辽宁工程技术大学
碳储科学与工程硕士学术学位研究生培养方案
学科代码:0801J1/ 0807J2/0818J3 学分:28
一、学科概况
碳储科学与工程是涉及力学、地质资源与地质工程和动力工程及工程热物理的交叉学科,2023年设立并报教育部备案。
碳储科学与工程是一门综合性强的新兴交叉学科,在地下能源开发领域,其研究主旨是从理论和技术角度实现页岩气、煤层气、废弃矿山和地热等储层中二氧化碳的封存和利用。以力学、地质资源与地质工程和动力工程与工程热物理等学科研究优势为基础,主要研究煤层气、页岩气及废弃矿山储层的碳封存及碳利用关键理论与技术,地热开发过程的碳封存及碳利用关键理论与技术和以超临界CO2为主要传质换热介质的碳储能和碳利用关键理论与技术。以页岩气、煤层气、废弃矿山等煤系地层为研究对象,综合利用多种地质探测方法,评价CO2注入封存过程储层结构演化特征构建CO2地质储层吸附渗流封存理论,形成煤系地层CO2地质封存技术;评价CH4、N2和CO2等多元气体的竞争吸附特征,页岩气和煤层气的渗流特征等。形成以吸附封存为主、采区裂隙网络地质封堵封存等多封存形式为辅的CO2吸附渗流地质封存理论和技术;以不同类型地热储层为研究对象,综合利用多种地质资源勘查方法,评价地热资源赋存特征和分布、成藏机制,评估不同地质条件下地热资源开发潜力,利用多尺度探测设备,对地热储层进行精细化表征,聚焦地热开采过程的超临界CO2传质换热及热能储运问题和应力场、温度场、渗流场等多物理场耦合关键力学问题,开展地热储层CO2高效利用和储能理论研究,形成绿色清洁开发利用技术。
碳储科学与工程学科拥有一支学历层次高、年龄结构合理、职称结构优良、研究特色鲜明的学术队伍。学科核心教师21名,其中,教授6人, 副教授11人,讲师4人,博士生导师7人,硕士生导师 21人,辽宁省“百千万”人才9人(百层次人选3人),“兴辽英才计划”1人,辽宁省高校优秀人才支持计划3人,全国“煤炭青年科技奖”1人,辽宁省能源动力类教学指导委员会委员1人,中国能源学会专委会专家委员1人。形成了以高水平学科带头人引领,中青年优秀骨干教师支撑,多学科研究相互交叉的师资队伍。
碳储科学与工程学科以国家级力学实验教学示范中心、辽宁省矿山环境与灾害力学重点实验室、辽宁省矿山重大灾害防治与环境修复协同创新中心、煤炭行业煤矿重大动力灾害防控协同创新中心、辽宁省矿山动力灾害防控技术与装备工程研究中心为依托,开展了系列科学研究与探索工作近年来,学科立足东三省地下能源赋存优势,建立了辽宁工程技术大学新能源研究中心,柔性引进中国科学院赵阳升院士、Hywel Rhys Thomas外籍院士,购买、自主研发大型科研设备近30余台套,总价值1500余万元;学科面向全国在辽宁、北京、山西、陕西、内蒙古、新疆等多个省市自治区设立了科研实践基地,承担国家级、省部级项目25项,其中国家科技重大专项、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上、青年基金等国家级项目12项,内蒙古科技重大专项、辽宁省自然科学基金等省部级项目13项,在国内外重要期刊发表高水平学术论文60余篇,授权发明、实用新型专利 16 项,获得高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)二奖1项,中国煤炭工业协会科学技术奖二等奖2项,出版专著4部。
二、培养定位及目标
(一)培养目标
将立德树人作为研究生教育根本任务,培养忠诚党的事业,具有家国情怀,培养具备碳储科学与工程学科坚实的力学基础理论和系统的专业知识,具有较宽的知识面,掌握系统专业知识和娴熟计算与实验技能,较熟练地掌握一门外国语,具备实验设计、测试分析、数值计算的能力,具有较强的创新能力、实践能力和创业精神,能够利用所学的力学、能源动力、工程地质理论,分析并解决相应的工程问题,成长为碳储科学与工程领域具有社会责任、专业伦理、人文关怀、领导力、国际视野、原始创新和发明能力的高素质人才。
(二)毕业要求
1.学术能力
(1)获取知识的能力
硕士生应具有通过专业课程学习获取研究所需的知识和研究方法的能力,具有通过学术交流、实践活动、文献调研等方式了解学科发展方向和科学研究前沿的能力。
(2)科学研究能力
硕士生应具有从事科学研究或应用基础研究的能力,能够独立或与他人合作提出并解决工程中的力学问题;具有建模、分析、计算或者实验的能力;具有评价和利用已有研究成果的能力。
(3)实践能力
