2024年中国热泵的未来.pdf

中国热泵的未来In collaboration withThe IEA examines the full spectrum of energy issues including oil,gas and coal supply and demand,renewable energy technologies,electricity markets,energy efficiency,access to energy,demand side management and much more.Through its work,the IEA advocates policies that will enhance the reliability,affordability and sustainability of energy in its 31 member countries,13 association countries and beyond.This publication and any map included herein are without prejudice to the status of or sovereignty over any territory,to the delimitation of international frontiers and boundaries and to the name of any territory,city or area.Source:IEA.International Energy Agency Website:www.iea.orgIEA member countries:AustraliaAustriaBelgiumCanadaCzech RepublicDenmarkEstoniaFinlandFranceGermanyGreeceHungaryIrelandItalyJapanKoreaLithuaniaLuxembourgMexicoNetherlandsNew ZealandNorwayPolandPortugalSlovak RepublicSpainSwedenSwitzerlandRepublic of TrkiyeUnited KingdomUnited StatesThe European Commission also participates in the work of the IEAIEA association countries:Argentina BrazilChinaEgyptIndiaIndonesiaKenyaMoroccoSenegalSingapore South Africa Thailand UkraineINTERNATIONAL ENERGYAGENCY清清华大学建筑节能研究中心 清华大学建筑节能研究中心（BERC）成立于 2005 年，其使命是根据国家和国际能源环境目标，致力于中国建筑节能环保发展和创新研究。清华大学建筑节能研究中心的主要研究包括：清华大学建筑节能研究中心的主要研究包括：核算中国建筑能耗排放现状并进行战略展望。人行为和建筑模拟研究。创新高效建筑节能技术和系统的研发。对各类建筑节能技术的应用研究，包括：中国北方采暖，农村住宅和城镇住宅，以及公共建筑。BERC参与国际交流与合作项目，包括与国际能源署的持续合作。自 2007 年以来，BERC每年负责编制出版中国建筑节能年度发展报告（中文版），自 2016 年 以 来 每 年 出 版 China Building Energy Use and Emission Yearbook（英文版）。最 新 的 报 告 Decarbonize Urban Heating System-China Building Energy and Emission Yearbook 2023（英文版），可从以下链接免费下载：https:/ 摘要 4 I EA.CC BY 4.0.摘要摘要 供热是一项需要进一步脱碳的基本社会服务，而中国的供热选择对全球供热趋势具有重大影响。中国热力消费占全球总量近 33%，其中工业部门消费占全球的比重高达 40%，而建筑部门消费占全球的比重约为 20%。通过热泵推进电气化为供热脱碳提供了关键杠杆。不断增长的空间供暖和热水供应需求，以及清洁供暖的政策推动，使近年来中国的热泵销量有所增加。