第1章 总论 1
1.1 电气科学与工程学科发展战略——“全景式”的学科地貌图 1
1.1.1 学科内涵与发展动力 1
1.1.2 我国的研究现状 4
1.1.3 对2020年的展望 17
1.2 电气科学与工程学科发展战略报告 20
1.2.1 学科的战略地位 20
1.2.2 学科的发展规律与发展态势 21
1.2.3 学科的发展现状与发展布局 24
1.2.4 学科的发展目标及其实现途径 33
1.3 优先发展领域 37
1.3.1 高效能、高品质电机系统基础科学问题 37
1.3.2 复杂电力系统规划与安全高效运行基础理论和方法 38
1.3.3 先进电力设备绝缘与放电 40
1.3.4 电力电子系统的可靠运行及性能综合优化 41
1.3.5 极端条件下的电工装备技术 43
1.3.6 高效率、低成本、大规模电能存储技术 44
1.3.7 生物电磁基础及医学应用新技术 45
1.4 实现“十三五”发展战略的政策措施 47
第2章 电机系统 49
2.1 学科内涵与研究范围 49
2.1.1 电机的新材料与新工艺 50
2.1.2 电机系统设计理论与分析方法 52
2.1.3 电机本体新原理与新结构 53
2.1.4 电机冷却技术 61
2.1.5 电机驱动与控制技术 62
2.1.6 电机测试与试验技术 63
2.2 国内外研究现状与发展趋势 65
2.2.1 电机设计新技术与分析方法的研究发展现状 65
2.2.2 电机本体的研究发展 67
2.2.3 电机系统冷却技术的研究发展现状 68
2.2.4 电机驱动与控制技术的研究发展现状 69
2.2.5 电机测试技术研究发展现状 72
2.2.6 电机系统的技术发展趋势 73
2.2.7 电机系统前沿技术 75
2.3 今后发展目标和重点研究领域 77
2.3.1 电机系统的发展方向 77
2.3.2 电机系统的重点研究领域 78
2.3.3 电机系统的优先研究领域 79
参考文献 80
第3章 电力系统及其自动化 82
3.1 学科内涵与研究范围 82
3.2 国内外研究现状与发展趋势 83
3.2.1 电力系统规划 83
3.2.2 电力系统控制 87
3.2.3 电力系统保护 90
3.2.4 电力系统仿真 93
3.2.5 电力市场 97
3.2.6 电力系统运行与调度 98
3.2.7 新型输配电技术 102
3.3 今后发展目标和重点研究领域 104
3.3.1 电力系统规划 104
3.3.2 电力系统控制 105
3.3.3 电力系统保护 105
3.3.4 电力系统仿真 105
3.3.5 电力市场 106
3.3.6 电力系统运行与调度 106
3.3.7 新型输配电技术 106
参考文献 106
第4章 高电压与绝缘技术 109
4.1 研究范围和任务 109
4.1.1 先进电介质 109
4.1.2 电气设备中的放电与过电压防护 110
4.1.3 高压电力电子装备 111
4.1.4 智能电气设备与全寿命运行特性 112
4.2 国内外研究进展和发展趋势 112
4.2.1 先进电介质材料 112
4.2.2 电气设备中的放电与过电压防护 116
4.2.3 高压电力电子装备 119
4.2.4 智能电气设备与全寿命运行特性 121
4.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 124
4.3.1 先进电介质材料 124
4.3.2 电气设备中的放电与过电压防护 126
4.3.3 高压电力电子装备 128
4.3.4 智能电气设备与全寿命运行特性 129
参考文献 131
第5章 气体放电与放电等离子体 135
5.1 研究范围与任务 135
5.2 国内外研究现状及发展趋势 138
5.2.1 脉冲放电等离子体产生机理 139
5.2.2 气体放电非线性动力学行为 139
5.2.3 液相介质击穿 140
5.2.4 高活性等离子体的产生方法 141
5.2.5 等离子体在不同介质中的输运规律 143
5.2.6 在生物医学和生命科学领域的应用 145
5.2.7 在能源化工和材料科学领域的应用 146
5.2.8 在辅助燃烧与流体动力学方面的应用 149
5.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 150
5.3.1 脉冲放电等离子体 150
5.3.2 气体放电非线性动力学 151
5.3.3 液相介质击穿 151
5.3.4 高活性等离子体的产生方法 152
5.3.5 等离子体在不同介质中的输运规律 152
5.3.6 在生物医学和生命科学领域的应用 153
5.3.7 在能源化工和材料科学领域的应用 154
5.3.8 在燃烧学和流体动力学领域的应用 155
参考文献 155
第6章 脉冲功率技术 159
6.1 研究范围与任务 159
6.2 国内外研究现状及发展趋势 159
6.2.1 国外研究现状 159
6.2.2 国内研究现状 161
6.2.3 未来发展趋势 164
6.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 165
6.3.1 重频全固态脉冲功率技术 165
6.3.2 高功率开关技术研究 166
6.3.3 超高功率电脉冲形成与传输关键物理问题 166
6.3.4 金属丝电爆炸放电等离子体 166
参考文献 167
第7章 电力电子技术 168
7.1 学科内涵与研究范围 168
7.2 国内外研究现状与发展趋势 169
7.2.1 电力电子器件的研究发展现状 169
7.2.2 电力电子变换器拓扑及其应用的研究发展现状 173
7.2.3 电力电子建模和控制的研究发展现状 181
7.2.4 电力电子电磁兼容及可靠性的研究发展现状 182
7.3 今后发展目标和重点研究领域 186
7.3.1 电力电子器件及应用的重点研究领域 187
7.3.2 电力电子变换器拓扑及其应用的重点研究领域 187
7.3.3 电力电子建模和控制的重点研究领域 187
7.3.4 电力电子电磁兼容及可靠性的重点研究领域 188
参考文献 188
第8章 电磁场与电网络 191
