TheIEAexaminesthefullspectrumofenergyissuescoalsupplyanddemand,renewableenergyefficiency,accesstoenergy,demandsidemanagementanditswork,theIEAadvocatespoliciesthatwillenhancethereliability,affordabilityandsustainabilityofenergyinits31member13associationcountriesandbeyond.Thispublicationandanymapincludedhereinarewithoutprejudicetotheanyterritory,tothecityorarea.Source:InternationalEnergyAgencyWebsite:

CzechRepublicNewZealandSlovakRepublicUnitedKingdomUnitedStatesTheEuropeanCommissionalsoworkoftheIEARevisedversion,August2024Informationnoticefoundat:

IEAassociationSouthAfrica清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心的主要研創(chuàng)新高效建筑節(jié)能技術(shù)和系統(tǒng)的研對各類建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究，包括：中國北方采暖，農(nóng)村住宅和

BERC國際能源署的持續(xù)合作。自2007年以來，BERC自2016年以來每年出版《ChinaBuildingEnergyUseandEmissionYearbook》（英文版）。的報告《DecarbonizeUrbanHeatingSystem-ChinaBuildingEnergyandEmissionYearbook2023》（英文版），可從以IIEA.CCBY供熱是一項需要進一步脫碳的基本社會服務(wù)，而中國的供熱選擇對全球供熱趨勢33402。通過熱泵推進電氣化為供熱脫碳提供了關(guān)鍵杠桿。不斷增長的空間供暖和熱水供這份報告是與清華大學(xué)合作撰寫的，概述了中國建筑部門、工業(yè)部門和集中供暖030年前碳達峰、260年前碳中和的目標(biāo)發(fā)揮著重要作用。本報告強調(diào)了增加熱泵應(yīng)用在“十五五”規(guī)劃之前，本報告研究了能夠消除障礙、加速部署熱泵的關(guān)鍵政策措施。TimurGülAceliFerandezPaleaDelastro和RafaelMartnezGdonConorGask（政策）YannickMonschauer（熱泵的優(yōu)勢）牽頭負責(zé)報告的專題Camarasa（政策）、JianlanDou（可負擔(dān)性、供應(yīng)鏈）、AlexandreGouy（工業(yè)應(yīng)用）、AnthonyVautrin（電力系統(tǒng)靈活性）、FabianVoswinkel（制冷劑、工業(yè)應(yīng)用）BiqingYang（利益攸關(guān)方參與、政策）。以下人員做出了寶貴貢獻：CaleighAndrews、FrancoisBriens、DanielCrow、RolandGladushenko、WillHall、KonstantinaKalogianni、JackLynch、VincentMinier、AloysNghiem、CorineNsangweBusinge、CamillePaillard、JacopoPasqualotto、RichardSimonJacquesWarichet。清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心的主要貢獻者有（按姓氏字母順序）：JiewenDeng、LinFu、XiaofengLi、ZhaoyangLiu、WenxingShi、BaolongWang、QingpengWei、YantingWu、XiaoyunXie、TianhaoXu、XudongYang、ZiyiYang，以及YulinZhu。