前言

電是一種重要的能量轉換樞紐和信息傳輸載體。在能量轉換樞紐層面，作為一種高效、便捷的能源形式，電能最易于實現與其他能量的相互轉換，在能源轉型和可持續發展中發揮著極其重要的作用。在信息傳輸載體層面，互聯網、移動通信和物聯網等無不以電作為信息的載體，同時，近年來人工智能技術的快速進步，也進一步提升了電的作用和地位。此外，現代工業生產、交通、醫療、國防等領域都需要電氣化做支撐。在新一輪科技革命和產業變革突飛猛進的背景下，作為電氣化科學基礎的電氣科學與工程學科，必將在經濟社會發展中發揮舉足輕重的作用。

國家自然科學基金委員會電氣科學與工程學科主要資助以電/磁現象和原理為主要對象或手段的基礎研究和應用基礎研究，面向電（磁）能的產生、轉換與變換、傳輸、利用等過程中的相關科學問題及電磁場與物質相互作用機制與規律等。電氣科學與工程學科可分為電（磁）能科學、電磁場與物質相互作用兩大領域，兩者相互依存、相互滲透并有共性基礎部分。其中，電（磁）能科學領域與數學、信息、控制等學科密切相關，主要包括：電力系統與綜合能源、電能轉換與變換、電能存儲與應用、電力電子學、電機及其系統等；電磁場與物質相互作用領域與材料、化學、生命、環境等學科密切相關，主要包括：超導技術、工程電介質、高電壓與絕緣、放電等離子體、脈沖功率技術、生物電磁技術等；共性基礎部分是指電磁場、電路（電網絡）、電工材料等電氣學科基礎領域。國家自然科學基金委員會最早于1987年創立電工學科及其分支學科（申請代碼），隨后分別在1988、1998、2008、2016和2020年，歷經多輪學科代碼變革，從最初的12項分支學科，最終演變為當前采用的8個二級代碼分支學科體系，包括：電磁場與電路（E0701）、超導與電工材料（E0702）、電機及其系統（E0703）、電力系統與綜合能源（E0704）、高電壓與放電（E0705）、電力電子學（E0706）、電能存儲與應用（E0707）和生物電磁技術（E0708）。

隨著我國提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”重大戰略目標，即“雙碳”戰略，發展清潔能源、解決環保問題、應對氣候變化，已成為本輪能源革命的核心所在。作為能源的重要供應環節和主要使用形式，電能的綠色、清潔、低碳化發展至關重要。由此，準確定位我國電氣科學與工程學科的發展方向尤為關鍵，這就需要電氣科學與工程科技領域的管理者和研究者首先回答好一系列問題，例如：電氣科學與工程學科的發展狀況，與“碳達峰、碳中和”重大戰略目標的布局方向有哪些差距？如何立足于我國國情和世界科學技術的發展規律，在原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新三個層面上解決亟待攻克的科學難題？今后五年甚至更長時期，兼顧學科研究的基礎性、前瞻性和應用性，應著重優先發展哪些領域的關鍵技術，才能為“雙碳”目標提供低碳高效的綠色電力能源？

為了回答這些問題，在國家自然科學基金委員會電氣科學與工程學科的部署和指導下，在深刻認識“雙碳”目標下的國家戰略需求和科學發展需求的基礎上，本書編寫組圍繞電氣科學與工程學科的8個分支學科方向，從分支學科內涵與研究范圍、發展現狀與差距、亟待解決的關鍵科學問題及今后優先發展領域等4個層面，邀請各分支學科有關專家進行了整本書稿內容的編寫和審校。

本書自撰寫至成書已歷時近兩年，其間在國家自然科學基金委員會電氣科學與工程學科的支持下，由中國電工技術學會承辦組織召開了多場線上和線下專家研討會議，從前期調研、資料研討、書籍成稿等方面提供了全方位的支持，在此一并表示感謝！

本書由張品佳、李虹、鄒亮負責組織和統稿，第1章和第8章由曹全梁負責整理編寫，第2章由鄭金星、查俊偉負責整理編寫，第3章由丁曉峰、張成明負責整理編寫，第4章由胡海濤負責整理編寫，第5章由鄒亮、肖淞負責整理編寫，第6章由張犁負責整理編寫，第7章由王凱、張彩萍負責整理編寫，此外，王睿、任瀚文也參與了本書的校稿等工作，孫于、付艷東參與了本書的策劃、對接和協調工作，在此一并表示感謝！

同時，在本書調研、編寫、修改和定稿過程中，承蒙眾多電氣科學與工程學科專家、學者們的客觀指導與積極建議，以不同形式提出了許多寶貴意見。在此謹向所有支持《“雙碳”背景下電氣科學與工程學科發展建議》研討、編寫和評審的專家與學者表示衷心感謝！

本書成書時間倉促，編者水平有限，難免有不妥和遺漏之處，敬請讀者不吝指正。

本書編寫組

2024年9月