能源是国民经济的基础产业,对经济持续快速健康发展和人民生活的改善发挥着十分重要的促进与保障作用。我国是能源生产和消费大国,面对新世纪,如何保持能源、经济和环境的可持续发展是我们面临的一个重大战略问题。
21世纪我国在能源问题上面临的挑战是:(1)人均能耗低:我国一次能源消费量为14.8亿吨标准煤,为世界第二大能源消费国。能源消费总量虽大,但人口过多,人均能耗水平很低(低于世界平均水平);(2)能源效率低:我国能源效率约为31.4%,与先进国家相差10个百分点,主要工业产品单位能耗比先进国家高出30%以上;(3)人均能源资源不足:中国拥有居世界第一位的水能资源,居世界第二位的煤炭探明储量,石油探明采储量居第11位。但中国人口众多,我国煤炭人均探明储量是世界人均值208吨的70%,石油人均探明储量为世界人均数的11%,天然气为世界人均数的4%;即使水能资源,按人均数也低于世界人均值;(4)以煤为主的能源结构需要调整:我国高度依赖煤炭的消费,煤炭在一次能源消费构成中占75%,过多地使用煤炭必然会带来效率低 、效率差、环境污染严重的后果。
针对上述我国能源状况,我国中长期能源发展规划中采取了相应的措施。这些现状与中长期能源发展规划是我们考虑能源动力类培养方案的基本依据。 我国中长期能源发展战略是:以保障供应为主线,实施“节能优先、供应安全、结构优化、环境友好”的可持续发展能源战略。远近结合、分阶段部署,争取用三个15年,初步实现我国能源可持续发展的目标。
(1)节能优先战略
提高能源利用率是确保我国中长期能源供需平衡的先决条件,中国人口基数大,到下世纪中叶将超过15亿。无论是从国内资源还是世界资源的可获量考虑,中国只有创造比工业化国家更高的能源效率,才可能在有限的资源保证下,实现高速经济增长和达到中等发达国家人均水平。如果用国际上先进的技术和设备替代现有落后技术和设备,全部节能潜力可达能源消费量的50%,如用国内已有的先进技术和设备进行落后设备的更新,总节能潜力可达能源消费量的30%。
(2)优化能源结构
从世界各国发展趋势看,工业化国家无一例外均采用了以油、气燃料为主的能源路线,逐步减少固体燃料的比例是世界各国提高能源效率,降低能源系统成本,提供优质能源服务的必然选择。中国由于历史的原因,一直维持着以煤为主要能源的结构,但随着消费量的增大,其弊端日益明显。
中国要改变能源消费以煤为主的状态需要几十年的时间,但是我们必须向着这个方向努力。由于中国能源消费总量巨大,优质能源所占比例过小,先进国家油气比例在60%以上,中国如今为20%,到2020年,水电和核电可分别占一次能源的10%和3.7%。可见能源供应优质化是一项很艰巨的工作,需要采取多种措施去发展多种优质的清洁能源。从全国来看,改变以煤为主的能源结构需要很长的时间,但某些大城中可否先行,率先实现能源供应的优质化?
(3)发展清洁煤技术
煤炭在未来几十年中仍将是我国的主要能源,因此清洁地利用煤炭必将是能源工业的重要任务之一。从长远来看,应减少煤炭在终端的直接利用,提高煤炭转换为电力和气体、液体燃料的比例,必须发展清洁煤燃烧技术。
(4)适当发展核电 ,加快核电国产化
充分利用我国已经形成的核电设计、制造、建设和运营能力,以我为主、中外合作,以有竞争力的电价为目标,实现核电国产化。同时,积极支持我国自行开发新一代核电站工作,为“十一五”及以后核电的发展奠定基础。国家发展和改革委员会、科技部和商务部联合发布的“当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2004年度)”中,将核电及核燃料设备、民用非动力核技术等也列为重点领域。
(5)保证能源供应安全
为了保证能源供应的安全,降低进口的风险,拟采取以下措施替代石油:一是水煤浆代油,此技术应积极推广;二是煤合成液体燃料,中国分别与美国、日 本、德国等合作研究开发;三是生物质液化,可引进技术或进行合作生产;四是发展天然气汽车和电动汽年。
(6)提供优惠政策,推动可再生能源的发展
从根本上来说,只有可再生能源才是清洁能源。因而,可再生能源是我们最终的追求目标。世界上可再生能源发展迅速,技术逐步趋于成熟,经济上也逐步被人们接受。欧洲一些国家拟在2010年使可再生能源在一次能源中 的比例达到10%,中国政府也制定了1996—2010年新能源和可再生能源发展纲要,要求 在15年中实际使用的可再生能源数量从目前的近300Mtce增长到390Mtce。 (1)多层次——根据我国当前高等学校和学科专业设置情况,能源动力学科的人才层次可分为:博士-硕士-本科-专科。
(2)多规格——在本科层次中,根据学校的定位不同,可以区分为以下4种人才规格:1)研究型大学(更为确切地应为研究型专业)毕业生。2)教学研究型大学毕业生。3)教学为主型大学毕业生。4)高等职业学院毕业生。 (1)研究型大学毕业生——培养学术型以及复合型(研究与应用)人才,是研究生考生的主要来源;专业教学内容可偏于通识(详细要求与规格待补充)。
(2)教学研究型大学毕业生——培养学术和应用型人才为主,部分学生构成研究生的考生源;教学内容以宽口径专业为主。
(3)教学为主型大学毕业生——培养应用型为主,部分学生为复合型,专业教学内容可以宽口径及大模块相结合。
(4)高等职业学院毕业生——培养应用型学生,专业教学内容以大模块为主。六、能源动力学科专业发展的研究和建设课题 根据调查,发达国家的企业之所以能接受专业面很宽的学生且能保持工业技术的领先,是与国外企业有完善的岗前培训以及有效的继续教育制度分不开的。例如:
1)美国Westinghouse Electric Company
新员工就职,就有专职导师培养指导,为期一年。导师职责明确,培养内容具体,按步骤进行,最终由经理查核新员工的工作情况。对新员工开设本企业专业培训课程,由经验丰富者讲授;具体工作中有成文的设计规范作指导,详细具体。对新员工定期开设科技讲座。
2)美国Bristol Compressors, Inc.