硕士生应具有较强的实践能力与合作精神,在实践过程中要尽可能以实际问题为背景,提炼科学问题并运用所学的知识找到解决的方法与途径。
(4)学术交流能力
硕士生应具备良好的学术表达和学术交流的能力,善于通过论文、报告等形式表达研究思路、展示研究成果;能准确地使用专业学术语言与国内外同行开展交流,获取新的研究问题、研究思路,掌握学术前沿动态,并获得学术支持与帮助。
(5)其他能力
硕士生应具有从事科学研究或担负专门技术工作所具备的独立思维能力、判断和推理能力、表达能力、团队合作能力等;具有较好的继续学习能力。
2.知识结构
硕士生在基础理论方面,应具有较强的数学、物理基础;在专门知识方面,应在力学的理论、实验、计算三方面都有所掌握且至少精通其中之一;应能熟练使用计算机;应较为熟练地掌握一门外语。
3.基本素养
(1)思想品德
坚持正确政治方向,拥护中国共产党的领导,热爱祖国和人民,树立正确的人生观、世界观、价值观;遵纪守法、品行端正、诚实守信,具有良好的职业道德和奉献精神,具有强烈的事业心和创新精神。
(2)学术素养
硕士生应适应科技进步和社会发展的需要,掌握力学学科坚实的基础理论和系统的专门知识,有较宽的知识面和较强的自学能力,具有从事科学研究或担负专门技术工作的能力,掌握与力学学科相关的知识产权、科技伦理等方面的知识。
(3)学术道德
硕士生应遵纪守法、品行端正,恪守学术道德、科技伦理和学术规范。在学习和研究中,不得有剽窃、造假、一稿多投、不正确引用等学术不端行为。
三、研究方向
序号 | 名 称 | 研究方向的范围及特点概述 |
1 | 煤系地层中CO2地质封存理论与技术 | 该方向主要研究煤系地层(包括页岩气、煤层气储层、废弃矿山等)的CO2地质封存理论,重点研究CO2吸附封存和封存量估算及地质评测。通过储层的孔裂隙发育特征、吸附特征、厚度与平面分布特征等方面研究CO2地质封存的适应性,围绕煤系地层CO2地质封存过程中力、热、化、流、固多场多相耦合渗流力学问题,在评价CO2注入后改变原有储层结构特征的基础上,通过多尺度物理实验结合微观形貌测试技术与分子动力学模拟,研究CO2注入后煤系储层的结构特征、孔裂隙发育特征、储层压力等储层表征;研究页岩气和煤层气的储层特征,N2、CH4和CO2等多元气体竞争吸附解吸特征,页岩气和煤层气的渗流特征等。形成以吸附封存为主、采区裂隙网络地质封堵等多封存形式为辅的CO2地质封存理论和技术。 |
2 | 地热储层中CO2利用理论与技术 | 主要研究地热(含干热岩)资源精细勘探、成藏机理及储层精细化表征和地热原位开发过程的碳储理论与技术。根据地质特征的差异性,利用新技术、新方法、新手段评估地热储层深度、温度、厚度、分布范围等地热资源开发潜力指标,识别地热储层的有利区段;利用宏/细观探测实验设备,开展宏/细观储层岩性鉴定、岩石矿物组成、储层孔裂隙结构表征、渗透率、吸附性差异分析、储层孔裂隙结构、裂隙发育特征与构造差异的内在联系、储层无机矿物来源的地质起因等多尺度下的地热储层精细化表征研究,实现高温钻完井与热储改造。开展深部地热原位换热开采的温度场、应力场、渗流场耦合力学模型和传质换热热能储运模型研究,形成以不同性态CO2(非超临界和超临界)为主要传质换热介质碳储能技术,能量储运分析评价技术和地热能开发技术。 |
3 | 地热能高效利用过程的碳储能理论及技术
| 该方向主要研究地热能高效转化及利用过程的碳储能理论及技术,涉及力学、动力工程及工程热物理、机械工程、材料学科的交叉和融合。依托学校地矿和能源背景,以碳储能利用和地热能高效转化为应用前景和最终目的,基于“分配得当、各得其所、温度对口、梯级利用”科学用能原则,围绕超临界CO2有效储能、地热能高效转化和利用过程中的能量换热匹配和热力系统热力学特性及热功转化效率影响机制等关键科学问题,重点开展地热能联合循环高效发电机组技术、热电负荷匹配与系统优化、浅层地埋管热泵系统等方面的研究,逐步形成以超临界CO2有效储能、地热热电高效转换与节能和地热能高效利用为重点的特色和优势。 |
四、学制与学习年限
(一)学习方式:全日制
(二)学制:3年
(三)学习年限:3-6年
五、培养方式与方法
采用课程学习、实践和学位论文相结合的培养方式。课程学习、实践和学位论文同等重要,注重培养学术创新能力。
1.导师(组)负责制:硕士生的培养实行导师(组)负责和学科集体培养相结合的培养方式,指导教师具体负责指导。指导教师是研究生培养的第一责任人。指导教师应关心研究生德、智、体全面健康成长;研究生需积极进取,勇于创新。硕士生的学习重在独立钻研,硕士生入学后导师应根据培养方案的要求和因材施教的原则,从每个研究生的具体情况出发,制定出研究生的个人培养计划。
