2016年全球178个缔约方共同签署《巴黎协定》，形成了2020年后的全球气候治理格局。2020年9月22日，中国在第75届联合国大会一般性辩论上提出将采取更有力的政策和措施参与全球环境治理，CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，“碳达峰、碳中和”也在2021年全国两会期间被首次写入中国政府工作报告[1]。“双碳”目标一方面为中国产业结构升级、低碳能源推广指明前进道路，另一方面展示了中国负责任大国的担当，体现了中国积极参与全球气候治理的决心。

“新基建”作为中国经济发展新阶段下的基础建设战略，可大力推动新型冠状病毒疫情后的国民经济复苏，并为实现“碳达峰、碳中和”提供绿色、智慧的能源互联网解决方案。“新基建”概念已在多次会议中被党中央所提及，社会上关于“新基建”的讨论亦逐渐增多，各地方政府也纷纷出台大规模“新基建”计划。一方面，受国内新型冠状病毒疫情对经济的影响，中国急需扩大投资以复苏经济[2]；另一方面，当今国际形势复杂多变，世界发展经历重大变局，中国科技革命与企业变革正持续深化。中国面临经济发展与环境保护的双重压力，进一步促使高新环保技术与基础设施建设的深度融合，“新基建”蓄势待发。

2020年3月1日，中央电视台中文国际频道“新基建”专题提出5G、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大“新基建”领域，除数字基础设施外，还包括其他新科技发展所推动的新能源、新材料等[3]。随后，国家电网有限公司在2020年6月15日举行的“数字新基建”重点建设任务发布会暨云签约仪式上，和国家能源安全的特大型国有重点骨干企业签署战略合作协议，表明对“新基建”的高度重视，并表示今年4月份国家电网公司已将年度投资计划由4 186亿元调增至4 600亿元，重点向特高压、新能源汽车充电桩和“数字新基建”等领域倾斜，以实际行动服务党和国家工作大局[4]。

由此可见，“新基建”不仅是数字基础建设，还包括以特高压为代表的新能源、新材料等新型国家基础行业建设。中国特高压输电技术作为世界领先技术，将在此次“新基建”中得以进一步发展与推广，特高压输电技术面临极大的发展机遇。一方面，随着数字基础建设的大规模发展，5G通讯基站、数据中心、云计算中心等设备将产生大量能耗，特高压输电作为中国能源跨区调配的主干道，将为中国数字基础设备的大量建设与应用提供能源保障。另一方面，以5G通讯技术、人工智能技术、工业互联网为代表的新型数字技术以及新型材料技术将为特高压输电技术注入新血液。最终，包含特高压输电技术在内的“新基建”将大力推动我国经济的大力发展，并助力达成“碳中和、碳达峰”的环境保护和能源结构升级目标。

“新基建”内涵的发展如表 1所示[3]。2018年中央经济工作会议提出“加快5G商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”，“新型基础设施建设”被首次提出，此后，中央相关会议多次使用了这一名词，并随着时代的发展为之赋予具体的含义。2019年，在全国“两会”、国务院常务会议、中共中央政治局会议等，中央均多次提出大力推进“新基建”。2020年，中国经历了经济结构转型、国内新冠疫情、国际中美贸易战、台中对峙形势紧张等，经济下行压力大，“新基建”更是在国务院常务会议、中央全面深化改革委员会会议、中共中央政治局常务委员会会议等会议中再度多次被中央所提及。2020年3月1日，中央电视台中文国际频道提出了“新基建”的“七大领域”和“三大方面”，构筑了“新基建”的宏观愿景，如图 1所示。

表 1所示的新型基础设施的“新”主要体现在技术的先进性。当前全球范围内的新一轮科技革命核心驱动力是新一代信息技术与数字技术，新型基础设施建设可理解为基于新技术的、围绕国家经济、国家安全、社会服务、居民生活等方面开展的基础设施建设。在国家“十四五”计划中，新型基础建设将进行全面规划与发展。

