1.2.2 和國(guó)外主要差距

1.電磁場(chǎng)與多物理場(chǎng)

我國(guó)在多尺度、非線性、復(fù)雜介質(zhì)的電磁場(chǎng)與多物理場(chǎng)耦合特性與分析方法方面的研究基礎(chǔ)仍然薄弱，輕基礎(chǔ)、重實(shí)用、依賴國(guó)外軟件的現(xiàn)象依然存在，缺少自主可控的多物理場(chǎng)計(jì)算軟件。隨著電工新材料不斷發(fā)展、電工裝備運(yùn)行工況日益復(fù)雜及國(guó)際形勢(shì)的不確定性，亟需深化多尺度材料、器件、裝備與復(fù)雜系統(tǒng)的多物理場(chǎng)耦合模型與計(jì)算方法，發(fā)展人工智能、云計(jì)算、數(shù)字孿生等與電磁計(jì)算的聯(lián)合仿真方法，加快電、磁、熱、力、流體等多物理場(chǎng)計(jì)算軟件的自主開發(fā)及應(yīng)用。

2.電路及其應(yīng)用

在新型電路元器件建模方面，國(guó)內(nèi)已攻克壓接型IGBT器件封裝的多芯片并聯(lián)均流、多物理場(chǎng)均衡調(diào)控等難題，解決了規(guī)模化電力電子器件的電磁瞬態(tài)仿真難題，但新興的數(shù)字孿生技術(shù)、建立不同應(yīng)用場(chǎng)景下元器件及其集成裝備的數(shù)字孿生評(píng)估模型有待進(jìn)一步研究。在電網(wǎng)絡(luò)快速計(jì)算方面，新型半導(dǎo)體器件電路的仿真建模及多時(shí)間尺度和多空間尺度的復(fù)雜電力系統(tǒng)的電路耦合建模仿真是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在非線性電路研究方面，主要在電力電子電路、無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)、濾波器、儲(chǔ)能系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階電路建模和電力電子、電機(jī)、儲(chǔ)能系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階控制方面有待進(jìn)一步加強(qiáng)。在復(fù)雜電路故障診斷方面，與國(guó)外相比，針對(duì)電網(wǎng)絡(luò)中的新型結(jié)構(gòu)、混合信號(hào)形式和新型電子元器件，開展專門性的故障定位、故障特征提取與故障識(shí)別有待進(jìn)一步研究。在能量信息系統(tǒng)方面，其是近年來(lái)新型交叉科學(xué)方向，涉及國(guó)家能源戰(zhàn)略，世界各國(guó)均投入大量科研力量，我國(guó)應(yīng)大力扶持，從而有望在該方向?qū)崿F(xiàn)彎道超車，占據(jù)領(lǐng)先和引領(lǐng)地位。

3.電磁測(cè)量與傳感

在新型傳感方面，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已積極探索了不同原理的新型傳感技術(shù)，特別是非傳統(tǒng)電測(cè)的傳感研究發(fā)展迅速，但針對(duì)多維度、多參量的傳感技術(shù)研究較少，在新型傳感原理的溯源、新型傳感材料的開發(fā)、傳感器穩(wěn)定性及可靠性等方面亟需開展進(jìn)一步研究。在量子化溯源方面，我國(guó)已建立國(guó)際先進(jìn)的電阻、電壓基準(zhǔn)，但與美國(guó)、歐盟仍有明顯差距，主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)研究和設(shè)施相對(duì)薄弱，對(duì)未來(lái)顛覆性理論與技術(shù)研究的系統(tǒng)性和前瞻性布局不足，科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合不夠緊密，在量子化變革中的發(fā)展優(yōu)勢(shì)需要進(jìn)一步提升。在智能化傳感方面，目前世界范圍內(nèi)針對(duì)傳感設(shè)備智能化的探索不多，仍停留在對(duì)傳感設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)及結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行評(píng)估的階段，在利用傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行自評(píng)估、自校驗(yàn)方面取得了一定進(jìn)展。我國(guó)在智能化傳感技術(shù)方面的研究非常有限，亟需在利用人工智能進(jìn)行大規(guī)模測(cè)量數(shù)據(jù)融合及深度挖掘方面開展研究與探索。