这份报告是与清华大学合作撰写的，概述了中国建筑部门、工业部门和集中供暖管网的热泵现状，并检验了进一步加速部署的热泵潜力。热泵对实现中国 2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和的目标发挥着重要作用。本报告强调了增加热泵应用的关键机会。在“十五五”规划之前，本报告研究了能够消除障碍、加速部署热泵的关键政策措施。中国热泵的未来 致谢 5 I EA.CC BY 4.0.致谢、致谢、主要作者主要作者及贡献及贡献 中国热泵的未来报告由国际能源署和清华大学建筑节能研究中心共同编制。国际能源署首席能源技术官 Timur Gl 和清华大学建筑节能研究中心主任江亿教授负责报告的设计和指导。技术创新部门主任 Araceli Fernandez Pales、清华大学建筑节能研究中心副主任夏建军教授、和胡姗在项目开发全程中提供了战略指导。Chiara Delmastro 和 Rafael Martinez Gordon 协调报告的分析和制作，并担任主要作者。Conor Gask（政策）和 Yannick Monschauer（热泵的优势）牵头负责报告的专题部分。国际能源署的其他主要作者和贡献者有（按姓氏字母顺序）：Clara Camarasa（政策）、Jianlan Dou（可负担性、供应链）、Alexandre Gouy（工业应用）、Anthony Vautrin（电力系统灵活性）、Fabian Voswinkel（制冷剂、工业应用），以及 Biqing Yang（利益攸关方参与、政策）。以下人员做出了宝贵贡献：Caleigh Andrews、Francois Briens、Daniel Crow、Roland Gladushenko、Will Hall、Konstantina Kalogianni、Jack Lynch、Vincent Minier、Aloys Nghiem、Corine Nsangwe Businge、Camille Paillard、Jacopo Pasqualotto、Richard Simon，以及 Jacques Warichet。清华大学建筑节能研究中心的主要贡献者有（按姓氏字母顺序）：Jiewen Deng、Lin Fu、Xiaofeng Li、Zhaoyang Liu、Wenxing Shi、Baolong Wang、Qingpeng Wei、Yanting Wu、Xiaoyun Xie、Tianhao Xu、Xudong Yang、Ziyi Yang，以及Yulin Zhu。特别感谢 Hengyi Zhao（中国节能协会热泵专业委员会）和产业在线（ChinaIOL）对数据收集的支持和宝贵见解。国际能源署的以下人员提供了宝贵的见解和反馈：Stephanie Bouckaert（需求部门主任）、Laura Cozzi（可持续性、技术和展望司司长）、Dennis Hesseling（天然气、煤炭和电力市场部主任）、Rebecca McKimm（中国合作部主任）、Brian Motherway（能效和包容性转型办公室主任）、Melanie Slade（高级项目经理），以及 Dan Wetzel（可持续转型跟踪部门主任）。Per-Anders Widell 在全程中提供了必要的支持。Lizzie Sayer 为文稿提供了编辑。中国热泵的未来 致谢 6 I EA.CC BY 4.0.感谢国际能源署传播和数字办公室，特别是 Jethro Mullen、Poeli Bojorquez、Curtis Brainard、Jon Custer、Hortense de Roffignac、Astrid Dumond、Merve Erdil、Grace Gordon、Julia Horowitz、Oliver Joy、Clara Vallois、Lucile Wall、Therese Walsh，以及 Wonjik Yang。2024 年 1 月 18 日，项目在北京清华大学举行了咨询研讨会，来自政府、主要制造商和学术界的 30 多名代表参加了会议。与会者为本报告提供了宝贵的见解和反馈。国际应用系统分析研究所为空气污染及相关健康影响提供了建模支持。本报告是在能源基金会对国际能源署的清洁能源转型项目的资金支持下编写的。本报告反映了国际能源署秘书处和清华大学建筑节能研究中心的观点，但未必反映国际能源署各成员国或能源基金会的观点。