随着新型基础设施建设的大力发展，5G基站、数据中心、边缘计算服务器、智慧终端等数字技术设备及电动汽车充电站等电力电子设备将消耗巨大的能源[5]。

1）5G通信基站

无线通信基站是连接移动终端与移动网络运营商固定线路的连接点，所有无线移动终端必须计入通信基站进而获取移动通信服务。目前无线基站主要分为4类，分别为宏基站、微基站、皮基站和飞基站，其基站能耗功率与覆盖范围如表 2所示[6]。

无线通信技术从1G到5G，使用的频段越来越高，信号传输带宽越来越大，可大幅提高信息传输速率。然而，通信频段的提高使得信号的传输距离逐步缩短，无线基站的覆盖面积大幅减小，需要部署密度更大的基站保证无线通信服务的稳定性。目前广泛使用的4G通信基站在城区的覆盖半径大概为1 000~3 000 m，5G基站覆盖面积大约为300~450 m，5G宏基站数量约为4G宏基站数量的2倍以上才能覆盖4G通信的范围。

在单座通信基站中，能耗主要产生于主设备(45%)与空调系统(40%)，目前主要运营的5G基站主设备空载功耗约为2.2 kW，满载功耗约为3.7 kW，单站满载功耗约为8.2 kW，远大于4G单座基站的2 kW[7]。据工信部2019年通信业统计公报数据显示[8]，目前全国共有约544万座4G基站，至2025年，预计5G基站数目将达到1000万座，按照单座功率6 kW计算，新增电力能耗约为60 GW。

2）数据中心

数据中心用于数据进行集中存储与批量处理，可为新一代人工智能与大数据挖掘技术提供数据服务。数据中心主要由计算机主设备和制冷系统组成，能耗密度高，全球大型数据中心的电力能耗超过100 MW。据统计，2020年中国数据中心约有357万个标准机架在运行，需要的电力容量约为28 GW，至2025年，标准机架总数将达到1 325万个，总电力容量约为106 GW[5]。

3）边缘计算服务器

边缘计算将数据处理服务从云计算平台向用户侧迁移，降低数据交互时延，降低网络流量，为用户提供低时延、高稳定的计算服务。随着人工智能与工业互联网的快速发展，目前形成了“云计算+边缘计算”的数据处理模式，实现计算与网络资源的优化配置。据估算，2025年边缘计算服务器总新增电力容量需求约为39 GW[5]。

4）移动终端设备

在“万物皆可智慧互联”的时代，越来越多的具备计算、数据存数、智能互联的移动设备投入使用，在今后5年，约有25亿个新的移动终端设备接入电网，包括电视、电脑、手机及大量智慧家居设备、智慧城市服务设备等等，约新增电力容量17 GW[5]。

5）新能源汽车充电桩

随着新能源汽车的大力发展，近年来电动汽车充电桩等电力设备已大量投入使用，截至2020年6月底，全国各类充电桩保有量达132.2万个[9]，预计2025年将新增150万个，按照单台充电桩功率5 kW进行估算，预计2025年电动汽车充电桩消耗的峰值功率将新增7.5 GW。

如表 3所示，随着新型基础设施建设的大力开展，2025年中国电力能耗容量需求预计新增约201 GW。一方面，以上负荷容量基于线性增长估计，若未来5年内新型基础设施进入指数爆发式增长，其负荷容量将大大超出预期；另一方面，200 GW约为目前中国总装机容量的10%，然而中国人口分布与能源分布极不协调，因此新型基础设施建设将对中国的能源输送提出更高需求，具有大容量、长距离输电优势的特高压输电技术将在“新基建”中发挥至关重要的作用。

新型基础设施建设主要包括5G通信、特高压输电、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大领域，其中，特高压输电与新能源汽车充电桩为能源基础建设，城际高速铁路和城际轨道交通为交通基础建设，5G通信、大数据中心、人工智能、工业互联网等领域为数字基础建设，其相互关系如图 2所示。