HengyiZhao（中國節(jié)能協(xié)會熱泵專業(yè)委員會）和產(chǎn)業(yè)在線（ChinaIOL）國際能源署的以下人員提供了寶貴的見解和反饋：StephanieBouckaert（需求部門主任）、LauraCozzi（可持續(xù)性、技術(shù)和展望司司長）、DennisHesselingIEA.CCBY（天然氣、煤炭和電力市場部主任）、RebeccaMcKimm（中國合作部主任）、BrianMotherway（能效和包容性轉(zhuǎn)型辦公室主任）、MelanieSlade（高級項目經(jīng)理）DanIEA.CCBYJethroMullen、PoeliBojorquez、CurtisBrainard、JonCuster、HortensedeRoffignac、AstridDumond、MerveErdil、GraceGordon、JuliaHorowitz、OliverJoy、ClaraVallois、LucileWall、ThereseWalsh，WonjikYang。30AndrejJentsch CharityLaoTorregosa David Lei Jieyi Rui Jiakun Wei Xiaohua Guangwei Pengcheng Jianhong Meng Yujuan Yong Lei Yuki Lin Allan HenrikBruun Matthew Eloi Zhigao Yanbing Tan IEA.CCIEA.CCBYIIEA.CCBYCarolineHaglundStignorStephanRenz 國際能源署熱泵技術(shù)合作項目（HPTTCP）JonasLundstedPoulsen 國際能源署熱泵技術(shù)合作項目附錄58HongyouLu Nan Alvin Anders Tsutomu Guangxu Bin Yiwei Zhuolun Wei 導(dǎo) 第1章.中國的供 要 導(dǎo) 第2章.中國部署熱泵的前景和機 要 導(dǎo) 第3章.熱泵部署的影 要 導(dǎo) 供應(yīng) 第4章.熱泵部署的政策解決方 IEA.CCBYIEA.CCBY 2021和2050年，中國不同溫度水平和領(lǐng)域的余熱供 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 2022和2030年承諾目標(biāo)情景下中國輕工業(yè)不同技術(shù)的供熱平準化成 圖 IIEA.CCBY圖 圖 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 專欄 IIEA.CCBY供熱占全球工業(yè)和建筑部門用能的近20%，占能源部門排放量的約四分之一。建筑和工業(yè)約占全球熱力消費的三分之一，因此對全球趨勢具有重大影響。過去十年中，中國建筑熱力消費的增長速度居各國之首，目前建筑空間供暖和熱水的的能源需求約為12010-223%，82020C，200°C目前中國供熱嚴重依賴煤炭。在建筑和工業(yè)供熱終端能源使用量中，約有一半為煤炭直接供熱。如果將用于區(qū)域供熱以及為建筑和工業(yè)供熱發(fā)電的煤炭計算在內(nèi)，405%。熱泵在全球的銷售勢頭空前強勁。2020盡管2033售額的四分之一以上；23122028與其他解決方案相比，購買熱泵從長遠來看物有所值，但高昂的前期成本仍構(gòu)成障礙。空氣-空氣熱泵在中國一些氣候寒冷的地區(qū)以及夏熱冬冷的城市，已經(jīng)成為全壽命周期成本競爭力最高的供熱選擇，可以同時滿足供熱供冷需求。而空氣-水熱泵與前期成本較低但效率低下的電加熱器相比，全壽命周期成本更低。不過，空氣-水熱泵比燃氣鍋爐更昂貴，并且只有在電價與燃氣價格比具有競爭力的地區(qū)，IIEA.CCBY才可以實現(xiàn)全壽命周期成本節(jié)約。工業(yè)熱泵的前期成本是燃氣鍋爐的六倍多，但工業(yè)熱泵的效率高，其全壽命周期成本現(xiàn)已遠低于燃氣鍋爐和電鍋爐，成本競爭目前，中國建筑中安裝的分布式熱泵占全球總裝機的四分之一2.5億千瓦，約占建筑熱力需求的412022在建筑部門，分布式熱泵的最大應(yīng)用潛力在于中國農(nóng)村以及南方和中部城市，其在中國北方城市的新建建筑中的應(yīng)用也預(yù)計將會增加。