能源与环境系统工程专业主要研究将煤炭、石油、天然气等一次能源转化为电力、热能等二次能源的生产和利用过程;研究人工环境、制冷空调、低温生物医学等领域的科学技术问题;并研究风能、太阳能、生物质能等新能源的开发利用。伴随能源转换与利用过程排放的有害物质将造成环境污染,能源的生产必须高效、清洁。能源与环境系统工程专业不仅对自动化控制十分依赖,而且是一个复杂系统工程,集合了热科学、力学、材料科学、机械制造、环境科学、计算机科学、自动控制科学、系统工程科学等高新科学技术。能源与环境系统工程专业涉及的知识面较高,是一个能源、环境与控制三大学科交叉的复合型专业。如电 厂火力发电、锅炉的运转原理和相关设计、垃圾的清洁焚烧减容发电等。
清洁的新能源是未来的方向,以下介绍两种目前正在开发的清洁新能源:1、浅层地热能利用通常需借助于热泵,它是一项新兴绿色节能技术。在冬天它以大地为低温为热源,从大地中提取热量,经过地面上热泵的转换,提高温位向房屋供暖;在夏天则以大地为高温位热源,将房屋内的热量输送到大地土壤中。由于地下温度十分稳定且很接近房屋居住所需的温度,因此,相对于以大气环境为热源的热泵和燃煤、燃油的供暖供冷系统,以大地为提取热量或排放热量的热源的热栗效率大大提高,同时还减少了燃烧产物的排放和 制冷剂的用量,对环保十分有利。2、从大地土壤中提取热量用于房屋的供暖早在20世纪30年代就已提出,只是由于长期以来石化燃料价格低廉,供应充足,它才没有得到重视,导致其进展缓慢。到20世纪80年代以后,由于全球性能源紧张和环境污染日趋严峻,这项技术才逐渐受到青睐,目前己趋于成熟,正在欧洲、北美和日本得到推广应用。在我国则还处于实验研究阶段,目前国内几家科研院所和高校正在开展这方面的研究,要进入商业化的实际工程应用尚需进行长期不懈的努力。
“工程热力学”主要学习热力学第一定律、纯物质的性质、气体的热力学过程、热力学第二定律、实际气体的性质和热力学一般关系式、理想气体混合物与湿空气、气体和蒸汽的流动、气体动力循环、蒸汽动力循环、制冷循环等。“工程流体力学”主要学习流体静力学、流体动力学基础、不可压缩流体的有旋流动和二维无旋流动、不可压缩流体二维边界层概述、黏性流体的一维定常流动、气体一维高速流动等。“传热学”主要学习导热的理论基础、稳态导热分析与计算、非稳态导热、对流换热的理论基础、对流换热的工程计算、沸腾与凝结、热辐射理论基础、辐射换热计算、热交换器等。“自动控制理论”主要学习自动控制系统的 数学模型、时域分析法、根轨迹法、频域分析法、控制系统的综合与校正、非线性控制系统、离散控制系统等。“能源与环境系统工程概论”主要学习能源与环境系统工程基础、能源的开发利用、制冷技术与能源环境、污染物排放控制、能源与环境系统的分析和评价、能源与环境系统预测等。“透平机械原理”主要学习流道中的一元流动、轴流式透平短叶片级的气动力计算、轴流式透平叶栅的气动、轴流式透平长叶片级的气动力计算等。“热力环境控制”主要学习能源工业与环境关系、粉尘与环境关系、大气和大气圈环境、酸雨成因等。“人工环境设备”主要学习营造人工环境所需要的各类设备的性能,研制开发新的设备,如各类热泵、制冷机、空调机、各类换热设备、空气净化设备、热能蓄存装置,以及气调所需要的制氮机、降氧机等。“暖通与空调”主要学习热负荷、冷负荷与湿负荷计算、全水系统、蒸汽系统、辐射采暖和辐射供冷、全空气系统与空气-水系统、冷剂式空调系统、工业与民用建筑的通风、悬浮颗粒与有害气体净化等。相近专业能源经济、环境资源与发展经济学、大气科学类、大气科学、应用气象学、资源环境与城乡规划管理、生态学、环境科学类、地球环境科学、新能源材料与器件、能源动力类、热能与动力工程、新能源科学与工程、能源工程及自动化、能源动力系统及自动化、风能与动力工程、核技术、辐射防护与环境工程、建筑环境与设备工程、环境与安全类、环境监察、特种能源工程与烟火技术、飞行器环境与生命保障工程、核工程与核技术、核化工与核燃料工程、农业建筑环境与能源工程、环境科学与工程、环境工程、环境科学、环保设备工程、资源环境科学、水质科学与技术、农业资源与环境、水土保持与荒漠化防治、环境生态类。
