寻简单工程问题。具有一定复杂度和规模化的工程问题，可通过科研提升过程进行深度研究，并且培养合格的科研思维。此阶段对于选拔优秀学生，尽早开始优秀学生的科研培养具有重要意义。国际认证主要是指在本科阶段的教学过程中引入“IET国际工程师资质认证”等国际认证方式，让学生在培养解决复杂工程问题能力的同时，逐步培养国际化视野，为成为国际化人才做储备。

应用阶段

应用阶段主要包括生产实习环节。目前生产实习环节存在问题较为严重，其与专业的关联度较低，并且学生在实习过程中没有带着问题进入生产实习，从而大大降低了生产实习的质量。“双思维训练体系”中，学生通过开拓阶段的学习已经掌握了解决简单问题的能力，并且发现了部分新能源行业中的复杂工程问题，通过国际认证环节了解了国际通行工程师工作标准。在生产实习环节将所有内容进行实际工程验证，进行工程化落地。

提炼阶段

提炼阶段是“双思维训练体系”中最后一个阶段，也是本科阶段学习中最为关键的环节。目前国内本科阶段毕业论文的质量较低，主要是理论内容没有与实际工程相结合，论文内容“假、大、空”。“双思维训练体系”将前期内容进行工程思维和产品思维引导，培养学生良好的项目与科研习惯，将基础阶段、提升阶段、开拓阶段和应用阶段的内容进行提炼，得到可论文化的复杂工程问题解决办法。

（三）新能源专业理论课程配置建议

随着“工程教育认证”工作的进一步推进，各工科专业逐步重视“工程教育认证”工作。“双思维训练体系”与“工程教育标准”相结合，在实践教学环节中以“产出导向”作为体系内核，以“聚焦复杂”作为体系主旨。实践教学体系是高等工科教育的重要载体，而理论课程是实践教学的基础。

“聚焦复杂”主要为提升本科阶段工科教育质量。通过建立“复杂工程问题体系”，让学生正确认识理论知识与实际工程问题之间的关系，明白必须通过运用深入工程原理经过分析方可解决复杂工程问题，锻炼良好的知识运用能力、信息搜集能力与工程理解能力。通过提升规模、复杂度和难度，为创新教学打下基础。

教学体系从CBE向OBE转变，需要从基础理论课程体系中进行调整。结合新能源行业的发展特色，需要以工程项目为引导，将理论课程与知识体系相关联。

新能源行业的涵盖内容广泛，新能源专业的相关领域也包括新能源材料、太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等多种能源，学科内容设计物理、电气、电子、化工、材料、能动等诸多一级学科，因此在理论课程设置方面建议采用“重基础、广涉猎、强专业”的方式进行。

1.1、分布式电源并网接入特性

研究分布式电源并网接入技术，主要是通过多种互补能源接入技术，将国内外正在研究建立分布式电站系统典型发电装置和用电负荷以及综合监控系统模型，通过平台仿真技术，深入研究分布式电站系统的运行和控制规律，为后续工作提供理论支持和设计依据。

基于可再生能源发电的分布式电站系统主要依赖电力电子装置实现各种电能变换和控制要求，而电力电子装置工作产生的谐波以及负载特性所引起的各种电能质量问题都有可能影响系统内部设备的正常工作。谐波和闪变等电能污染在分布式电站系统中产生和传播的机理和特性有其自身的特点，对其控制和抑制的措施需要深入研究。

研究分布式电源接入配网的运行控制策略和管理模式，分布式电源接入配电网后运行控制策略与管理模式发生变化，由于本地具备不同种类的供电电源，与电网的配合，以及多级分布式电站之间的配合将成为能量管理的核心技术。

1.2、智能配电网自愈控制技术

研究配电网自愈控制理论体系等理论方法，多能互补的分布式电站可形成分布式电网，其最重要的控制技术就是电网的自愈性，由于内部电网存在可再生能源以及其他新能源，在电网发生故障时，内部电网能够通过内部电源给负载进行供电，当电网恢复正常时，内部电网会及时与电网同步，完成与电网并联运行，这种配电网的自愈控制理论需要与内部电网多能源和供电负荷联合协调控制得以实现。

研究复杂配网故障诊断及定位、快速恢复供电等关键技术，在内部电网有各种可再生能源以及其他新能源，这些能源直接关系到配电网的稳定性，当这些电源发生故障时，外部电网就会产生波动（并网运行），或内部电网发生电网崩溃（孤岛运行），因此，电网内部电网需要快速的故障诊断技术相配合，以及在电网故障情况下，快速恢复供电。

1.3、智能用电互动技术

研究智能用电双向互动运行模式，内部电网与外部电网之间需要进行用电双向互动，内部电网既为供电电源，也是用电负荷，对于外部电网来说，能量是双向流动的。内部电网内部需要进行能量管理与控制技术，首先对每台设备的发电情况，用电情况进行统计，根据控制策略，完成设备的能量控制指令下发，其次根据电网的控制指令，完成内部电网能源调度控制，以及用电负荷控制，最后，将控制信息与能量控制结果上传至远程终端。而对于多配电网之间的互动技术，主要是完成多配电网之间能量互动控制，以及经济价格的互动。

1.4、多能优化控制技术

1.5、逆变器检测技术研究

光伏并网逆变器自动检测技术研究为新能源行业逆变器测试系统搭建的研究平台，通过对标准的研究以及厂家要求而设计出有针对性的光伏逆变器性能及安全试验检测用平台，此自动检测平台主要含有一组测试设备：交流模拟电网电源、光伏模拟器、防孤岛检测装置，一组计量设备如：功率分析仪、示波器、电能质量分析仪、安规测试仪、漏电流测试仪、防孤岛参数测试仪、绝缘阻抗测试仪、电网阻抗模拟等。

分布式电站接入配网特性研究平台项目中，在满足分布式电网系统测试要求的同时，依据行业国家认证认可监督管理委员会（CNCA）发布的新版光伏逆变器标准CNCA/CTS 0004-2009A《光伏并网发电专用逆变器技术条件》要求，完全满足对逆变器的检测和认证的需求。

考虑到后期设备需要进行可移动检测，在设计时需要考虑设备需要具备可移动性，连接方便快捷，尽量减小体积重量，空间设计紧凑。