在新型基础设施建设中，以5G通信、大数据中心、人工智能、工业互联网为主的数字基础建设是国民经济发展的直接推动力，并为能源领域及交通领域的建设提供新技术，提高企业能效；以城际高速铁路和城际轨道交通为主的交通建设属于传统基础设施建设行业，在数字技术的加持下将进一步拉动中国国民经济的积极发展；以特高压输电与新能源充电桩为主的能源领域基础建设将为其他领域建设提供绿色清洁能源支撑，其中特高压输电将作为“新基建”的心脏，为其他六大领域提供源源不断的新鲜血液。

目前，中国已成为世界上发电装机容量第一的国家。1996年，中国发电量超过日本，达到世界第二，2008年，中国发电量超过欧盟各国之和，2009年超过英法德意日加六国总和，2012年超越美国，成为世界上发电量最大的国家，2018年中国总发电量已高达7.11万亿kWh。随着中国发电装机容量及电网投资水平的大幅提升，困扰中国经济40年的“缺电”问题逐渐放缓，2009年以后真正实现不缺电。

2018年各国经济、能源消耗、碳排放情况如表 4所示，虽然中国经济总量、发电总量及能源消费总量均在世界前列，然而，人均国内生产总值(gross domestic product, GDP)、人均能源消费量距离其他发达国家仍有很大差距，中国电力与经济仍有待进一步发展[10-12]。而且，随着全球气候变暖，作为全球CO2最大排放国，中国能源建设面临的环保压力逐渐增大，二氧化碳减排成为新的问题，中国面临能源环境与经济发展的双重压力。2014年中央提出能源革命的战略思想，为中国未来能源的发展提出纲领性目标。十九大进一步明确了中国能源革命和转型的核心目标是构建清洁低碳、安全高效的新一代能源体系。2021年全国两会期间被首次写入政府工作报告的“碳达峰、碳中和”提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。因此必须大幅度提升发电用煤在煤炭消费中的比重、大幅度提升清洁可再生能源发电在总发电量中的比重，大幅度提升电能在终端能源消费中的比重。

中国2030年全社会用电量和负荷的发展趋势如图 3所示。目前，中国也是世界上总用电量最大的国家，2018年中国用电量高达71 508亿kWh，人均用电量为4 290 kWh。从人均碳排放量与用电量看，结合新型基础设施建设的全面开展，今后若干年电力工业仍有较大的发展空间，发展趋势基本不变，预计到2030年中国全社会用电量将达到10.4万亿kWh，最大负荷达到1 720 GW。

综上所述，中国发电、用电规模及环境保护压力均为世界最大。然而，中国大多数人口集中在东部地区，而煤炭存储主要分布在中国西北地区，水力资源主要分布在西部地区及长江中上游、黄河上游、西南雅砻江、金沙江、澜沧江、雅鲁藏布江等，光电资源主要分布在西北地区，因此，中国电力能源消耗与传统化石能源、可再生能源供应中心分离，大容量、长距离的能源输送方式不可或缺。

在交流架空输电技术中，输电线路的自然功率与输电电压的平方成正比[13]，提高输电电压可有效地提高单回输电线路的输送容量，如图 4所示。

随着电压等级的提高，交流输电系统单位公里的造价也急剧增加，电力系统的稳定运行问题也逐渐显露，因此超、特高压直流输电技术得以快速发展。在直流架空输电线路中，单回线路的输送功率与输电电压及输电电流的乘积成正比，常用的超特高压直流输电电压等级、额定电流及输送容量如表 5所示[13]。

相比于常规高压输电与超高压输电技术，特高压输电技术具有以下优点：

1）输送容量大。1 000 kV特高压输电线路的自然功率接近5 000 MW，约为500 kV输电线路的5倍；±800 kV直流特高压输电能力达6 400 MW，是±500 kV高压直流的2.1倍。

2）送电距离远。在输送相同功率的情况下，1 000 kV特高压输电线路的最远送电距离约为500 kV线路的4倍；采用±800 kV直流输电技术使超远距离的送电成为可能，经济输电距离可以达到2500 km及以上。

3）线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同时，1 000 kV交流线路电阻损耗是500 kV的25%，±800 kV直流线路的电阻损耗是±500 kV的39%。特高压输电大幅度降低了输电线路损耗，具有明显的节约电能、提高输电效率的作用。