重点院校:浙江大学、北京航空航天大学、西安交通大学、山东大学、大连理工大学、东华大学、内蒙古工业大学、南京师范大学、华南农业大学、新疆大学。普通院校:上海工程技术大学、浙江大学宁波理工学院。
能源与环境系统工程研究生阶段的方向包括氢能制备与利用、清洁燃烧与洁净能源、洁净煤技术、制冷与低温等。氢能制备与利用研究生期间主要对氢气的性质、制备、储存、运输、以及利用(如燃料电池)等相关的各类新型动力系统进行系统学习和研究。如电解水制氢、太阳能热化学循环制氢和利用生物质转化制氢等,以及氢能在氢燃料电池中的应用等。清洁燃烧与洁净能源主要研究化石燃料(煤炭)燃烧过程中污染物产生的机理以及在燃烧前、燃烧过程中和燃烧后的燃烧产物中减轻和控制污染物生成与排放的技术措施;研究燃料燃烧,尤其是煤燃烧过程中释放的气态污染物的先进的控制、治理技术。洁净煤技术主要研究从煤炭开发到利用的全过程中为了减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。例如煤炭加工(洗选、型煤、水煤浆、配煤、煤泥利用),煤炭高效洁净燃烧(流化床技术、粉煤燃烧、燃煤联合循环发电、矸石发电),煤炭转化(气化、液化、焦化、燃料电池),污染控制与废弃物管理(土地复垦、烟气净化、粉煤灰综合利用、矿井水处理、矿区污染治理)等。制冷与低温主要研究制冷原理,制冷用的工质,蒸汽压缩制冷循环的主要部件和设备,包括压缩机、冷凝器、蒸发器和流量控制部件等;制冷技术及应用,将制冷技术应用于空调系统、食品冷冻冷藏等;低温技术,并将低温技术应用于气体分离以及超导领域。
能源与环境系统工程专业的毕业生可以在与火力发电、能源利用与转化、能源环境保护、空调制冷等相关的各类大、中型企业从事与火电厂热力工程、煤化工、新能源开发、能源环境的控制、环境保护、建筑人工环境等能源利用相关领域的设备制造、设备安装与调试、设备检修与维护、生产集控运行、自动控制、环境保护与监测、信息处理、生产管理等方面的工作;也可在政府规划部门、经济管理部门、能源部门、环保部门、设计单位、工矿企业、科研单位、学校等从事可再生能源利用、新能源工程与设备及能源环境保护的规划、设计、施工、管理、教育和研究开发等工作,待遇也是不错的,当然读研究生也是很好的选择。
根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,2020年可再生能源总量比重将提高到 15%, 2035年到2040年,可再生能源将占到我国一次能源总量的25%以上要实现这些目标,需要大量人才从事相关产业。然而,目前我国只有少数高校开设了新能源专业,真正已经毕业进入新能源产业工作的专业人才为数甚少。据此,有关专家预测,太阳能、风电、生物能、电动汽车等新能源领域的相关专业人才需求量会很大。环保产业有着巨大的发展潜力,不过我国目前现有的环保产业人才面临严重不足,理论上讲环保人才供不应求。但是很多地区或地方上的企业对环境保护还没有足够的重视,因此他们的需求相比之下就小的多,便造成了对高校环境专业的毕业生的需求不多。但随着环境保护观念宣传的深入,人们对环境意识的加强,有理由相信,未来几年内,对能源与环境专业的学生的需求将会大大增加。当然要真正在能源与环境领域做出一定成就,解决当前国家或世界所面临的难题,也是有难度的。