【结题报告】抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展研究结题报告

抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展研究结题报告抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展研究结题报告摘要本课题围绕抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展开展研究。课题系统梳理了抽水蓄能发展的政策要求与研究进展，深入分析了抽水蓄能电站并网发电的生态环境正效应与负效应、可持续发展面临的问题和深层成因，提出了优化并网调度运行、强化生态环境保护、健全成本疏导机制、完善生态补偿机制、提升可持续运营能力相衔接的路径框架，形成了研究报告、实施方案等系列成果，为推进抽水蓄能高质量发展提供了决策参考。关键词抽水蓄能；并网发电；生态环境效应；可持续发展；新型电力系统；双碳目标；清洁能源；储能一、研究工作概况（一）研究背景与意义1.研究背景第一，党中央对实现碳达峰碳中和作出部署。2020年，我国向国际社会郑重承诺，力争于2030年前达到碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和；2021年，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》；2021年，国家能源局印发《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》；2021年，国家发展改革委印发《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》。第二，抽水蓄能是建设新型电力系统的重要支撑。第三，抽水蓄能电站并网发电具有显著的生态环境效应。第四，推进抽水蓄能电站并网发电的可持续发展具有现实意义。2.研究意义本课题的理论意义在于：深化抽水蓄能电站并网发电研究，丰富能源转型理论、生态环境影响评价理论和可持续发展理论的应用，为抽水蓄能生态环境效应评估提供实证支撑。本课题的实践意义在于：为抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应管控提供路径指引，为推进抽水蓄能可持续发展提供对策参考，为同类地区清洁能源和储能发展提供实践借鉴。（二）研究目标与任务本课题的总体目标是：立足抽水蓄能发展实际，系统分析抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应、可持续发展面临的问题和深层成因，构建优化并网调度运行、强化生态环境保护、健全成本疏导机制、完善生态补偿机制、提升可持续运营能力相衔接的路径框架，形成研究报告和实施方案，为推进抽水蓄能电站并网发电的可持续发展提供支撑。具体任务包括：第一，系统梳理抽水蓄能发展的政策要求与研究进展；第二，深入分析抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应；第三，剖析抽水蓄能电站并网发电可持续发展面临问题的深层成因；第四，构建抽水蓄能电站并网发电可持续发展路径框架；第五，提出抽水蓄能电站并网发电可持续发展的保障措施和长效机制。（三）研究思路与过程本课题按照政策梳理、理论建构、效应分析、问题诊断、路径设计、保障研究的主线展开，研究周期为12个月，分四个阶段推进。第一阶段为理论准备与文献研究阶段，完成政策梳理、文献综述和研究框架建构；第二阶段为实地调研阶段，以石家庄市和张家口市桥东区、桥西区、经开区、宣化区、怀来县、崇礼区为重点调研区域，面向能源部门、电力企业、抽水蓄能电站运营企业、生态环境部门和周边群众等开展问卷调查、实地调研和深度访谈，掌握第一手资料；第三阶段为分析研究阶段，系统分析生态环境效应、可持续发展面临的问题和深层成因，形成问题诊断报告；第四阶段为路径设计与成果完善阶段，构建路径框架，形成研究报告、实施方案和论文成果，组织结题论证。课题研究坚持绿色低碳、生态优先，注重调峰、储能、生态、发展协同推进，确保研究结论科学、对策建议可行。二、研究内容完成情况（一）抽水蓄能电站并网发电研究现状本课题系统梳理了抽水蓄能发展的政策要求与研究进展，构建了研究的理论框架。从政策演进看，制度体系不断完善。