抽水蓄能选址技术方法及其发展综述

作者：贾文林1,2 张尊华1,2 周梦妮2 张帆2,3 欧阳章智3

单位：1. 武汉理工大学三亚科教创新园；2. 武汉理工大学船海与能源动力工程学院；3. 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

引用本文：贾文林, 张尊华, 周梦妮, 等. 抽水蓄能选址技术方法及其发展综述[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(12): 4672-4688.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0623

本文亮点：1、从选址对象维度出发，系统梳理了常规淡水抽水蓄能、海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能和新能源配套抽水蓄能四类抽水蓄能模式及其选址约束，并构建相应的特征评价指标体系。 2、从方法维度出发，对GIS、多准则决策及其耦合方法进行分类评述，明确各类方法的理论基础与适用条件。

摘 要 在全球能源转型背景下，风电、光伏等间歇性可再生能源的大规模并网对电力系统调节能力提出了严峻挑战。抽水蓄能凭借高能效、规模经济性及灵活多功能调节特性，是当前主流的系统级储能技术和解决弃风弃光问题的有效手段。我国抽水蓄能的理论资源储备十分丰富，但优质可开发站址受环境保护、社会约束和经济可行性等多重因素限制，实际可落地项目比例有限。同时，容量电价和电量补偿等政策机制不完善，对部分项目的核准和建设进度产生了显著影响。在此背景下，亟需通过拓展非常规站址类型并优化选址方法，提高项目的整体可行性与经济性。本文首先通过文献计量分析发现，抽水蓄能选址研究在国家能源政策驱动下，近年来呈快速增长趋势。围绕选址对象与技术方法两个维度构建综述框架：在对象维度，系统梳理了常规淡水、海水、地下空间以及新能源配套抽水蓄能四类典型模式的特征与约束条件，并提出了针对性的特征评价指标体系；在方法维度上，对地理信息系统、多准则决策、二者耦合方法及其他选址技术进行了系统性梳理和对比分析，重点讨论了各方法的理论基础、适用环节、优势与局限。研究成果可为抽水蓄能项目的选址决策提供系统化的理论参考和方法借鉴，有助于优化站址布局、提升规划科学性与可行性，从而推动抽水蓄能产业的可持续发展。

关键词 抽水蓄能；选址；评价指标；地理信息系统；多准则决策

在全球能源结构加速向可再生能源转型的背景下，风电、光伏等波动性电源的大规模并网对电力系统的灵活调节能力提出了严峻挑战。截至2024年底，中国风电与光伏发电装机容量已突破14亿千瓦，占全国发电总装机的42%，其发电量占比达18%。然而，新能源出力固有的随机性、间歇性与波动性导致电网面临显著的调峰压力与弃风弃光问题。特别是在系统净负荷峰谷差扩大的情况下，常规火电机组的调节能力受限，亟需大规模储能技术以平抑功率波动、实现电量的时空转移。在众多储能技术中，抽水蓄能(pumped hydro energy storage, PHES)凭借其成熟的技术、显著的经济性优势以及巨大的规模化开发潜力，成为当前最成熟的系统级调节解决方案。抽水蓄能能量转换效率可达70%～80%，设计寿命通常超过50年，单站容量可达吉瓦(GW)级，并兼具调峰、调频、调相、事故备用和黑启动等多功能协同能力。因此，抽水蓄能被广泛视为构建以新能源为主体的新型电力系统的核心支撑技术。

中国抽水蓄能产业已进入高速发展阶段。如图1所示，截至2024年底，全国抽水蓄能已投产装机容量达5869万千瓦，在建规模约2亿千瓦，连续九年位居全球首位。这一快速增长得益于国家层面的政策驱动。《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》明确提出，到2030年投产规模需达1.2亿千瓦，2035年进一步提升至4亿千瓦，以满足高比例新能源消纳的迫切需求。尽管全国普查筛选出的站点理论资源总规模高达16亿千瓦，覆盖绝大部分省份(图2)，但实际开发比例受生态环境保护、社会用地协调、工程经济性等多重因素限制；另一方面，容量电价和电量补偿等政策机制尚不完善，也对部分项目的核准与建设进度造成影响。在多重因素的影响下，抽水蓄能建设进度与规划目标存在一定差距，其在电力储能市场的占比由2023年的53.4%下降至2024年的42.4%(图3)。由于上述因素对项目可行性具有全局性影响，而选址环节正是需要综合权衡这些技术、经济、环境与社会约束的关键过程，因此选址方法的科学性直接关系到资源的有效开发与项目的顺利推进。