以下同行评审员为提高报告质量提供了必要的反馈意见：Andrej Jentsch AGWF，国际能源署区域供热供冷技术合作项目 Charity Lao Torregosa 亚洲开发银行 David Morgado 亚洲开发银行 Lei Zhang 亚洲开发银行 Jieyi Duan 北京能源国际控股有限公司 Rui Li 北京建筑大学 Jiakun Zhao 英国驻华大使馆 Wei Feng 中国科学院 Xiaohua Niu 中国城镇供热协会 Guangwei Ying 中国电力发展促进会 Pengcheng Li 中国标准化研究院 Jianhong Cheng 中国标准化研究院 Meng Liu 中国标准化研究院 Yujuan Xia 中国标准化研究院 Yong Qiao 中国水电水利规划设计总院 Lei Zeng CLASP 中国 Yuki Kamioka 大金 Lin Duanmu 大连理工大学 Allan Bertelsen 丹麦驻华使馆 Henrik Bruun Martens 丹麦驻华使馆 Matthew Aylott 英国能源安全和净零排放部 Eloi Piel 欧洲热力协会（EuroHeat&Power）Zhigao Wang 能源基金会 Yanbing Zhao 能源基金会 Tan Zheng 能源基金会 Hua Liu 格力 中国热泵的未来 致谢 7 I EA.CC BY 4.0.Caroline Haglund Stignor 瑞典研究院热泵中心 Stephan Renz 国际能源署热泵技术合作项目（HPT TCP）Jonas Lundsted Poulsen 国际能源署热泵技术合作项目 附录 58 Hongyou Lu 劳伦斯伯克利国家实验室 Nan Zhou 劳伦斯伯克利国家实验室 Alvin Lin 自然资源保护协会 Anders Hove 牛津大学能源研究所 Tsutomu Ishihara 松下电器 Guangxu Wang 落基山研究所 Bin Hu 上海交通大学 Yiwei Zou 联合国环境署臭氧秘书处 Zhuolun Chen 联合国环境署哥本哈根气候中心 Wei Zhong 浙江大学 报告免费分享+V：R t h e 4 5中国热泵的未来 目录 8 I EA.CC BY 4.0.目录目录 执行摘要.11 导言.15 第 1 章.中国的供热.19 要点.19 导言.19 供热脱碳现状和前景.23 中国供热政策概况.41 第 2 章.中国部署热泵的前景和机遇.46 要点.46 导言.46 本报告的热泵分类.48 建筑热泵的应用前景.49 工业热泵的应用前景.56 特别关注：接入区域供热管网的热泵.62 特别关注：使用热泵对热能进行回收和再利用.66 第 3 章.热泵部署的影响.70 要点.70 导言.70 环境与公共健康.71 供应链.79 创造就业.82 投资需求和可负担性.83 电力系统和需求灵活性.89 创新活动和需求.95 第 4 章.热泵部署的政策解决方案.97 根据中国碳中和目标制定热泵部署综合政策框架.97 在中国建筑部门推广热泵的措施.100 在中国工业部门推广热泵的措施.111 支持发展可持续热泵供应链的措施.116 通用附录.122 缩略语和缩写.122 词汇表.123 中国热泵的未来 目录 9 I EA.CC BY 4.0.图图表目录表目录 2010-2022 年中国建筑和工业部门的供热终端能源消费及其在全球总量中的占比.21 2022 年中国不同部门各温度水平的热力终端能源消费.24 2022 年每平方米建筑面积和人均的空间供暖和热水相关二氧化碳排放量的跨国比较27 2013-2021 年住宅热水器拥有情况和 2021 年安装的主要住宅热水设备类型.33 2022 年不同管网连接类型的建筑面积，以及 2022-2050 年承诺目标情景和既定政策情景下建筑面积和有用空间供暖强度的演变.34 2010-2050 年承诺目标情景和既定政策情景下空间供暖和热水的终端能源消费.35 2010-2050 年既定政策和承诺目标情景下中国不同燃料和工业细分部门的能源需求 38 2022 年、2030 年和 2050 年承诺目标情景下中国不同温度水平的工业供热需求.40 2010-2050 年既定政策情景和承诺目标情景下中国轻工业供热用能的燃料构成.41 2011-2023 年中国供热政策概况.45 2015-2022 年部分热力市场中，热泵在空间加热设备销量中的占比.51 