在承諾目標(biāo)情景中，到20302050溫和或夏熱冬冷的地區(qū)，隨著供熱設(shè)備普及率提高，可逆式空氣-空氣熱泵的份額預(yù)計將增長。空氣-水熱泵市場預(yù)計也將擴大，特別是在中國北方的新建建筑中，因為北方地區(qū)更嚴格的建筑能源規(guī)范有利于熱泵普及。承諾目標(biāo)情景下，到2050年農(nóng)村地區(qū)的空氣-水熱泵銷量將增加到現(xiàn)在的七倍，用于空間供暖的空氣-空氣機組的增在各工業(yè)部門中，熱泵的最大潛力在于滿足溫度低于200°C的供熱需求業(yè)、紙漿和造紙業(yè)以及化工行業(yè)，中低溫?zé)崃Φ氖褂帽容^普遍。目前，這些行業(yè)20°C1.5億-2815%，2025-2501502050年20%目前的工業(yè)脫碳計劃中，對熱泵的關(guān)注有限，而且由于熱泵需要根據(jù)具體的工藝過程進行定制，導(dǎo)致標(biāo)準化難度大，設(shè)備成本降低空間相對有限。因此，進一步應(yīng)用于區(qū)域供熱管網(wǎng)的熱泵為進一步實現(xiàn)熱力脫碳提供機遇。中國北方城市的區(qū)80%炭。熱泵可以通過降低管網(wǎng)回水溫度來提高系統(tǒng)整體效率，若與熱儲能結(jié)合，還IIEA.CCBY熱泵還為余熱回收提供機遇。中國已在水泥等行業(yè)系統(tǒng)推廣余熱回收，并且還有其他溫度低于50°C205020實施余熱回收戰(zhàn)略的經(jīng)濟效益，以及為發(fā)現(xiàn)共用區(qū)域供熱管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)帶來的機遇而與其他熱力用戶和生產(chǎn)商的有效協(xié)調(diào)。政府采取行動克服這些障礙將是進一步開30%。統(tǒng)生物質(zhì)供熱也可以大幅減少當(dāng)?shù)氐目諝馕廴疚铮?030年，居民供熱產(chǎn)生的PM2.580%。在承諾目標(biāo)情景中，輕工業(yè)熱力產(chǎn)生的二氧化碳直接排若將直接和間接排放均計算在內(nèi)，則目前中國已安裝熱泵每年的平均排放量已比燃氣鍋爐低30%以上2040%60%中國是建筑用分布式熱泵的最大制造國，可迅速提高產(chǎn)量，以支持進一步增長。，2022年全球銷售的熱泵中約有3%產(chǎn)自中國。中國熱泵行業(yè)的就業(yè)人數(shù)目前已超過0萬；承諾目標(biāo)情景下，該數(shù)字到2050年將翻一番。相應(yīng)地，很可能需要對熱泵安裝人員等有關(guān)從業(yè)者進行職業(yè)培承諾目標(biāo)情景下，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。在建03030億美3000200（1400）2022IIEA.CCBY IIEA.CCBY中國的供熱選擇對全球供熱趨勢具有重大影響。在全球熱力消費中，中國的占比接近33%40%20%依賴煤炭，但過去十年以來，由于政策驅(qū)動了供熱脫煤，供熱結(jié)構(gòu)中的煤炭占比通過熱泵實現(xiàn)電氣化可為供熱脫碳提供關(guān)鍵杠桿，近年來在空間供暖和熱水需求增長以及清潔供暖政策的推動下，中國的熱泵銷量有所提升。中國是建筑熱泵的2.5力巨大。雖然工業(yè)部門的熱泵普及率仍然有限，但部分產(chǎn)業(yè)在短期內(nèi)具有熱泵部本報告概述了熱泵在中國建筑、工業(yè)和區(qū)域供熱領(lǐng)域的現(xiàn)狀，考察了進一步加快2002060在第十五個五年規(guī)劃（“十五五”）時期之前，本報告探討了能夠消除普及障礙第2200中部署熱泵。報告詳細描述各氣候區(qū)建筑中熱泵普及率的預(yù)測、熱泵在不同工業(yè)過程中的普及潛力，以及熱泵在輕工業(yè)部門中的前景。