馮仲愷，牛文靜，覃 暉，蔣志強(qiáng)，莫 莉，周建中

1.華中科技大學(xué) 水電與數(shù)字化工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.長江水利委員會 水文局，湖北 武漢 430010

近年來，我國水電行業(yè)發(fā)展迅猛，水電系統(tǒng)規(guī)模呈現(xiàn)爆炸式增長，相繼建成了三峽、小灣、龍灘、溪洛渡、向家壩等一大批巨型水電站，形成了烏江、金沙江、瀾滄江等十三大水電基地，2016年總裝機(jī)容量更是突破3.3億千瓦，遠(yuǎn)超世界排名第二的美國（約為1億千瓦），在短短幾十年內(nèi)實現(xiàn)了從“追趕者”到“領(lǐng)跑者”的巨大飛躍，形成了“世界水電看中國”的靚麗風(fēng)景。伴隨各大水電基地的先后投運(yùn)與并網(wǎng)發(fā)電，我國逐步踏入水電系統(tǒng)大規(guī)模聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行和統(tǒng)一管理新階段[1-2]。不同于其他水電大國，我國水電系統(tǒng)有著裝機(jī)規(guī)模大、梯級電站多、并網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)度層級多、調(diào)節(jié)性能多變、水力—電力—動力聯(lián)系密切等獨(dú)有特征，對水電調(diào)度高層次專業(yè)人才的理論知識水平、工程實踐技能與綜合應(yīng)用能力等諸多方面都提出了更為嚴(yán)格的要求[3-4]。

然而，現(xiàn)階段我國水電調(diào)度專業(yè)大都沿用以課堂授課為主體的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式，在很大程度上減少甚至嚴(yán)重忽視了學(xué)生的工程化應(yīng)用場景與思維模式訓(xùn)練，使得學(xué)生的已有專業(yè)素養(yǎng)與工程復(fù)雜需求不相匹配，不可避免地存在動手實踐能力差、社會適應(yīng)能力弱等局限[5]，既不利于學(xué)生在行業(yè)內(nèi)的順利成長與快速發(fā)展，又難以滿足我國巨型水電站、特大流域、省級電網(wǎng)等不同水電調(diào)度對象的管理需求，因而亟待研究適用于新時代背景下水電調(diào)度行業(yè)現(xiàn)狀的高層次人才培養(yǎng)模式。為此，本文結(jié)合筆者團(tuán)隊在水電調(diào)度本科教學(xué)、研究生培養(yǎng)過程中的心得體會與實踐經(jīng)驗，提出了一種水電調(diào)度專業(yè)多維聯(lián)動人才培養(yǎng)模式，以期深化學(xué)生專業(yè)知識，增強(qiáng)學(xué)生的工程實踐能力，從而為推動水電調(diào)度科研后備隊伍建設(shè)提供一種有效的途徑。

一、概述

本文立足我國水電行業(yè)將長期保持迅猛發(fā)展的實際情況，緊密依托烏江、瀾滄江、雅礱江、金沙江等巨型梯級水電基地面臨的共性科學(xué)技術(shù)難題，提出了一種水電調(diào)度專業(yè)人才多維聯(lián)動培養(yǎng)模式。該模式著力構(gòu)建多個形式多樣、層次鮮明的課題任務(wù)并安排學(xué)生結(jié)合自身興趣與理論水平進(jìn)行選擇，而后有計劃地推動課題研究并參與到相關(guān)工程項目，以加深對專業(yè)知識的理解與掌握，同時結(jié)合課題進(jìn)度情況不定期地開展相關(guān)學(xué)術(shù)研討活動，實時解答學(xué)生遇到的疑難問題、拓展學(xué)生學(xué)術(shù)視野，最后協(xié)助學(xué)生整理相關(guān)研究成果，在提高學(xué)生專業(yè)認(rèn)同感與成就感的同時，切實增強(qiáng)其專業(yè)綜合素質(zhì)與就業(yè)競爭力。

二、內(nèi)容

1. 科學(xué)設(shè)計課題任務(wù)，增加個性化選擇

課題任務(wù)設(shè)計必須以滿足水電調(diào)度國家重大需求為導(dǎo)向，要做到理智選擇、科學(xué)設(shè)計、難易結(jié)合、與時俱進(jìn)，既要涵蓋經(jīng)典的學(xué)科研究方向，又要考慮學(xué)生的興趣愛好與基礎(chǔ)差異，還要根據(jù)工程需求變化來動態(tài)調(diào)整相應(yīng)課題內(nèi)容，避免任務(wù)難度過大降低學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，而任務(wù)難度過低又導(dǎo)致學(xué)生難以掌握基礎(chǔ)知識，最終實現(xiàn)學(xué)生興趣、經(jīng)典理論與學(xué)科前沿的有機(jī)均衡。