2020年，我国郑重承诺2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和；2021年，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，对构建新型电力系统和储能发展作出部署；2021年，国家能源局印发《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》，明确抽水蓄能发展目标、重点任务和保障措施；2021年，国家发展改革委印发《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》，实行两部制电价，为抽水蓄能发展提供了价格保障。各地落实国家和省级部署，推进抽水蓄能电站规划建设和并网运行，为新型电力系统建设奠定了基础。从研究进展看，相关研究不断深化。权威研究指出，抽水蓄能是目前最成熟的储能系统技术之一，其负面生态影响也不容忽视，研究显示建设成本、装机容量、日抽水量、日均用电率四个因素对抽水蓄能电站与生态环境的耦合协调具有显著负向影响；权威研究以福建永泰抽水蓄能电站为例，运用层次分析法评价指出，电站建设对生态环境的影响大于对社会环境的影响，对生态环境状况的影响大于对环境污染的影响，对周边居民生产生活的影响大于对移民生产生活的影响；权威研究将抽水蓄能电站分为混合式、开循环（依托下库）、开循环（新建下库）、闭循环四类，分别梳理了环境影响评价等级、评价范围、影响预测与评价、环境保护对策措施等要点；权威研究以浙江天荒坪抽水蓄能电站为例指出，水库水位频繁波动致使水体垂向掺混加强，浮游植物生长受到抑制，水体中叶绿素a浓度降低，减轻了水库富营养化程度；权威研究基于山东泰安抽水蓄能电站遥感影像分析指出，电站建设及运营期间周边区域湿地面积呈现增加趋势，植被覆盖度低值区域面积占比减小、高值区域面积占比增大，电站建设运营会在一定程度上影响周边区域土地利用的时空变化格局。从理论框架看，本课题综合运用能源转型理论、生态环境影响评价理论和可持续发展理论构建分析框架。能源转型理论强调清洁能源替代和系统灵活性；生态环境影响评价理论强调影响识别、预测与减缓措施；可持续发展理论强调经济、社会、生态协调统一。从张家口实际看，抽水蓄能电站并网发电具备较好基础：风光资源丰富，清洁能源开发基础较好；电网调峰需求较大，储能发展空间广阔；抽水蓄能项目逐步推进，发展条件逐步优化；生态环保要求不断提高，绿色发展导向明确。同时，并网发电仍面临并网消纳和调度运行不优、生态环境影响防控不足、建设运营成本压力较大、生态补偿和协同机制不健全、可持续运营能力不强等现实问题，需要系统研究推进路径。从发展趋势看，抽水蓄能电站并网发电呈现四个新特征：一是发展定位从单一调峰向综合服务转变，调峰填谷、频率调节、备用支撑等价值多元体现；二是开发方式从传统建站向多元开发转变，改造扩建、废弃矿井利用等模式加快探索；三是运行管理从经验调度向智能调度转变，数字化智能化水平加快提升；四是发展导向从单纯工程向生态优先转变，绿色低碳贯穿全生命周期。这些趋势为路径设计指明了方向。（二）抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应本课题深入分析了抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应，形成了效应分析报告。从正效应看，抽水蓄能电站并网发电具有明显的生态环境效益：一是促进清洁能源消纳，减少弃风弃光；二是替代火电调峰，降低化石能源消耗和碳排放；三是发挥储能调节功能，提升电力系统运行效率；四是带动库区生态建设，改善区域生态环境。权威研究指出，抽水蓄能在调峰填谷中可有效减少弃风弃光约20.43%，降低系统碳排放量约25.96%，平抑风光出力波动约1.18%；权威研究以云南禄丰电站为例指出，通过规划、设计、建设和生态保护全过程低碳实践，可实现年减排175万吨二氧化碳；权威研究测算典型抽水蓄能电站发电碳排放强度为26.06克二氧化碳当量每千瓦时，低于多数电源类型。从负效应看，抽水蓄能电站建设和运营也会带来生态环境影响：一是施工期扰动较大，对植被、土壤和地形地貌产生影响；二是水库蓄水和运行影响水文情势，对水生生态产生扰动；三是水位频繁波动影响水体稳定和生物生长；四是工程建设影响土地利用和景观格局；五是对周边居民生产生活产生一定影响。