4.靜電理論與防護(hù)

我國(guó)的航天器靜電安全防護(hù)側(cè)重工程化，缺乏系統(tǒng)性的理論支撐，對(duì)微尺度芯片靜電放電損傷機(jī)理缺乏深度認(rèn)知，缺少基于大數(shù)據(jù)的靜電放電信號(hào)特征分析技術(shù)，在超細(xì)粉塵靜電捕集機(jī)制、靜電放電處廢機(jī)制方面與國(guó)外存在一定差距，在靜電生物安全效應(yīng)與防護(hù)方法、靜電生物信息采集與應(yīng)用等方面尚處于探索階段。

5.電磁兼容

在電力系統(tǒng)的電磁兼容方面，隨著交/直流特高壓和智能電網(wǎng)的大量建設(shè)，目前我國(guó)電力系統(tǒng)電磁兼容研究整體達(dá)到世界先進(jìn)水平，但由于系統(tǒng)大量植入智能傳感器設(shè)備，以及電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備相互融合且與其他公共設(shè)施共享走廊空間，電力系統(tǒng)電磁兼容研究中還應(yīng)更多考慮電子、芯片的電磁兼容問(wèn)題。基于一次設(shè)備瞬態(tài)輻射電磁場(chǎng)的探測(cè)、感知、定位和診斷，以及基于電磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)高電壓、大電流的重建技術(shù)需開展深入的研究。在軌道交通系統(tǒng)的電磁兼容方面，我國(guó)已經(jīng)在軌道交通等諸多細(xì)分電磁兼容領(lǐng)域趕上世界先進(jìn)水平，而在交通系統(tǒng)綜合電磁環(huán)境、電磁環(huán)境與交通系統(tǒng)超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用與動(dòng)態(tài)演化機(jī)理等方面尚未形成完備體系，需開展更深入的研究。在航空航天系統(tǒng)的電磁兼容方面，航空航天器不僅面臨嚴(yán)酷的使用環(huán)境和電磁環(huán)境，同時(shí)對(duì)空間布局、載荷重量、機(jī)動(dòng)過(guò)載等有著嚴(yán)苛的限制，帶來(lái)了全新的電磁兼容性設(shè)計(jì)、控制和試驗(yàn)挑戰(zhàn)。未來(lái)將著重考慮航空航天系統(tǒng)的電磁兼容性與控制理論、可重構(gòu)理論、軟件系統(tǒng)等交叉融合問(wèn)題。在艦船系統(tǒng)的電磁兼容方面，國(guó)內(nèi)的艦船系統(tǒng)級(jí)電磁兼容研究起步較晚，積累較為薄弱，大量研究工作集中在干擾測(cè)試和設(shè)備的干擾治理上，未來(lái)將在電磁環(huán)境類標(biāo)準(zhǔn)的豐富和細(xì)化、試驗(yàn)與評(píng)估方法的標(biāo)準(zhǔn)完善、電磁防護(hù)類標(biāo)準(zhǔn)的制定及電磁環(huán)境效應(yīng)控制和電磁頻譜保障等方面加強(qiáng)研究。在高功率電磁脈沖效應(yīng)與防護(hù)方面，我國(guó)在環(huán)境分布、特性規(guī)律、試驗(yàn)技術(shù)、效應(yīng)機(jī)理與評(píng)估、建模仿真方法及防護(hù)技術(shù)等方面已取得一定成果，未來(lái)仍需在廣域電磁場(chǎng)和大尺寸基礎(chǔ)設(shè)施在電磁脈沖、極端地磁暴等作用下的易損性評(píng)估和防護(hù)，以及瞬態(tài)強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下關(guān)鍵器件的效應(yīng)機(jī)理、防護(hù)器件設(shè)計(jì)研制、不同類型電磁環(huán)境作用下的系統(tǒng)級(jí)損傷效應(yīng)試驗(yàn)和驗(yàn)證技術(shù)等方面開展更為深入的原創(chuàng)性研究。