2022-2050 年既定政策情景与承诺目标情景下中国建筑热泵的存量（左）和销量（右）.52 2022-2050 年既定政策情景和承诺目标情景下中国不同气候区的建筑热泵存量.54 2022 年，不同室外和室内温度条件下，空气-空气和空气-水热泵的性能系数.56 中国部分工业部门不同温度水平和热泵部署潜力范围下，工业热泵可满足的供热需求比例.61 2030-2050 年，既定政策情景和承诺目标情景下，中国轻工业不同温度水平的工业热泵装机容量.62 在区域供热管网中集成热泵和余热.64 中国部分气候区不同管网的供水和回水温度.65 2021 和 2050 年，中国不同温度水平和领域的余热供应.68 2030 和 2050 年，对中国发电厂和工业所产生的余热进行回收和再利用的热泵的部署潜力.69 图 3.1 2022-2050 年既定政策情景和承诺目标情景下中国空间供暖和热水的二氧化碳直接减排情况 72 图 3.2 2022 和 2030 年承诺目标情景下电加热器和热泵与燃气锅炉的温室气体年排放量比较.73 图 3.3 2022-2050 年既定政策情景和承诺目标情景下中国轻工业供热二氧化碳直接排放变化.76 图 3.4 2022-2030 年承诺目标情景下中国建筑空间供暖和热水直接燃料燃烧产生的主要空气污染物排放量.78 图 3.5 2017-2020 年中国建筑热泵的国内销售和出口情况及 2022 年全球各地区热泵产能份额.80 图 3.6 2022 年中国热泵各板块前三大制造商的市场份额和市值及各省产量份额.81 图 3.7 2022-2030 年既定政策情景和承诺目标情景下中国建筑热泵的产能和国内需求预测 82 图 3.8 2022-2030 年既定政策情景和承诺目标情景下中国热泵行业的就业情况.83 图 3.9 2022-2050 年既定政策情景和承诺目标情景下中国建筑和轻工业热泵的市场规模.84 图 3.10 2023 年居民用电价格与天然气价格的比率.85 图 3.11 中国不同气候区城市地区的住宅热泵和替代方案的供热供冷平准化成本.86 图 3.12 2023 年北京农村地区住宅热泵和替代方案的供暖平准化成本.87 图 3.13 2022 和 2030 年承诺目标情景下中国轻工业不同技术的供热平准化成本.89 图 3.14 2022-2050 年在承诺目标情景下不同供暖技术的建筑冬季高峰电力需求贡献量以及不同技术的热力设备保有量.90 中国热泵的未来 目录 10 I EA.CC BY 4.0.图 3.15 2030 年承诺目标情景下冬季和夏季不同终端用途的建筑日平均负荷曲线.91 图 3.16 2001-2020 年中国热泵专利及其在全球热泵专利中所占份额，以及 2019-2020 年各国热泵专利分布情况.96 中国热泵部署面临的政策挑战.98 政策建议摘要.99 推动中国建筑部门热泵部署的行动.100 2023 年中国不同热水器的能效标识.108 加强建筑部门热泵普及的政策系列方案.110 推动中国工业部门热泵部署的行动.111 专栏清单专栏清单 专栏 1.1 中国区域供热和煤炭统计.21 专栏 1.2 集中供暖：世界最大的工业和建筑部门供热管网.25 专栏 1.3 气候区及其对空间供暖设备选择的影响.27 专栏 1.4 国际能源署估算工业供热需求的方法.37 专栏 1.5 中国北方清洁取暖试点示范.44 专栏 2.1 选择热泵的注意事项.49 专栏 2.2 热泵热水器的作用.54 专栏 2.3 工业热泵的技术规格.59 专栏 2.4 吸收式热泵以及深层和中深层地源热泵在区域供热管网中的作用.66 专栏 3.1 限制制冷剂排放可进一步提高热泵的优势.73 专栏 3.2 电网脱碳能加强热泵减排.76 专栏 3.3 空气源热泵的地理位置会在夏季和冬季影响城市热岛和热泵运营效率.78 专栏 3.4 中国居民供暖的分时电价.92 专栏 3.5 供热、电力和工业部门中的热储能.94 专栏 4.1 荷兰政府鼓励“去天然气化就绪”改造的方案.102 专栏 4.2 加利福尼亚州更新建筑规范和措施，促进新建建筑采用热泵的可负担性.103 专栏 4.3 部分国家针对消费者的热泵政策支持方案.104 专栏 4.4 Octopus Energy 将智能家居控制与经济型热泵相结合以支持供暖脱碳.105 专栏 4.5 日本对热水技术标识的统一化.108 专栏 4.6 太阳能热泵推动拥有光伏电池板的家庭优化自发自用.109 