图1   全球抽水蓄能装机容量排名前十的国家

图2   中国抽水蓄能站点资源区域分布

图3   中国电力储能市场累计装机规模

抽水蓄能的建设具有极强的地理依赖性，其选址过程受到地形落差、水文条件、地质稳定性、生态环境敏感性和社会经济影响等多维度因素的严格约束。传统的选址主要聚焦于筛选满足上述条件的常规淡水抽水蓄能站址，同时，学术界与工程界也正积极探索非常规抽水蓄能的开发路径，通过技术创新与空间拓展突破传统选址的地理限制。主要方向包括海水抽水蓄能、利用地下空间的矿井/洞室式抽水蓄能，以及与风电、光伏等可再生能源直接耦合的多能互补系统。然而，非常规选址虽显著拓展了资源开发边界，但也引入了全新的评价维度和更高的技术复杂性。现行选址评价指标体系主要基于常规抽水蓄能场景构建，难以充分反映海水型、地下空间型等非常规站址的选址特征与功能需求，在指标的通用性与差异化表达之间尚未形成有效平衡。因此传统的选址评价方法体系亟需系统性革新，以适应多元复杂场景下的科学决策需求。另一方面，已有研究在选址方法的分类梳理与对比分析方面相对分散，缺乏对不同方法间核心机理、适用条件、决策边界与实际应用路径的系统归纳。

针对上述问题，本文构建了一个双维度选址综述框架：①在对象维度，聚焦常规淡水抽水蓄能、海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能以及新能源配套抽水蓄能四类典型场址类型，分析了选址特征与核心约束，提出了具有针对性的特征选址评价指标；②在方法维度，系统评述了当前主流与新兴选址技术路径，包括地理信息系统(geographic information systems，GIS)、多准则决策法(multi-criteria decision- making，MCDM)、GIS-MCDM耦合法以及其他优化方法，探讨了其理论基础、实际应用、优势与适配条件。通过融合对象与方法两大维度，为未来抽水蓄能选址研究提供了更具系统性的理论支撑。

1 抽水蓄能选址研究态势：文献计量分析

为系统解析抽水蓄能选址领域的研究演进脉络，本研究采用文献计量学方法，以“抽水蓄能”“选址”及其英文同义词(“pumped storage”“site selection”)为主题词，在CNKI与Web of Science核心合集开展联合检索(时间范围：1996—2025年，检索日期：2025年8月)。为保证来源质量，中文文献限定为中文核心、CSSCI与CSCD期刊；英文文献限定为SCI/EI收录期刊。检索结果经题名、作者、期刊与DOI等信息合并去重，并剔除非研究性文献(如资讯、简讯、会议通知等)后，最终纳入1996—2025年有效文献73篇。图4所示的年度发文量分布直观反映了该领域研究态势的阶段性特征，其演变轨迹与国家政策导向及能源转型需求呈现显著关联。

图4   抽水蓄能选址研究年度发文量趋势图 (1996—2025年)

（1）研究萌芽期(1996—2018年)

此阶段年均发文量不足1篇(总量23篇)，最高年份仅3篇，表明抽水蓄能选址尚未形成独立研究方向。研究进展缓慢主要源于两方面制约：一方面，我国能源结构以火电为主导，2010年新能源装机占比不足5%，抽水蓄能需求薄弱；另一方面，2003年《抽水蓄能建设规划》设定的2000万千瓦装机目标推进滞缓，导致选址研究缺乏实践驱动力。

（2）加速启动期(2019—2021年)

2019年发文量从2018的0篇跃升至6篇，标志研究进入加速阶段。关键政策突破成为核心驱动力：2019年《输配电定价成本监审办法》破解商业模式瓶颈，将抽水蓄能成本纳入输配电价；“十四五”规划提出的碳中和目标促使储能建设提速；2021年两部制电价落地更使项目经济性显著提升。同期新能源装机突破5亿千瓦，弃电率超10%的现实困境，进一步强化了抽水蓄能选址优化的迫切性。

（3）技术爆发期(2022年至今)

2022—2024年发文量呈现指数级增长，这一爆发态势直接响应了2021年《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》提出的4亿千瓦装机目标。2030年1.2亿千瓦近期目标催生站点资源普查研究；废弃矿井改造、海水抽水蓄能等非常规选址方向兴起；机器学习等人工智能技术开始渗透选址优化领域。

2 选址对象类型与特征评价指标分析

抽水蓄能的基本原理是储能时利用电能将低处水库中的水抽升到高处水库储存；发电时，再将高处水库中的水释放至低处，利用水的势能推动水轮发电机组发电，从而实现电能的时空转移和系统调节。根据欧盟委员会联合研究中心发布的技术报告，抽水蓄能建设过程中的上下水库拓扑关系可划分为七种典型类型(表1)。通过对这些类型的具体特征进行深入分析发现，T₁、T₂、T₃、T₅和T₆类型可归类为常规淡水抽水蓄能；T₄类型因其独特地利用海水资源，归类为海水抽水蓄能；而T₇类型则依托废弃矿井等地下空间构造，归类为地下空间抽水蓄能。此外，结合当前已有文献研究趋势与实际工程经验，抽水蓄能的选址正越来越多地与风能、太阳能等新能源发电设施协同布局，以实现多能互补和系统效率提升。为突出此显著发展趋势，本研究将此类选址模式进一步归类为新能源配套抽水蓄能。因此，本研究最终确立了包含常规淡水抽水蓄能、海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能以及新能源配套抽水蓄能在内的四类抽水蓄能选址对象。

