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图2 现代化基础设施体系内部关系

Fig.2 Internal relations of modern infrastructure system

1.3 电网基础设施在现代化基础设施体系中的角色分析

现代社会对能源的需求情况如表1所示，可以看出，生产制造、生活电器、交通运输等方面对电能的需求和依赖程度越来越高，电气化已成为衡量社会现代化程度的重要标志，在能源清洁转型的趋势下，电力的优势作用更为明显。一是电力便于从多种途径获取，又便于转换为冷、热等能量形式以满足社会生产和生活的各种需要；二是电能在生产、传送、使用中更易于调控；三是电力系统已构成工业社会传输能量的大动脉；四是以电磁为载体的信息与控制系统组成了现代社会的神经网络。

表1 现代社会对能源的需求情况

Table 1 Energy demand in modern society

电网作为能源基础设施中的一种，在现代化基础设施体系构建的要求下，应当充分发挥网络化优势，促进能源供应侧低碳转型，服务消费侧电气化，致力于服务基础设施一体化，同时注重电网效率和服务品质提升，加强智能智慧与低碳转型，保障能源安全和供电可靠。

2.电网基础设施总量和分布情况预测

2.1 电网基础设施总量关联性分析模型

本文采用皮尔逊相关系数度量2个变量的相关性。通过计算，2003—2021年中国全社会用电量与35 kV及以上输电线路长度、变电容量的相关性分别为0.9966和0.9941，相关性强正相关。分地区来看，东部、中部、西北、东北地区全社会用电和35 kV及以上输电线路长度、变电容量的相关性分别为0.9974、0.9945、0.9953、0.9869和0.9965、0.9900、0.9896、0.9841。具体相关性曲线如图3、图4所示。

图3 中国全社会用电量与输电回路长度发展情况

Fig.3 Development of electricity consumption and transmission loop length in China

图4 中国全社会用电量与变电设备容量发展情况

Fig.4 Development of electricity consumption and transformer capacity in China

2003—2021年，中国全社会用电量从1.9万亿kW·h增长至8.3万亿kW·h，增长了3.4倍，年均增长8.6%；同期，中国35 kV及以上输电回路长度从87.9万km增长至222.7万km，增长了1.5倍，年均增长5.3%，全国全社会用电量用电增长快于输电回路增长3.3个百分点左右。中国35 kV及以上变电设备容量从13.9亿kV·A增长至86.3亿kV·A，增长了5.2倍，年均增长10.7%，快于全社会用电量增速2.1个百分点。

分地区看，西部地区输电回路长度占全国的比重逐步上升，东部、中部、东北地区输电回路长度比重有所下降；中部、西部地区变电设备容量占全国的比重逐步上升，东部、东北地区变电设备容量比重有所下降。2003—2021年，西部地区输电回路长度从31万km增长至89万km，累计增长1.9倍，年均增长6.1%，占全国输电回路长度的比重从35.0%增长至40.1%；同期，东部、中部、东北地区输电回路长度分别从27万、21万、9万km增长至63万、50万、18万km，分别累计增长1.3、1.4、1.0倍，年均分别增长4.8%、5.0%、3.9%，占全国输电回路长度的比重分别从30.8%、23.5%、10.0%下降至28.5%、22.5%、7.9%。同期，中部、西部地区变电设备容量分别从2.6亿、2.2亿kV·A增长至16.9亿、22.2亿kV·A，累计增长5.5、6.7倍，年均增长11.0%、12.0%，占全国变电设备容量的比重从18.8%、20.7%增长至19.6%、25.8%；东部、东北地区变电设备容量分别从7.0亿、1.3亿kV·A增长至40.6亿、40.9亿kV·A，分别累计增长4.8、2.8倍，年均分别增长10.3%、7.7%，占全国变电设备容量的比重分别从50.4%、9.3%下降至47.1%、5.7%。

2.2 电网基础设施总量和分布情况预测

考虑到输电回路长度与全社会用电量之间的关联关系、变电设备容量与全社会用电量之间的关联关系以及拟合效果，分别建立分区域的一次拟合和二次拟合公式。根据拟合公式，在2025年东部、中部、西部、东北地区全社会用电量分别为4.6万亿、1.9万亿、3.2万亿、0.5万亿kW·h，2035年上述地区全社会用电量分别为5.8万亿、2.8万亿、4.8万亿、0.7万亿kW·h的边界条件下，预计2025年东部、中部、西部、东北地区及跨区输电回路长度分别为72万、60万、116万、20万、2.9万km左右，变电设备容量分别为49亿、23亿、32亿、6亿、2亿kV·A左右。2035年东部、中部、西部、东北地区及跨区输电回路长度分别为87万、81万、167万、30万、3.6万km左右，变电设备容量分别为66亿、32亿、51亿、10亿、3亿kV·A左右。