专栏 4.7 工业余热回收为汉堡市区域供热管网提供热力.112 专栏 4.8 国际能源署计划推动热泵工业应用的研究.113 专栏 4.9 丹麦能效责任制度节能效果显著.115 专栏 4.10 热泵已为中国一些轻工业部门带来显著的运营成本节省和节能的效果.116 专栏 4.11 英国的清洁热力市场机制促进热泵销售.118 专栏 4.12 EUCERT 计划为热泵安装人员提供培训和教育.119 专栏 4.13 三菱在欧盟“REACT”项目中探索热泵需求响应成熟度.121 表清表清单单 不同温度水平的工业热泵技术成熟度.58 中国将热泵纳入区域供热系统的部分案例研究.65 中国热泵的未来 执行摘要 11 I EA.CC BY 4.0.执行摘要执行摘要 供供热是一项需要进一步脱碳的基本社会服务热是一项需要进一步脱碳的基本社会服务 供热占全球工业和建筑部门用能的近供热占全球工业和建筑部门用能的近20%20%，占能源部门排放量的约四分之一。，占能源部门排放量的约四分之一。中国建筑和工业约占全球热力消费的三分之一，因此对全球趋势具有重大影响。过去十年中，中国建筑热力消费的增长速度居各国之首，目前建筑空间供暖和热水的的能源需求约为 12 艾焦，已成为仅次于美国的第二大市场。由于中国供热设备普及率不断提高，这一趋势并无放缓迹象。2010-2022 年，中国工业部门的热力消费增长了 13%，达到 38 艾焦其中近 20%是 200C 以下的中低温热力这最适合热泵应用的温度范围。同期，200C 以下的热力消费增长了 7%，并且随着中国向高附加值产业转移，其在需求总量中的份额也将增加。目前中国目前中国供供热热严重依赖煤炭严重依赖煤炭。在建筑和工业供热终端能源使用量中，约有一半为煤炭直接供热。如果将用于区域供热以及为建筑和工业供热发电的煤炭计算在内，中国二氧化碳排放量和煤炭使用量的 40%来源于供热。然而，由于中国已采取政策改善空气质量、减少二氧化碳排放并最大限度提高能效，该比例在过去十年中下降幅度超过 5%。热泵为中低温热泵为中低温供供热热脱碳提供脱碳提供实证有效的解决方案实证有效的解决方案 热泵在全球的销售势头空前强劲热泵在全球的销售势头空前强劲。全球热泵销量已在 2020 年基础上增长了近 30%，尽管 2023 年经历了 3%的收缩。中国是当前全球最大的建筑用热泵市场，占全球销售额的四分之一以上；2023 年，中国是全球主要热泵市场中唯一增长的市场，销量增幅高达 12%。中国市场上的在售热泵是区域供热管网以及建筑和工业供热脱碳的最高效选择之一。2022 年，热泵占中国建筑供热设备销售额的 8%；在中国中部和南方的一些地区，热泵已成为新建和既有建筑供热供冷的标配。采用热泵提供家用热水正在兴起，主要是在城市地区和商业建筑中，但热水市场仍以传统的电热水器和燃气锅炉为主。热泵的能耗平均只有电加热器或化石燃料解决方案的五分之一到三分之一，但在工业供热和区域供热中的使用仍不常见，其原因包括认知度低、前期成本高。与其他解决方案相比，购买热泵从长远来看物有所值，但高昂的前期成本仍构成与其他解决方案相比，购买热泵从长远来看物有所值，但高昂的前期成本仍构成障碍。障碍。空气-空气热泵在中国一些气候寒冷的地区以及夏热冬冷的城市，已经成为全寿命周期成本竞争力最高的供热选择，可以同时满足供热供冷需求。而空气-水热泵与前期成本较低但效率低下的电加热器相比，全寿命周期成本更低。不过，空气-水热泵比燃气锅炉更昂贵，并且只有在电价与燃气价格比具有竞争力的地区，中国热泵的未来 执行摘要 12 I EA.CC BY 4.0.才可以实现全寿命周期成本节约。工业热泵的前期成本是燃气锅炉的六倍多，但工业热泵的效率高，其全寿命周期成本现已远低于燃气锅炉和电锅炉，成本竞争力与燃煤锅炉相当。热泵在建筑和轻工业部门的部署具有最大扩张潜力热泵在建筑和轻工业部门的部署具有最大扩张潜力 目前，中国建筑中安装的分布式目前，中国建筑中安装的分布式热泵占全球总装机的四分之一热泵占全球总装机的四分之一，其安装总量超过2.5 亿千瓦，约占建筑热力需求的 4%。在考虑到中国碳中和目标的承诺目标情景（APS）中，到 2050 年，其安装量将达到 14 亿千瓦，可满足热力需求的 25%。要想实现承诺目标情景中的宏伟目标，从现在到 2050 年期间，每年建筑中热泵安装量需要达到约 1 亿千瓦，这相当于美国、中国和欧盟 2022 年热泵部署安装量的总和。