1882年瑞士建成世界第一座抽水蓄能电站，此后，随着技术的不断进步，抽水蓄能电站成为世界各国保障电力系统安全稳定运行的重要方式，在电力系统中承担着调峰、填谷、储能、调频、调相、备用和黑启动等多种功能。尽管近年来新型储能技术如锂离子电池、压缩空气储能、飞轮储能等取得明显进步，但相比之下，抽水蓄能具有响应速度快、成本低、寿命长等优点。经过140余年的发展，抽水蓄能已经成为当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源。
我国于1968年在河北省平山县建成第一座抽水蓄能电站——岗南水电站。改革开放以后，随着经济快速发展和电力需求增长，电网负荷峰谷差逐渐增大。因此，为保障电网安全稳定运行，抽水蓄能经历了第一个快速增长期，装机规模显著增长，主要分布在华东、华北、华中和广东等以火电为主、经济相对发达的地区。2017年，我国抽水蓄能电站总装机容量达到2849万千瓦，超过日本，成为全球抽水蓄能规模最大的国家。但相对来说，我国抽水蓄能在电力总装机中的占比仍然偏低，2020年仅为1.4%，低于日本、意大利、法国、德国等发达国家，也未达到《电力发展“十三五”规划（2016—2020年）》中规划的4000万千瓦的发展目标，尚不能有效满足我国电力系统的安全稳定运行和新能源大规模快速发展的需要。
“十四五”以来，我国电力供需形势发生显著变化，供电侧以风、光为主的新能源电力装机和发电量比例大幅提升，用电侧负荷峰谷差进一步增大；与此同时，±500千伏柔性直流电网、±1100千伏直流输电等特高压输电技术陆续投入运行。新型电力系统对灵活调节电源的需求更加迫切。为更好地适应新能源、特高压电网的快速发展，国家和地方政府出台了一系列政策推动抽水蓄能行业发展。其中，2021年8月，国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》明确提出，到2025年，抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上；到2030年，投产总规模1.2亿千瓦左右，以保障电力系统安全稳定运行和可再生能源大规模发展；到2035年，形成满足新能源高比例大规模发展需求的，技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业。可以看出，我国抽水蓄能发展将迎来新的高峰。近年来，已有山东沂蒙、河北丰宁、辽宁清原等大型抽水蓄能电站相继投产运行。其中，河北丰宁抽水蓄能电站装机容量达360万千瓦，是目前世界上规模最大的抽水蓄能电站，可有效缓解“三北”地区弃风、弃光问题，更好地消纳跨区清洁能源，同时对于华北电网的安全稳定运行也具有重要意义。
未来，我国将在西南、西北、东北等地区布局更多的抽水蓄能电站，以更好地匹配当地风、光、水等大型可再生能源开发基地建设，促进可再生能源电力消纳。尤其是在西北地区，中长期发展规划的抽水蓄能电站项目规模最大，占全国规划抽水蓄能电站项目总装机容量的20.7%，这主要是由于西北地区新能源资源十分丰富。《“十四五”可再生能源发展规划》提出要加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电太阳能发电基地，这些地区对抽水蓄能电站有极大需求。同时，西北地区是“西电东送”的输出地，远距离的特高压输电通道电源配置中也需要一定容量的抽水蓄能电站来保证其安全、稳定运行，以缓解新能源对输电系统无功电压和系统频率稳定性的影响。此外，西南地区的水风光综合基地一体化开发也需要大量抽水蓄能电站来促进可再生能源电力消纳。
但需要注意的是，部分抽水蓄能资源站点规划可能涉及自然保护区、水源保护区、风景名胜区等生态敏感区，与生态保护红线划定、国土空间规划等方面协调不够。此外，抽水蓄能电站在建设施工阶段，尤其是上、下水库的建设，不可避免地要开挖、淹没大量土地，除了会造成一定的征地移民之外，还会破坏地表植被和动物栖息地，导致一定的生物损失；在运行期间，也会因水库频繁蓄水、放水导致水库水质发生变化，同时改变河流水体的自然时空分布，这些都会对水生生态系统造成一定干扰。同时，抽水蓄能电站在建设和运行过程中还会因水工建筑材料、机电设备、电力等资源能源的大量投入在产业链条上造成一定的环境排放污染。因此，要助力我国构建清洁电力系统及实现“双碳”目标，推进抽水蓄能电站全生命周期绿色开发十分重要，这主要体现在以下四个方面。
首先，科学优化新增抽水蓄能电站布局。现阶段，在政策助推下，驶入发展“快车道”的抽水蓄能行业应避免盲目开发，综合考虑电力系统需求与抽水蓄能站点资源条件，在更大范围内优化资源配置，合理布局抽水蓄能电站。同时，在不涉及自然保护地、生态保护红线等生态保护要求的前提下，做好前期严谨的勘探规划与可行性分析，以确定合适的地理位置与装机规模，做到抽水蓄能开发与生态环境保护协调发展。
其次，在建设新的抽水蓄能电站时，应优化工程设计，并采取必要的生态环境保护措施，最大限度地减小电站建设和运行过程中对当地陆地和水生生态系统的干扰。例如，施工过程中加强环境监理以保护野生动物，施工结束后做好植被恢复，运行期间及时下泄下游河道生态需水等。在中西部地区，也可考虑因地制宜利用现有梯级中小型水电站，将其改造成中小型抽水蓄能电站，在夏季洪水期利用丰富的来水发电，在枯水期发挥抽水蓄能作用，更好地调节风电和光伏等新能源电力生产，促进可再生能源消纳，从而探索抽水蓄能建设新模式。
再次，相关研究表明，从全生命周期视角看，在我国现有电力结构下，每储存一度电，抽水蓄能的环境排放都低于锂离子电池和压缩空气储能等新型储能技术，相对来说，抽水蓄能是绿色低碳清洁的灵活调节电源。但考虑到抽水蓄能“抽四发三”的运行特征，其全生命周期的环境排放仍然值得关注。因此，应加强抽水蓄能电站的系统优化设计，采用环境友好的工程方案和建筑材料，以期改善抽水蓄能电站的环境表现。
最后，在规划抽水蓄能电站时，应尽量减小征地及移民安置等社会成本，探索切实可行的移民与抽水蓄能开发的利益共享机制，实现抽水蓄能开发与移民发展双赢。例如，电站投资者可考虑投资地方交通、农业灌溉设施等惠及“三农”的伴随设施，提高移民后续生产生活水平，促进经济社会高质量发展。
（张力小系北京师范大学环境学院教授，水环境模拟国家重点实验室主任；庞明月系重庆大学环境与生态学院副教授）