4）走廊占地省。交流特高压线路走廊宽度为81 m，单位走廊输送能力为62 MW/m，约为500 kV线路的3倍。±800 kV、6 400 MW直流输电线路的走廊宽度约76 m，单位走廊宽度输送容量为84 MW/m，是±500 kV、3000 MW的1.29倍。特高压线路大幅度提高了单位走廊的输电能力，节省线路占地面积和国土资源，这在当前中国国土资源紧张的情况下，具有重大的意义。

5）跨区能源灵活调配与消纳。特高压交流输电适用于远距离、大容量电能传输，同时还能构建网络，实现跨区电力的灵活调配与消纳；特高压直流输电可实现超远距离、超大容量的“点对点”电能传输，超远距离的能源跨区调配与消纳。

6）清洁能源消纳。煤炭及风光水等可再生能源分布在中国西部，特高压、大容量、远距离输电可实现清洁能源的有效消纳，解决西部新能源消纳难题和东部环境压力，缓解输煤带来的交通运输压力，助力“碳达峰、碳中和”。

如图 5所示，中国已建成了13交14直特高压输电工程，其中国家电网建成13交11直特高压输电工程，南方电网建成3回特高压直流输电工程。在新型基础设施建设的背景下，中国电力依旧按照“西电东送”战略进行长距离、大容量输送，包括煤电、风光水电等大量清洁能源将通过特高压交直流输电网络进行跨省输运，解决未来数十年中国人口、资源分布不均的能源战略问题。

随着新型基础设施建设的全面部署与开展，以5G通信、大数据中心、边缘计算服务器、移动终端为代表的数字化设备以及新能源汽车充电桩、轨道交通为代表的电气电子设备数量将大幅提升，2025年预计产生超过200 GW的负荷容量，对中国电力系统的运行可靠性提出极大的挑战。考虑中国人口与能源分布不均、分布式可再生能源规模有待进一步发展等国情，大容量、远距离的特高压输电技术成为中国新型基础设施建设的必要保障。

特高压输电的大规模能源互联与跨区电能调配能力可作为新能源输送与消纳的“高速公路”，为“新基建”提供能源保障，促进国民经济又好又快发展，保障“碳中和、碳达峰”能源建设与环境保护目标的实现。坚持“西电东送”的能源战略，结合能源消耗地的能源消耗现状与未来城市规划，充分调研与论证特高压输电工程的经济性与必要性，有效发挥现有特高压输电工程与在建、规划中的特高压输电工程在中国电网中的主干骨架作用，为中国高效开展新型基础设施建设保驾护航。

架空输电线路是中国电力能源的主要输送方式，其建设成本相对低廉、线路维护较为简单，目前已在技术上实现了大容量、远距离的特高压输电，并在中国的特高压输电工程中处于主导地位[14-16]。然而架空输电线路在实际工程中也存在诸多问题。一方面，架空线路设备裸露在大气中，受自然污秽、气象灾害的影响较为严重，使得部分地区的架空输电线路难以正常开展运维[17-21]。另一方面，架空输电线路的建设受特殊地形、地质和环境的影响较大，在高海拔地区难以进行大容量电能传输，在滑坡土质上杆塔结构需要进行特殊设计，且无法穿过自然生态保护区等[22-23]。另外，架空输电线路无法应用于跨海输电，且考虑输电走廊、输电景观、电磁影响及用电安全等问题，城市电网不宜采用架空线路进行输电[24-26]。因此大容量电缆输电与气体绝缘管道输电技术(gas-insulated transmission lines, GIL)开始在超特高压输电工程中进行应用[27-28]。

比起普通电线电缆，GIL具有传输容量大、电能损耗小、不受环境影响、运行可靠性高、节省占地等显著优点[29-30]。2019年9月26日，苏通1 000 kV特高压气体绝缘输电管道投入运行，隧道长达5 468.5 m，连接苏州与南通两地，输送容量高达2 000万kW，它是目前电压等级最高输送容量最大、技术水平最高的GIL输电工程[31]。