在建筑部门，分布式热泵的最大应用潜力在于中国农村以及南方和中部城市，其部门，分布式热泵的最大应用潜力在于中国农村以及南方和中部城市，其在中国北方城市的新建建筑中的应用也预计将会增加在中国北方城市的新建建筑中的应用也预计将会增加。在承诺目标情景中，到2030 年，这些地区的热泵装机将翻不止一番，到 2050 年将达到现在的五倍。在气候温和或夏热冬冷的地区，随着供热设备普及率提高，可逆式空气-空气热泵的份额预计将增长。空气-水热泵市场预计也将扩大，特别是在中国北方的新建建筑中，因为北方地区更严格的建筑能源规范有利于热泵普及。承诺目标情景下，到 2050年农村地区的空气-水热泵销量将增加到现在的七倍，用于空间供暖的空气-空气机组的增幅更大。要确保热泵能高效运行，就必须提高人们对热泵技术及其应用的认识，并由有关人员对其进行熟练的安装。在各工业部门中，热泵的最大潜力在于满足温度低于在各工业部门中，热泵的最大潜力在于满足温度低于 200C200C 的的供热供热需求需求。在轻工业、纸浆和造纸业以及化工行业，中低温热力的使用比较普遍。目前，这些行业占中国工业热力消费的三分之一以上，占 200C 以下热力消费的四分之三以上。从理论上讲，热泵目前已经可以提供 1.75 亿-2.8 亿千瓦的潜在热力，足以满足前述行业当前供热需求的约 15%。承诺目标情景中，2025-2050 年期间每年将在轻工业部门安装热泵约 150 万千瓦，以满足到 2050 年 20%左右的供热需求。然而，在目前的工业脱碳计划中，对热泵的关注有限，而且由于热泵需要根据具体的工艺过程进行定制，导致标准化难度大，设备成本降低空间相对有限。因此，进一步支持为工业应用开发成本较低的先进热泵设计将非常重要。大型大型热泵可集成到现有区域供热系统中并优化余热利用热泵可集成到现有区域供热系统中并优化余热利用 应用于区域供热管网的热泵为进一步实现热力脱碳提供机遇应用于区域供热管网的热泵为进一步实现热力脱碳提供机遇。中国北方城市的区域供热管网中已部署了一些大型热泵，但供热管网 80%以上的热力生产仍然依赖煤炭。热泵可以通过降低管网回水温度来提高系统整体效率，若与热储能结合，还可能有助于避免波动性可再生能源弃电。中国北方城市依赖于 集中供暖，而大型热泵作为一种配合扩建和现代化计划的脱碳解决方案，已得到有关方面的关注。中国热泵的未来 执行摘要 13 I EA.CC BY 4.0.热泵还为余热回收提供机遇热泵还为余热回收提供机遇。中国已在水泥等行业系统推广余热回收，并且还有其他温度低于50C的余热资源，可通过在区域供热系统和产业集群中集成大型热泵加以利用。到 2050 年，来自火电厂、工业、数据中心和废水处理厂的余热将达到近 20 艾焦，其中三分之二适合引入热泵这相当于 6.5 亿千瓦的热泵装机，是轻工业潜力的 20 倍。目前，小型工业企业在以下方面面临尤其大的挑战：证明实施余热回收战略的经济效益，以及为发现共用区域供热管网联网带来的机遇而与其他热力用户和生产商的有效协调。政府采取行动克服这些障碍将是进一步开发余热回收潜力的关键。热泵部署必须与电网脱碳齐头并进热泵部署必须与电网脱碳齐头并进 承诺目标情景中，到承诺目标情景中，到 20502050 年分布式热泵将贡献中国建筑供热领域直接减排量的约年分布式热泵将贡献中国建筑供热领域直接减排量的约30%30%。由于在电气化和能效方面加大努力，建筑供热的二氧化碳直接排放量将从2022 年的 2.9 亿吨减少到 2050 年的 7000 万吨。改用热泵并且逐步淘汰煤炭和传统生物质供热也可以大幅减少当地的空气污染物，到 2030 年，居民供热产生的PM2.5 排放将减少近 80%。在承诺目标情景中，轻工业热力产生的二氧化碳直接排放量将从目前的 1.1 亿吨减少到 2050 年的 1 千万吨以下。到 2050 年，电气化将贡献轻工业热力减排量的三分之二，其中三分之一是热泵的贡献。若将直接和间接排放均计算在内，则目前中国已安装热泵每年的平均排放量已比目前中国已安装热泵每年的平均排放量已比燃气锅炉低燃气锅炉低 30%30%以上以上。在承诺目标情景中，到 2030 年，发电产生的间接排放将减少 40%以上，主要是由于太阳能、风能和核能部署增加。同年，热泵的年排放量将比燃气锅炉低近 60%。虽然增加热泵部署必定会推高电力需求，但在承诺目标情景下，2030 年热泵的高峰负荷影响将只有建筑内电器设备的高峰负荷影响的一半。