首先，按照裝機(jī)容量、電站數(shù)目等指標(biāo)將水電系統(tǒng)劃分為單一水電站、梯級水電站群、跨流域水電系統(tǒng)、省級電網(wǎng)水電系統(tǒng)、區(qū)域電網(wǎng)水電系統(tǒng)等規(guī)模與復(fù)雜性均逐級遞增的研究對象；其次，依據(jù)時間尺度與任務(wù)需求將不同對象層面的調(diào)度問題劃分為調(diào)度規(guī)則模擬優(yōu)化、長期調(diào)度（如年計劃）、中期調(diào)度（如周計劃）、短期調(diào)度（如96點(diǎn)計劃）、實時調(diào)度與AGC優(yōu)化調(diào)度等多個緊密耦合且又彼此嵌套的核心問題，需要說明的是，在各類問題中均可根據(jù)用戶需求動態(tài)調(diào)整計算電站、調(diào)節(jié)步長等關(guān)鍵計算要素；最后，學(xué)生根據(jù)自身興趣個性化選擇相應(yīng)課題，按照“單站到多站、局部到整體、單目標(biāo)到多目標(biāo)、小規(guī)模到大規(guī)?！钡脑瓌t逐步深入開展研究，同時與指導(dǎo)教師友好協(xié)商、科學(xué)制定總體目標(biāo)、進(jìn)度控制、階段性成果等工作計劃，并定期進(jìn)行溝通交流，檢查任務(wù)進(jìn)度，從而保證整體效率。

以短期調(diào)峰調(diào)度為例，第一階段可讓學(xué)生聚焦在單一水電站調(diào)峰調(diào)度問題，深入掌握模型構(gòu)建、求解方法、編程技巧等基礎(chǔ)知識；第二階段，督促學(xué)生推進(jìn)至梯級水電站群聯(lián)合調(diào)峰問題，逐步理解上下游水流時滯效應(yīng)、復(fù)雜電力關(guān)聯(lián)關(guān)系、網(wǎng)源協(xié)同機(jī)制等核心知識；第三階段，著重開展跨流域水電與火電、風(fēng)電、光電等多電源的聯(lián)合調(diào)峰問題，嘗試深入至多電源補(bǔ)償策略、多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化、多主體動態(tài)博弈等學(xué)科前沿知識。

2. 集成學(xué)習(xí)多學(xué)科知識，夯實學(xué)生理論基礎(chǔ)

水電調(diào)度涉及水利水電工程、水文學(xué)及水資源、電力系統(tǒng)自動化、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)學(xué)優(yōu)化、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等多個專業(yè)相關(guān)知識，這就要求學(xué)生具有良好的多學(xué)科交叉學(xué)習(xí)背景以夯實其理論基礎(chǔ)。為此，需要遵循“由易到難、逐步深入”的總體思想，充分尊重學(xué)生興趣與基礎(chǔ)掌握情況，從理論經(jīng)典與學(xué)科前沿等方面進(jìn)行綜合培養(yǎng)。

（1）由資深教師遴選學(xué)科權(quán)威專家學(xué)者發(fā)表的經(jīng)典教材、文獻(xiàn)、著作等學(xué)術(shù)資料，交由學(xué)生進(jìn)行長期反復(fù)品讀，讓其逐步體會和掌握水電調(diào)度專業(yè)的概念、原理、模型構(gòu)建及其求解方法等基礎(chǔ)內(nèi)容。（2）由導(dǎo)師指定專業(yè)內(nèi)頂級期刊、專家學(xué)者以及國家部委與協(xié)會網(wǎng)站等重點(diǎn)關(guān)注對象，讓學(xué)生實時跟蹤學(xué)習(xí)，以便第一時間了解學(xué)科的最新發(fā)展動態(tài)與研究成果并收集研究所需數(shù)據(jù)，掌握國家對水電行業(yè)的戰(zhàn)略布局、政策引導(dǎo)與未來發(fā)展方向。（3）由學(xué)生定期總結(jié)歸納研究內(nèi)容學(xué)習(xí)心得，結(jié)合所承擔(dān)課題任務(wù)來思考自身研究存在的不足之處與潛在解決途徑，并與導(dǎo)師和其他方向?qū)W生共同探討解決方案的可行性與實用性，實現(xiàn)學(xué)生理論基礎(chǔ)的個性化培養(yǎng)。（4）經(jīng)過多年教學(xué)沉淀后，導(dǎo)師對課題組不同方向?qū)W生存在的共性疑難問題（如模型構(gòu)建、求解方法、結(jié)果分析）已經(jīng)有了較為清晰的認(rèn)識，應(yīng)當(dāng)動態(tài)調(diào)整授課內(nèi)容并嘗試編制兼顧各類學(xué)生實際特點(diǎn)的講義、教材等資料，實現(xiàn)對水電調(diào)度多學(xué)科交叉內(nèi)容的精準(zhǔn)把控，進(jìn)而協(xié)助學(xué)生快速掌握相關(guān)理論。

