在“雙碳”目標下，工業(yè)領域的碳排放壓力日益加劇。作為能源消耗和碳排放的“大戶”，工業(yè)園區(qū)的供熱系統(tǒng)如何實現綠色轉型，尤其是零碳園區(qū)的供熱系統(tǒng)如何低碳，成為必須攻克的關卡。本期碳討，新京報零碳研究院專訪了中國節(jié)能協會副監(jiān)事兼熱泵專業(yè)委員會秘書長趙恒誼，解析高溫和工業(yè)熱泵在零碳園區(qū)中的技術應用。
趙恒誼在接受采訪時表示，高溫熱泵技術憑借其節(jié)能、環(huán)保、電氣化三大優(yōu)勢，正成為工業(yè)零碳供熱的核心解決方案。然而，技術推廣仍面臨初期投資高、工藝整合難度大等挑戰(zhàn)，亟須政策支持與用戶行業(yè)協同破局。
供熱減碳壓力聚焦“范圍一”，高溫熱泵成核心解決方案
在工業(yè)園區(qū)的碳排放結構中，供熱是“最難啃的骨頭”。
趙恒誼表示，當前工業(yè)園區(qū)要實現“范圍一”（直接排放）脫碳，最大難點在于供熱環(huán)節(jié)。當前園區(qū)的電氣化程度已較高，照明、空調、電機等基本實現電氣化，唯獨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，80℃-200℃的中低溫熱需求廣泛存在，而傳統(tǒng)燃煤、燃氣鍋爐正是直接碳排放的主要來源?！?
據趙恒誼介紹，目前我國工業(yè)能耗的50%-70%以熱能形式消耗，并且45%都是200℃以下的熱量，溫度多在80℃-170℃之間，并且由于輕工業(yè)比例增加以及電氣化發(fā)展，200℃以下的供熱需求將會日漸突出。
他強調，高溫和工業(yè)熱泵技術近年快速突破，已可覆蓋40℃至200℃的溫度需求，滿足食品飲料、紡織印染、機械加工、石油石化等眾多工業(yè)場景。國際國內都有大量的企業(yè)和產品開始出現可以提供200度以內的供熱產品，水源、余熱源、空氣源等熱泵都有應用。
在我國，大量的工業(yè)能耗以各種形式的余熱被直接排放，而這種浪費的能量可以在同一工業(yè)場地內用作熱源。熱泵是將環(huán)境熱能和工業(yè)余熱回收利用提升品位并用于熱能供應的裝置，通過這種裝置，可以大幅消減能源消耗和相關的二氧化碳排放。
趙恒誼以烤漆工藝舉例，烘烤過程需要高溫熱風，但傳統(tǒng)燃氣加熱系統(tǒng)排放的廢熱通常直接排空，能源浪費嚴重，而高溫熱泵正好解決了這一問題，“傳統(tǒng)燃氣加熱后余熱直接廢棄，而熱泵能回收余熱并利用，系統(tǒng)能源效率（COP）可以達到3至6，與零碳電力的結合可以實現供熱的零碳排放?！?/p>
高溫熱泵的“三重革命”：節(jié)能、環(huán)保、電氣化
與傳統(tǒng)供熱方式相比，高溫熱泵技術的優(yōu)勢體現在三個維度：從“燃燒”到“搬運”的能效躍升、零碳供熱的“終極方案”、全生命周期經濟性凸顯。簡而言之，高溫熱泵有三大優(yōu)勢：節(jié)能、環(huán)保、電氣化。
熱泵并非通過燃燒產熱，而是像“熱量搬運工”，將低溫熱源提升至可用溫度。其能源效率（COP）可達3-6，即消耗1度電可產生3-6倍熱能，遠超燃煤鍋爐（能效約90%）?！霸谟酂峄厥請鼍跋?，能效甚至更高。”趙恒誼舉例，某啤酒廠采用熱泵技術后，洗瓶熱水和發(fā)酵冷卻系統(tǒng)協同運行，綜合能耗降低60%。
另外，高溫熱泵以電力驅動，可與風電、光伏等可再生能源無縫銜接。在新疆、西藏等可再生能源富集地區(qū)，綠電直接驅動熱泵供熱，實現“零碳閉環(huán)”。
更重要的是，使用高溫熱泵，可使全生命周期經濟性凸顯。盡管高溫熱泵初始投資較高（約為鍋爐的5-10倍），但熱泵的運行成本僅為傳統(tǒng)供熱的1/3-1/5。趙恒誼透露，山東昌邑石化有限公司余熱熱泵回收集中供暖項目運行費用降低48%，投資回收期1.38年，“尤其適合連續(xù)生產的流程工業(yè)”。
從“試點”到“標配”還需多久？
盡管優(yōu)勢顯著，高溫熱泵的普及仍面臨“三重門”。 據趙恒誼介紹，高溫熱泵目前在工業(yè)園區(qū)的應用1%都不到，主要是初期投資高以及工藝整合難度大的原因。
在這種情況下，標桿性的典型示范就顯得尤為重要，“工業(yè)用戶更相信‘鄰居家的成功案例’?！壁w恒誼指出，當前酒業(yè)（茅臺等）、乳業(yè)（伊利、蒙牛等）、石化（青島石化等）等領域的標桿項目正在積累經驗，未來需通過行業(yè)聯盟加快復制推廣。
不過，要實現從1%到普及的跨越，還需要突破幾個關鍵瓶頸。首先是初期投資問題，讓不少中小企業(yè)望而卻步。
趙恒誼提出，我們要看到高溫熱泵的長期效益，比如說，某煉化企業(yè)，采用精餾工藝，對原料液進行組分分離。原先全部采用鍋爐蒸汽作為再沸器熱源，經改造，采用間接式熱泵精餾流程，通過回收塔頂冷凝熱量，經熱泵工藝循環(huán)，在塔釜側輸出高品位熱量用于再沸器，基本替代原有蒸汽加熱及水冷工藝。根據成本測算，可實現年節(jié)省費用4000多萬元，減排二氧化碳79530噸。
其次是技術適配問題。不同行業(yè)、不同工藝對供熱的需求千差萬別，這就要求熱泵企業(yè)必須走出實驗室，深入生產一線，與用戶行業(yè)的工藝深度結合。
令人欣慰的是，隨著示范項目的不斷增加，市場正在加速成熟。對于高溫熱泵的未來應用，趙恒誼充滿信心，他預計2030年和2060年高溫熱泵的年銷量會達到1.7萬臺和15.6萬臺。
高溫熱泵的崛起，將標志著工業(yè)供熱從“燒煤時代”邁向“綠電時代”。隨著技術持續(xù)突破（如200℃以上蒸汽熱泵研發(fā)）、政策支持加碼，這一技術將成為零碳園區(qū)的“標配”。但趙恒誼也提醒：“這是一場涉及技術、資本和產業(yè)生態(tài)的長跑，需要全產業(yè)鏈的耐心與合力。”
新京報零碳研究院研究員 陶野
編輯 陳莉
校對 王心