在新型基础设施建设大力发展的同时，必须有效发挥特高压输电技术在“西电东送”中的主干骨架作用，并进一步研究、论证GIL等新型特高压输电技术的可靠性、经济性与工程必要性，按需设计、规划未来电网，为“新基建”背景下的技术革命、产业转型注入能量，为国民经济的发展提供绿色可持续的能源保障。

如图 6所示，在“新基建”背景下，特高压输电技术作为中国“西电东送”能源战略的关键技术，为新型基础设施建设、国民经济增长提供可持续发展的动力，同时，新型基础设施建设也将反哺特高压输电技术的发展，为特高压输电技术注入新血液，提高特高压输电的运行质效，降低运维检修成本，为特高压输电注入新的内涵。

工业互联网是七大新型基础设施建设内容之一，是中国制造智能化、信息化的重要手段，是中国制造业产业升级的推动力，加速“中国制造”向“中国智造”的产业转型，最终提高中国的制造业水平，提高制造企业的经济效益，进而推动中国经济的高质量发展。

在特高压输电工程中，关键设备主要为特高压换流变压器、大容量换流阀、大容量直流断路器等，此类设备内部结构复杂、制造成本极高，提高特高压关键设备的制造、管理水平，对原料采购、部件安装、出厂检测、售后跟踪等生产全环节进行信息化建模与监管，可有效降低特高压设备制造企业的生产成本，提高企业产能，助力中国特高压工程又好又快发展[32-33]。

5G通信与人工智能是本次新型基础设施建设的主要内容，是“新基建”的“新”之所在。5G通信技术可用于特高压电力设备的状态信息高速低功耗广域传输，实现特高压电力设备的实时感知；人工智能与大数据挖掘技术可用于特高压电力设备的状态评价与运维决策、电力系统的故障诊断与运行优化等，为特高压输电设备管理与电网运行提供新方法。自智能电网概念提出以来，中国各省市电网输变电系统均先后配置了各种各样的电力设备多状态量传感器，然而受限于传感器本身的测量精度与可靠性，电力系统运维人员容易对电力设备的隐患、缺陷、故障分析等进行误判、漏判。只有在准确且稳定地获取特高压电力设备物理量的前提下，后续对信号的无线传输及状态数据的数据挖掘才有意义。

1）换流变压器。目前换流变压器中采用的感知手段主要包括油中气相色谱[34]、局部放电识别与定位[35]、绕组光纤测温[36-37]、铁芯振动[38]等，能较好地对变压器内部存在的隐患、缺陷进行感知。然而，目前超特高压换流变压器中使用的套管设备市场几乎被国外垄断，由于套管故障导致的换流变压器事故也曾发生，一方面中国需攻克换流变套管的制造技术，另一方面需要加强对换流变套管的全方位状态感知，包括对电流、局放等电气量与气体、温度、压力等非电气量进行高精度与高稳定性测量[39-41]。

2）输电线路。特高压输电线路的传统在线监测系统主要包括雷电在线测量系统、输电线路环境监测系统、导线微风振动检测系统及输电线路视频监控等，在线监测技术较为成熟[42]。然而随着无人机技术的广泛应用，架空输电线路及电缆隧道的带电巡视技术也得到新的发展，传统低效的人工巡视逐渐被高效的无人机巡视所取代[43]。架空输电线路无人机巡检系统进行作业时，主要由地面操作人员根据视觉与回传图像进行无人机飞行与拍摄，因此近年来无人机自主巡检开始被广泛研究并进行试点应用，但目前无人机自主巡检技术仍处于起步阶段，主要基于巡检影像对绝缘子、输电杆塔、输电导线、架空地线、金具及其他附属设施等进行缺陷识别与标记，然而目前识别准确率较低，仍需大量人工干预[44-46]。

3）直流断路器。特高压直流断路器是特高压直流输电系统中的关键开关设备，起系统保护与控制作用，目前对于断路器的状态感知主要集中在断路器的机械状态上，主要通过选取合适量程与灵敏度的加速度传感器获取断路器的振动信号，研究断路器的振动信号特征与诊断方法[47-48]。

