编者按 国家自然科学基金是国家创新体系重要组成部分，在推动我国自然科学基础研究的发展，促进基础学科建设，发现、培养优秀科技人才等方面具有重要的作用。
《电工技术学报》本期推出国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科文章《2020年电气学科国家自然科学基金项目申请资助情况与学科动态》，用详实权威的数据全方位、多角度深度解析电气学科申请中的关键问题并给出建议。电气科学与工程学科正在推进的几项重要工作为电气学科未来发展指明了方向，“十四五”和中长期优先发展领域值得重点关注。
紧跟国家自然科学基金工作导向，把握学科发展战略，切实提升科研实力，必然会推进我国电气专业领域创新能力提升，取得更高水平的发展！
摘要 基于对2020年国家自然科学基金项目数据的统计和分析，给出了电气领域国家自然科学基金项目申请和资助情况。介绍了2020年电气学科在重大研究计划、双清论坛和“十四五”规划等几项重要工作的开展情况。给出了电气学科资助研究方向的具体调整情况。对电气领域专家学者在国家自然科学基金项目方面给出了建议。
关键词：国家自然科学基金 申请和资助 学科动态 研究方向
2020年，电气科学与工程学科（简称电气学科）国家自然科学基金项目（简称自然科学基金项目）的申请量有较大的增长，电气学科在科学基金相关工作中也有一些重要的动态。本文统计了2020年电气学科项目申请与资助情况，并进行了适当的分析。同时，对2020年电气学科在重大研究计划立项、双清论坛举办、“十四五”规划和学科资助研究方向调整情况进行了介绍。以期让电气领域专家学者了解电气领域基础研究的前沿、热点和发展动态，同时为基金项目申请提供参考。
2020年，电气学科（一级申请代码E07）收到各类自然科学基金申请共计3 346项，比2019年增加了16.75%。2020年电气学科批准各类项目共计519项，与2019年相当。2020年项目申请数比2019年增加了480项，其中，面上项目增加了180项，青年科学基金项目增加了178项，分别较2019年增加了14.46%和16.87%，是主要的增长来源。2020年电气学科各类基金项目申请和资助情况见表1。在批准项目中，电气学科获批了7项重大研究计划项目、5项中英合作研究项目（重点）、1项国家重大科研仪器研制项目、16项智能电网联合基金项目和8项其他联合基金项目是2020年的亮点。
表1 2020年电气学科各类基金项目申请和资助情况
Tab.1 Application and funding of various NSFC projects in electrical engineering discipline in 2020
资助类型申请量资助量 重大研究计划617 国家重大科研仪器研制项目131 重点项目8310 联合基金项目9724 创新研究群体项目40 国家杰出青年科学基金484 优秀青年科学基金项目1068 面上项目1 425223 青年科学基金项目1 233200 地区科学基金项目14221 国际（地区）合作与交流项目10716 专项项目275 合计3 346519
为了反映统计结果的普遍性，本文后续的统计结果是基于2020年电气学科面上项目、青年科学基金项目和地区科学基金项目的数据做出的。这三类项目本文简称面青地项目，申请共计2 800项，资助共计444项。
优化学科布局是新时代科学基金深化改革的重要任务之一[1]，电气学科遵循知识体系的结构和逻辑演化规律及趋势，对申请代码进行了优化和整合，并从2020年开始执行新的申请代码。申请代码调整后，二级申请代码由之前的13个合并至8个，并不再下设三级申请代码，但是，电气学科内涵变得更加丰富、学科体系也更加简洁明晰。原有的研究方向均编列在新的申请代码体系中，并有所扩充。调整前后申请代码的对应情况见表2。
2020年电气学科各二级申请代码下面青地项目申请和资助情况见表3。由表3可见，选择E07作为申请代码的项目全部没有获得资助，建议今后申请人在申请时根据项目涉及的主要领域选择符合的二级申请代码，而不要笼统地选择E07作为申请代码。
2020年各二级申请代码面青地项目申请量相对2019年的增长率如图1所示。由图1可见，二级申请代码中，申请量增加幅度最大的是E0708（生物电磁技术），增长率为87%，其次为E0707（电能存储与应用），增长率为37.8%，增长率超过10%的还有E0706（电力电子学）、E0703（电机及其系统）和E0704（电力系统与综合能源）。
表2 电气学科新旧申请代码对照
Tab.2 Comparison of new and old application codes of electrical engineering discipline
新二级申请代码旧二级申请代码 E0701电磁场与电路E0701电磁场与电路 E0710电磁环境与电磁兼容 E0702超导与电工材料E0702电工材料特性及其应用 E0711超导电工学 E0703电机及其系统E0707电机及其系统 E0704电力系统与综合能源E0704电力系统 E0705高电压与放电E0703电器及其系统 E0705高电压与绝缘 E0708脉冲功率技术 E0709气体放电与放电等离子体技术 E0706电力电子学E0706电力电子学 E0707电能存储与应用E0713电能储存与节电技术 E0708生物电磁技术E0712生物电磁技术
