在以化石燃料為主導的能源供應結構下，CO2等溫室氣體的大量排放引起了全球氣候變暖，導致自然災害、極端天氣現(xiàn)象頻發(fā)，不僅造成巨大的經濟財產損失，也為經濟可持續(xù)發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)?；诋斍暗墓I(yè)能源消費現(xiàn)狀，除了大力開發(fā)利用新能源外，提高節(jié)能效益也是緩解能源結構問題的必然選擇。

 

　　1、推動用能轉型，高溫工業(yè)熱泵受關注

　　自“雙碳”目標提出以來，我國圍繞節(jié)能減排工作的支持政策與技術路線均加速落地，優(yōu)化能源供應結構、提高清潔能源應用比例逐漸成為各行業(yè)高質量發(fā)展的共識，綠色低碳的經濟體系正在經濟社會能源變革的大趨勢下加快構建。

 

　　據國家統(tǒng)計局數(shù)據顯示，2022年全國能源消費總量為54.1億噸標準煤，比上年增長2.9%。其中煤炭、石油、天然氣等化石能源占比達82.5%。從各用能部門來看，工業(yè)部門能源消耗占比高達66%，工藝用熱占到總工業(yè)能耗的50%-70%。因此，為成功實現(xiàn)2030年“碳達峰”和2060年“碳中和”目標，推動工業(yè)用能轉型、建設清潔低碳的能源體系應是優(yōu)先關注的重點所在。

 

中國能源消費結構變化趨勢及用能行業(yè)消費結構

數(shù)據來源：國家統(tǒng)計局、國家能源局、中國政府網、搜狐智庫等

 

　　工業(yè)節(jié)能不僅要提高能源的有效利用率，還要盡可能降低用能過程中的能量損耗。數(shù)據顯示，在工業(yè)生產中，我國有近50%的工業(yè)能耗沒有被利用，而是以廢氣、廢水等各種形式的余熱直接浪費掉，目前我國余熱資源平均回收利用率僅為30%左右，落后國際先進水平10-20個百分點。

 

　　在巨大的余熱資源回收利用潛力下，高溫工業(yè)熱泵受到暖通空調行業(yè)的廣泛關注，其作為一種可以將低品位熱源轉換為高品位熱源的節(jié)能設備，能夠穩(wěn)定提升一次能源的利用效率，替代燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐等產品，從而助力能源結構的清潔化轉型。

 

　　目前，各大企業(yè)開始積極突破高溫工業(yè)熱泵關鍵技術，不僅在性能指標提升、工業(yè)化場景需求等多方面深入研究，更在各應用領域開展產品功能驗證，不斷適配多元化的工藝環(huán)境要求，加速高溫工業(yè)熱泵在細分應用領域的市場滲透。

 

　　2、政策/需求/市場，三方合力推高市場熱度

　　具體來看，高溫工業(yè)熱泵之所以得到更多的關注和研究，產業(yè)在線認為主要是源于以下三方面的合力助推。

 

　　第一是政策機制利好。

 

　　自2020年我國明確提出“30·60”雙碳目標以來，國家和各省市發(fā)布了多份涉及大氣污染防治、建筑用能電氣化、能源發(fā)展規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護、公共機構用能替代、工業(yè)能效提升等領域的政策文件，熱泵作為減碳工作的關鍵節(jié)能技術被屢次提及并明確支持推廣。

 

　　在工業(yè)領域，為加快推進工業(yè)綠色低碳轉型，各地政府自去年下半年起便陸續(xù)發(fā)布了各自地方版的《工業(yè)領域碳達峰實施方案》，主要內容包括：要深入推動工業(yè)用能電氣化，在鑄造、玻璃、陶瓷等重點行業(yè)開展高溫熱泵、大功率電熱儲能鍋爐等電能替代，擴大電氣化終端用能設備使用比例，并重點對工業(yè)生產過程1000℃以下中低溫熱源進行電氣化改造等。

 

　　從行業(yè)角度看，國家將重點聚焦鋼鐵、建材、石化化工、有色金屬、消費品、裝備制造、電子等7大行業(yè)，制定或研究各行業(yè)的碳達峰實施方案和低碳發(fā)展路線圖，以分業(yè)施策的工作方針降低碳排放強度，控制碳排放量。

 

　　因各地資源存在差異，地方政府的政策文件存在不同側重。吉林等地通過征集可再生能源建筑應用項目活動，對空氣源熱泵、工業(yè)余熱熱泵、污水源熱泵、土壤源熱泵等項目進行專項資金補貼；得益于豐富的地表水資源，長江流域的江蘇、浙江等多個工業(yè)大省對水源熱泵等可再生能源利用技術給予了更多專項支持。此外，華東地區(qū)在進行江水源熱泵建設的同時，還創(chuàng)新發(fā)展出氣候債等綠色金融產品，對熱泵的應用推廣帶來了新的發(fā)展思路。

 

　　2022年以來國家及地方高溫熱泵相關政策（部分）

　　圖片數(shù)據來源：各部委、省市、相關單位官網

 

　　第二是需求潛力釋放。

 