新员工入厂训练两周,包括实验室工作,参观生产线设备,质量控制,室内设计,软件训练,公司标准。在第一、二年内,初级工程师的大部分工作是参与用户返回的信息分析、测试等,以加深对公司产品的了解。
3)日本有关企业
日本企业并没有十分强调专业对口。实际上,无论是偏专业或偏综合的企业,对人才的要求都近乎是一种毛坯式的要求,即解决问题的能力以及综合素质的要求。至于专业则是根据任务的要求,在工作中不断深入细化,学校不可能把所有毕业生工作后可能遇到的问题都教会。进入公司后,一般先进行培训,大约半年,然后从事有关工作。一般头三年主要是学习,不独立承担项目,由于公司的严格培训制度以及学生较广的专业面,三年后基本能独立工作。另外 ,日本企业正在实行选拔培训制度,把有发展潜力的员工派到外面去进修。 为使我国能源动力类专业的人才培养与国际接轨,对美国麻省理工学院、康乃尔大学、德克萨斯州(Austin)大学、明尼苏达大学、卡内奇-梅隆大学、佐治亚理工学院、德克萨斯农工大学、普渡大学等8所著名大学机械工程系有关能源动力类专业的培养体系进行了深入的调研,得出的结论是 :国外能源动力类专业仅是机械类人才培养的一个方向。国外大学机械工程系的教学与研究范围覆盖了目前国内本科生专业目录中的机械类、能源动力类的范围 。相比之下,目前我国机械与能源动力类的专业面相对较窄。
从现代微机电系统(MEMS)科学技术的发展过程,也可以有力地说明我国现有的机械类专业与能源动力类专业有必要逐步合并。在MEMS的发展过程中需要将机械与流动和传热的知识结合起来,这在美国的机械系中是一件非常顺 理成章的事情。但在我国,由于机械类与热能动力类的截然分家,造成教授们的知识也相应偏窄,关于MEMS的研究常常分别在机械系或能源动力系中进行,这在一定程度上影响了我国MEMS技术的发展。因此,从长远的观点看,在我国部分高等学校建设大机类(即将现有的机械类与能源动力类合并)专业的构想应当成为努力探索的目标。
与此同时,我们还就国外大学机械工程系在相对较低的学时学分(本科四年一般为120~130学分)情况下设置有关的技术基础课及专业方向课程作了深入的剖析和比较研究,揭示了美国高等工程教育中重基础、薄专业的特点。值得指出,美国的专门化课程实际上是某一方面(如旋转机械)的基本知识,并非十分深入。
因此我们建议,在今后5~10年内本学科专业的发展战略中,我国研究型大学应该进行建设大机类专业的探索。但是,还不宜作为本学科专业的全国性发展战略去推广。 高等学校的专业改革是一个社会与系统工程,除了高等学校本身的努力以外,还必需要有相应的社会支撑。我们认为,与高等学校拓宽专业面相适应,我国的企业应当逐渐建立起岗前培训以及对在职人员的继续教育制度。我们建议教育部与国家其他行政部门协调,通过有关部门指导性的意见促使在我国尽快建立起这种企业的岗前培训与继续教育制度。只有这样,毕业生分配中遇到的“以专业大类宽口径为对象的培养方式与目前我国能源动力类大部分工厂企业对人才专业对口要求之间的矛盾”才能较好地得到解决。也只有这样 ,才能为在我国部分高等学校中探索建设大机类专业提供一定的社会基础。
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