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編輯推薦： 随着我国提出“碳达峰”与“碳中和”重大战略目标，发展清洁能源、解决环保问题、应对气候变化，已成为本轮能源革命的核心所在。作为能源的重要供应环节和主要使用形式，电能的绿色清洁低碳化发展至关重要。由此，准确定位我国电气科学与工程学科的发展方向尤为关键。在深刻认识“双碳”目标下国家战略需求和科学发展需求的基础上，作者围绕电气科学与工程学科的8个分支学科方向——电磁场与电路、超导与电工材料、电机及其系统、电力系统与综合能源、高电压与放电、电力电子学、电能存储与应用和生物电磁技术，从分支学科内涵与研究范围、发展现状与差距、亟待解决的关键科学问题以及今后优先发展领域四个层面，邀请各分支学科有关专家进行了整个书稿内容的研讨与编写，形成了各个子学科方向的发展建议。 本书可为电气、能源、双碳领域相关科研人员和技术人员提供未来研究与发展方向的参考，也适合上述专业领域的学生及教师阅读。 內容簡介： 《“双碳”背景下电气科学与工程学科发展建议》围绕“双碳”背景下电气科学与工程学科发展建议主题，分别针对电磁场与电路、超导与电工材料、电机及其系统、电力系统与综合能源、高电压与放电、电力电子学、电能存储与应用和生物电磁技术8个子学科方向，在学科内涵、发展现状、未来亟需解决的关键问题和今后优先发展领域等方面进行论述，形成了各个子学科方向的发展建议。 關於作者： 国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科包含电（磁）能科学、电磁场与物质相互作用两大领域，主要资助以电/磁现象和原理为主要对象或手段的基础研究和应用基础研究，面向电（磁）能的产生、转换与变换、传输、利用等过程中的相关科学问题以及电磁场与物质相互作用机制与规律等。本学科立足于电磁场、电路（电网络）、电工材料等电气科学领域，着力于电机及其系统、电力系统与综合能源、高电压与绝缘、电器、脉冲功率、放电等离子体、电力电子学、电能存储与应用、超导电工技术、生物电磁技术等电气工程领域，鼓励开展针对新现象、新理论、新模型、新方法、新器件、新设备的研究。 中国电工技术学会（China Electrotechnical Society ，CES）成立于1981年，是经民政部依法注册登记的、由电气工程领域科技工作者自愿组成的学术性、非营利性法人社团，是党和国家联系广大电气工程科学技术工作者的桥梁与纽带，是发展我国电气工程事业的重要社会力量，民政部5A级社团组织。学会业务主管为中国科学技术协会，办事机构主管为国务院国有资产监督管理委员会。学会下设工作总部、11个工作委员会、68个专业委员会，与18个省、市学会保持着密切联系。现有个人会员5万余名，高级会员7600余名，团体会员1500余个。 目錄： 目录 第一章 电磁场与电路（E0701）学科发展建议 1.1 分支学科内涵与研究范围 1.1.1 学科界定 1.1.2 主要研究分支领域 1.1.3 应用领域 1.2 发展现状、发展态势与差距 1.2.1 发展现状与态势 1.2.2 和国外主要差距 1.2.3 重点攻关方向 1.3 亟待解决的关键科学问题 1.4 今后优先发展领域 1.4.1 学科共性基础研究优先发展领域：电气科学中多时空多物理量作用的基础理论与分析方法 1.4.2 学科交叉研究优先发展领域：新型电力系统的动力学理论重构与复杂系统快速控制 1.4.3 分支学科优先发展领域一：空间电磁能量高效无线传输新原理及应用基础 1.4.4 分支学科优先发展领域二：强电磁能产生、调控与转换 1.5 其他政策建议 第二章 超导与电工材料（E0702）学科发展建议 2.1 分支学科内涵与研究范围 2.2 发展现状、发展态势与差距 2.2.1 超导材料及应用 2.2.2 电介质材料 2.2.3 高能量密度储能材料 2.3 亟待解决的关键科学问题 2.3.1 高性能超导线带材的实用化制备技术 2.3.2 高场超导磁体技术 2.3.3 双碳目标下环境友好型电介质材料 2.3.4 新型高比能储能材料 2.4 今后优先发展领域 2.4.1 优先发展领域一：高性能超导线带材的实用化制备技术 2.4.2 