報告還特別重點介紹用于整合利用工業(yè)和區(qū)域供熱管網(wǎng)余熱的熱泵，以及該技術(shù)在區(qū)域供熱管網(wǎng)中的其他IIEA.CCBYIIEA.CCBY國際能源署既定政策情景（STEPS）：223年8月底之前已出臺的能源相關(guān)政策以及正在制定的政策進行的評估，反映當(dāng)前政策情國際能源署承諾目標(biāo)情景（APS）：20238國際能源署各情景制定中，使用了自下而上、部分優(yōu)化的大型建模框架，即國際能源署全球能源和氣候（EC）模型。報告中未特別提及出處的數(shù)據(jù)均由國際能源署報告還收錄了中國清華大學(xué)以其基于模擬的中國建筑能耗和排放模型（CBEEM）為清華大學(xué)的能耗預(yù)測模型IEA.CCBYIIEA.CCBYIEA.CCBY來源：國際能源署，基于以下數(shù)據(jù)來源：BeyondZeroEmissions(2018),ZeroCarbonIndustryPlan–ElectrifyingIndustryMateu-RoyoC(2021)DevelopmentofHighTemperatureHeatPumpsforIndustrialWasteHeatRecovery，2023313日訪問。IIEA.CCBYIEA.CCBY1中國是驅(qū)動全球供熱需求的主要國家之一，中國工業(yè)和建筑部門的熱力消費約占全球總量的三分之一。中國的供熱相當(dāng)大程度上依賴煤炭，全國供熱用煤量占煤炭燃料總用量的42010年的5%熱力消費量已增長近75%，增速居各國之首。在中國北方氣候較為寒冷的城市地201013%。目前200°C202220%，主要應(yīng)用行業(yè)是輕工業(yè)、紙漿和造紙，以及化工。采用化石燃料之外的方法供熱勢必將在中國更加普遍。通過熱泵等方式實現(xiàn)電氣40%可空氣-空氣熱泵已成為未部署集中供暖管網(wǎng)的溫和氣候地區(qū)建筑供制冷的默認方2022長期來看，在生活水準提高以及建筑面積預(yù)期增長的推動下，建筑中采暖建筑面2022年的65%提高到050年的8020225%205025205040鐵產(chǎn)量達峰后開始下降，高溫供熱需求減幅最大。然而，在中國向更高附加值產(chǎn)205015%得進展，輕工業(yè)領(lǐng)域熱力消費當(dāng)中由電力支持的份額將從2022年的5%提高到2050年的80%。IEA.CCBYIEA.CCBY在建筑部門，空間供暖和熱水需要熱力。1在工業(yè)部門，多種應(yīng)用都需要熱力，從能源使用角度來看，熱力主要用于流體加熱、干燥和金屬冶煉，但也用于催化、供熱需求受多項因素驅(qū)動。在建筑部門，供熱需求很大程度上受到氣候、文化和個人偏好、入住方式、建筑性能和總建筑面積等因素的影響。在工業(yè)部門，供熱需求的主要驅(qū)動因素是各行業(yè)的工業(yè)活動，如鋼鐵冶煉或造紙烘干。建筑和工業(yè)供熱有一點重要區(qū)別：工業(yè)的供熱需求通常在全年期間保持穩(wěn)定，而建筑的空間門熱力消費在全球的占比高達40%，建筑部門熱力消費在全球的占比約為20%。200°C以下的供熱需求最適合熱泵應(yīng)用，這部分供熱需求約占中國工業(yè)供熱需求20%。全球供熱的直接二氧化碳排放量中，40%來自中國。2022年，中國工業(yè)部門的供熱終端能源消費是建筑部門的兩倍。然而，低于201075%，增速居各國之首；其推動因以抵消需求增長（1.1）200°C201053顯著下降，每美元工業(yè)增加值能耗從201014402022860中國的供熱終端能源消費嚴重依賴化石燃料，2022年化石燃料約占熱力消費總量70%80%左右，而在建筑部門，這一比例約30%55%。如果將投入用于440%以不過，與十年前相比，如今的供熱燃料結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化：十年前，供熱直接72013策有關(guān)，包括早期改善空氣質(zhì)量的政策，以及近期擴大清潔低碳供熱的政策。總21015%量幾乎翻了兩番，而電力消費量則翻了近一番，在消費者層面引領(lǐng)燃料脫煤。然IIEA.CCBY而，在此期間，雖然技術(shù)不斷進步，并且趨勢方向是從燃煤鍋爐轉(zhuǎn)向熱電聯(lián)產(chǎn)，150%見專欄.2）。1.12010-2022