扩大热泵部署扩大热泵部署会在全供会在全供应链创造增长和就业机应链创造增长和就业机会会 中国是建筑用分布式热泵的最大制造国，可迅速提高产量，以支持进一步增长中国是建筑用分布式热泵的最大制造国，可迅速提高产量，以支持进一步增长。中国在热泵技术创新和制造方面领先全球，2022年全球销售的热泵中约有35%产自中国。中国热泵行业的就业人数目前已超过 30 万；承诺目标情景下，该数字到2050 年将翻一番。相应地，很可能需要对热泵安装人员等有关从业者进行职业培训和技能提升。承诺目标情景下，工业和建筑部门用承诺目标情景下，工业和建筑部门用于加速热泵部署的投资需求持续增加。速热泵部署的投资需求持续增加。在建筑部门，每年的投资额需要在目前的基础上，到 2030 年增加两倍，达到 300 亿美元（2000 亿人民币），到 2050 年增加三倍，相当于 2022 年欧盟和美国风力发电投资额的总和。在轻工业部门，承诺目标情景下，到 2050 年大规模热泵装机将增加到 3000 万千瓦，这将需要约 200 亿美元（1400 亿人民币），相当于 2022 年中国轻工业在天然气热力方面的支出额。中国热泵的未来 执行摘要 14 I EA.CC BY 4.0.推动中国热泵部署的政策建议推动中国热泵部署的政策建议 制定全国热力脱碳行动计划，包括热泵部署具体行动制定全国热力脱碳行动计划，包括热泵部署具体行动 建筑建筑 增强能效标准 修订并统一各种热力设备标签，开展宣传活动 加强热泵前期成本支持 在新建建筑法规中纳入更严格的性能要求，为热泵普及做好铺垫 在协调热泵推广工作中，支持对现有建筑进行大规模系列改造 逐步取消对化石燃料热力的补贴，以便释放更多资金用于更清洁高效的热力解决方案 工业工业 提高认识，支持选择热泵解决方案 促进热泵研究示范项目 为克服安装、运行和维护成本障碍提供支持 扩大行动，通过在轻工业和区域供热领域使用热泵，推动余能回收 将热泵作为部分行业热力脱碳的推荐技术选择 供应链供应链 制定明确的清洁热力分类标准 设定热泵销售和部署增长目标 热泵推广与可再生能源增长齐头并进 提升制造、安装、操作和维护方面的就业机会和技能 加强数据监督，从而更好地了解热力脱碳机遇 考虑强化生命周期排放标准，以便为提高能效提供参考信息，包括氢氟碳化物、替代制冷剂使用等考虑因素 考虑未来热力电气化和热泵部署对电力系统和需求灵活调节能力的影响 长期长期 短期短期 短期短期 长期长期 短期短期 长期长期 中国热泵的未来 导言 15 I EA.CC BY 40.导言导言 中国的供热选择对全球供热趋势具有重大影响。在全球热力消费中，中国的占比接近 33%，其中工业部门占比 40%，建筑部门占比约 20%。目前，中国的供热严重依赖煤炭，但过去十年以来，由于政策驱动了供热脱煤，供热结构中的煤炭占比有所下降。通过热泵实现电气化可为供热脱碳提供关键杠杆，近年来在空间供暖和热水需求增长以及清洁供暖政策的推动下，中国的热泵销量有所提升。中国是建筑热泵的最大制造国，目前中国建筑中热泵安装总量已超过2.5亿千瓦，并且进一步增长潜力巨大。虽然工业部门的热泵普及率仍然有限，但部分产业在短期内具有热泵部署潜力。在区域供热管网中部署热泵也愈加得到关注。本报告概述了热泵在中国建筑、工业和区域供热领域的现状，考察了进一步加快部署的潜力。在实现中国力争 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的目标方面，热泵可以发挥重要作用，本报告重点介绍了提高热泵普及率的关键机遇。在第十五个五年规划（“十五五”）时期之前，本报告探讨了能够消除普及障碍和进一步加快部署的关键政策措施。本报告结构如下：第1章首先对当今中国的供热进行概述，包括从中国不同气候区、城乡建筑以及不同工业过程的角度考察供热脱碳，并描述中国目前的供热政策概况。第 2 章探讨从现在到 2050 年进一步部署热泵的前景，包括在中国的区域供热管网中部署热泵。报告详细描述各气候区建筑中热泵普及率的预测、热泵在不同工业过程中的普及潜力，以及热泵在轻工业部门中的前景。报告还特别重点介绍用于整合利用工业和区域供热管网余热的热泵，以及该技术在区域供热管网中的其他可能应用。第3章重点介绍热泵部署对减排和空气质量的影响，以及对中国规模庞大的热泵制造业、就业机会、投资需求和电力部门灵活调节能力的影响。第4章提出一系列综合政策措施建议，以应对中国部署热泵所面临的挑战，支持可持续热泵供应链的发展。中国热泵的未来 导言 16 I EA.CC BY 4.0.