表3 2020年各二级申请代码面青地项目申请和资助情况
Tab.3 Application and funding of general program of each secondary application code in 2020
申请代码申请量资助量 E07350 E070124539 E070216126 E070341468 E0704791121 E070538469 E070648779 E070719728 E07088614 合计2 800444
2020年各二级代码资助项目数量占电气学科总资助数量的比例如图2所示。可见，目前E0704（电力系统与综合能源）、E0706（电力电子学）、E0705（高电压与放电）、E0703（电机及其系统）是电气学科申请体量相对较大的领域，其他领域申请体量相对较小，需要给予适当的扶持和引导。
图1 2020年各二级申请代码申请量增长率
Fig.1 Application growth rate of each secondary application code in 2020
图2 2020年各二级申请代码资助量占比
Fig.2 Proportion of granted amount of each secondary application code in 2020
2020年面青地项目涉及的研究方向有120个，覆盖了电气学科申请代码体系中的全部研究方向。其中，申请量排名前20研究方向的申请量之和占总申请量的43%，反映了电气学科当前的研究热点，各研究方向申请量具体情况如图3所示。其中，综合能源系统、新型与特种电机、放电等离子体技术与应用、变换器建模与控制和电能存储与转换系统，分别以88项、87项、86项、86项和79项位居前五。
2020年面青地项目资助量排名前20的研究方向的资助量总和占总资助量的49%，各研究方向的资助量具体如图4所示。其中，放电等离子体技术与应用、新型与特种电机、永磁电机、综合能源系统和电力系统电力电子装备，分别以21项、17项、16项、14项和14项位居前五。
2018年，国家自然科学基金委员会（简称自然科学基金委）拉开了科学基金深化改革的序幕，作为三大改革任务之一的明确资助导向率先启动，确定了基于“鼓励探索、突出原创（A）；聚焦前沿、独辟蹊径（B）；需求牵引、突破瓶颈（C）；共性导向、交叉融通（D）”四类科学问题属性分类的资助导向，并于2019年开始试点施行。2020年，电气学科四类资助导向项目的申请和资助情况如图5～图7所示。
图3 2020年电气学科申请量前20名的研究方向
Fig.3 Top 20 research directions of applications in electrical engineering discipline in 2020
图4 2020年资助量排名前20的研究方向
Fig.4 Top 20 research directions of granted projects in electrical engineering discipline in 2020
由图5～图7可见，C类导向“需求牵引、突破瓶颈”的申请量和资助量的占比均超过60%，B类导向“聚焦前沿、独辟蹊径”的申请量和资助量也超过了20%，这两类导向无疑构成了电气学科的主体，而且资助率也相对较高；而A类导向“鼓励探索、突出原创”和D类导向“共性导向、交叉融通”的申请量和资助量占比、资助率均不足10%，表明申请人和评议人对这两类项目的认识还不够明确或一致。
图5 四类资助导向项目申请量占比
Fig.5 Application proportion of four funding orientations
图6 四类资助导向项目资助量占比
Fig.6 Funding proportion of four funding orientations
图7 四类资助导向项目资助率
Fig.7 The funding rate of four funding orientations
2020年申报电气学科自然科学基金项目的依托单位共有422家，其中，大学类依托单位361家，研究所（院）类依托单位61家，与2019年相比依托单位总数增加了26家。获得资助的依托单位共有117家，其中，大学类依托单位102家，研究所（院）类依托单位15家。2020年申请量排名前20的依托单位具体申请情况如图8所示，申请量增量排名前20的依托单位申请量增加具体情况如图9所示，资助量排名前20依托单位的具体资助情况如图10所示。
2020年，面青地项目申请量排名前20位的依托单位申请项目合计972项，占比34.71%，而资助量排名前20的依托单位资助项目合计267项，占比60.13%。2020年，很多依托单位的申请量增加明显，上海交通大学、西安交通大学、沈阳工业大学、重庆大学、河北工业大学分别以29项、22项、18项、17项和16项位居申请量增量的前五。