目前，仍有更多新型传感技术被深入研究与开发，包括电光式一体化电场传感器[49]，基于太赫兹波、红外热成像等的绝缘缺陷可视化传感技术[50-51]，基于磁光效应的电流传感器等[52]。可以预见，未来电网设备的状态感知与测量技术将会向自取能、高精度、高可靠性、非侵入式智能测量发展，进一步提高特高压电力设备的状态感知水平，最终提升特高压输电系统的运行可靠性与运维经济性，有效保障国民经济生产的正常开展。

“新基建”中，人工智能与数据挖掘技术的引入使得数据成为一种可增值资源。以深度学习为代表的人工智能以数据驱动代替模型驱动应用于各种聚类、分类、回归、预测等任务，为图像处理、文本提取、语音识别等领域注入新动能，各行业多年以来沉淀的各类数据已成为科学研究、商业盈利的优质资源，如何高效地收集、存储、管理、应用工业数据，是“新基建”背景下的必修课程[53]。

随着“新基建”中电力行业的工业物联网持续推进，特高压电力设备从设备生产、采购、安装、投运、检修、退役等全生命周期的状态信息均能被全面感知，在此过程将产生海量设备台账数据、在线监测数据、定期巡视数据、带电检测数据、故障检修数据等多源异构数据。目前各省市电网运行相对独立，相互之间存在数据壁垒，而特高压输变电设备数量相对较少，且设备故障率低，设备隐患、缺陷、故障数据较少，且各省市电网数据平台数据模型各不相同，可供人工智能算法进行数据挖掘的负样本少之又少，正负样本的失衡使得数据驱动的人工智能模型学习效果大幅下降。

因此，未来电网必须制定统一数据模型，建立共享型、开放型的数据中心，一方面为企业内部进行设备状态评估与运维检修决策提供数据基础，进而提高特高压输电系统的运行可靠性、运维经济性；另一方面可将数据进行脱敏处理后，投放数据集市或开源平台，将数据作为企业增值业务，同时促进人工智能与大数据挖掘技术在电力行业的应用。

中国在电力设备运维检修策略可分为3个阶段：故障检修、定期检修和状态检修[54]。故障检修是在电网设备故障后，通过故障定位对故障后的设备进行维护或更换，属于被动式维修。定期检修是根据运行经验总结出的设备故障率发展规律，以一定的检修周期对设备进行检修维护，属于预防性检修，目前依然是中国电力系统设备检修的主要方法。状态检修即根据设备运行状态感知信息，在设备存在发生故障隐患前安排运维检修。随着传感技术与人工智能技术的快速发展，目前中国电力系统的运维检修制度逐渐向状态检修过渡。

1）数字孪生系统[55]。数字孪生(digital twin，DT)是一个集成多学科、多物理量、多时空尺度、多概率的仿真过程[56]，利用“新基建”中大力发展的5G通信、云计算、大数据与人工智能技术，在数字空间定义虚拟实体，建立与现实世界的物理实体映射。相对于信息物理系统(cyber-physical system, CPS)，电力数字孪生系统更偏向数据驱动的实时态势感知和超实时虚拟推演，进而辅助特高压电网运行调控与决策制定[57-62]。

2）差异化运维决策。结合“新基建”范畴中的数据中心建设、人工智能技术及新型传感技术，可实现特高压电力设备的综合状态感知与设备状态评价，结合设备台账、运维检修记录等静态数据及在线监测等动态数据，通过同类故障研判、运行状态推演等方法实现特高压电力设备的风险评价与聚类，充分考虑特高压电力设备与输电系统的运行可靠性与经济性对各类别、各区域、各运行状态下的特高压电力设备安排差异化运维检修[63-67]。

3）机器人巡检。随着工业机器人制造技术的飞速发展，架空线路无人机巡检、管廊隧道机器人巡检已逐步代替人工巡检投入工程应用。目前机器人巡检包括巡检定位、图像采集、路线优化、自动充电等[68-69]。在特高压输电工程的线路运维中，可结合边缘计算与机器人技术，实现“自主巡视–智能诊断–消缺报告”一体化功能，有效降低运维成本，减少人工巡视带来的个体差异性，提高特高压输电系统的运行可靠性与经济性。