2.加强综合能力的培养:要加强研究生综合能力和素质的培养,注重学科交叉渗透,开拓学生眼界。提高学生的创新能力、试验能力、实践能力等。
3.课程学习与科研论文并重:两者均不得少于一年。研究生既要较为深入地掌握本学科坚实的基础理论和专业知识,又要通过学位论文培养具有初步从事科学研究和承担专门技术工作的能力。突出对硕士研究生创新能力、实践能力、协作精神等的培养,增强硕士研究生的人文素质和科学素质。研究生因跨学科、专业或是同等学力者,必须补修《弹性力学》和《流体力学》2门大学本科主干课程,采用笔试(闭卷)方式考核,成绩不低于75分,但不计学分。
4.注重与工程实际相结合:本学科是一门实用性很强的学科,论文选题要注重与工程实际应用相结合,鼓励研究生积极参与指导教师的工程性课题的研究工作。
六、课程设置与学分要求
课程学习实行学分制,总学分及课程学习学分应不少于28学分。课程分为必修课(公共课程、专业基础课程)、选修课、补修课及必修环节四个部分。课程设置采用模块方式,应覆盖以下模块:
(一)公共课程:(8学分)
新时代中国特色社会主义理论与实践(2分)、自然辩证法概论(1分)、人文素养与学术诚信(1分)、英语读写(2分)、英语听说(1分)、工程伦理(1分)
(二)专业基础课程:(13学分)
数值分析Ⅰ(2分);数理方程(2分);高等固体力学Ⅰ(3分);高等渗流力学(2分);传热传质及储能理论(1分);地质资源富集机理与规律(1分);能源化学(1分);能源利用原理与节能技术(1分)。
(三)选修课:(4学分)
工程热力学与传热、断裂与损伤力学、地下能源开发技术、地下能源地球物理勘探、煤油气地质学新进展、高等沉积学、流体机械运行监控技术、能源动力测试技术、实验流体力学、学术英语写作、创新方法论等。
(四)补修课:不计学分。
主要为跨学科考取的研究生需要补修的本专业相关课程,弹性力学、流体力学、地质学、矿物岩石学、流体机械等。此类课程原则上与本科生跟读,或是在相关网络平台线上修读。
(五)必修环节
学位论文选题与开题(0.5学分)、中期考核(0.5学分)、预答辩(0.5学分)、答辩(1.0学分)及学术报告及学术活动(0.5分)。
七、考核方式
(一)研究生的课程考核方式主要有“笔试”、“研究报告”、“课程论文”3种方式,重在考核研究生对专业基础知识的把握能力和应用基础理论分析问题的能力。
(二)课外考核分中期考核和学位论文考核,具体规定要求详见《辽宁工程技术大学硕士研究生中期考核实施办法》、《辽宁工程技术大学硕士学位论文质量保证管理实施办法》。
八、实践环节与要求
(一)硕士研究生实践环节应满足《辽宁工程技术大学硕士研究生参加社会、生产实践的暂行规定》的要求。
硕士研究生在学期间,须参加助教、助研、助管三项工作,即社会实践、教学实践、科研实践三部分,分述如下:
1.教学实践,在第2学期后,针对本科教学,可辅助导师进行以下工作:讲授部分课程、辅导实验、指导课程设计、指导毕业论文(设计)、实习、组织课堂讨论、课后答疑、批改作业等,教学实践环节不少于20学时,教学实践的成绩由指导教师按照优、良、中、及格和不及格评定。
2.科研实践,在第3学期后,结合导师的科研课题或工程项目,以及企事业单位实际工程需要进行为期4周的科研实践,科研实践的成绩由指导教师按照优、良、中、及格和不及格评定。
3.社会实践,在第2学期后,开展工程技术领域的科技服务、设计或技术分析,或者开展相关的社会调查与研究,时间为2周,撰写调查或研究报告,社会实践的成绩由指导教师按照优、良、中、及格和不及格评定。
研究生的实践活动应在导师的安排下进行。研究生也可以在导师和部门领导批准之后,自行联系实践单位。
(二)学术报告及学术活动考核:在学期间,至少完成1次学术报告;至少参加10次学院及学校组织的学术讲座(以研究生学术活动考勤登记表为依据)。
九、学位论文工作
(一)学术学位研究生学位论文要求研究生在导师的指导下独立完成,需展现对研究问题的深入理解和系统的专门知识,掌握先进的研究方法和技能。论文的理论、资料、实验和计算必须科学、准确和可靠,并对所研究的课题有新的见解。
(二)学位论文写作标准和规范参照《辽宁工程技术大学研究生学位论文书写格式和撰写规范》(2018版),书写格式严格按照《辽宁工程技术大学硕士学位论文模板(2018版)》撰写。
(三)学位论文选题应契合研究生人才培养目标与定位,符合研究生培养规律,难易程度适当,大小合理,做到创新性和可行性的统一。研究生开题一般应在第三学期完成。