图8 2020年申请量排名前20的依托单位
Fig.8 Top 20 host institutions according to application amount in 2020
图9 2020年申请量增量排名前20的依托单位
Fig.9 Top 20 host institutions according to increased application amount in 2020
图10 2020年资助量排名前20的依托单位
Fig.10 Top 20 host institutions according to funding amount in 2020
从项目负责人的性别、职称和年龄三方面进行了申请和资助情况的统计。具体情况分别见表4～表6。
表4 2020年不同性别负责人申请和资助情况
Tab.4 Application and funding of different gender in 2020
负责人性别申请量资助量 男性2 170375 女性63069 合计2 800444
表5 2020年不同职称负责人申请和资助情况
Tab.5 Application and funding of different academic rank in 2020
负责人职称申请量资助量 正高级542121 副高级972145 中级1 151139 博士后13339 博士20 合计2 800444
表6 2020年不同年龄负责人申请和资助情况
Tab.6 Application and funding of applicants of different age in 2020
负责人年龄申请量资助量 60岁以上123 51～60岁21321 41～50岁65984 31～40岁1 598263 26～30岁31873 合计2 800444
从性别方面看，2 800项面青地申请项目负责人中，男性有2 170人，女性有630人，女性占总数的22.50%；444项批资助项目负责人中，男性有375人，女性有69人，女性约占总数的15.54%。可见，女性资助率与男性相比略低。
从职称方面看，项目负责人中具有正高级职称、副高级职称、中级职称（含博士后）的人数呈现递增趋势，具有中级职称（含博士后）和副高级职称的申请人已经成为面青地项目申请的主力，占到了申请人数的80.57%。资助率方面，具有正高级职称的负责人资助率相对较高，具有副高级职称和中级职称（含博士后）负责人资助率相近。
从年龄方面看，项目负责人大多集中在26～50岁。其中，31～40岁是最为集中的年龄段，基金申请量和资助量都在60%左右，显示了基金项目负责人的年轻化趋势。
重大研究计划围绕国家重大战略需求和重大科学前沿，加强顶层设计，凝炼科学目标，凝聚优势力量，形成具有相对统一目标或方向的项目集群，促进学科交叉与融合，培养创新人才和团队，提升我国基础研究的原始创新能力，为国民经济、社会发展和国家安全提供科学支撑[2]。
2020年，由电气学科牵头组织和建议的重大研究计划——极端条件电磁能装备科学基础获得批准立项。该重大研究计划以电磁能装备领域的国家重大战略需求为牵引，以建立电磁热力多场耦合极端冲击条件电磁能装备基础理论为核心，通过在等价实验机理、在线测量原理、复杂系统建模理论、快速数值求解算法、材料评价与设计方法和数据处理及分析方法方面的不断创新，为电磁能装备的研制及发展提供科学基础。该重大研究计划的核心科学问题是：电磁热力多场耦合极端冲击条件电磁能与材料相互作用时空演化机理。聚焦电磁能装备及其所用储能电介质材料和直线推进金属材料在多场耦合极端冲击条件下的构效关系和物性演化，以材料调控为基础，以耦合测试为手段，以长效服役为目标，揭示电磁热力多场耦合极端冲击条件电磁能与材料相互作用时空演化机理。
2020年该重大研究计划年度指南发布后共收到项目申请107项，其中，重点支持项目35项、培育项目71项、战略研究项目1项。经过评审，最终确定资助重点支持项目8项、培育项目8项和战略研究项目1项。
自然科学基金委第265期“双清论坛”于2020年10月31日～11月1日在北京召开。本次论坛由自然科学基金委工程与材料科学部、信息科学部与政策局共同主办，主题为“全景信息感知及智慧电网”。论坛主席由华中科技大学教授程时杰院士、国家电网公司陈维江院士与清华大学何金良教授共同担任。来自中国科学院、清华大学、西安交通大学、华中科技大学等23个单位的41位专家学者应邀参加了论坛，涉及电力装备、传感技术、电力系统、信息感知以及自动控制等多个学科。
本次论坛探讨了“全景信息感知赋能电网智慧”的研究现状、前沿科学问题和发展趋势；结合我国在该领域的研究基础和优势，分析和凝炼了亟需关注和解决的重要基础科学问题。会议围绕电网全景信息智能感知、智慧电力能源装备和基于信息透明的智慧电网三个议题进行了深入研讨。与会专家一致认为，电力系统全景信息感知及集成化智能是电工技术、信息技术以及材料领域重要的交叉研究方向，超前部署电力能源装备微型化智能传感器件、电力能源装备多信息融合的健康状态诊断理论以及“双高”电力系统集成化智能等方面的基础研究与交叉研究、加强技术自主创新及电力能源设备升级，对于我国电力能源系统应对“高比例可再生能源并网”与“高比例电力电子装备并网”的挑战具有重要意义。
