我国建筑业、工业和农业消耗大量中低温热能,且大部分由化石燃料制备,可再生能源利用比例低。目前,建筑运行中化石能源消耗相关的碳排放约22亿吨;工业能耗约1400 Mtce（百万吨煤当量）,其中50%-70%为化石燃料生产的热能形式消耗;农业温室大棚、畜牧养殖供暖热源仍主要为燃煤锅炉。在全面推进碳达峰与碳中和的战略背景下,能源领域将产生革命性变化,最显著的一点是能源转换链条由目前的“燃料产热、热发电"变革为“绿电生产、电制热”,终端用能电气化态势明显。

热泵作为一种可再生能源利用装置,是电制热的最有效方式,其显著的节能、减碳特征成为替代化石能源中低温热能生产的最优技术方案。本《热泵助力"碳中和"白皮书》从热泵技术原理、应用现状、应用前景和减碳效益四个方面分析了热泵技术在碳达峰与碳中和中发挥的作用。

随着碳达峰和碳中和政策的全面推进,热泵技术应用前景广阔。在建筑行业,热泵技术可应用于新建建筑和既有建筑改造的供暖制冷和热水供应,其二氧化碳排放量相对燃煤锅炉降低60-80%;对于工业生产,大容量的高温工业热系是解决工业能源脱碳的有效方案之一;对农业部门,热泵技术在农业环境调控、农产品干燥中的应用可以带来20-60%的节能效果;另外,热泵在电动汽车空调、洗碗机和洗衣机中均有广阔的应用情景。

在热泵应用规模显著增长情景下,由热泵应用、电力生产方式改革、需求侧改造的共同作用下, 2060年建筑供暖与热水供应、工业中低温用热、农业环境调控领域碳排放量将由现在的3.29亿吨降低至7.48亿吨,实现81%的碳减排,潜在碳减排占2019年碳排放的31.4%,其中热泵减排量达20.95亿吨,占总减排量的70%,电力端减排量和需求侧减排量分别为3.44亿吨和5.87亿吨。

显著增长情景下,建筑行业减排量为8.69亿吨/年、工业生产20.89亿吨/年、农业环境调控1.22亿吨/年。且随着热泵应用规模增速增加,碳排放量下降越快,减排量越明显。若2060年电力实现"脱碳",热泵实现应用场景的全覆盖,则中低温供热领域可实现零碳”。同时,热泵应用还能一定程度上实现柔性用电,有助于电力调峰。热泵应用的减排量也有助于在碳交易市场创造巨额价值。热泵技术的推广还能为我国环保、民生事业做出显著贡献。

热泵技术作为绿色低碳的热能供应方案,是供热领域替代化石能源、实现碳中和的必然路径。中低温供热领域实现碳中和的关键在于热泵技术的普及应用。碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,在创建社会主义生态文明建设的伟大征程上,热泵技术可为我国乃至全球的碳达峰、碳中和事业做出巨大贡献。