近日，山东大学威海前沿交叉科学研究院蓝绿发展研究院团队在能源领域权威期刊《Applied Energy》发表题为“Unveiling spatial variability in life cycle environmental-economic performance of pumped hydro storage-A north-south China comparative study”的研究论文。山东大学蓝绿发展研究院马逍天副教授为论文第一作者，硕士研究生金瑞琪为第二作者，钟洪麟教授为论文通讯作者，山东大学为论文第一单位。该研究构建了区域气候背景下的全生命周期评估框架，揭示了中国南北气候带差异对抽水蓄能电站（PHS）环境与经济表现的显著影响，并提出了针对性的优化路径。
随着中国能源转型加速，抽水蓄能作为主要储能技术，其装机容量正迅速增长。然而，已有研究尚未将地理气候差异带来的实际运行效率和环境代价变化纳入评估。研究团队选取了代表亚热带气候的广东某电站（GD PHS）和代表温带气候的辽宁某电站（LN PHS）作为典型案例进行了评估与对比分析。结果显示，选址在南方湿润地区的抽水蓄能电站，在环境与经济双重影响上均显著优于北方干旱/半干旱地区。具体数据表明，广东电站在全生命周期每千瓦时的环境影响和经济成本均大幅低于辽宁电站。其中，环境影响低约70%，经济成本低约53%。
图1 不同电站环境和经济评估结果：（a）环境影响和效益；（b）经济成本和收入。
研究发现，运行阶段是抽水蓄能电站环境与经济影响的主要来源。对于广东电站，运行阶段贡献了82.9%的环境影响和成本；而对于辽宁电站，这一比例为47%。这主要源于抽水过程中电网电力的损耗。同时，通过情景分析，研究团队明确了优化方向：提高往返效率（Round-trip efficiency）对降低环境影响的效果，比延长电站寿命或增加满负荷运行时间更为显著；而延长满负荷运行小时数是降低度电成本（LCOS）最有效的手段。然而，尽管北方电站在技术优化上潜力巨大，但由于基础气候条件差（蒸发大、降水少），其优化后的外部环境成本（2.8×10⁻² /kWh）和内部经济成本（7.4×10−2/kWh）依然显著高于南方电站（分别为1.2×10⁻²/kWh和5.5×10−2/kWh和5.5×10−2/kWh）。
图2 情景分析结果
基于上述发现，该研究为中国的抽水蓄能规划提供了重要的决策支持。研究建议，未来的部署应优先考虑水资源丰富的南方地区，并在北方地区采用更先进的防渗技术和生态友好型材料。同时，研究强调了“气候适应性规划”的重要性。在电网脱碳的大背景下，结合区域特定的气候水文参数进行选址和设计，是降低全生命周期环境经济代价的关键。这不仅有助于实现低碳转型目标，也能显著提升项目的经济可行性，为构建新型电力系统提供坚实的支撑。
本研究得到了国家自然科学基金项目、中国工程科技发展战略山东研究院咨询研究项目以及山东省自然科学基金等项目的资助。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261926006598