其他 電力 其他能源密集型

區(qū)域供熱

直接使用其他

直接使用煤炭200°C以下IEA.CCBY注：其他能源密集型產(chǎn)業(yè)包括鋼鐵、非金屬礦物、有色金屬和化工。不包括非特定行業(yè)。集中供暖和建筑部門（包括住宅和非住宅）對其他化石燃料的直接使用數(shù)據(jù)由清華大學(xué)的中國建筑能耗和排放模型計算得出，其與中國集中供暖統(tǒng)計數(shù)據(jù)有所不同（.）033一致。33%40%5%以上，這本章概述當(dāng)前和未來供熱需求及其驅(qū)動因素、供熱燃料結(jié)構(gòu)和脫碳機會，以及近期供熱相關(guān)政策。本章為以下討論奠定基礎(chǔ)：熱泵在工業(yè)和建筑部門能夠發(fā)揮的作用，以及在向這兩個部門提供熱力的區(qū)域供熱系統(tǒng)中能夠發(fā)揮的作用；并且對專欄專欄 （包括國內(nèi)一致性和國與國之間一致性）IIEA.CCBY集中供暖：在中國官方統(tǒng)計中，建筑區(qū)域供熱通常被稱為“集中供暖”。根據(jù)中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》以及國家統(tǒng)計局《中國統(tǒng)計年鑒》報告的數(shù)據(jù)，1年和22年全國城市集中供暖面積約為0億平方米。清華大學(xué)《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告22》指出，上述統(tǒng)計所覆蓋的集中供暖面積未包括由小型熱力企業(yè)提供的大量集中供暖。這類專用管網(wǎng)通常為大學(xué)、機構(gòu)和建筑群供熱。一些由大型企業(yè)自有并管理的集中0年集中供暖面積為.6億平方米，而北京市“十四五”時期供熱發(fā)展建設(shè)規(guī)劃文件中的估計值為.5億平方米，與官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)相差2%。如果將中國北方這些額外的管網(wǎng)計算在內(nèi)，集中供暖的連入建筑面積估計約為0億平方米。“全國城市集中供熱”的定義也不同于全國能源平衡表中“供熱”的定義，后者只包括部分集中供暖，而純熱力廠則部分計入建筑部門終端能源消費。國際能源署能源平衡表基于國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，建筑終端集中供暖總量包括住宅和服務(wù)部門兩個組成部分。2010年和2022了校正，從而確保建筑終端能源消費總量與國際能源署能源平衡表和公共統(tǒng)計數(shù)據(jù)煤炭：在建筑煤炭用量方面，本報告工作中發(fā)現(xiàn)國際能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)與清華大學(xué)的分析之間也存在差異，清華大學(xué)的分析考慮到了農(nóng)村地區(qū)使用的開采自小煤礦的煤炭，而這部分煤炭沒有計入官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從能源角度來看，清華大學(xué)的分析顯示20095，2055%該差異到202年（本報告使用的基準年）已不復(fù)存在。因此，本報告使用的建筑煤炭使用數(shù)據(jù)與國際能源署能源平衡表（基于國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)）保持一致，不同之處在于本報告將終端消費中其他地方未說明的煤炭用量的一部分分配給建筑部門。IIEA.CCBY在建筑部門，脫碳的關(guān)鍵杠桿包括：首先，通過改善建筑設(shè)計和圍護結(jié)構(gòu)性能、5需要以降低需求需求。此外，建筑和熱力管網(wǎng)還能夠?qū)﹄娏π枨筮M行分流、轉(zhuǎn)移在工業(yè)部門，脫碳的關(guān)鍵杠桿首先是材料利用效率，包括通過高效產(chǎn)品設(shè)計和制造技術(shù)避免對原材料的需求，轉(zhuǎn)向能源和資源消耗更低、更耐用的產(chǎn)品，同時結(jié)合再利用和再循環(huán)方面的進展。在更廣泛的層面上，制造工藝過程脫碳行動包括提高現(xiàn)有生產(chǎn)路線的能效和燃料替代，以及部署基于氫能、直接電氣化、碳捕集與封存、或替代原材料創(chuàng)新使用的近零排放創(chuàng)新生產(chǎn)路線。電氣化，特別是通過3.2而且就能耗而言，熱泵只有替代設(shè)備的五分之一到三分之一，有助于減少供熱所需的總能耗。此外，當(dāng)熱泵與熱儲能或蓄電結(jié)合使用時，可提高電網(wǎng)和/或區(qū)域供熱管網(wǎng)的靈活性。在中國，目前熱泵在工業(yè)熱力生產(chǎn)方面的應(yīng)用還很有限，但在空間（2章）6熱泵可在低于200°CIIEA.CCBY1.22022 建筑

工 鐵

IEA.CCBY85°的熱泵。然而，在建筑中集成熱泵還涉及技術(shù)可用性之外的其他考量，如經(jīng)濟可負擔(dān)性、周邊建筑環(huán)境兼容性（空間、美觀、噪音），以及整體建筑設(shè)計，包括與配熱系統(tǒng)、電網(wǎng)和管網(wǎng)的兼容性。要擴大熱泵的部署范圍，就需要消費者和安裝人員了解在給定情況下最適合的熱泵類型，以及這類熱泵相對于可能的替代選0%溫度低于100°C圖1.。7約8%10°C至20°C之間；首創(chuàng)新型商業(yè)熱泵應(yīng)用（高達14°C）、商業(yè)化前示范和大規(guī)模原型（高達200°C）已開始出現(xiàn)。然而，8%以上的工業(yè)供熱需求（其中約一半用于鋼鐵生產(chǎn)）必須用到20°C（見第2章）IIEA.CCBY1.2中國自上世紀0年代起開始建設(shè)集中供暖系統(tǒng)，最初是為了連接工業(yè)場點。居住從上世紀80，但集中供暖系統(tǒng)在中國北方城市的大規(guī)模部署是從20世紀90年代才開始的，目前仍在繼續(xù)。在過去十年中，中國已成為全球最大的集中供暖市場，俄羅斯聯(lián)邦（俄羅斯）和歐洲位居其次。集中供暖增長的原因一方面是已有集中供暖的城市新建了大量建筑，另一方面

