社會供暖需要去碳化

供暖占全球工業(yè)和建筑能源消耗的近20%，約占能源領域排放的四分之一。中國的建筑和工業(yè)領域約占全球熱能消耗的三分之一，因此對全球趨勢具有重大影響。在過去十年中，中國建筑的熱消耗增長速度比其他任何國家都快，使中國成為當今建筑空間和水加熱的第二大市場，僅次于美國。

目前，中國的供熱嚴重依賴煤炭。在建筑和工業(yè)熱力終端能源使用量中，約有一半為煤炭直接供熱。如果將用于集中供暖以及為建筑和工業(yè)熱力發(fā)電的煤炭計算在內(nèi)，中國CO2排放量和煤炭使用量的40%來源于供熱。雖然中國已采取政策改善空氣質(zhì)量、減少CO2排放，提高能效，但是該比例在過去十年中僅下降了5%。因此，社會供暖需要進一步去碳化。

▌什么是熱泵？

熱能由高溫物體傳向低溫物體，熱泵則是能將熱能由低溫物體轉移至高溫物體的裝置，可以為用戶提供采暖、制冷、熱水、烘干等功能。熱泵本身并不生產(chǎn)熱，只是熱的搬運工。

圖 | 熱泵的類型與運用（圖源：IEA）

熱泵作為綠色低碳的熱能供應方案，具備環(huán)保節(jié)能、能效比高、運行費用低等優(yōu)勢，可廣泛應用于建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及交通等領域，帶來巨大的環(huán)境效益和社會效益。

▌熱泵：中低溫熱力脫碳的有效解決方案

圖 | 2019-2023年中國及世界其他地區(qū)的熱泵銷量（IEA）

盡管熱泵銷量在2023年有3%的下降，但是全球熱泵銷量在2020年的基礎上增長了30%，熱泵在全球的銷售勢頭空前強勁。中國是當前全球最大的建筑用熱泵市場，市場上的在售熱泵是集中供暖管網(wǎng)以及建筑和工業(yè)熱力脫碳的最高效選擇之一。在中國中部和南方地區(qū)，熱泵已成為新建和既有建筑采暖制冷的標配。

雖然熱泵的能耗平均只有電熱或化石燃料解決方案的五分之一到三分之一，但是與其他方案相比，購買熱泵從長遠來看物有所值。但是由于前期投入成本高，所以在工業(yè)和區(qū)域供熱中不常見。

▌熱泵的擴張潛力

目前，中國建筑中安裝的分布式熱泵占全球總裝機的四分之一，其安裝總量超過2.5億千瓦，約占建筑熱力需求的4%?？紤]到中國碳中和目標的承諾目標情景（APS），2050年，熱泵安裝量將達到14億千瓦，可滿足熱力需求的25%。若想實現(xiàn)APS目標，從現(xiàn)在到2050年期間，每年建筑中熱泵安裝量需要達到約1億千瓦，相當于美國、中國和歐盟2022年熱泵部署安裝量的總和。

圖 | 2022年各地區(qū)熱泵產(chǎn)能（IEA）

▌熱泵的應用前景（余熱利用及電網(wǎng)脫碳）

中國北方集中供暖管網(wǎng)使用熱泵有助于減少對煤炭的依賴，提高燃燒效率，同時利用余熱和可再生能源。雖然已有大型熱泵部署，但80%以上的熱力生產(chǎn)仍主要依靠煤炭。熱泵能提高系統(tǒng)效率，結合熱儲能還能平衡可再生能源的不穩(wěn)定性。余熱回收在水泥等行業(yè)已廣泛應用，且有大量低溫余熱資源可用熱泵利用。到2050年，余熱潛力巨大，但小型工業(yè)企業(yè)需要證明余熱回收的經(jīng)濟效益，并與其他用戶有效協(xié)調(diào)。政府行動是開發(fā)余熱回收潛力的關鍵。

到2050年，熱泵將為中國建筑供熱領域減排貢獻約30%，建筑供熱的二氧化碳排放量將大幅減少，同時顯著降低PM2.5等空氣污染物排放。輕工業(yè)熱力排放也將大幅下降，熱泵在其中扮演重要角色。電氣化和可再生能源的增加將減少熱泵的間接排放，使其排放量將比燃氣鍋爐低近60%。盡管熱泵會增加電力需求，但其高峰負荷影響只有建筑內(nèi)電器設備的高峰負荷影響的一半。

▌擴大熱泵部署帶動投資增長

中國在熱泵技術創(chuàng)新和制造方面領先全球，2022年全球銷售的熱泵中約有35%產(chǎn)自中國。中國熱泵行業(yè)的就業(yè)人數(shù)目前已超過30萬；承諾目標情景下，該數(shù)字到2050年將翻一番。相應地，很可能需要對熱泵安裝人員等有關從業(yè)者進行職業(yè)培訓和技能提升。

APS下，工業(yè)和建筑部門用于加速熱泵部署的投資需求持續(xù)增加，主要體現(xiàn)在：

建筑領域：每年的投資額需要在目前的基礎上，到2030年增加兩倍，達到300億美元（2000億人民幣），到2050年增加三倍，相當于2022年歐盟和美國風力發(fā)電投資額的總和。

輕工業(yè)領域：到2050年大規(guī)模熱泵裝機將增加到3000萬千瓦，這將需要約200億美元（1400億人民幣），相當于2022年中國輕工業(yè)在天然氣熱力方面的支出額。