表1   不同抽水蓄能拓扑结构在评估抽水蓄能开发潜力方面的简要描述

如图5所示，本文统计所调研的73篇文献中，常规淡水抽水蓄能在现有研究中占比高达65%，在所有类型中占据主导地位。这一比例较高的原因在于，常规淡水抽水蓄能作为技术成熟度最高、工程经验最丰富的建设模式，其选址体系已较为完备，且具备广泛的适用性和推广价值。相比之下，海水抽水蓄能占比约为7%，地下空间抽水蓄能占13%，而近年来随着可再生能源快速发展，新能源配套抽水蓄能也占据了15%的研究比例，显示出其日益增强的研究热度与战略意义。

图5   抽水蓄能选址研究文献中对象类型的占比统计

以下对四类抽水蓄能选址模式展开独立论述，主要聚焦于其类型特征、面临的关键挑战、已有文献的研究进展以及选址所涉及的评价指标体系。其中，常规淡水抽水蓄能因其技术成熟，所采用的指标体系具有较强的通用性，可为其他三类提供基础参考。然而，由于海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能以及新能源配套抽水蓄能在资源环境、技术路线和运行方式等方面均与常规模式存在显著差异，因此在选址评价中需结合其自身特点，建立特征指标体系，以保障评估结果的科学性与适应性。

2.1常规淡水抽水蓄能

由上述可知，常规淡水抽水蓄能存在五种建设方式，其选址也显示出显著的特征差异，如表2所示。从地形依赖度、投资成本和生态影响等关键指标看，不同建设类型之间存在明显的相关性。具体来看，以双库改造型(T₁)为例，由于该类型通常基于现有天然双水库和适宜地形进行改造，其地形依赖度较高，但这种充分利用既有地理条件的方式显著降低了初始投资成本，同时生态影响也相对较小。而以完全新建型(T₃)为代表的抽水蓄能，虽然对具体地形条件的依赖程度低，仅需满足基本的适宜地形要求即可选址，但这种便利性意味着更大的建设工程规模与投资投入，同时也带来了较高的生态环境影响。因此，可以总结出抽水蓄能选址的普遍规律，即地形依赖度与投资成本和生态影响呈现明显的负相关性。地形依赖度高的类型更难寻找理想的选址条件，但一旦选址成功，投资成本和生态代价则相对较低；反之，地形依赖度低的类型选址更易实现，但伴随而来的初始投资与生态影响却明显增加。

表2   常规淡水抽水蓄能建设类型特征汇总

近年来，国内外学者围绕常规淡水抽水蓄能选址开展了大量研究，覆盖从地质地形、水文条件，到工程布局、社会影响、生态约束等多个方面。为全面梳理当前研究的热点与关键问题，本文基于对已有代表性文献的系统整理，从以下六个维度对选址相关研究进行了归类与分析，详见表3。

表3   常规淡水抽水蓄能选址中的研究重点

（1）水文与资源调度。上下库水资源的可利用性是选址成败的关键。费香泽等提出基于遥感数据的上下库筛选方法，可高效识别库址空间位置与容量条件。张涛等聚焦岩溶洼地选址，强调竖直落差、库容与断层是建库可行性的核心因素。郭果等进一步量化洼地建库适宜性，指出岩溶水动力、水头差与天然库容在选址决策中影响最大。Baniya等则从区域尺度评估不同水体组合模式，发现湖泊-河流配置具有较高技术可行性与资源利用率。

（2）地质与工程因素。地质条件是抽水蓄能选址的基础约束因素，直接影响工程的安全性与可行性。熊章强等指出坝址常位于复杂山地，强调通过地震波勘探识别基岩起伏、风化程度及隐伏断层等特征，是判断岩体稳定性的关键依据。王玉涛以朝阳碳酸岩地区为例，揭示岩溶发育对上水库选址形成制约，需深入开展岩溶分布调查。王玉威等则利用微动剖面分析识别节理裂隙带与断层，验证该方法在复杂地质区的应用潜力。Li等基于十三陵电站的实际工程，指出地质隐患(如断层、渗漏)对施工影响显著，强调选址阶段需进行细致地质排查。

（3）社会与移民问题。选址过程中的社会影响日益受到重视，特别是移民搬迁与营地建设问题。孙坤等^[23]以广西四个抽蓄项目为例，系统分析移民安置点的规划逻辑与难点，强调人居适宜性与工程协调性的重要性。位宁等则从营地功能出发，提出集办公、生活、管理为一体的营地选址需兼顾地形条件与服务半径，体现人本关怀。殷康等进一步指出，弃渣场占地对周边居民的安置影响不容忽视，应尽早统筹协调，避免工程后期被动应对。

（4）工程设计与弃渣场。工程设计与弃渣处置是影响抽蓄站址布局的重要因素。贺元启提出中小型抽蓄电站采用半地下厂房布置，有助于降低工程造价与建设周期。张晓利则从弃渣体量和来源出发，强调合理规划弃渣场是防止水土流失的关键前提。周军军等结合琼中电站分析弃渣场的地形地质条件，指出场址选择应兼顾稳定性与排水性。殷康等从征地移民角度探讨弃渣场选址问题，认为渣场选址会影响整体项目进度。