权威研究以辽宁蒲石河电站为例指出，抽水蓄能电站有上水库和下水库，相比一般水电项目对环境的影响更大，以生态影响为主，影响范围更广，影响时间长，施工期影响更突出。（三）抽水蓄能电站并网发电可持续发展存在的问题本课题系统分析了抽水蓄能电站并网发电可持续发展存在的问题，形成了问题诊断报告。一是并网消纳和调度运行不优。新能源大规模并网与电网消纳能力矛盾仍然存在，抽水蓄能调节作用发挥不充分；调度运行机制不够完善，调峰填谷、频率调节等辅助服务价值体现不充分；源网荷储协同不够，多能互补运行水平有待提升；数字化智能化水平不高，精准调度能力有待增强。二是生态环境影响防控不足。环境影响评价和全过程管控不够严格，施工期环境监理落实不到位；生态流量保障和水生态保护措施不够完善，水生生态影响防控不足；水土保持和生态修复质量有待提升，施工迹地恢复不够到位；环境监测体系不够健全，运行期环境监管有待加强。三是建设运营成本压力较大。抽水蓄能电站建设投资规模大、建设周期长，投资回报周期较长；成本回收机制不够完善，容量电价和电量电价落实不够到位；辅助服务市场和价格机制不够健全，价值回报渠道相对单一；企业运营负担较重，可持续发展面临压力。四是生态补偿和协同机制不健全。生态补偿机制不够完善，库区周边生态保护补偿标准不高；地方政府、运营企业和周边群众利益联结机制不够健全，协同治理合力不足；生态环境、能源、水利等部门协同不够，统筹推进机制有待完善；项目全生命周期环境管理有待加强。五是可持续运营能力不强。从制约后果看，可持续发展短板带来三方面影响：一是调峰储能作用发挥不充分，电力系统灵活性受限；二是生态保护措施落实不到位，绿色低碳形象受损；三是项目综合效益不高，投资建设积极性受到影响。这些问题需要通过持续攻坚加以解决。运营管理模式不够优化，精益运营水平有待提升；设备维护和更新改造投入不足，运行可靠性有待增强；人才队伍和创新能力不足，技术支撑有待加强；多元经营和综合效益开发不够，发展后劲有待增强。（四）抽水蓄能电站并网发电可持续发展面临问题的深层成因本课题深入剖析了抽水蓄能电站并网发电可持续发展面临问题的深层成因，形成了成因分析报告。从深层成因看，一是认识层面，对抽水蓄能生态环境效应和综合价值的认识不够全面，重建设轻运营倾向仍然存在；二是机制层面，电价形成机制、辅助服务市场和生态补偿机制不够完善，价值实现渠道不畅；三是技术层面，调度运行和生态保护技术支撑不足，数字化智能化水平有待提升；四是协同层面，源网荷储协同和部门协同不够，统筹推进机制有待完善；五是环境层面，自然条件制约和生态环保约束趋严，建设运营难度加大。这些成因相互交织，需要系统施策、统筹破解。从制约后果看，深层成因如果不能有效破解，将产生三方面影响：一是调峰储能能力提升受限，新能源大规模消纳将受到影响；二是生态环境风险防控不足，绿色低碳发展将受到影响；三是抽水蓄能项目投资回报不达预期，产业可持续发展将受到影响。因此，必须从认识、机制、技术、协同、环境五个层面协同发力，实现从重建设轻运营向建管并重转变、从单纯工程导向向生态优先转变。（五）抽水蓄能电站并网发电可持续发展路径研究本课题构建了推进抽水蓄能电站并网发电可持续发展的路径框架，形成了路径研究报告。一是优化并网调度运行路径。完善调度运行机制，充分发挥调峰填谷、频率调节作用；强化源网荷储协同，提升多能互补运行水平；推进数字化智能化建设，增强精准调度能力；健全辅助服务市场机制，体现调节服务价值。二是强化生态环境保护路径。严格环境影响评价和全过程管控，落实施工期环境监理；保障生态流量，强化水生态保护措施；提升水土保持和生态修复质量，做好施工迹地恢复；健全环境监测体系，加强运行期环境监管。三是健全成本疏导机制路径。落实两部制电价政策，完善成本回收机制；健全辅助服务市场价格机制，拓宽价值回报渠道；优化投资运营模式，降低建设运营成本；强化政策支持，减轻企业运营负担。四是完善生态补偿机制路径。健全生态补偿机制，提高库区周边生态保护补偿标准；构建地方政府、运营企业和周边群众利益联结机制，凝聚协同治理合力；强化部门协同，健全统筹推进机制；加强项目全生命周期环境管理。五是提升可持续运营能力路径。优化运营管理模式，提升精益运营水平；加大设备维护和更新改造投入，增强运行可靠性；加强人才队伍和创新能力建设，强化技术支撑；拓展多元经营和综合效益开发，增强发展后劲。五条路径相互衔接、协同发力，共同构成抽水蓄能电站并网发电可持续发展的路径框架。