2020年是“十三五”的最后一年，也是制定“十四五”规划和学科发展战略的关键一年。根据工作要求，本次规划和学科发展战略的制定应充分体现前瞻性和战略性，结合工程科学与材料科学的特点，注重学科前沿与国家重大需求的有机结合。在制定学科发展战略的过程中，还应体现时代性，以国际形势和环境变化为背景，贯彻科学基金深化改革的有关精神和举措。在时间尺度上，既要考虑“十四五”也要考虑“中长期”。
本次电气学科“十四五”规划和学科发展战略制定工作于2019年7月启动，总体工作由陈维江院士负责，并按8个二级申请代码成立了工作组和顾问组。2020年11月21～22日，国家自然科学基金电气学科“十四五”规划暨学科发展战略研讨会在成都召开。电气学科5位院士以及170多位来自相关单位的专家学者参加了会议。通过分领域学科发展战略专题报告、集体研讨和分组讨论等形式，与会院士、专家针对学科发展战略报告初稿的内容和不足，进行了深入、热烈的交流和研讨，进一步明确了学科未来发展战略思路，为进一步完善和提升学科发展战略研究报告奠定了基础。
目前，电气学科已经制定了一个中长期优先发展领域和三个“十四五”优先发展领域。其中，中长期优先发展领域为：高比例可再生能源电力系统和电能安全高效转化存储利用；“十四五”优先发展领域为：智能电网与装备、高效高质电能转换与变换和电磁-生物相互作用与电磁诊疗。
为了进一步贯彻学科优化布局的要求，发挥研究方向在基金项目申请和管理中的导向作用，结合电气学科发展动态和国家需求情况，电气学科对各个二级申请代码下的研究方向进行了适当调整，新增了22个研究方向，更名了31个研究方向。调整体现了各个领域的科技前沿和前瞻性基础研究方向，并对申请量较小的研究方向进行了适当合并与整合。调整后的研究方向将在2021年开始施行，后续会根据情况进行动态调整。
电气学科各个二级申请代码下新增的研究方向具体见表7。新增的研究方向集中在计算仿真、数字孪生、测试感知、热管理以及新的热点和交叉方向等。
表7 电气学科新增的研究方向
Tab.7 The new research directions for electrical engineering discipline
二级申请代码新增研究方向 E0701电磁场与电路电气计算和数字孪生 多场耦合测试 E0702超导与电工材料电工材料计算与仿真 E0703电机及其系统电机系统热分析与热管理 电机系统智能感知与可靠性 电机系统仿真与软件基础 磁场调制电机 磁阻电机 E0704电力系统与综合能源电力系统弹性/韧性 电气信息融合 电气交通融合 牵引供电系统运行与控制 独立电力系统 E0705高电压与放电高电压计算与数字孪生 E0706电力电子学电力电子器件驱动与保护 电力电子系统集成
(续)
二级申请代码新增研究方向 E0706电力电子学电力电子热分析与热管理 电力电子测试与状态感知 E0707电能存储与应用储能测试感知与软件基础 其他涉电储能技术 电磁效应与能量收集 E0708生物电磁技术等离子体生命与医学应用
电气学科各个二级申请代码下更名的研究方向具体见表8。其中，不涉及方向整合或拆分的更名18个，此类变更将原有的研究领域进一步拓展。涉及整合的研究方向有8个，这些研究方向申请量相对较少，不便于管理，整合为2个。涉及拆分的研究方向有5个，这些研究方向申请量相对较大，也不便于管理，拆分为15个。
表8 电气学科更名的研究方向
Tab.8 The updated research directions for electrical engineering discipline
二级申请代码原研究方向名称新研究方向名称 E0701电磁场与电路电磁环境电磁环境与电磁安全 E0702超导与电工材料导电材料导电与半导体材料 低维材料新型与环保电工材料 E0703电机及其系统电气化交通系统载运装备电机系统 E0704电力系统与综合能源电力系统仿真电力系统仿真与数字孪生 综合能源系统（拆分）综合能源系统建模与仿真 综合能源系统规划 综合能源系统运行 综合能源系统市场与商业模式 E0705高电压与放电高电压测量技术高电压测量与智能感知 输变电设备输变电设备原理与设计 断路器断路器和其他电器（合并） 组合电器 其他高低压电器 智能与新型电器智能与新型电气设备 气体放电基本理论与物理过程放电基本理论与物理过程 放电等离子体诊断放电等离子体特性与诊断
(续)
二级申请代码原研究方向名称新研究方向名称 E0705高电压与放电放电等离子体技术与应用（拆分）等离子体能源与环境应用 等离子体空天应用 等离子体材料改性与制备 等离子体其他应用 E0706电力电子学变换器建模与控制（拆分）电力电子建模与仿真 变换器控制 变换器兼容性与可靠性电力电子系统兼容性与可靠性 电力电子与电力系统集成新能源电网接入 运载交通及机电集成系统运载交通电能变换 电力电子交叉-电磁变换及应用特种电源与能量转换（合并） 电力电子交叉-电热变换及应用 电力电子交叉-电光变换及应用 电力电子交叉-电声变换及应用 电力电子交叉-等离子体电源及应用 电力电子交叉-其他电力电子交叉 E0707电能存储与应用电能存储与转换原理与材料（拆分）电极材料与电极过程 储能材料 电能存储与转换器件与装置储能器件 电能存储与转换系统（拆分）储能系统管理与运维 新能源运载装备电源技术 电力系统储能技术 E0708生物电磁技术电磁诊断技术电磁成像与诊断技术 电磁场生物效应电磁生物效应 电磁治疗技术电磁治疗
