清潔技術(shù)熱泵減排潛力超15億噸，多元工業(yè)應(yīng)用場景有待激發(fā)

當(dāng)家用熱泵空調(diào)在炎炎夏日為人們送去清涼并引發(fā)市場競爭時(shí)，一個(gè)更具潛力的領(lǐng)域正悄然蓄勢——工業(yè)熱泵。國際能源署在其《2024年能源技術(shù)展望》中，將熱泵技術(shù)與光伏、風(fēng)電、電動(dòng)汽車等技術(shù)并列為6大清潔能源技術(shù)。

多位業(yè)內(nèi)人士向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，中國熱泵技術(shù)的減排潛力超過15億噸，熱泵技術(shù)絕不僅僅是“家用節(jié)能利器”，未來可以成為撬動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域深度脫碳的重要方式，同時(shí)，“熱泵+”多元的工業(yè)應(yīng)用場景正蓄勢待發(fā)。

熱泵減排潛力超15億噸

熱泵是一種高效能量轉(zhuǎn)換裝置，通過消耗少量電力將低品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位熱能，可有效解決生產(chǎn)生活用熱需求，提高能源利用效率。

上海交通大學(xué)制冷與低溫工程所研究所副研究員胡斌向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，在未來的清潔供熱領(lǐng)域，熱泵會(huì)起到關(guān)鍵性作用，處于絕對(duì)的核心技術(shù)地位。熱泵是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，有助于實(shí)現(xiàn)我國碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)，具有顯著的節(jié)能減排效果。

此前，國家能源局等多部門聯(lián)合發(fā)布了《推動(dòng)熱泵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》。明確提出，力爭到2030年，熱泵生產(chǎn)制造和技術(shù)研發(fā)能力不斷增強(qiáng)，重點(diǎn)熱泵產(chǎn)品能效水平提升20%以上，大功率高溫?zé)岜?、高效壓縮機(jī)、新型制冷劑等核心技術(shù)取得突破，熱泵建筑應(yīng)用面積和熱泵機(jī)組裝機(jī)容量持續(xù)增長，熱泵產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展水平顯著提升，國際競爭優(yōu)勢不斷擴(kuò)大。

中國節(jié)能協(xié)會(huì)副監(jiān)事長兼熱泵專業(yè)委員會(huì)秘書長趙恒誼向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，總體上來講，中國熱泵技術(shù)的減排潛力，大約在15億噸—20億噸，約占中國總碳排放量的15%—20%。

目前，國內(nèi)外工業(yè)熱泵技術(shù)正處于快速發(fā)展階段。趙恒誼介紹，其發(fā)展特征主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，在技術(shù)研發(fā)層面，工業(yè)熱泵主機(jī)技術(shù)正持續(xù)取得突破性進(jìn)展。其次，在應(yīng)用實(shí)踐方面，該技術(shù)的應(yīng)用場景已形成多維度拓展態(tài)勢，涵蓋石油化工、紡織印染、食品加工、造紙、醫(yī)藥、建材等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，并在各領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中都展現(xiàn)出技術(shù)適配性和提升效率的潛力。

工業(yè)熱泵技術(shù)的獨(dú)特之處在于，通過電氣化手段，實(shí)現(xiàn)了余熱的回收與再利用，并顯著提升了余熱的品質(zhì)。例如，它能夠?qū)⒃舅奈迨鹊挠酂崽嵘烈话俣喽冗M(jìn)行再利用。在沒有熱泵技術(shù)的情況下，這些余熱通常會(huì)被浪費(fèi)，直接排放到環(huán)境中。

日前，國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布了《關(guān)于開展零碳園區(qū)建設(shè)的通知》，明確要求推動(dòng)園區(qū)積極利用生物質(zhì)能、核能、光熱、地?zé)帷⒐I(yè)余熱等熱能資源，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)清潔低碳化。

趙恒誼表示，當(dāng)前工業(yè)園區(qū)要實(shí)現(xiàn)“范圍一”（直接排放）脫碳，最大難點(diǎn)在于供熱環(huán)節(jié)。當(dāng)前園區(qū)的電氣化程度已較高，照明、空調(diào)、電機(jī)等基本實(shí)現(xiàn)電氣化，唯獨(dú)供熱仍依賴化石能源燃燒。無論是食品加工、紡織印染，還是汽車制造、化工生產(chǎn)，80℃—200℃的中低溫?zé)嵝枨髲V泛存在，而傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)忮仩t正是直接碳排放的主要來源。在園區(qū)用能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型方面，熱泵技術(shù)則可以完全利用地?zé)?、工業(yè)余熱等，實(shí)現(xiàn)用能的清潔低碳。

工業(yè)熱泵是否值得投資？胡斌表示，以蒸汽熱泵產(chǎn)品為例，蒸汽熱泵產(chǎn)品雖然前期投入比傳統(tǒng)電鍋爐成本高，但使用成本較低，回收期短，一般性項(xiàng)目在每天運(yùn)行10小時(shí)、每年運(yùn)行300天的狀態(tài)下，兩年即可回收投資。