优先发展领域二：高场超导磁体技术 2.4.3 优先发展领域三：高比能/高功率双高参数储能电介质材料与器件 2.4.4 优先发展领域四：新型高性能储能关键材料 第三章 电机及其系统（E0703）学科发展建议 3.1 分支学科内涵与研究范围 3.2 发展现状、发展态势与差距 3.2.1 电机分析与设计 3.2.2 驱动与控制 3.2.3 测试评价与可靠运行 3.2.4 电机系统热分析与热管理技术 3.2.5 电机系统的冷却技术 3.2.6 一体化设计及系统集成应用 3.2.7 我国电机系统技术和产业发展的不足 3.2.8 电机系统技术的发展趋势 3.3 亟待解决的关键科学问题 3.3.1 电机系统内部多物理场交叉耦合与演化作用机理 3.3.2 多约束条件下电机系统设计理论与方法 3.3.3 电机系统材料特性时空演变机理及调控 3.3.4 电机高性能控制与智能运维研究 3.4 今后优先发展领域 3.4.1 “双碳”背景下的电机系统节能技术 3.4.2 “双碳”背景下的新能源发电装备 3.4.3 国防军事特种电磁装备 3.4.4 电机系统高性能控制与高可靠运行 第四章 电力系统与综合能源（E0704）学科发展建议 4.1 分支学科内涵与研究范围 4.2 发展现状、发展态势与差距 4.2.1 电力系统规划 4.2.2 电力系统运行与调度 4.2.3 电力系统控制与保护 4.2.4 新型输配电技术 4.2.5 电力系统数字化与人工智能技术信息技术 4.2.6 综合能源系统 4.2.7 电力市场与碳市场 4.3 亟待解决的关键科学问题 4.3.1 高比例新能源并网带来的电力系统安全稳定运行技术 4.3.2 综合能源接入带来的多能耦合分析与协同运行技术 4.4 今后优先发展领域 4.4.1 新型电力系统“源-网-荷-储”协同灵活运行 4.4.2 “冷-热-电-气”综合能源系统分析与多能协同运行控制 4.4.3 大规模电气化交通与电网融合交互 4.4.4 碳权机制与电碳联合市场机制 4.4.5 新型配电系统运行与保护控制 第五章 高电压与放电（E0705）学科发展建议 5.1 分支学科内涵与研究范围 5.2 发展现状、发展态势与差距 5.2.1 电气设备基础材料 5.2.2 电介质绝缘与放电机理 5.2.3 高压电气设备物理场分析与结构设计 5.2.4 电气设备状态感知与智能化 5.2.5 放电等离子体及应用 5.3 亟待解决的关键科学问题 5.3.1 高电压下绿色环保材料的改性调控与复合材料界面能量输运及转换机制 5.3.2 新能源接入下电力设备优化提升及关键材料失效机理 5.3.3 支撑电气设备低碳化的状态感知理论与智能化方法 5.3.4 放电作用下材料转化、自修复与无害化降解方法与理论 5.3.5 电弧在核能领域控制及开关设备中的环保抑制理论 5.4 今后优先发展领域 5.4.1 先进环保高压电气绝缘材料及装备 5.4.2 新能源接入下输变电装备的智能化 第六章 电力电子学（E0706）学科发展建议 6.1 分支学科内涵与研究范围 6.1.1 学科内涵 6.1.2 研究范围 6.2 发展现状、发展态势与差距 6.2.1 电力电子元器件 6.2.2 电力电子电路 6.2.3 电力电子系统 6.2.4 电力电子建模、控制与仿真 6.2.5 电力电子电磁兼容与可靠性 6.3 亟待解决的关键科学问题 6.3.1 电力电子混杂系统的基础理论 6.3.2 宽禁带、超宽禁带半导体器件和高品质磁材料制备机理 6.3.3 电力电子电路中能量流和信息流交互作用机制 6.3.4 电力电子系统电磁兼容正向设计理论 6.4 今后优先发展领域 6.4.1 电力电子基础元器件的材料、结构及封装集成 6.4.2 高效高质高可靠电力电子装置和系统 6.4.3 大容量高电压高频电力电子系统集成 6.4.4 电力电子系统的智能设计、智能感知和智能调控（交叉） 6.4.5 分数阶电力电子系统的建模、分析与高性能控制（交叉） 6.5 其他政策建议 第七章 电能存储与应用（E0707）学科发展建议 7.1 分支学科内涵与研究范围 7.2 发展现状、发展态势与 內容試閱： 电是一种重要的能量转换枢纽和信息传输载体。在能量转换枢纽层面，作为一种高效、便捷的能源形式，电能最易于实现与其他能量的相互转换，在能源转型和可持续发展中发挥着极其重要的作用。