1）自然科学基金项目申请时请根据研究内容和科学问题，同时结合在线填写申请书时的系统提示，准确选择申请代码、研究方向和关键词。建议选择最符合的二级申请代码，不建议选择一级申请代码。
2）建议在申请自然科学基金项目时，继续坚持自由探索，同时要注重需求导向和问题导向，结合科学前沿和国家需求提炼科学问题，特别是针对“卡脖子”技术背后的科学问题。
3）建议电气领域的专家学者关注“极端条件电磁能装备科学基础”重大研究计划和自然科学基金委的其他相关重大研究计划，积极组织申报相关 项目。
4）未来，国家自然科学基金将进一步加强科研诚信建设。建议专家学者在填写自然科学基金项目申请书、发表和录入自然科学基金项目资助成果时要加强自我检查和核实，避免发生相关问题。
5）建议电气领域的专家学者继续关注和关心电气学科和基金工作，并对学科和基金事业的发展提出建设性的意见和建议。
参考文献
[1] 国家自然科学基金委员会. 2019年度国家自然科学基金项目指南[M]. 北京: 科学出版社, 2019.
[2] 国家自然科学基金委员会. 国家自然科学基金重大研究计划管理办法[A/OL]. (2015-05-12)[2020-1-14]. http://nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab475/info70228. htm.
[3] “极端条件电磁能装备科学基础”重大研究计划2020年度项目指南[A/OL]. (2020-09-23)[2020-1-14].http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab568/info79018. htm.
[4] 第265期双清论坛“全景信息感知及智慧电网”在京召开[EB/OL]. (2020-12-11)[2020-1-14]. http://www. nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab445/info79347.htm.
Abstract Based on the statistics and analysis of NSFC project data in 2020, the application and funding of NSFC projects in electrical field are given. The progress of several important works, such as the major research plan, Shuangqing forum and the 14th five year plan of electrical engineering discipline in 2020 are introduced. The specific adjustment of research directions funded by the electrical engineering discipline is addressed. Some suggestions on NSFC project are supplied, which may be useful for experts and scholars of electrical engineering.
keywords：National natural science fund, application and funding, important events, research direction
中图分类号：T-01
DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210000
收稿日期2021-01-14
改稿日期 2021-01-18
关永刚 男，1974年生，研究员，国家自然科学基金委员会工程与材料科学部电气科学与工程学科项目主任，研究方向为高电压与绝缘技术。E-mail: guanyg@nsfc.gov.cn（通信作者）
李 虹 女，1980年生，教授，博士生导师，研究方向为电力电子与电力传动。E-mail: hli@bjtu.edu.cn
邹 亮 男，1983年生，副教授，研究方向为高电压与绝缘技术、应用电磁学等。E-mail: zouliang@sdu.edu.cn
丁晓峰 男，1983年生，副教授，特聘研究员，博士生导师，研究方向为特种电机系统、宽禁带功率器件等。E-mail: dingxiaofeng@buaa.edu.cn
（编辑 崔文静）