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设抽水蓄能电站的年发电量达 ７．２５ × １０ ＭＷ·ｈ，相当于 ２０１９年全社会用电总量（７．２３ × １０ ＭＷ·ｈ ［２３］ ）。
如何合理开发利用废弃矿井地下空间资源，成为当今能源环保领域热点议题 ［２０］ 。为推动绿色经济和可
持续发展，国内外将废弃矿井与抽水蓄能电站相结合的研究与实践随之兴起，矿产资源丰富和深部岩
体开采基础理论成熟的国家相继进行了许多工程案例设计与相关科学探索。
１９６０年代末，美国开始进行地下抽水蓄能电站的基础性研究 ［１６］ 。１９７５年，新泽西州多佛镇规划
建设的霍普山（ ＭｏｕｎｔＨｏｐｅ）半地下式抽水蓄能电站 ［２４］ ，为世界上第一座拟建的地下抽水蓄能电站，其
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上水库为霍普湖以西约 ５４０ｍ的台地上开挖而成的面积为 ２２．３ｋｍ 的蓄水池，下水库利用地下约 ７６０ｍ深
的新伦纳德废弃铁矿洞，厂房位于地下 ９００ｍ，拟通过霍普山湖和废弃矿坑水完成初次蓄水，此后依
靠降雨补充蒸发损失。１９８０年前后，俄亥俄州开始规划建设位于诺顿城的萨米特（Ｓｕｍｍｉｔ）半地下式抽
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水蓄能电站 ［２５］ ，其上水库为多萝西湖西侧约 ２ｋｍ处开挖的面积约 １５ｋｍ 的蓄水池；下水库利用已于
１９７６年关闭的废弃石灰岩矿井，硐室宽 ９．８ｍ，高 ５．２～１４ｍ不等，仅需对靠近地下厂房的巷道进行局部
开挖以改善水流条件；石灰岩渗透性低，可以保证库区水体封闭循环流动；蒸发损失通过城市供水管路
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补充，年均补水量 １４０万ｍ 。ＭｏｕｎｔＨｏｐｅ电站和 Ｓｕｍｍｉｔ电站均在 １９８０年代完成可行性研究，并于 １９９０
年左右取得美国联邦能源管理委员会的施工许可证，原定于 １９９３年左右开工，但时值美国电力市场化改
革，两个电站均未能动工建设。２００７年，霍普山电站开发公司将电站装机容量重新设计为 １０００ＭＷ ［２２］ 。
２０１４年 １０月 １６日，新萨米特（ＮｅｗＳｕｍｍｉｔ）地下抽水蓄能电站重新启动初步可行性研究。
新加坡土地面积少且地势平坦，难以修建常规抽水蓄能电站，因此在 １９９６年提出建设地下抽水
蓄能电站的构想 ［２６］ 。该构想利用位于 ＢｕｋｉｔＴｉｍａｈ地区的废弃采石场修建上水库，在花岗岩层中开挖
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下水库和地下厂房，装机容量 ３７０ＭＷ，有效水头约 ５００ｍ，库容 ２７０万ｍ 。经核算，其投资成本约
８００ＵＳ＄?ｋＷ，与同规模燃油电厂相当。
日本可再生能源基金会于 １９９７至 ２００２年完成了 《地下抽水蓄能发电技术调查报告》，对淡水和
海水两类地下抽水蓄能电站进行可行性论证，并论证了高水头（８００ｍ以上）情况下，地下抽水蓄能电
站经济性可能优于常规抽水蓄能电站 ［２７］ 。
２００５年，为保障莫斯科市供电需求，俄罗斯计划修建一座地下抽水蓄能电站，具体设计方案如
下 ［２８］ ：上水库位于地面，下水库为埋深 ８００～１３００ｍ的大型硐室，上、下水库通过直径 １２．５ｍ、长度
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约 １６ｋｍ的隧洞连接，预计库容 ２００万ｍ ～３３０万ｍ ，装机容量 １０００ＭＷ，厂房位于地下 １３００ｍ，电
站投资预算约 ７００ＵＳ＄?ｋＷ，与常规抽水蓄能电站持平。
随着理论的完善和技术的进步，地下抽水蓄能电站由设计构想走向工程实践。２００６年 １１月，奥
地利在 Ｎａｓｓｆｅｌｄ地区建造的世界上首个半地下式抽水蓄能电站投入运营 ［２９］ 。电站上水库及原有下水库
均为天然湖泊；计划扩建下水库以增加发电量，通过原有下水库连接人工开挖地下隧道群，隧道群断
面为椭圆形，尺寸 ７．５ｍ × １４．６ｍ（宽 × 高），总长 １．９５ｋｍ，建成后下水库库容增加 １６万ｍ ３［３０］ 。２０１２
年，维也纳 ＰａｂｌｏＳｐｉｔｚｅｒ能源公司计划在 Ｍｏｌｌｎ地区建设一座地下抽水蓄能电站以储存 Ｂｅｒｎｅｇｇｅｒ发电
厂多余电量，拟于 Ｐｆａｆｆｅｎｂｏｄｅｎ采石场山体内部建造四条直径 １６ｍ的隧道作为电站上水库 ［２２］ 。
德国矿业发达，每年淘汰大批矿井，许多企业与机构开展了以废弃矿井作为地下水库的抽水蓄能
电站设计研究。２０１１年，Ｎｉｅｄｅｒｓａｃｈｓｅｎ州能源研究所计划利用 ＵｐｐｅｒＨａｒｚ地区的 Ｇｒｕｎｄ废弃金矿巷道建
设全地下式抽水蓄能电站 ［３１］ ，该矿区地质稳定，巷道最深处 ７６１ｍ，断面直径约 ３．５ｍ，不同巷道间设有
连通巷道。２０１６年 １２月，Ｒｕｈｒ集团与 Ｄｕｉｓｂｕｒｇ － Ｅｓｓｅｎ大学达成联合开发协议，拟将 Ｎｏｒｄｒｈｅｉｎ － Ｗｅｓｔｆａｌｅｎ
州临关闭的 Ｐｒｏｓｐｅｒ － Ｈａｎｉｅｌ煤矿建设为一座半地下式抽水蓄能电站 ［３２］ ，煤矿废弃巷道深达 １２００ｍ，长约
２６．７ｋｍ。Ｐｒｏｓｐｅｒ － Ｈａｎｉｅｌ电站和 Ｇｒｕｎｄ电站原定于 ２０１８年左右开建，但效益评估表明两座电站均未达到
最低资本回报率，目前德国诸多地下抽水蓄能电站项目推进有待电力市场环境进一步改善 ［３３］ 。
２０１６年，比利时 Ｍａｒｔｅｌａｎｇｅ废弃板岩矿区计划改建为一座抽水蓄能电站地下水库 ［３４］ 。矿井巷道群
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埋深较浅（ １１０～１５０ｍ），断面尺寸 １５ｍ × ４５ｍ（宽× 高）。水库由九条主巷道连接形成，库容 ４０万ｍ ，
地下水位接近硐室顶部，尚在研究地下水与围岩作用过程。
２０１７年，南非 Ｊｏｈａｎｎｅｓｂｕｒｇ市计划利用 ＦａｓｔＷｅｓｔＲａｎｄ地区的一座废弃深井金矿建造大型全地下

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