抽水蓄能水电在实现能源转型中的重要作用：韩国的一项选择实验

《Energy》：Pumped-storage hydropower for resilient energy transition: A choice experiment in South Korea

本研究通过全国代表性选择实验调查（1000户，4000次观测），量化韩国民众对抽水蓄能电站（PSH）扩展的支付意愿，发现技术先进性（42.2%）最受重视，其次是能源自给率（20.9%）、减排效益（18.7%）和就业创造（18.3%）。每月边际支付意愿分别为：自给率提升1个百分点6108韩元（4.39美元），二氧化碳减排1吨7291韩元（5.24美元），每千岗位420韩元（0.30美元）， variable-speed技术采纳1728韩元（1.24美元）。研究为高碳经济体的可再生能源转型提供社会价值评估依据。

　　

朴钟硕 | 白俊熙 | 尤成勋

韩国首尔国立科学技术大学创意与融合研究学院未来能源融合系，Gongreung-Ro 232号，Nowon-Gu，首尔，01811，大韩民国

摘要

本研究量化了公众对抽水蓄能（PSH）扩展的偏好，将其作为长期储能（LDES）的基石，以增强电网韧性并促进韩国的可再生能源（RE）转型。韩国的目标是到2038年实现29.1%的可变可再生能源占比。为此，我们对1000户家庭进行了具有全国代表性的选择实验调查，共收集到4000条观测数据。通过使用包含随机参数和社会人口统计交互作用的贝叶斯混合逻辑模型，研究发现存在偏好差异：先进的PSH技术具有最高的相对重要性（42.2%），其次是能源自给自足（20.9%）、温室气体排放减少（18.7%）和就业创造（18.3%）。家庭每月的边际支付意愿（MWTP）估计为：每提高1%的能源自给自足水平支付6,108韩元（约合4.39美元）；每减少1吨二氧化碳当量（tCO₂e）支付7,291韩元（约合5.24美元）；每创造1,000个就业岗位支付420韩元（约合0.30美元）；采用变速技术支付1,728韩元（约合1.24美元）。这些发现为LDES的估值研究提供了新见解，为政策制定者提供了基于证据的工具，用于制定电价优惠、投资优先级和社会接受策略，特别是在追求低碳韧性的先进经济体中。

引言

随着全球范围内实现碳中和的努力全面展开，许多国家正在迅速减少化石燃料的使用，并扩大可变可再生能源（VRE）如太阳能和风能的分布[1]。根据政府间气候变化专门委员会的评估，在全球平均气温稳定在2°C以下的情景下，VRE将在电力生产中占据主导地位[2]。尽管从化石燃料向VRE的能源转型至关重要，但由于VRE的输出受天气影响而波动，这在保障电网稳定性和电力供应可靠性方面带来了挑战[3]、[4]、[5]、[6]。因此，能够缓解VRE发电与电力需求之间时间不平衡的储能系统（ESS）的重要性日益增加[7]、[8]、[9]、[10]、[11]。

为了实现可持续的能源转型，到2030年至少需要1太瓦（TW）的长期储能（LDES）容量[12]。然而，截至2023年，全球能够连续放电超过八小时的LDES容量仅为115吉瓦（GW），预计到2035年将增加到222吉瓦。目前主要使用的ESS包括电化学电池、抽水蓄能（PSH）、压缩空气储能和飞轮储能。在这些不同的ESS中，PSH因其高达75%至82%的效率、长期放电能力和快速响应特性而被认为特别适合与VRE结合使用[13]、[14]、[15]、[16]。

PSH是LDES的关键手段，占全球LDES总量的90%以上。据预测，到2035年PSH将占LDES总容量的大约76%[12]。截至2025年6月，韩国已有4.7吉瓦的PSH投入运行，另有1.8吉瓦的PSH设施正在建设中。该国计划到2038年再增加3.9吉瓦的PSH容量，使总PSH容量达到10.4吉瓦。然而，实现这一目标面临三个主要挑战：首先，难以获得公众对PSH建设的支持；其次，缺乏关于PSH经济收益的定量信息；第三，PSH投资周期长且盈利不确定性大，使得私营企业难以进入市场。克服上述困难的关键在于认识到PSH作为LDES组成部分的非市场价值。