IEA.CCBY2010250%，其中大部分在北方，但最近在秦嶺淮河以南地區(qū)也開發(fā)了一些供熱管網(wǎng)。管網(wǎng)損耗平均約為12%，與其他國家的損耗水平相當(dāng)，但在一些效率較低的管網(wǎng)中，損耗可高達20%。有些情況下，會存在“政策概況”部分）IIEA.CCBY202216020%，燃煤鍋爐則減少了13%。如果排除熱電聯(lián)產(chǎn)，燃氣供熱與燃煤鍋爐的占比相近。之和分別達到了90%以上和75%。考慮到中國在熱力基礎(chǔ)設(shè)施和管理升級、可再生202145（2）。中國是世界主要供熱市場之一；022年，中國建筑空間供暖和熱水的能源總需求位居全球第二，僅次于美國。中國空間供暖和熱水導(dǎo)致的二氧化碳排放居全球之首8，20210費相關(guān)碳排放量的四分之一。不過，中國人均熱力消費（千瓦時/人）和單位建筑6550%。以上現(xiàn)狀主要由兩大因素驅(qū)動。首先，空間供暖和熱水設(shè)備在中國中部、南方以及農(nóng)村地區(qū)的市占率和使用率較低（但呈現(xiàn)增加趨勢），并且僅在部分時間和部分空間使用設(shè)備的現(xiàn)象較為普遍，即一天中的部分時間僅有一個房間采暖（這在世界其他地方并不常見）。這部分面積占需要供暖總建筑面積的0%（見專欄1.3）其次，中國有多個氣候區(qū)，建筑面積中相當(dāng)大一部分位于冬季溫和的地區(qū)，因此總體平均供暖強度較低。然而，在中國氣候寒冷的北方城市，空間供暖強度與其自2010水的供熱強度。中國由于需求大幅增長，供熱強度并未下降，但在能效、煤改電、（）2010IIEA.CCBY度增幅被限制在101.32022千克二氧化碳/

千瓦時/

人均千瓦IEA.CCBY注：二氧化碳排放包括直接和間接排放。圓圈大小與能源消費成正比。左圖中，中國的建筑面積指的是需要供熱的建筑面積。040%、終端能源需求的約8520002000201050%。推動這一大幅增長的關(guān)聯(lián)因素不僅包括建筑面積增長（自2000年以來翻了一番），還包括農(nóng)村地區(qū)從非商業(yè)化燃料（如傳統(tǒng)生物質(zhì)）轉(zhuǎn)向商業(yè)化能源（如電力），以及夏熱冬冷氣候區(qū)和農(nóng)村地區(qū)內(nèi)沒有集中供暖的地區(qū)的供熱設(shè)備（1）。專欄專欄 IIEA.CCBYIIEA.CCBY中國北方屬于中國北方屬于寒冷和嚴寒兩大氣候區(qū)，冬季氣溫低、持續(xù)時間長（每年90-天）5個省級行政區(qū)（包括省、直轄市和自治區(qū)）。近幾十年來，由于建筑能源規(guī)范日趨嚴。緊鄰秦嶺-淮河線以南的是夏熱冬冷1-3注：采暖度日來自國際能源署能源天氣追蹤器（Weatherforenergytracker）20°C溫和氣候區(qū)的一些地區(qū)也用到空間供暖，該氣候區(qū)冬季平均氣溫低于5°C，每年冬季天數(shù)不超過90天。分散式供暖方案在該地區(qū)較為普遍。利用通用規(guī)范》；1986JGJ26。IEA.CCBY 溫 寒冷：最低-平方米~34%~45%~9%~12%19862022IIEA.CCBY中國北方城鎮(zhèn)空間供暖以集中供暖管網(wǎng)系統(tǒng)（見專欄1.2）為主，連入管網(wǎng)的建筑面積在2010-202211%，2022110-140 集中供暖-集中供暖-事電力- 電力- 千瓦時/IEA.CCBY（占全國總量的百分比162022溫度設(shè)定值18-18-18-在冬季（長達3-4個月），該地區(qū)的住宅由建筑配備的各類分散式設(shè)備在部分時間、部分空間供暖。許多住戶仍然沒有供熱設(shè)備；大多數(shù)住戶通常每天開窗通風(fēng)3小時以上，如果無供 熱散熱 紅外暖 IEA.CCBYJiangetal2020HowdourbanresidentsuseenergyforwinterheatingathomeAlarge-scalesurveyinthehotsummerandcoldwinterclimatezoneintheYangtzeRiverregion（占全國總量的百分比212324溫度設(shè)定值14-18-18-來源：國際能源署，數(shù)據(jù)基于清華大學(xué)（即將出版），《2024（2022未來主要考量因素：未來主要考量因素：暖很可能不具有成本效益。可逆式空氣-空氣熱泵有潛力成為兼顧供熱供冷的關(guān)鍵技術(shù)；不過，取決于用戶偏好和具體氣候，帶有地暖的空氣-水熱泵也是可行的選擇。限制該地區(qū)能源消費增長的至關(guān)重要因素有：改善建筑圍護結(jié)構(gòu)的供熱供冷性能，以及提供高能效設(shè)備和熱力管理設(shè)備。其他關(guān)鍵因素包括：保持目前溫度設(shè)定值較低的習(xí)慣，IIEA.CCBY平均而言，農(nóng)村建筑的能效低于城市建筑，能耗是節(jié)能標(biāo)準的兩到三倍。過去十年來，政215年到02160 IEA.CCBY（占全國總量的百分比242526.50105北方的下降潛力：25-溫度設(shè)定值12-15-15-來源：國際能源署，數(shù)據(jù)基于清華大學(xué)（即將出版），《2024（2022IIEA.CCBY50與許多其他供熱市場不同，中國的熱水相關(guān)排放和消費強度仍在增加，從趨勢看（圖1.），圖1.42010熱泵市場仍在興起（2.2）。1.42013-202120212021年不同熱水設(shè)備占比 農(nóng)村城市