　　目前，工業(yè)能耗占據我國總能耗的半數(shù)以上，其中50%以上為熱能，如此巨大的能源消耗背后是高于世界平均水平30%的工業(yè)品單位能耗和30%的余熱利用率不足，多數(shù)余熱被當作不可再生資源損耗。

 

　　據統(tǒng)計，我國每年150℃以下的熱能需求約占需求總量的33%，達145億GJ，假如這部分能量可以通過高溫熱泵的余熱回收提供，可節(jié)省近2.6萬億度電的用能消耗，約占2022年全年用電量的30%。因此，面對工業(yè)領域龐大的余熱資源，使用工業(yè)熱泵技術將其回收利用來滿足流程、非流程工業(yè)或商用建筑領域的用熱需求，將創(chuàng)造巨大的經濟效益和社會效益。

 

　　2022年電熱直接轉化與熱泵總耗電量對比 

　　圖片數(shù)據來源：公開資料整理

 

　　從當前的工業(yè)余熱分布角度來看，鋼鐵、水泥、合成氨行業(yè)的余熱資源相對更豐富，約占整體工業(yè)余熱的88%，并主要以高溫煙氣余熱、冷卻介質余熱、廢水余熱、廢氣余熱、化學反應余熱等形式存在。

 

　　在地區(qū)分布上，工業(yè)余熱資源主要集中在北方地區(qū)，包括河北、江蘇、山東、遼寧、山西等地，而紡織、造紙、醫(yī)藥、橡膠、食品制造等非流程工業(yè)的用熱需求則多分布在東部地區(qū)。在季節(jié)方面，工業(yè)領域余熱資源季節(jié)性差異相對較小，但建筑領域用熱需求季節(jié)性差異較大，總體上呈現(xiàn)出夏季用熱少、余熱多，冬季用熱多、余熱少的現(xiàn)象。

 

　　因此，利用高效節(jié)能的暖通設備充分回收利用余熱資源、解決區(qū)域空間余熱資源輸配和季節(jié)性儲熱問題將成為提高能源效率的重要技術路線之一，為高溫工業(yè)熱泵的規(guī)模發(fā)展帶來更多機遇。

 

　　第三是場景應用拓展。

 

　　近年來，我國對工業(yè)、制造業(yè)、新基建領域開展了大規(guī)模的投資建設，使相關行業(yè)對暖通設備保持了較高需求，尤其在碳減排工作的推動下，具備節(jié)能、高效等優(yōu)勢的高溫工業(yè)熱泵產品得到了更多青睞，并在眾多行業(yè)應用中加速拓展。

 

　　高溫工業(yè)熱泵在各應用領域對低位熱能的回收利用示意圖

　　以當下發(fā)展火熱的鋰電行業(yè)為例，在全面應對氣候變化、推動減碳增效等一系列政策推動下，鋰電行業(yè)迎來了巨大的投資機遇和市場需求，顯著推動了鋰電池產業(yè)的高質量發(fā)展。在鋰電池各生產環(huán)節(jié)上，鋰電隔膜和電極涂布生產、化成工序以及鋰電池注液后的真空干燥過程均可通過高溫熱泵技術來滿足高溫、干燥的需求。

 

　　此外，在鋰電池原材料保存和電池制備過程中，轉輪除濕機能夠很好地滿足環(huán)境溫濕度要求，但為了保證設備的除濕效果，70-80℃的常溫熱泵通常無法滿足轉輪除濕系統(tǒng)中對110-140℃再生溫度的要求，因此高溫熱泵與轉輪除濕系統(tǒng)的結合能更好地保證設備運行的可靠性，而且相比傳統(tǒng)電加熱方式，節(jié)能減排效果更加顯著。

 

　　目前，在企業(yè)、高校、科研單位等多方共同努力下，高溫工業(yè)熱泵應用場景愈發(fā)豐富，已能夠較好地滿足食品制造、生物制藥、化工行業(yè)、紡織印染、畜牧養(yǎng)殖等工農業(yè)、建筑業(yè)領域的制熱、制冷、熱水和烘干需求。根據各工業(yè)部門用熱規(guī)模、余熱匹配情況與溫度水平統(tǒng)計得出，當前食品、紡織、造紙與化工等行業(yè)相對具有更大的增長潛力，值得廠商重點關注。

 

　　綜上所述，在多重利好之下，高溫工業(yè)熱泵市場的熱度持續(xù)上升。截至目前，高溫工業(yè)熱泵的技術已經相對成熟，正逐步進入加速推廣期，超高溫熱泵仍處于研發(fā)階段，對于150℃以上的流程工業(yè)余熱這一藍海市場，工業(yè)熱泵產品仍然有更可觀的發(fā)展空間值得期待。

 

　　但需要強調的是，高溫工業(yè)熱泵雖然在近幾年取得了顯著進步，但其關注度的提升與歐洲能源危機引起的海外需求高漲存在較大關聯(lián)性，國內市場規(guī)模在短期內難以快速釋放。因此，面對節(jié)能減碳的政策利好，相關參與者應積極攻克關鍵技術、精準聚焦用戶需求，為各細分領域及場景提供匹配度最高的解決方案，在這一藍海市場挖掘更多發(fā)展機遇。