前言

电是一种重要的能量转换枢纽和信息传输载体。在能量转换枢纽层面，作为一种高效、便捷的能源形式，电能最易于实现与其他能量的相互转换，在能源转型和可持续发展中发挥着极其重要的作用。在信息传输载体层面，互联网、移动通信和物联网等无不以电作为信息的载体，同时，近年来人工智能技术的快速进步，也进一步提升了电的作用和地位。此外，现代工业生产、交通、医疗、国防等领域都需要电气化做支撑。在新一轮科技革命和产业变革突飞猛进的背景下，作为电气化科学基础的电气科学与工程学科，必将在经济社会发展中发挥举足轻重的作用。

国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科主要资助以电/磁现象和原理为主要对象或手段的基础研究和应用基础研究，面向电（磁）能的产生、转换与变换、传输、利用等过程中的相关科学问题及电磁场与物质相互作用机制与规律等。电气科学与工程学科可分为电（磁）能科学、电磁场与物质相互作用两大领域，两者相互依存、相互渗透并有共性基础部分。其中，电（磁）能科学领域与数学、信息、控制等学科密切相关，主要包括：电力系统与综合能源、电能转换与变换、电能存储与应用、电力电子学、电机及其系统等；电磁场与物质相互作用领域与材料、化学、生命、环境等学科密切相关，主要包括：超导技术、工程电介质、高电压与绝缘、放电等离子体、脉冲功率技术、生物电磁技术等；共性基础部分是指电磁场、电路（电网络）、电工材料等电气学科基础领域。国家自然科学基金委员会最早于1987年创立电工学科及其分支学科（申请代码），随后分别在1988、1998、2008、2016和2020年，历经多轮学科代码变革，从最初的12项分支学科，最终演变为当前采用的8个二级代码分支学科体系，包括：电磁场与电路（E0701）、超导与电工材料（E0702）、电机及其系统（E0703）、电力系统与综合能源（E0704）、高电压与放电（E0705）、电力电子学（E0706）、电能存储与应用（E0707）和生物电磁技术（E0708）。

随着我国提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”重大战略目标，即“双碳”战略，发展清洁能源、解决环保问题、应对气候变化，已成为本轮能源革命的核心所在。作为能源的重要供应环节和主要使用形式，电能的绿色、清洁、低碳化发展至关重要。由此，准确定位我国电气科学与工程学科的发展方向尤为关键，这就需要电气科学与工程科技领域的管理者和研究者首先回答好一系列问题，例如：电气科学与工程学科的发展状况，与“碳达峰、碳中和”重大战略目标的布局方向有哪些差距？如何立足于我国国情和世界科学技术的发展规律，在原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新三个层面上解决亟待攻克的科学难题？今后五年甚至更长时期，兼顾学科研究的基础性、前瞻性和应用性，应着重优先发展哪些领域的关键技术，才能为“双碳”目标提供低碳高效的绿色电力能源？

为了回答这些问题，在国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科的部署和指导下，在深刻认识“双碳”目标下的国家战略需求和科学发展需求的基础上，本书编写组围绕电气科学与工程学科的8个分支学科方向，从分支学科内涵与研究范围、发展现状与差距、亟待解决的关键科学问题及今后优先发展领域等4个层面，邀请各分支学科有关专家进行了整本书稿内容的编写和审校。

本书自撰写至成书已历时近两年，其间在国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科的支持下，由中国电工技术学会承办组织召开了多场线上和线下专家研讨会议，从前期调研、资料研讨、书籍成稿等方面提供了全方位的支持，在此一并表示感谢！

本书由张品佳、李虹、邹亮负责组织和统稿，第1章和第8章由曹全梁负责整理编写，第2章由郑金星、查俊伟负责整理编写，第3章由丁晓峰、张成明负责整理编写，第4章由胡海涛负责整理编写，第5章由邹亮、肖淞负责整理编写，第6章由张犁负责整理编写，第7章由王凯、张彩萍负责整理编写，此外，王睿、任瀚文也参与了本书的校稿等工作，孙于、付艳东参与了本书的策划、对接和协调工作，在此一并表示感谢！

同时，在本书调研、编写、修改和定稿过程中，承蒙众多电气科学与工程学科专家、学者们的客观指导与积极建议，以不同形式提出了许多宝贵意见。在此谨向所有支持《“双碳”背景下电气科学与工程学科发展建议》研讨、编写和评审的专家与学者表示衷心感谢！

本书成书时间仓促，编者水平有限，难免有不妥和遗漏之处，敬请读者不吝指正。

本书编写组
2024年9月