燃氣熱水器太陽能熱水器電熱水器電熱泵IEA.CCBY注：熱水器擁有情況（左圖）基于每戶居民的平均擁有臺數(shù)。不同熱水設(shè)備類型的份額基于清華大學(xué)的分析。熱泵占比是國根據(jù)預(yù)測的人口趨勢，中國的住戶數(shù)量將在本十年內(nèi)繼續(xù)增長，然后緩慢下降，到200021筑面積將持續(xù)隨著城市化的推進而擴大，不過增速比近年水平要慢得多。我們預(yù)2022年的685250年的約0億平方米。非居住建筑面積的增長預(yù)計將超過居住建筑面積的增長，到2050年將增加65%IIEA.CCBY1.520222022-2050十十

2022

不同氣候和有用能源

有用能源強度有用能源強度

北方城市 夏熱冬冷城市其他城市 農(nóng)村

集中供暖（公共設(shè)施） 集中供暖（其他）天然氣 其他無設(shè)備 無設(shè)備要求注：STEPSAPS

APS

IEA.CCBY20075%言，集成各類新的供熱設(shè)備比較容易，但已有的建筑面積可能存在一些熱泵集成限制。建筑圍護結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有供熱和配熱系統(tǒng)的質(zhì)量會影響到供熱設(shè)備的尺寸和類型。目前，大約三分之二需要供熱的建筑并沒有與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施鎖定（區(qū)域供熱和天（圖1.）250200考慮到供熱設(shè)備不斷增加的市場占有率和普及率。在承諾目標(biāo)情景（與碳中和目中，到050年至少0%9因此有用空10%（圖1.5（）200年只有約5%0.5%20年的1.%。IIEA.CCBY在這兩種情景下，存量建筑性能改善可以促進高效清潔供熱技術(shù)（如熱泵）和可2050能和燃料轉(zhuǎn)型措施，供熱能源消費的增速比過去十年低很多。在承諾目標(biāo)情景中，2004%0%（圖1.）022年的約52050年的202050年，農(nóng)村地區(qū)的供熱能源消耗將大體持平，但由于能效提高和人口減少將抵消供熱設(shè)備市占率和使用量的增加，農(nóng)村地區(qū)在建筑供熱終端能源消費中所占的比例250諾目標(biāo)情景的兩倍，這是因為承諾目標(biāo)情景下建筑物的能效較低，并且中部地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)有較多建筑的熱力系統(tǒng)連續(xù)運行（而不是部分時間、部分空間運行）。1.62010-2050 既定政策情景 既定政策情景承諾目標(biāo)情景既定政策情景承