本报告中的情景、数据和部门界定本报告中的情景、数据和部门界定 国际能源署（IEA）在本报告中的 2050 年展望基于以下情景：国际能源署既定政策情景（国际能源署既定政策情景（STEPSSTEPS）：）：该情景根据对各国各部门于 2023 年 8 月底之前已出台的能源相关政策以及正在制定的政策进行的评估，反映当前政策情况。该情景还考虑到目前已规划的清洁能源技术的制造产能。国际能源署承诺目标情景（国际能源署承诺目标情景（APSAPS）：）：该情景假定世界各国政府和行业于 2023 年 8月底之前作出的各项气候承诺（包括国家自主贡献（NDC）和长期净零目标，以及电力普及和清洁烹饪目标）都将全面按时兑现。国际能源署各情景制定中，使用了自下而上、部分优化的大型建模框架，即国际能源署全球能源和气候（GEC）模型。报告中未特别提及出处的数据均由国际能源署能源平衡表以及国际能源署全球能源和气候模型的数据计算得出。报告还收录了中国清华大学以其基于模拟的中国建筑能耗和排放模型（CBEEM）为基础所做的评估。该模型考虑了常住人口、城市化率、人均建筑指标、建筑能效水平变化、负荷指标等因素，对北方县一级的城市空间供暖负荷进行预测。此外，清华大学的能耗预测模型还根据中国工业部门及工艺过程的未来结构调整，预测轻工业的供热需求。工业细分部门以及建筑部门终端用途界定工业细分部门以及建筑部门终端用途界定 IEA.CC BY 4.0.注：纸浆和造纸也包括印刷。在全球能源和气候模型中，油气加工厂不属于工业部门，而是属于能源供应部门。需要指出，国际能源署对工业类别的定义与中国能源统计年鉴使用的 31 个类别不同；具体而言，后者将造纸业和部分化工行业视为轻工业。中国热泵的未来 导言 17 I EA.CC BY 4.0.不同温度水平的工艺过程和建筑不同温度水平的工艺过程和建筑供供热热终端用途终端用途 IEA.CC BY 4.0.来源：国际能源署，基于以下数据来源：Beyond Zero Emissions(2018),Zero Carbon Industry Plan Electrifying Industry;Mateu-Royo C.(2021),Development of High Temperature Heat Pumps for Industrial Waste Heat Recovery，2023 年 3 月 13 日访问。中国热泵的未来 导言 18 I EA.CC BY 4.0.热泵类型和应用热泵类型和应用 IEA.CC BY 4.0.中国热泵的未来 第 1 章：中国热力 19 I EA.CC BY 4.0.第第 1 1 章章.中国中国的的供热供热 要点要点 中国是驱动全球供热需求的主要国家之一，中国工业和建筑部门的热力消费约占全球总量的三分之一。中国的供热相当大程度上依赖煤炭，全国供热用煤量占煤炭燃料总用量的40%；在一系列空气质量、清洁供暖和节能政策的作用下，这一比例与 2010 年的 45%相比已有所下降。自 2010 年以来，由于中国中部和南方地区的建筑面积扩大、供暖需求增加，建筑热力消费量已增长近 75%，增速居各国之首。在中国北方气候较为寒冷的城市地区，供暖方案以集中供暖为主；在其他地区，分散式供暖方案较为常见。中国的工业活动大幅增加，因此自 2010 年以来，工业供热需求已增长 13%。目前阶段热泵技术能够最佳的作业的温度在 200C 以下，这一区间的热力占 2022 年工业供热需求的约 20%，主要应用行业是轻工业、纸浆和造纸，以及化工。采用化石燃料之外的方法供热势必将在中国更加普遍。通过热泵等方式实现电气化是供热脱碳的关键策略。中国建筑和工业部门的热力消费中，理论上约有40%可以由最先进的热泵供应。据估计，2021 年中国有 45 艾焦的余热资源，几乎与建筑和工业部门的供热需求总和相当。热泵是将部分余热资源整合到区域供热管网和工艺过程中的可行选择。空气-空气热泵已成为未部署集中供暖管网的温和气候地区建筑供制冷的默认方案，而空气-水热泵则是寒冷气候地区和家用热水方面的新兴方案。2022年，热泵在工业供热和区域供热领域供应的热能占比较低。长期来看，在生活水准提高以及建筑面积预期增长的推动下，建筑中采暖建筑面积的占比将从 2022 年的 65%提高到 2050 年的 80%。承诺目标情景下，电力在建筑供暖能源消费中的占比将从 2022 年的约 15%增加到 2050 年的 25%。在工业部门，承诺目标情景下到