3. 深度參與生產(chǎn)項目，提高學(xué)生工程實踐經(jīng)驗

通過前述的專題訓(xùn)練與理論學(xué)習(xí)，學(xué)生一般都會具備扎實的水電調(diào)度理論知識，但是仍然缺乏解決工程實際問題的工程訓(xùn)練，在獨(dú)自應(yīng)對復(fù)雜多變的生產(chǎn)任務(wù)時通常會無所適從、難以著手，因而需要逐步深入?yún)⑴c到合作單位的工程項目。需要說明的是，在安排工作時要綜合考慮學(xué)生的學(xué)制時長、興趣愛好、基礎(chǔ)差異等多方面因素。以水電調(diào)度決策支持系統(tǒng)開發(fā)為例，可以讓學(xué)生從模型層、方法層與支撐層等三個方面開展研究。

（1）水電調(diào)度涉及防洪、發(fā)電、供水、生態(tài)等形式各異、數(shù)量不等的復(fù)雜調(diào)度需求，既有目標(biāo)導(dǎo)向性，又有約束限制性，使得水電調(diào)度模型構(gòu)建十分復(fù)雜，通過參與這一工作，可以有效提升學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力與專業(yè)理解層次。（2）水電調(diào)度求解方法包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)流法、智能算法等多種方法，不同方法的應(yīng)用場景、尋優(yōu)機(jī)理、解算規(guī)模與執(zhí)行效率等方面存在較大差異，方法的通用性欠佳，而且我國水電系統(tǒng)存在機(jī)組動態(tài)投產(chǎn)、梯級滾動開發(fā)等問題，難以直接采用成熟的商業(yè)軟件進(jìn)行求解，通常需要結(jié)合問題特點(diǎn)與工程背景自行編制適用的方法，學(xué)生通過參與算法程序編制工作，可以有效鍛煉其邏輯思維能力，加深理解基礎(chǔ)理論方法的內(nèi)在特性，進(jìn)而逐步概括總結(jié)出標(biāo)準(zhǔn)化算法模塊，在遇到類似工程問題時可以快速研發(fā)相應(yīng)算法加以解決。（3）現(xiàn)階段，我國各大流域梯級在水電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)特性、管理用戶差異化調(diào)度、計算對象動態(tài)調(diào)整、優(yōu)化結(jié)果立體化展現(xiàn)等方面的需求往往存在很大差異，這就要求系統(tǒng)具有極強(qiáng)的技術(shù)支撐能力（如高效的復(fù)雜約束處理、實時的信息動態(tài)交互、良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性能、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)備份能力），學(xué)生通過參與研究不同類型支撐技術(shù)的研發(fā)，能夠提高其對水電調(diào)度專業(yè)的整體把控能力，進(jìn)而實現(xiàn)多專業(yè)知識的深度融會貫通。