（5）电网协调与系统集成。抽水蓄能需与电网运行机制深度融合以提升整体效益。柏睿等指出混合式抽蓄可通过与常规水电联合调度实现资源共享，需重点考察系统联动性与环境影响。段力伟等以工业园为背景，提出微型抽蓄系统协同光伏并优化负荷调节，缓解电网不平衡问题。卫凯从受端电网安全出发，分析储能系统在频率稳定中的作用，提出构建储能优化配置模型以提升频率与电压安全水平，展现电网层面对选址规划的反向约束。

（6）可持续发展评估。生态环境与政策导向也已成为选址的重要考量因素。Danehkar等区分了硬性约束(坡度、水体)与软性标准(植被、社会认知度)，强调自然与人文双重适宜性。Nzotcha等构建多准则可持续选址模型，将环境影响与社会经济评价并列考虑，体现全生命周期导向。郭果等指出选址时应避免生态红线区，同时兼顾水文与地质条件，推动绿色选址理念落地。Lu等则强调在资源富集区如西藏，开发潜力虽大，但更需生态慎重权衡。

选址因素的系统性与准确性是影响抽水蓄能项目成败的关键因素，既关系到工程的技术可行性，也深刻影响其经济可行性与长期运行绩效。在众多类型中，常规淡水抽水蓄能由于技术体系相对成熟、实践案例丰富，其选址评价体系已较为完备，并在多个研究中得到广泛应用。因此，其评价指标体系不仅适用于本类型项目，也可作为其他类型抽蓄模式进行选址评价时的重要参考基础。为进一步明确当前主流研究中对常规淡水抽水蓄能选址的考量重点，本文对相关文献中的通用指标进行了系统梳理与分类，具体内容见表4。

表4   常规淡水抽水蓄能选址的通用指标体系归纳

2.2海水抽水蓄能

海水抽水蓄能以海洋作为下水库，在陆地构建上水库，利用海水循环实现能量存储与释放。该技术的核心优势在于突破淡水资源限制，尤其适用于沿海缺水型负荷中心地区，如中国东部沿海、中东干旱区等。典型代表包括全球首座海水抽水蓄能电站——1999年投运的日本冲绳电站(30 MW)，以及中国首个且唯一的国家级海水抽水蓄能试验示范项目——宁德市的浮鹰岛海水抽水蓄能电站(42 MW)。

学术研究中，Ghorbani等首次普查伊朗海水抽水蓄能资源，确定其理论储能潜力达5108 GWh，证实了海水抽水蓄能对干旱地区的重要性。Lee等提出潮汐能与抽水蓄能协同模式，基于韩国珍岛案例证实能源利用率提高22%。石文辉等系统评估了中国沿海地区海水抽水蓄能资源，提出辽东至福建地区具有8000万千瓦潜力及生态规避与防腐建议。Wu等以福建宁德海水抽水蓄能项目为案例，证实宁德富盈岛在地质、经济、社会和生态方面表现突出，确立了沿海负荷中心区“低生态冲突+高经济收益”的选址范式。

2024年，我国国家能源局将海水抽水蓄能正式纳入“新型储能试点专项”政策框架，通过电价补贴机制推动示范项目落地，标志着该技术进入规模化发展的政策支持新阶段。然而，其产业化进程仍面临若干关键挑战与技术瓶颈：①腐蚀与渗透，海水高盐度环境引发金属结构电化学腐蚀及混凝土渗透劣化，需采用特种耐蚀合金、纳米防腐涂层与高性能密封技术；②海洋生态干扰，取排水工程改变局部潮汐动力学特征，干扰底栖生物栖息环境，要求严格规避珊瑚礁、红树林等生态敏感区；③系统运行稳定性，潮汐周期性波动导致下水库有效库容变化较大，亟需通过冗余库容设计与自适应调节机制保障储能可用率。

为系统应对上述专属挑战，亟需构建其海水抽水蓄能的特征选址评价指标。本文提出基于海水抽水蓄能的三大差异化评价指标，见表5。

表5   海水抽水蓄能的特征选址评价指标

2.3地下空间抽水蓄能

地下空间抽水蓄能通过封闭空间内的水体循环实现能量的存储与释放，彻底摆脱对自然水体与地表空间的依赖，在煤矿大省及城市边缘区尤具推广意义。该技术的核心优势在于实现资源的双重优化利用，一方面通过改造废弃矿井等存量工程体构建水库系统，推动地下空间的循环再利用；另一方面显著缓解地面土地紧张压力，实现空间资源的高效集约开发。目前，地下空间抽水蓄能主要形成三类技术模式：①人工洞室型在稳定岩层中新建水库，避让地表干扰；②矿井改造型复用废弃井巷，显著降低土建成本；③混合型通过扩挖提高既有矿井的库容与适应性。典型代表包括德国Prosper-Haniel煤矿项目，利用1.2千米深巷道改建为200 MW抽水蓄能电站，助力风光电消纳与矿区转型；中国山东淄川项目则结合封闭矿坑建成220 MW抽水蓄能系统，并配套光伏与地热设施，构建“光蓄农热”多能互补示范。

