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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