4. 廣泛開展學(xué)術(shù)溝通交流，拓展學(xué)生專業(yè)視野

在學(xué)習(xí)和研究過程中，如果一味地閉門造車，很有可能誤入歧途而不知，因而需要廣泛溝通交流以開拓眼界、集思廣益，才會取得意想不到的有益效果。為此，可以從以下幾方面來為學(xué)生提供良好的工作環(huán)境與交流平臺：（1）依據(jù)課題內(nèi)容方向形成不同年級學(xué)生有機(jī)搭配的學(xué)習(xí)小組，實行面對面微課堂活動，逐步形成高年級對低年級的傳幫帶機(jī)制，而后安排各小組定期對課題內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)匯報，由經(jīng)驗豐富的教師評委會對研究內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評，考察具有潛在學(xué)術(shù)價值的創(chuàng)新性研究成果，并對未來研究方向提出科學(xué)建議。（2）鼓勵學(xué)生積極參加不同機(jī)構(gòu)、不同協(xié)會、不同學(xué)科、不同領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流活動（如水利年會、研究生論壇），讓學(xué)生聆聽大師的治學(xué)理念、學(xué)術(shù)態(tài)度，感悟差異化的思維方法與創(chuàng)新模式，激發(fā)學(xué)生從多個角度思考處理本專業(yè)的復(fù)雜問題。（3）為學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會到水電站、流域集控中心、電網(wǎng)調(diào)度部門、水文局等生產(chǎn)單位走訪調(diào)研、溝通交流，全面深入地了解當(dāng)前水電調(diào)度亟待解決的關(guān)鍵難題，積極吸收一線調(diào)度人員豐富的工程經(jīng)驗，加深學(xué)生對專業(yè)問題的理解，提高研究內(nèi)容的實用性。（4）邀請國內(nèi)外資深專家、知名學(xué)者開展面對面學(xué)術(shù)講座活動，深入剖析水電調(diào)度典型案例，鼓勵學(xué)生勇于表達(dá)自己的觀念，增強(qiáng)學(xué)生的思辨能力鍛煉，進(jìn)而在溝通中開拓視野、拓展思維。

5. 指導(dǎo)提煉研究成果，全面增強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)

通過長期深入的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)與研究，學(xué)生基本可以具備處理水電調(diào)度的能力，而且極有可能獲得具有一定學(xué)術(shù)價值的研究成果。然而，學(xué)生在首次準(zhǔn)備學(xué)術(shù)成果時，通常會因經(jīng)驗不足而存在畏懼不前、無所適從等問題，僅靠個人自由探索，極易出現(xiàn)耗時費(fèi)力、事倍功半的現(xiàn)象，因而需要老師主動給予學(xué)生指導(dǎo)、適時鼓勵與支持，指導(dǎo)其快速完成學(xué)術(shù)論文、會議報告、國家專利、軟件著作權(quán)等不同形式的研究成果，從而增強(qiáng)學(xué)生的自信心與成就感。與此同時，學(xué)生在這一過程中必然會查閱大量的資料并多次修改相關(guān)內(nèi)容，其自我展示、溝通交流、資料收集、信息梳理、文獻(xiàn)比對、思想凝練、內(nèi)容把控、程序編制、文字修辭、邏輯表達(dá)、格式調(diào)整、精度控制、進(jìn)度安排等綜合素質(zhì)也會得到全方位提升，這無疑會為學(xué)生立足社會打下堅實的基礎(chǔ)。

三、 結(jié)論

伴隨水電系統(tǒng)的高速發(fā)展，我國在現(xiàn)在乃至未來很長時間內(nèi)都會對水電調(diào)度高層次專業(yè)人才有著極其強(qiáng)烈的需求，這就要求高等教育系統(tǒng)著力探索能有效提升水電調(diào)度從業(yè)人員綜合素養(yǎng)的新型培養(yǎng)模式。針對這一現(xiàn)實需求，本文結(jié)合水電行業(yè)特點(diǎn)與發(fā)展現(xiàn)狀，創(chuàng)新性地提出了面向水電調(diào)度專業(yè)的多維聯(lián)動人才培養(yǎng)模式：首先設(shè)計出兼具科學(xué)性與趣味性的課題任務(wù)集合供學(xué)生分類選擇，并積極引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)相關(guān)經(jīng)典理論與學(xué)科前沿知識；而后引導(dǎo)學(xué)生參與到適合所承擔(dān)課題任務(wù)特點(diǎn)的工程項目加以鍛煉，同時通過面對面微課堂、學(xué)術(shù)研討、大師講壇等方式指導(dǎo)學(xué)生解決遇到的技術(shù)難題；最后指導(dǎo)學(xué)生快速總結(jié)提煉相關(guān)研究成果，以提高其學(xué)術(shù)成就感、綜合素質(zhì)與社會競爭力。實踐結(jié)果表明，該培養(yǎng)模式可將學(xué)生個人成長與學(xué)習(xí)興趣有機(jī)融入到日常工作學(xué)習(xí)生活中，加速掌握扎實的水電調(diào)度專業(yè)理論知識，實現(xiàn)科研創(chuàng)新水平與工程實踐能力的同步提升，是一種實用、有效的高層次人次培養(yǎng)模式。