“双碳”背景下电气科学与工程学科发展建议电子书

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前言

第1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2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3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4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5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6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7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、发展态势与差距

7.2.1 国内外发展现状与态势

7.2.2 存在问题

7.3 亟待解决的关键科学问题

7.3.1 储能本体技术

7.3.2 储能表征技术

7.3.3 储能系统技术

7.4 优先发展领域

7.4.1 优先发展领域一：低成本高安全电化学储能技术

7.4.2 优先发展领域二：储能器件跨尺度原位表征技术

7.4.3 优先发展领域三：储能系统集成与智能管理

7.4.4 优先发展领域四：新型电力场景下规模化储能系统的优化控制

第8章 生物电磁技术（E0708）学科发展建议

8.1 分支学科内涵与研究范围

8.1.1 学科界定

8.1.2 主要研究分支领域

8.1.3 应用领域

8.2 发展现状、发展态势与差距

8.2.1 发展现状与态势

8.2.2 和国外主要差距

8.2.3 重点攻关方向

8.3 亟待解决的关键科学问题

8.4 优先发展领域：电磁-生物相互作用机制与疾病电磁诊疗新技术

8.5 其他政策建议

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