从路径实施重点看，优化并网调度运行路径重在系统协同，通过智慧调度提升调节效能；强化生态环境保护路径重在生态优先，通过全过程管控防控环境影响；健全成本疏导机制路径重在价格保障，通过两部制电价拓宽回报渠道；完善生态补偿机制路径重在利益共享，通过生态补偿凝聚协同合力；提升可持续运营能力路径重在长效运营，通过精益管理增强发展后劲。五条路径各有侧重又相互支撑，需要统筹推进、协同实施。从实施步骤看，抽水蓄能电站并网发电可持续发展应把握三个推进重点：一是摸底评估，开展电站并网运行和生态环境影响评估，建立运行台账和环境问题清单；二是试点示范，选择重点电站开展调度优化和生态保护试点，探索可复制、可推广的经验模式；三是全面推开，总结试点经验，以点带面推动并网发电可持续发展整体提升。三、主要研究成果（一）理论研究成果本课题形成了抽水蓄能电站并网发电的理论研究成果。一是构建了优化并网调度运行、强化生态环境保护、健全成本疏导机制、完善生态补偿机制、提升可持续运营能力五维分析框架；二是揭示了认识、机制、技术、协同、环境因素对可持续发展的制约机理；三是深化了对抽水蓄能生态环境正效应与负效应辩证关系的认识；四是拓展了能源转型理论、生态环境影响评价理论和可持续发展理论的应用。理论研究成果为路径设计提供了理论支撑。（二）政策研究成果本课题形成了抽水蓄能电站并网发电的政策研究成果。一是形成了《抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展研究报告》，系统提出主要结论和对策建议；二是形成了抽水蓄能电站并网发电可持续发展实施方案，明确了五个方面的重点任务；三是提出了调度运行、生态保护、成本疏导、生态补偿等机制建议；四是提出了可持续运营能力提升建议。政策研究成果供有关部门决策参考。（三）论文研究成果本课题围绕抽水蓄能、并网发电、生态环境效应、可持续发展、新型电力系统、清洁能源、储能等主题开展研究，拟在《水力发电》《张家口研究》等期刊发表研究论文2篇。论文拟重点阐释抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展路径设计，扩大学术影响。（四）应用研究成果本课题形成了抽水蓄能电站并网发电的应用研究成果。一是形成并网调度运行优化方案；二是形成生态环境保护与生态修复方案；三是形成成本疏导和生态补偿机制方案；四是形成可持续运营能力提升方案。应用研究成果增强了课题成果的实用性和可操作性。四、研究方法实施情况（一）文献研究实施情况本课题系统收集了抽水蓄能发展的政策文件、学术文献和实践资料，重点研读了《2030年前碳达峰行动方案》、《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》、《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》等政策文件和能源转型、生态环境影响评价理论研究文献，构建了研究的理论框架。（二）问卷调查实施情况本课题面向能源部门干部、电力企业负责人、抽水蓄能电站运营企业人员、生态环境部门工作人员、周边群众等开展问卷调查，问卷采取线上发放与线下发放相结合的方式，按调查对象分类发放，共发放四百份，有效回收率符合研究要求。问卷涵盖并网运行、生态环境、成本价格、生态补偿、可持续运营、意见建议等模块，调查数据为效应分析和问题诊断提供了基础。（三）实地调研实施情况本课题以石家庄市和张家口市桥东区、桥西区、经开区、宣化区、怀来县、崇礼区为重点调研区域，深入抽水蓄能电站项目现场、电力调度机构、新能源场站和库区周边区域开展实地调研，实地查看并网运行、生态保护、库区治理和周边环境情况，走访能源干部、企业负责人、技术人员和周边群众，掌握了第一手资料，形成了实地调研报告。（四）深度访谈实施情况本课题对能源部门负责人、电力企业负责人、抽水蓄能电站运营企业负责人、生态环境部门工作人员、技术专家和周边群众等开展深度访谈，深入了解并网发电运行情况和可持续发展需求，访谈内容为问题诊断和路径设计提供了重要依据。（五）案例分析实施情况本课题对福建永泰抽水蓄能电站环境影响评价、浙江天荒坪抽水蓄能电站水位变化对水体营养状态的影响、山东泰安抽水蓄能电站遥感监测、辽宁蒲石河抽水蓄能电站环境监理、江苏溧阳抽水蓄能电站生态环保实践、云南禄丰抽水蓄能电站低碳实践、关闭和废弃矿井抽水蓄能开发利用等典型案例开展深度剖析，提炼了绿色建造、生态修复、低碳运营、环境监理等可复制、可推广的经验做法，为路径设计提供了实践参照。