(四)学位论文中期考核应关注研究生学位论文的进展情况,对与开题报告内容不相符的部分需进行分析,并论证下一步的工作计划和需继续完成的研究内容。中期考核一般应在毕业答辩前一年完成。
(五)论文定稿后,学院学位评定分委员会组织不少于5人的专家组对论文进行预答辩,预答辩要对论文质量进行严格把关,并对论文是否可以定稿等问题提出具体意见。
(六)研究生学位论文评审应满足《关于印发辽宁工程技术大学博士、硕士研究生学位论文评审管理办法的通知》的相关要求。
(七)研究生完成培养方案中规定的所有环节,获得培养方案规定的学分,成绩合格,并取得规定的学术成果,方可申请学位论文答辩。研究生学位论文答辩应满足《辽宁工程技术大学关于学位论文答辩及答辩委员会工作职责的规定》的相关要求。
(八)学位授予工作严格按照《辽宁工程技术大学博士、硕士学位授予工作细则(修订)》的有关规定执行。
碳储科学与工程硕士学术学位研究生课程设置 研究生管理负责人(签字):
课程类别 | 课程名称 | 学分 | 学时 | 考核方式 | 开课 学期 | 开课单位 | 备注 |
必修课程 | 公共课程 | 新时代中国特色社会主义理论与实践 | 2 | 32 | 考试 | 1 | 马克思主义学院 外语学院 理 学 院 | 8学分 |
自然辩证法概论 | 1 | 16 | 考试 | 1 |
第一外国语(读写) | 2 | 32 | 考试 | 1 |
第一外国语(听说) | 1 | 16 | 考试 | 1 |
工程伦理 | 1 | 16 | 考试 | 2 |
人文素养与学术诚信 | 1 | 16 | 考试 | 1 |
专业基础课程 | 数值分析Ⅰ | 2 | 32 | 考试 | 1 | 理 学 院 力学学院 矿业学院 机械学院 | 13学分 |
数理方程 | 2 | 32 | 考试 | 1 |
高等固体力学Ⅰ | 3 | 48 | 考试 | 1 |
高等渗流力学 | 2 | 32 | 考试 | 2 |
传质传热及储能理论 | 1 | 16 | 考试 | 2 |
地质资源富集机理与规律 | 1 | 16 | 考试 | 2 |
能源化学 | 1 | 16 | 考试 | 2 |
能源利用原理与节能技术 | 1 | 16 | 考试 | 2 |
选修课程 | 碳储科学与工程研究进展 | 2 | 32 | 考试 | 2 | 力学学院 矿业学院 机械学院 | 必选,导师授课 |
地下能源地球物理勘探 | 1 | 16 | 考查 | 2 | 任选 2学分 |
煤油气地质学新进展 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
高等沉积学 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
流体机械运行监控技术 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
能源动力测试技术 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
断裂与损伤力学 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
实验流体力学 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
地下能源开发技术 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
学术英语写作 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
创新方法论 | 1 | 16 | 考查 | 2 |
补修课程 | 弹性力学 | 0 | 32 | 考查 | 2 | 力学学院 矿业学院 机械学院 | 不计学分 |
流体力学 | 0 | 32 | 考查 | 2 |
地质学 | 0 | 32 | 考查 | 2 |
矿物岩石学 | 0 | 32 | 考查 | 2 |
工程热力学 | 0 | 32 | 考查 | 2 |
流体机械 | 0 | 32 | 考查 | 2 |
必修环节 | 选题与开题 | 0.5 |
|
| 3 | 力学学院 矿业学院 机械学院 | 3学分 |
中期报告 | 0.5 |
|
| 5 |
预答辩 | 0.5 |
|
| 6 |
答辩 | 1.0 |
|
| 6 |
学术报告及学术活动 | 0.5 |
|
| 2-6 |