6.極端條件下的電磁基礎(chǔ)

在極端環(huán)境下特種裝置方面，目前，國(guó)內(nèi)聚變、超高功率電磁脈沖和大電流脈沖等典型特種裝置相關(guān)研究整體達(dá)到世界先進(jìn)水平，我國(guó)也參與了國(guó)際上相關(guān)重大工程的建設(shè)。未來(lái)在國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)中，我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)極端環(huán)境下等離子體與電磁場(chǎng)的作用機(jī)制、等離子體位形優(yōu)化設(shè)計(jì)以及高重頻開關(guān)器件、能量轉(zhuǎn)換、電磁輻射等基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究，以形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)壁壘的研究成果。在極端環(huán)境下電磁場(chǎng)與物質(zhì)相互作用方面，我國(guó)在極高速磁懸浮系統(tǒng)研究和磁等離子體推進(jìn)研究領(lǐng)域尚處于跟跑階段，與美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在理論、技術(shù)和應(yīng)用層面存在一定差距，亟需突破高速磁懸浮系統(tǒng)磁-電-力多物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)耦合計(jì)算理論、空間等離子體位形設(shè)計(jì)以及與電磁場(chǎng)的作用機(jī)制等難題。在極端環(huán)境下電磁場(chǎng)源產(chǎn)生方面，雖然近年來(lái)我國(guó)在強(qiáng)磁場(chǎng)裝置參數(shù)水平上刷新了多項(xiàng)世界紀(jì)錄，但先前的世界紀(jì)錄大多是國(guó)外在十年前甚至是二十年前所創(chuàng)造，且目前非破壞性脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)世界紀(jì)錄（100.75T）仍由美國(guó)創(chuàng)造，未來(lái)應(yīng)在特高場(chǎng)磁體理論、研制工藝、材料以及特高場(chǎng)波形時(shí)空調(diào)控技術(shù)等方面持續(xù)加大力度，以形成更高技術(shù)壁壘、更大發(fā)展優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用能力。此外，在近零磁場(chǎng)方面，應(yīng)加大磁屏蔽的新原理、新方法力度，解決磁傳感器標(biāo)定與磁環(huán)境準(zhǔn)確測(cè)量問(wèn)題，才能突破技術(shù)瓶頸，打破國(guó)外技術(shù)壟斷。

7.無(wú)線電能傳輸

在無(wú)線電能傳輸新原理與新方法方面，現(xiàn)有國(guó)內(nèi)研究主要以跟蹤研究為主，在新挑戰(zhàn)和新應(yīng)用需求下，應(yīng)加強(qiáng)原創(chuàng)性、引領(lǐng)性的科學(xué)研究工作。在基于電磁近場(chǎng)耦合原理的無(wú)線電能傳輸方面，復(fù)雜極端環(huán)境無(wú)線電能傳輸方法、現(xiàn)代化交通等多應(yīng)用場(chǎng)景高性能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化及應(yīng)用等方面與國(guó)外先進(jìn)水平還存在一定差距。在基于電磁遠(yuǎn)場(chǎng)傳播原理的無(wú)線電能傳輸方面，遠(yuǎn)距離微波無(wú)線電能傳輸技術(shù)研究基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但關(guān)鍵器件如大功率微波管和整流管等仍受制于國(guó)外；國(guó)內(nèi)研究激光無(wú)線電能傳輸技術(shù)起步較晚，多集中在小功率（幾瓦至十幾瓦）、短距離（幾米至十幾米）的驗(yàn)證階段。此外，在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，國(guó)外從小功率電子設(shè)備到大功率交通運(yùn)輸均出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的標(biāo)準(zhǔn)制定還比較緩慢。