从典型案例看，福建永泰电站通过层次分析法系统评估环境影响，科学配置环境保护措施；浙江天荒坪电站运行监测显示，水位频繁波动稀释了水体中的营养物质、限制了浮游植物生长，减轻了水库富营养化程度；山东泰安电站周边湿地面积呈增加趋势，植被覆盖度低值区域占比减小，生态状况总体改善；辽宁蒲石河电站将环境监理贯穿建设全过程，控制施工期环境影响；江苏溧阳电站坚持绿水青山就是金山银山理念，工程建设与生态建设同步推进；云南禄丰电站通过规划、设计、建设和生态保护全过程低碳实践，实现年减排175万吨二氧化碳。课题提炼的经验要点，直接融入路径设计和实施方案。（六）专家咨询实施情况本课题邀请能源经济、电力系统、生态环境、水利水电等领域的专家对研究框架、效应分析和路径设计进行论证，通过专家咨询会、书面咨询等方式听取意见建议，提升了研究的科学性和可行性。专家咨询重点论证了效应分析框架、问题诊断和路径设计的可行性与合理性。专家普遍认为，课题选题切合双碳目标和新型电力系统建设的实际，调度、生态、成本、补偿、运营五维框架完整，路径设计具有可操作性；同时建议进一步深化生态环境效应量化评估研究，加强生态补偿标准和机制研究，强化抽水蓄能与新能源协同运行研究。课题组认真吸收专家意见，对研究框架和对策建议进行了修改完善。五、创新点与特色（一）理论创新一是框架创新，构建了优化并网调度运行、强化生态环境保护、健全成本疏导机制、完善生态补偿机制、提升可持续运营能力五维分析框架；二是机理创新，揭示了认识、机制、技术、协同、环境因素对可持续发展的制约机理；三是理论创新，把能源转型理论和可持续发展理论引入抽水蓄能研究，深化了对生态环境正效应与负效应辩证关系的认识。（二）方法创新一是方法组合创新，将文献研究、问卷调查、实地调研、深度访谈、案例分析和专家咨询相结合，实现了定性分析与定量分析的融合；二是效应分析创新，把生态环境正效应与负效应分析结合起来，增强了研究的辩证性；三是比较分析创新，对不同电站生态环境效应和运营实践开展比较分析，增强了研究的系统性。（三）实践创新一是路径创新，提出优化并网调度运行、强化生态环境保护、健全成本疏导机制、完善生态补偿机制、提升可持续运营能力五条路径相衔接的对策体系；二是机制创新，提出两部制电价落实、辅助服务市场、生态补偿等机制设计；三是应用创新，形成研究报告、实施方案、优化方案等系列成果，服务抽水蓄能电站并网发电可持续发展实践。六、成果应用与推广情况（一）决策参考应用本课题形成的研究报告和政策建议报送有关部门，为推进抽水蓄能电站并网发电可持续发展提供决策参考。课题提出的优化调度运行、强化生态保护、健全成本疏导等建议，为有关部门政策制定提供了参考依据。（二）实践指导应用本课题形成的实施方案和优化方案在重点区域先行先试，根据实践反馈持续优化。课题成果为并网调度、生态保护、生态补偿和可持续运营等提供了操作参考，促进了抽水蓄能电站并网发电可持续发展实践。（三）成果传播推广本课题成果通过学术论文、工作简报、培训材料等形式进行宣传推广，扩大了成果影响。课题提炼的调查分析方法和可推广经验，为推动形成可复制、可推广的抽水蓄能电站并网发电可持续发展经验提供了支撑。课题结题后，将持续跟踪并网运行和生态保护成效，推动研究成果在更大范围及时转化应用。七、存在问题与展望（一）研究存在的不足本课题研究还存在一些不足：一是调查样本以市内区域为主，样本覆盖面有待进一步扩大；二是对生态环境效应的定量评估有待深化，量化指标体系有待完善；三是不同区域、不同开发模式下抽水蓄能发展的差异化策略研究有待细化；四是课题成果的实践检验周期较短，对策措施的实效性有待持续跟踪验证。（二）深化研究方向展望从深化研究看，可向以下方向拓展：一是深化抽水蓄能与新能源协同运行研究；二是深化生态环境效应量化评估和生态补偿标准研究；三是深化抽水蓄能价格机制和辅助服务市场研究；四是深化废弃矿井抽水蓄能开发利用研究；五是深化抽水蓄能数字化智能化运行研究。随着新型电力系统建设和双碳目标推进，抽水蓄能电站并网发电的生态环境效应与可持续发展研究将持续深化，为能源绿色低碳转型提供更加有力的支撑。八、参考文献[1]LiSongrui,HuYitang,ZhangLihui.抽水蓄能电站与生态环境系统的耦合协调关系[J].JournalofEnergyStorage.[2]周永峰，吴倩楠，吴德榆，等.基于层次分析法的抽水蓄能电站环境影响评价[J].中国水土保持,2018(8).[3]陈柏言，刘黄诚，袁嫄，等.抽水蓄能电站生态环境影响与环境影响评价要点研究[J].水力发电.[4]俞焰，杨正健，张佳磊，等.天荒坪抽水蓄