随着计算机中央处理器(central processing unit, CPU)图形处理单元(graphic processing unit, GPU)双精度浮点运算速率的大幅提升，基于GPU加速的并行计算在计算高电压学中的应用逐渐增多，包括基于分子模拟的计算材料学、基于有限元法的多物理场耦合计算、基于线性常微分方程组求解的大规模电路仿真等，均可见“CPU+GPU”混合编程求解的身影，GPU的加入使得线性代数方程组的并行计算处理速率得到数倍至数千倍的提升，科学研究中可针对更大的时空尺度、更细致的物理过程进行数值模拟计算，如特高压换流变设备中的大尺度油纸绝缘空间电荷分布仿真、交直流电压下大尺度油纸绝缘的沿面放电模拟、特高压输电系统的潮流、稳定、短路计算及运行优化计算等[70]。

“新基建”中人工智能与工业物联网的建设为特高压输变电设备的状态评价提供了新的理论与方法。工业物联网使得特高压输变电设备的全方位状态感知、信息互联成为可能，以深度学习为代表的新一代人工智能技术使得数据驱动的设备状态评价与故障诊断、推演模型成为研究热点，目前已在局放图谱识别、声纹识别、热点温度计算、绝缘子图像定位、故障案例文本挖掘、电力专业知识图谱、电力设备综合状态评价等方面有所应用。然而纯数据驱动的数学模型可解释性低，泛化能力取决于训练数据集及神经网络结构，依然为“黑盒子”模型。

在未来，基于“CPU+GPU”架构的计算服务将在特高压电力设备的计算材料学、计算放电学以及特高压输电系统的数字孪生中发挥其强大的计算效用。同时，人工智能需要与物理控制方程进行有机融合，建立“数据–模型双驱动”的数学物理模型，综合提高模型的准确性、泛化性与可解释性。

如图 7所示，随着可再生能源、数字技术的进一步发展，中国未来电网将是多能互补能源互联网与新技术的融合体，化石能源与可再生能源多能互补，以特高压电网为能源输送骨架实现能源跨区调配，结合分布式取能与智慧调度技术实现能源就地消纳，通过新材料新技术实现电力系统的多维状态感知，进而实现高质效的差异化运维检修，最终提高提升电力系统的可靠性，促进中国经济的高速可持续发展，促进能源结构的全面绿色转型，为实现“碳达峰、碳中和”目标奠定基础。

中国GDP总量位列世界前茅，但人均GDP及人均能源消耗量与其他发达国家相比仍有较大发展空间，且中国作为世界碳排放量最大的国家，目前面临经济发展和环境保护的双重压力。在新型基础设施建设的背景下，特高压输电技术可同步支撑中国的经济建设与环境保护，一方面为“新基建”提供能源保障，另一方面也可在“新基建”新技术的加持下得以进一步发展与应用。“新基建”与特高压输电技术一同助力“碳达峰、碳中和”，促进中国经济发展与能源绿色转型。

以5G通信、人工智能为新经济增长点的“新基建”将为中国带来可观的能源建设需求。在分布式可再生能源发电技术有待进一步的条件下，大容量、远距离的特高压输电技术在中国“西电东送”能源战略中将发挥关键性作用，为“新基建”提供可靠稳定的能源保障，促进社会经济的平稳发展。

“新基建”与特高压密不可分。一方面，“新基建”既包含特高压，也需要特高压，另一方面，“新基建”中以5G通信、人工智能、工业物联网为代表的新技术为特高压输电技术注入新血液，丰富特高压技术的内涵，促进特高压的发展与应用。

综上所述，在“新基建”背景下，特高压输电技术面临新的能源建设需求，将迎来新的发展机遇，进而带动电力行业、国家经济的可持续发展。电力设备制造企业、电网运行企业将在本次“新基建”中获得经济增长与产业结构调整的机遇，科研方面将有新的研究方向与课题，中国的能源结构将向高比例可再生能源进一步倾斜，国民经济将又好又快可持续发展。未来的中国电网将发展为多能互补能源互联网与新技术的融合体，进一步促进中国经济发展与能源绿色转型。