学术研究中，在资源潜力定量化方面，卞正富等率先揭示黄河流域巷道空间潜力(4.7亿m³)可年发电3.78×10⁹ kWh，消纳28.4%弃风弃光电量；然而，大规模开发需精准筛选可行站点。选址决策机制研究中，王兵等提出“自然条件优先”准则，证实水位差(≥200 m)与围岩稳定性(渗透率<10^-7 m/s)为核心控制参数；Tao等进一步构建四维框架，验证总水头高度(>300 m)对系统效率的敏感性；Yong等开发的两阶段模型证明，渗透系数阈值(<10^-6 m/s)可淘汰30%不适宜矿井，大幅降低勘探成本。区域适宜性方面，Chen等建立河南矿井数据库(容量1.35×10⁷ m³，年发电量1468.9 GWh)，提出产能阈值(>20 MW)初筛标准；Yang等则从环境-能源协同视角，论证安徽番一矿案例可减少地表扰动80%；Sun等通过黄河流域梯度分析，明确山西、内蒙古的浅层矿井(深度<500 m)与高补贴强度(>0.2元/kWh)构成开发第一梯队，为规模化落地提供空间指引。

2023年起，地下空间抽水蓄能逐步被纳入各省“十四五新型储能规划”与煤矿资源再利用政策体系。山东、山西、河南等地相继发布建设导则与地方标准，明确支持废弃矿井抽蓄项目纳入能源布局，并通过土地审批、财政补贴等手段推动示范工程落地，标志着地下抽蓄技术进入政策引导下的实质性开发阶段。然而，其大规模产业化仍面临若干关键挑战：①巷道结构安全，部分老旧矿井围岩强度低、支护缺失，需评估其稳定性与水压承受能力，必要时进行高成本加固；②淹水风险与蓄水适应性，部分矿井存在历史涌水、垮塌等情况，影响蓄水功能与运行安全；③运维环境与安全性，地下作业需重点关注通风条件与残留有害气体，保障长期施工与检修安全；④环境遗留问题，矿区常伴有重金属或化学污染，需评估修复成本与生态影响。如表6所示，为应对上述挑战，本文提出四项地下空间抽水蓄能的特征选址评价指标，用于支持站点筛选与工程可行性判定。

表6   地下空间抽水蓄能的特征选址评价指标

2.4新能源配套抽水蓄能

抽水蓄能与新能源耦合系统通过在风能、太阳能基地周边协同选址，构建“源-储联合调度”机制，实现能源就地存储与波动平抑。其核心功能体现为双重耦合：空间维度上缩短输电损耗，功能维度上同步承担能量时移器(日内调节)与功率稳定器(分钟级响应)。典型实践包括甘肃“沙戈荒”风光基地配套玉门抽水蓄能(120万千瓦)，以及青海海南州光伏-龙羊峡水光互补项目，实证系统弃电率降低至5%以下。

在新能源配套抽水蓄能选址研究中，选址逻辑正由传统的水文地貌适配逐步转向以多能源协同优化，重点涵盖风电-抽蓄、光伏-抽蓄以及风光抽蓄三能互补等多种配置模式。研究更加强调对资源禀赋、电网接入条件、系统调度需求及区域经济环境等多维因素的综合考量，以实现可再生能源高效消纳与储能系统的协同布局。

在新能源配套抽水蓄能的发展进程中，政策驱动与技术创新正共同构建起一个涵盖强制配建、市场激励、区域协同与技术融合的闭环机制，为选址落地与系统集成提供了有力支撑。表7概括了当前主要政策类别、关键条款及其对项目落地和经济性的具体影响。

表7   新能源配套抽水蓄能发展的政策支持体系与项目影响分析

为系统开展新能源配套抽水蓄能项目的选址研究，不仅需考虑常规抽蓄的地形、水文等要素，还需引入与新能源特性紧密相关的指标体系。表8提出了新能源配套抽水蓄能的特征选址评价指标。

表8   新能源配套抽水蓄能的特征选址评价指标

2.5小结

本部分围绕常规淡水抽水蓄能、海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能以及新能源配套抽水蓄能四类典型选址对象，对其选址特征、关键约束条件及评价指标体系进行了系统梳理与比较。研究表明，不同类型的抽水蓄能在地理条件、建设成本、技术成熟度、环境影响以及与新能源的耦合潜力等方面存在显著差异。基于此，针对四类对象建立了具有针对性的特征评价指标体系，为后续选址评价提供了指标层面的参考。

在实际选址过程中，应结合项目所在区域的资源禀赋与外部条件，优先匹配相应类型的评价指标。例如，沿海地区应重点关注海水抽水蓄能的防腐蚀设计、海洋生态影响及港湾条件；具备可利用地下空间的地区应侧重矿井结构安全性、防渗条件及修复成本评估等；常规淡水型需突出水文条件、落差规模与生态保护；新能源配套型则需综合考虑与风电、光伏等可再生能源的空间布局协同以及电网接入条件等。通过因地制宜地选择与权衡核心指标，可提升选址评价的针对性与科学性，为抽水蓄能项目的可行性研究与决策提供有力支撑。