趙恒誼認(rèn)為，當(dāng)前，企業(yè)對(duì)大規(guī)模的技術(shù)改造投資持謹(jǐn)慎態(tài)度。近年來用戶對(duì)工業(yè)熱泵的認(rèn)知持續(xù)提升，但仍有較大的提升空間。投資回報(bào)期取決于具體應(yīng)用場景，在一些合適余熱源且使用溫度不高的場景中，投資回報(bào)期相對(duì)較短。而在其他場景中，回報(bào)期可能較長。未來五年，預(yù)計(jì)該行業(yè)將實(shí)現(xiàn)20%—30%的復(fù)合年增長率，未來也需要相關(guān)部門設(shè)立示范性標(biāo)桿案例推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，出臺(tái)更多的鼓勵(lì)性補(bǔ)貼。 

“熱泵+”多元應(yīng)用場景成趨勢

工業(yè)熱泵的普及與推廣還面臨諸多挑戰(zhàn)。胡斌表示，不同行業(yè)對(duì)工藝用熱的溫度需求差異顯著，熱源品質(zhì)也各不相同。因此，在推動(dòng)工業(yè)余熱的高效回收與再利用過程中，亟需根據(jù)余熱資源的熱力學(xué)特性與工藝需求，開發(fā)與部署相應(yīng)的能源轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)余熱價(jià)值的最大化和能源系統(tǒng)效率的整體提升。

熱泵產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，需要在產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)示范等力量共同推動(dòng)。《推動(dòng)熱泵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》提出，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)拓展熱泵應(yīng)用場景。例如，用于石油化工行業(yè)蒸餾、精煉、分解、聚合等工序供熱；用于紡織印染行業(yè)染色、印花、定型等環(huán)節(jié)高溫加熱等。

“熱泵+”正在拓寬工業(yè)熱泵的應(yīng)用場景，工業(yè)熱泵與綠電直供、儲(chǔ)熱需求響應(yīng)相耦合，幫助企業(yè)探尋高效、清潔供熱/冷的能源解決方案。以紡織行業(yè)為例，“熱泵+”的項(xiàng)目在已經(jīng)在部分地區(qū)成功試點(diǎn)，工業(yè)熱泵的應(yīng)用場景正在落地。

中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)產(chǎn)業(yè)部處長張中娟向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，“熱泵+”模式的推廣應(yīng)用需綜合考量多方面因素，首要條件是電力擴(kuò)容的可能性，其次需符合當(dāng)?shù)卣畬?duì)企業(yè)的具體要求。此外，成本因素及企業(yè)對(duì)熱泵技術(shù)的認(rèn)知程度也是推廣難點(diǎn)，需要加強(qiáng)宣傳。不同行業(yè)面臨的困難各異：石化行業(yè)項(xiàng)目體量大、審批難度高；紡織行業(yè)手續(xù)流程相對(duì)便利，但目前熱泵在該行業(yè)的應(yīng)用案例尚不多，今年行業(yè)開始著力推動(dòng)。

“在上海，有紡織企業(yè)已經(jīng)成功開展了熔鹽儲(chǔ)熱耦合高溫?zé)岜镁G色蒸汽供應(yīng)項(xiàng)目。該企業(yè)在去年完成了工廠電力擴(kuò)容，使其具備了滿足新系統(tǒng)電力需求的能力，加之企業(yè)自身符合相關(guān)條件，在品牌方驅(qū)動(dòng)下，項(xiàng)目得以落地實(shí)施。上海地區(qū)蒸汽價(jià)格較高，試點(diǎn)的服裝企業(yè)采用‘熱泵+儲(chǔ)熱’模式替代傳統(tǒng)外購蒸汽，將降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。”張中娟表示。

能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、降低能源成本以及滿足ESG要求對(duì)紡織企業(yè)未來發(fā)展非常重要。張中娟表示，企業(yè)關(guān)注點(diǎn)在于熱泵技術(shù)的落地速度和應(yīng)用廣度，紡織企業(yè)一旦認(rèn)可技術(shù)，落地速度通常較快。值得注意的是，服裝類品牌企業(yè)不僅在中國應(yīng)用熱泵技術(shù)，其新技術(shù)（包括熱泵）的落地實(shí)踐常在中國完成，之后可復(fù)制推廣至共建“一帶一路”國家。熱泵技術(shù)的推廣應(yīng)用不僅是技術(shù)本身的落地和優(yōu)化，更著眼于通過標(biāo)準(zhǔn)制定為企業(yè)提供指導(dǎo)，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。

“工業(yè)熱泵在很多行業(yè)已經(jīng)建立了可行性和經(jīng)濟(jì)性都較好的案例，如我們無錫夏利達(dá)這類紡織印染廠的余熱回收，電鍍廠的熱能供應(yīng)，屠宰場的熱源替代，以及精密加工行業(yè)產(chǎn)品清洗工藝的熱能替代等?！睙o錫夏利達(dá)董事長夏鋼向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，工業(yè)熱泵在推廣過程中，有的客戶不愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)去進(jìn)行技改，除非企業(yè)的決策人能夠出面，要求下面的管理人員配合做相應(yīng)的技改。

此外，很多客戶的管理人員，他們會(huì)把重點(diǎn)精力放在生產(chǎn)層面的管理，對(duì)于能源供應(yīng)新技術(shù)了解較少，需要有一個(gè)學(xué)習(xí)和接納的過程，還有企業(yè)場地的限制、經(jīng)營環(huán)境的不確定性等外部原因的影響等。因此，這些設(shè)備和技術(shù)落地的周期會(huì)比較長，這些需要政府、客戶、社會(huì)團(tuán)體機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同努力去推動(dòng)。