本研究旨在通过选择实验（CE）来估计公众对PSH四大主要功能的支付意愿（WTP）：提高能源自给自足水平、减少温室气体（GHG）排放、创造就业岗位以及应用变速泵送技术。额外建设PSH可以通过储存VRE的多余电力并在需要时供应来提高能源自给自足水平、减少GHG排放和创造就业岗位。特别是，引入变速泵送技术在提高VRE的接受度方面起着重要作用。为了在应用选择实验时明确反映受访者的偏好差异，本研究采用了混合逻辑（ML）模型。

本研究在储能估值和能源转型领域做出了三项重要贡献。首先，它首次使用具有全国代表性的选择实验，在韩国这一电网可靠性高但能源进口依赖度高的背景下（截至2024年12月为94.4%），对PSH作为LDES解决方案的非市场价值进行了实证量化。大多数现有研究仅关注PSH的技术或运营方面[17]、[18]，而对其估值的研究很少。与以往主要关注发展中国家停电减少或欧洲地区电池储能的选择实验研究不同[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]、[36]、[37]、[38]、[39]、[40]、[41]、[42]、[43]、[44]、[45]、[46]、[47]，本研究重点关注PSH的特定属性——能源自给自足、温室气体排放减少、就业创造和变速技术——直接解决了在VRE快速扩张（目标：2038年达到29.1%）背景下LDES消费者认知的差距。

其次，通过使用包含随机参数和社会人口统计交互作用的ML模型，本研究克服了早期能源选择实验研究中普遍存在的同质逻辑假设的局限性，得出了可适用于国家政策情景的细致边际MWTP估计结果。正如后面将描述的那样，这些估计结果在统计上具有显著性且合理。第三，得出的家庭层面总WTP为PSH扩展提供了可操作的输入，有助于成本效益分析、电价设计、投资激励和社会接受策略的制定，在向具有韧性的低碳电网转型的先进经济体中提供了新的见解——这些见解在以技术优化为主的PSH文献中尚不存在。

简而言之，本文的目的是通过应用选择实验来评估PSH作为LDES组成部分的一些属性的非市场价值。为此，本文的其余部分分为四个部分。第2部分是文献综述。第3部分介绍了所使用的方法，特别是选择实验的应用细节。第4部分展示了主要结论及实证发现。最后一部分总结了本研究，讨论了政策与学术意义，并提出了未来的研究方向。

相关文献综述

相关文献回顾

由于太阳能和风能等VRE的固有可变性和间歇性，它们对电力系统的稳定性和可持续性构成了重大挑战。为应对这些挑战，储能系统（ESS）的作用变得越来越关键。以往的研究主要集中在使用电力系统模拟和优化模型来分析ESS的影响[39]、[40]、[41]、[42]、[43]。然而，能源

方法：选择实验（CE）

大致来说，对非市场商品和服务的经济估值有两种方法：揭示偏好（RP）和声明偏好（SP）。SP方法在能源和环境领域被广泛使用，通过调查直接从个人那里获取他们的偏好值[46]、[47]。相比之下，RP方法则是从与市场交易相关的观察行为中推断出偏好值。

数据

本研究使用的数据来自2025年进行的一项全国性调查。调查对象为1000名受访者，他们是通过随机选样选择的，以确保在性别、年龄和居住地区方面的代表性。抽样程序旨在反映国家的人口结构，从而提高研究结果的普遍性。为了减少潜在的顺序效应和降低声明选择的偏差，选择集的顺序经过精心设计

结论

本研究首次使用基于1000个韩国家庭的4000条选择实验观测数据，通过ML模型对PSH的四个属性——能源自给自足、温室气体排放减少、就业创造和先进技术——的非市场价值进行了全国代表性的量化。通过估计多个政策相关属性的MWTP并确定其RI（相对重要性），本研究为储能基础设施的社会接受性提供了实证见解。贝叶斯ML模型

CRediT作者贡献声明

朴钟硕：撰写原始草稿、监督、项目管理、资金获取、概念构思。白俊熙：撰写原始草稿、验证、资源协调、数据整理。尤成勋：撰写与编辑、可视化、软件开发、方法论设计、正式分析

未引用参考文献

[50]、[51]、[52]、[57]。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。