3 选址技术方法分析

现有的抽水蓄能选址方法主要集中在地理信息系统(geographic information systems, GIS)、多准则决策法(multi-criteria decision-making, MCDM)及两者的耦合方法。此外，还存在其他一些独立的新兴选址技术和方法。如图6所示，在本文统计分析的文献中，采用MCDM方法的研究比例高达49%，反映了该方法的广泛适用性。本部分将基于上述方法对相关文献进行系统性综述与分析。

图6   抽水蓄能选址研究文献中不同技术方法的占比统计

3.1地理信息系统(GIS)

GIS是一种基于空间数据的分析工具，通过整合地形、水文、地质等多源数据，提供地理位置的可视化分析和建模，其主要适用于数据丰富且空间特征突出的宏观尺度初步选址阶段，精度依赖于基础空间数据的质量。

基础地形分析和高程建模是抽水蓄能选址中GIS应用的核心之一。宋云丽等提出了一种基于arcpy工具和DEM数据的自动化选址方法，通过Python编程实现库容和坝长的批量计算，减少了手动操作时间。Stocks等采用高分辨率DEM数据，识别了超过616000个低成本储能潜力站点，为全球闭环抽水蓄能资源评估提供了23000 TWh的储能潜力数据，支持可再生能源扩展部署。对于综合考虑社会经济与环境影响的选址方法，Ali等提出了一种基于Bayesian网络与GIS相结合的社会经济评估模型，有效减少了受限于社会经济因素的站点数量，为决策提供了更可靠的依据。在复杂环境下，Lee等结合MOHID模型与GIS，模拟潮流特征并结合地理分析，定位韩国海域10个适合潮流与抽水蓄能混合发电的高潜力站点。在高地形复杂地区，Lu等通过综合地形高程差和水资源分析，筛选出西藏地区的多个高潜力站点，为当地可再生能源开发提供关键数据支持。Baniya等结合GIS空间分析与水文模拟，评估了尼泊尔喜马拉雅地区的抽水蓄能开发潜力，确定了多个高效储能站点，为高海拔地区储能开发提供科学依据。表9展示了上述GIS方法在抽水蓄能选址中的典型应用。

表9   GIS方法在抽水蓄能选址中的典型应用

以上研究充分展现了在抽水蓄能选址中GIS技术自动化处理、空间可视化和决策支持中的应用潜力。通过整合多源数据，GIS技术实现了从静态地理信息到动态智能化分析的转变，极大提升了选址的科学性和决策效率。

3.2多准则决策(MCDM)

MCDM是一种用于评估和决策复杂问题的工具，能够综合考虑多个不同且相互冲突的标准，以确定最优方案。通过权重分配与指标评价，帮助决策者在多个候选地点中选择最优方案，确保决策的全面性，适合影响因子明确且多维度利益权衡复杂的场景。MCDM理论通常包括三个核心部分：数据处理、权重计算和结果排序。在应对动态复杂的决策环境及专家主观性等不确定性因素时，学者在传统MCDM理论基础上发展了多种更适应这些挑战的选址框架，以适应不同的选址需求和条件。已有文献[36, 43, 65, 73]对这些方法体系进行了系统而深入的综述。鉴于相关方法类型众多，且本研究重心并非全面覆盖所有MCDM扩展模型，故仅通过表10汇总当前文献中已应用于抽水蓄能选址问题的方法及其简要特征，作为基础参考。

表10   MCDM方法在抽水蓄能选址中的应用

尽管上述方法单独描述，但实际应用中通常将其耦合以充分发挥各自优势，从而更全面地评估备选方案。在早期研究中，Wu等综合定量与定性评价因素，引入清晰数值、TIFN及二维不确定语言变量处理信息异质性，利用AHP计算指标权重，并通过VIKOR方法实现多方案的折中排序，奠定了其多源异质信息处理与多准则排序框架的基础。在此基础上，Wu等进一步采用TrFN处理模糊信息，并引入EWM确定指标权重，通过VIKOR法对方案进行排序，结合具体选址案例，提升了方法的实证适用性与工程可操作性。随后，Wu等提出了一个基于两阶段评估的模糊决策模型，第一阶段利用TIFN构建评价体系并筛选可行方案，第二阶段采用TODIM方法进行风险敏感排序，增强了模型在不确定性与风险偏好下的决策适应能力。另一项研究中，Wu等将AHP与EWM相结合，提出L-模糊测度用于权重确定，并基于模糊VIKOR法完成排序，进一步丰富了指标赋权逻辑，强化了评价结果的稳定性与合理性。Nzotcha等使用AHP、模糊逻辑评分系统等方法，并通过ELECTRE III法处理信息异质性和人类偏好，支持可持续性概念。Guo等引入概率语言项集评估不确定性标准，通过模糊PROMETHEE方法排序，优化决策群体的划分。Ji等针对单一评价方法结论不一致的问题，采用基于肯德尔一致性系数的循环消除机制，整合AHP、TOPSIS和VIKOR方法，确保选址评价一致性。随后Ji等又进一步提出了基于循环消除机制的组合评价模型。Tao等将TIFN转化定量指标，采用博弈组合权值法确定权重，通过TODIM法考虑风险偏好，对候选方案排序，形成混合决策框架。Yong等使用TIFN表达信息，通过否决制筛选方案，结合EWM和SWARA计算权重，并用MABAC排序。Chen等结合C-OWA与AHP计算权重，用融合VIKOR与GRA的综合决策法评估和排序候选方案，适应不确定性与不完整数据环境。