在信息传输载体层面，互联网、移动通信和物联网等无不以电作为信息的载体，同时近年来人工智能的快速进步，进一步提升了电的作用和地位。此外，现代工业生产、交通、医疗、国防等领域都需要电气化做支撑。在新一轮科技革命和产业变革突飞猛进的背景下，作为电气化科学基础的电气科学与工程学科，必将在经济社会发展中发挥举足轻重的作用。 电气科学与工程学科主要资助以电/磁现象和原理为主要对象或手段的基础研究和应用基础研究，面向电（磁）能的产生、转换与变换、传输、利用等过程中的相关科学问题以及电磁场与物质相互作用机制与规律等。电气科学与工程学科可分为电（磁）能科学、电磁场与物质相互作用两大领域，二者相互依存、相互渗透并有共性基础部分。其中，电（磁）能科学领域与数学、信息、控制等学科密切相关，主要包括：电力系统与综合能源、电能转换与变换、电能存储与应用、电力电子学、电机及其系统等；电磁场与物质相互作用领域与材料、化学、生命、环境等学科密切相关，主要包括：超导技术、工程电介质、高电压与绝缘、放电等离子体、脉冲功率技术、生物电磁技术等；共性基础部分是指电磁场、电路（电网络）、电工材料等电气学科基础领域。国家自然科学基金委员会最早于1987年创立电工学科及其分支学科（申请代码），随后在1988、1998、2008、2016和2020年历经多轮学科代码变革，从最终的12项分支学科，最终演变为当前采用的8个二级代码分支学科体系，包括：电磁场与电路、超导与电工材料、电机及其系统、电力系统与综合能源、高电压与放电、电力电子学、电能存储与应用和生物电磁技术。 根据国家中长期科学和技术发展规划，基于学科发展的自身规律和基础研究特点，从前瞻性、前沿性与战略性等角度把握学科的发展方向，是促进学科适应国家布局、欣欣向荣的必由之路。2020年，随着我国提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”重大战略目标，发展清洁能源、解决环保问题、应对气候变化，已成为本轮能源革命的核心所在。作为能源的重要供应环节和主要使用形式，电能的绿色清洁低碳化发展至关重要。由此，准确定位我国电气科学与工程学科的发展方向尤为关键，这就需要电气科学与工程科技领域的管理者和研究者首先回答好一系列问题：当前，电气科学与工程学科的发展状况，与最终“碳达峰·碳中和”重大战略目标的布局方向有哪些差距？我们如何立足于我国国情和世界科学技术的发展规律，在原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新三个层面上解决亟待攻克的科学难题？今后五年甚至更长时期，我们如何结合学科特点、兼顾学科研究的基础性、前瞻性和应用性，着重优先发展哪些领域的关键技术，从而为“双碳”目标提供低碳高效的绿色电力能源？ 为了回答这些问题，依照国家自然科学基金委员会工程与材料科学部的部署，在国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科的指导与把关下，在深刻认识“双碳”目标下国家战略需求和科学发展需求的基础上，作者围绕电气科学与工程学科的8个分支学科方向，从分支学科内涵与研究范围、发展现状与差距、亟待解决的关键科学问题以及今后优先发展领域等四个层面，邀请各分支学科有关专家进行了整个书稿内容的编写和修订。 本书自撰写至成书已历时近两年，期间在国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科的支持下，由中国电工技术学会承办组织召开了多场线上线下专家研讨会议，从前期调研、资料研讨、书籍成稿等方面提供了全方位的支持，在此一并表示感谢！ 同时，在本书调研、编写、修改和定稿过程中，承蒙众多电气科学与工程学科专家、学者们的客观指导与积极建议，以不同形式提出了许多宝贵意见。在此谨向所有支持《“双碳”背景下电气科学与工程学科发展建议》研讨、编写和评审的专家与学者表示衷心感谢！ 本书成书时间仓促，编者水平有限，难免有不妥和遗漏之处，敬请读者不吝指正。 本书编写组 2024年9月

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