8.1 电磁场 191
8.1.1 学科内涵与研究范围 191
8.1.2 国内外研究现状及发展趋势 192
8.1.3 今后发展目标和重点研究领域 195
8.2 电网络 196
8.2.1 学科内涵与研究范围 196
8.2.2 国内外研究现状和发展趋势 197
8.2.3 今后发展目标和重点研究领域 199
参考文献 201
第9章 电磁兼容学科发展战略 205
9.1 学科内涵与研究范围 205
9.1.1 电力系统的电磁兼容 205
9.1.2 轨道交通系统的电磁兼容 206
9.1.3 航空航天系统的电磁兼容 206
9.1.4 高功率电磁脉冲效应与防护 206
9.1.5 舰船系统的电磁兼容 207
9.2 国内外研究现状与发展趋势 207
9.2.1 电力系统的电磁兼容 207
9.2.2 轨道交通系统的电磁兼容 210
9.2.3 航空航天系统的电磁兼容 212
9.2.4 高功率电磁脉冲效应与防护 214
9.2.5 舰船系统的电磁兼容 216
9.3 今后发展目标和重点研究领域 218
9.3.1 发展目标 218
9.3.2 重点研究领域 219
参考文献 220
第10章 先进电工材料及其应用 227
10.1 研究范围与任务 228
10.1.1 超导材料及其应用 228
10.1.2 新型导电材料及其应用 231
10.1.3 先进电工磁性材料及其应用 231
10.1.4 其他新型电磁功能材料 233
10.2 国内外研究现状及发展趋势 233
10.2.1 超导材料及其应用研究现状与发展趋势 233
10.2.2 新型导电材料的研究进展与发展趋势 244
10.2.3 先进电工磁性材料研究现状及发展趋势 248
10.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 250
10.3.1 发展目标 250
10.3.2 重点研究领域与交叉研究领域 251
参考文献 253
第11章 极端条件下的电工装备基础 255
11.1 科学内涵与研究范围 255
11.1.1 深空电工装备的科学内涵与研究范围 255
11.1.2 深海电工装备的科学内涵与研究范围 256
11.1.3 极端试验条件下电工装备的科学内涵与研究范围 257
11.1.4 电磁发射电工装备的科学内涵与研究范围 258
11.2 国内外研究现状和发展趋势 260
11.2.1 深空电工装备的国内外研究现状和发展趋势 260
11.2.2 深海电工装备的国内外研究现状和发展趋势 261
11.2.3 极端试验条件下电工装备的国内外研究现状和发展趋势 263
11.2.4 电磁发射电工装备的国内外研究现状和发展趋势 266
11.3 今后发展目标与重点研究领域 268
11.3.1 深空电工装备的今后发展目标与重点研究领域 268
11.3.2 深海电工装备的今后发展目标与重点研究领域 270
11.3.3 极端试验条件下电工装备的今后发展目标与重点研究领域 270
11.3.4 电磁发射电工装备的今后发展目标与重点研究领域 272
参考文献 272
第12章 电磁测量与传感技术 275
12.1 研究范围与任务 275
12.2 国内外研究现状及发展趋势 276
12.2.1 基于智能材料的传感器技术 276
12.2.2 电工磁性材料的磁特性精细测量技术 279
12.2.3 电磁探测与成像技术 281
12.2.4 脉冲功率电量精确测量技术 285
12.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 286
12.3.1 基于智能材料的传感器技术 287
12.3.2 电工磁性材料的磁特性精细测量技术 287
12.3.3 电磁探测与成像技术 288
12.3.4 脉冲功率精密测量技术 290
参考文献 290
第13章 生物电磁学 296
13.1 研究范围与任务 296
13.2 国内外研究现状及发展趋势 297
13.2.1 生物电磁特性与电磁信息检测技术 297
13.2.2 生物电磁干预技术 300
13.2.3 生物医学中的电工技术 302
13.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 303
13.3.1 生物电磁特性与电磁信息检测技术 303
13.3.2 生物电磁调控技术 304
13.3.3 生物医学中的电工技术领域 304
参考文献 305
第14章 电能存储与应用 307
14.1 学科内涵 307
14.2 研究范围与任务 308
14.2.1 可直接输出电能的存储技术 308
14.2.2 非直接输出电能的存储技术 311
14.2.3 电能存储的系统应用技术 313
14.3 国内外研究现状及发展趋势 313
14.3.1 可直接输出电能的储能器件及单元集成技术 313
14.3.2 非直接输出电能的储能单元技术 319
14.3.3 储能系统应用技术 323
14.4 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 332
14.4.1 发展目标 332
14.4.2 重点研究领域 333
14.4.3 交叉研究领域 333
参考文献 334
第15章 能源电工新技术 336
15.1 学科内涵与研究范围 336
15.1.1 新能源发电 336
15.1.2 无线电能传输 341
15.1.3 电气节能 343
15.2 国内外研究现状及发展趋势 345
15.2.1 新能源发电 345
15.2.2 无线电能传输 349
15.2.3 电气节能 352
15.3 今后发展目标和重点研究领域 357
15.3.1 发展目标 357
15.3.2 重点研究领域 360
参考文献 363
第16章 环境电工新技术 365
16.1 研究范围和任务 365
16.2 国内外研究现状和发展趋势 366
16.2.1 电磁环境研究 366
16.2.2 环保电工技术研究 368
16.3 今后发展目标、重点研究领域和交叉研究领域 374
16.3.1 电磁环境方面 374
16.3.2 环保电工技术方面 374
参考文献 375