综上，现有研究在抽水蓄能选址中引入MCDM方法，构建了多种具有创新性的决策框架。通过融合定性与定量分析、模糊逻辑以及多阶段筛选机制，这些方法显著提升了选址决策的科学性与实用性，为优化抽水蓄能站址提供了重要的理论支撑与实践指导。

3.3GIS-MCDM耦合方法

GIS与MCDM集成方法将GIS的空间分析功能与MCDM的决策逻辑紧密结合，首先通过GIS进行空间信息分析与初步方案识别，再运用MCDM方法进行精细化决策分析和方案优化。这种方法同时具备空间布局合理性与定量决策精细度，适用于复杂空间因素与多维决策标准并存的精细化综合选址情景。

Jiménez等将GIS与AHP相结合，系统评估了西班牙瓜达尔费奥河流域的多个潜在水库选址。在此基础上，De等提出了一种更为创新的基于GIS的半自动化选址方法，将AHP加权机制应用于大规模选址任务。该方法通过自动化工具实现了更大范围的选址分析，为应对更复杂的地形和数据处理需求提供了有效解决方案。Ouchani等进一步拓展了GIS和AHP的结合，首次引入了蒸发损失和海水盐度等新标准，评估现有水库和海水抽水蓄能的可行性。Ali等则开发了一种基于GIS和AHP的自动化技术，快速筛选抽水蓄能站点并结合平准化能源成本进行碳减排潜力分析。Ghorbani等的研究则将TOPSIS方法与GIS模型结合，分析了伊朗多个抽水蓄能选址的拓扑结构。该研究不仅评估了现有水库的改造潜力，还提出了开发永久河流及海水抽水蓄能的方案。应对风电与抽水蓄能联合选址的挑战，Ahmadi等提出了一种结合GIS、模糊ANP和模糊VIKOR的两步决策框架。该框架首先通过GIS确定风电场与抽水蓄能的可能选址，然后进行方案的细致排名。Song等提出了一种基于DEM数据的抽水蓄能选址工具箱，结合GIS的水文分析功能与ArcPy工具，实现了大规模地形数据的批量处理，最后利用灰色关联分析和CRITIC法进行多因素评价。表11展示了上述GIS与MCDM耦合方法在抽水蓄能选址中的典型应用。

表11   GIS与MCDM方法在抽水蓄能选址中的典型应用

3.4其他技术方法

在抽水蓄能的选址过程中，除了广泛应用GIS和MCDM及其耦合方法外，学术界也在积极探索多种创新性的独立方法以应对特定情境下的选址需求。费香泽等利用卫星遥感地形数据提出了一种快速筛选上下水库建设区域的方法，并在浙江省缙云抽水蓄能进行了试验验证，展现了卫星遥感技术在选址中的巨大潜力。Connolly等开发了针对大范围地形扫描的计算机程序，用于快速识别抽水蓄能选址点，并成功应用于爱尔兰西南部的评估。在具体场址的地质条件调查中，王玉威等通过微动测量结合高分辨率频率-波数谱法，在广西田东县精确探测了基岩、覆盖层及节理裂隙密集带和断层，验证了微动方法在地质勘查中的环保高效优势。岩石工程系统方法被引入用于抽水蓄能的选址决策，通过相互作用矩阵和综合适宜性指数分析站点适宜性，并在中国十三陵抽水蓄能的案例分析中取得了良好效果。与此同时，人工智能(AI)已在抽水蓄能选址中得到实际应用。李姝颖等结合遥感图像和选址规范，基于模糊综合评价法构建标签，并通过提示工程和LoRA微调多模态大模型LLaVA，成功实现安徽绩溪电站的自动化预选址，显著提升选址效率与准确性。

3.5小结

综上，在抽水蓄能选址中，各方法展现出不同优势。表12总结了GIS和MCDM方法在抽水蓄能选址“数据→预筛→可行性→评价→优化→不确定性→环境/电网→综合排序”全流程中的适用性与功能差异。结果表明，GIS主要在前期和与空间相关的环节发挥核心作用，能够高效获取和处理多源空间数据，完成地形、水文、地质等约束条件下的候选站址筛选，并为后续指标量化提供高精度空间基础。MCDM则在中后期综合评价与决策阶段优势突出，可整合技术、经济、社会、环境等多维因素，通过灵活的权重设定与多准则排序，实现对候选站址的系统化优选。GIS-MCDM耦合方法兼具空间信息精准处理与多准则综合评价能力，能够在初筛、可行性分析、方案优化及最终排序等各环节实现数据与指标的一体化处理，避免单一方法在环节覆盖上的不足，实现从前期数据收集到最终决策输出的全链路支持。相比之下，其他独立选址方法多集中于单一环节，难以形成全流程的闭环应用，因此在实际工程中，GIS、MCDM及其耦合方法仍是主导性技术路线。

表12   GIS和MCDM在抽水蓄能选址全流程环节中的适用性对比

4 结论与展望

针对抽水蓄能选址领域的研究现状与发展趋势，开展了较为系统的文献综述与分析研究，主要得到以下结论：

（1）研究态势分析。通过文献计量分析发现，抽水蓄能选址相关研究近年来受国家能源政策的持续推动呈现爆发式增长趋势，特别是2021年后显著加速，凸显政策导向与研究热点之间的紧密关联性。这一现象提示后续研究仍需密切关注政策演变方向及其带来的新兴选址需求。

（2）选址对象类型与特征指标体系。构建了以选址对象为核心的研究框架，明确了常规淡水抽水蓄能、海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能和新能源配套抽水蓄能四个典型对象，分别从技术特征、研究现状、政策支持及评价指标体系四个方面进行系统梳理。对于常规淡水抽水蓄能，梳理了当前研究所普遍采用的通用选址指标，涵盖水文条件、地形地质、环境生态、交通与配套设施、社会因素、经济效益和电力系统七个方面。针对海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能和新能源配套抽水蓄能三类非常规模式，分别提出了具有差异化的特征评价指标，并分析了各自区别于常规淡水模式的优势。海水抽水蓄能突破淡水资源限制，适合沿海负荷中心；地下空间抽水蓄能节约地表空间，促进矿区资源综合利用；新能源配套抽水蓄能通过源-储一体化布局，提升了新能源的消纳能力。

（3）选址技术方法综述与对比分析。在方法维度上，本文对GIS、MCDM、GIS-MCDM耦合方法及其他新兴方法进行了系统梳理，明确了各方法的理论基础、典型应用、优势特点与适用条件。GIS技术在选址全流程中以空间信息处理为核心，尤其在数据获取、预筛选和空间可行性分析等前期环节优势突出，同时可为后续评价、优化及环境/电网匹配提供高精度空间数据支撑；MCDM方法在可行性研究、综合评价、优化与不确定性分析等中后期环节作用显著，能够整合技术、经济、社会和环境等多维指标，实现灵活的权重设定与候选方案排序；GIS-MCDM耦合方法打通了空间信息处理与多准则综合评价的链条，将从数据收集、预筛、可行性分析，到综合排序决策的各环节有机衔接，实现全链路覆盖与闭环决策。其他新兴方法在特定环境或数据不足的情形下可作为补充手段，提升局部环节的分析能力。整体而言，上述选址方法体系正不断发展更新，与人工智能等先进技术的结合尤具潜力，将进一步提升抽水蓄能选址的科学性与决策效率。

基于上述分析可知，尽管抽水蓄能选址研究近年来取得了较大进展，但面对能源结构转型和站址资源约束带来的新挑战，未来的研究工作仍需进一步深化和拓展。结合选址对象类型、评价指标体系及技术方法发展的趋势，本文对下一步的研究方向提出以下展望：

（1）在选址对象与评价指标体系方面，未来研究应分别聚焦常规与非常规抽水蓄能的选址难点与评价特征，构建分类型、多维度的指标框架与权重优化机制。对于常规淡水型抽水蓄能，未来应重点围绕选址开发约束、工程经济评价与政策机制适配，建立以“可实施性+经济性+政策可达性”为导向的选址评价体系，并引入动态权重模型对区域差异、政策更新进行响应式调整，以提升常规项目的落地效率。对于非常规抽水蓄能(海水抽水蓄能、地下空间抽水蓄能和新能源配套抽水蓄能)，应该强化差异化指标体系的构建与动态权重调整机制，以推动非常规选址的规模化发展与政策支持体系完善。

（2）选址技术方法方面，未来应加强GIS、MCDM与人工智能、机器学习等先进技术的深度融合，开发更具自动化、智能化和适应性的决策工具平台，在选址技术方法方面，未来应加强GIS与MCDM技术与AI方法的融合，开发具备智能识别、自主学习与适应性决策能力的综合平台。具体路径例如：利用遥感图像与高程数据结合深度神经网络，实现候选站点的快速识别与特征提取；引入基于机器学习的评价模型(如随机森林、XGBoost)，替代传统人工赋权过程，实现指标重要性自学习；结合集成学习与贝叶斯优化方法，提升选址结果在多方案、非线性、非确定性决策场景下的稳定性与解释性。上述技术路径将有助于进一步提升抽水蓄能项目选址的科学性与效率。

第一作者：贾文林（1997—），男，博士研究生，研究方向为新型储能技术；

通讯作者：张尊华，教授，研究方向为船舶绿色混合动力与储能。