熱水空農(nóng)村夏熱冬冷城市

中國北方城市

電力在熱力消費中的占比IEA.CCBY注：不同氣候和城市/農(nóng)村的空間供暖終端能源消費數(shù)據(jù)為清華大學(xué)的評估。在技術(shù)結(jié)構(gòu)以外，評估熱水需求時，還假定城根據(jù)承諾目標(biāo)，205025%的熱力終端能源消費將由電力滿足。中國農(nóng)村各地區(qū)和中部及南方IIEA.CCBY2050供熱管網(wǎng)輸送的比例都將略有提升，主要集中在北方城市，并主要依靠現(xiàn)有的大型基礎(chǔ)設(shè)施。電力的份額在承諾目標(biāo)情景和既定政策情景中將分別躍升至26%和28%230年和2050能效較低，并且電熱泵的普及率較低，而其他能效較低電加熱器的普及率較高。（2005%；2章廣泛使用電力，盡管一些電阻式電熱器仍用于提供生活熱水，尤其是在空間限制可能會制10756.511205060%。中國工業(yè)在過去十年中取得了長足發(fā)展：鋁產(chǎn)量增長150%，鋼產(chǎn)量增長60%。同期753020%。工業(yè)發(fā)展為中國經(jīng)濟領(lǐng)域的領(lǐng)先大國。目前，中國的鋁材、水泥和鋼鐵產(chǎn)量分別占全球的50%、51%和雖然中國工業(yè)大幅發(fā)展，但同期工業(yè)排放量僅增加了8%。以貨幣工業(yè)增加值計算，中國工業(yè)的排放強度在過去十年間大幅下降，從2010年的每美元工業(yè)增加值2.4這是多項因素共同作用的結(jié)果。首先，能源強度大大降低。中國擁有全球效率最484億焦，比200年降低了13508第二項關(guān)鍵因素是燃料轉(zhuǎn)型：過去十年間，能源需求增量以電力為主，電力在工0017%6%6545%，3%8轉(zhuǎn)變的部分原因是中國產(chǎn)業(yè)構(gòu)成發(fā)生變化，例如，化工行業(yè)增速大大快于鋼鐵行IIEA.CCBY業(yè)，從而導(dǎo)致燃料用量發(fā)生變化。在轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展、努力改善空氣質(zhì)量的大背60%專欄1.4源的其他主要用途包括機械能生產(chǎn)、照明和制冷，其均以電力為主；而中國的工80%15專欄 設(shè)的依據(jù)是，工業(yè)用化石燃料中約有90%用于熱力，其余用于機械能或其他非特定統(tǒng)一歸入以下溫度區(qū)間：<60°C60-100°C100-200°C200-400°C，以資料來源包括：EcoHeatCoolstudy(2012Taibietal.(2010Vannonietal.(2008),ARENA-ITP(2019)。由此承諾目標(biāo)情景下，根據(jù)中國為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)而采取的措施，我們估計中國工業(yè)0300%2508%；而200年中國35IIEA.CCBY1.72010-2050承

不同

承煤炭石油承配備CCUS電力其他能源鋼鐵化工有色金屬非金屬礦物其他部門 50艾焦

50艾焦IEA.CCBY，20304%20502%（圖1.景中，材料效率更高。以建筑材料為例，不僅可以通過優(yōu)化翻新來延長既有建筑的使用壽命，還可以通過優(yōu)化設(shè)計、減少結(jié)構(gòu)元素用量，在保持建筑舒適度和安全性的前提下，大大減少能源需求。此外，也可以通過降低水泥與混凝土的比率或使用木材等替代建筑材料，進一步降低能源需求。在上述避免需求的各項措施022-203010%。其次，承諾目標(biāo)情景下，鋼鐵、塑料和紙張等材料的循環(huán)利用得到加速；中國廢到030此外，隨著先進技術(shù)部署的推廣和生產(chǎn)方法的改進（例如水泥窯的熱能強度改善，）IIEA.CCBY一些技術(shù)變革同樣會影響能源需求。例如制氫，目前中國主要制氫生產(chǎn)路線是需要大量熱能的煤炭氣化和蒸汽甲烷重整。未來，電解技術(shù)的發(fā)展將減少制氫對供2022這些因素對不同工業(yè)細分部門的影響各不相同，對供熱需求的影響也不盡相同。，2023205030%“能源密集型產(chǎn)業(yè)”包括能源強度最高的五個工業(yè)細分部門，合計占中國工業(yè)供90和造紙。其中，通常需要高溫（20C以上）的工藝過程使用化石燃料，其產(chǎn)生的“輕工業(yè)”是指能量比耗低于能源密集型行業(yè)的產(chǎn)業(yè)，包括機械（占中國輕工業(yè)3%17）（79）2）等生產(chǎn)行業(yè)，以及采礦（10%）和建造（%）等多種不同行業(yè)。13與能源密集型產(chǎn)業(yè)相這兩類細分部門之間還存在其他差異。平均而言，能源密集型產(chǎn)業(yè)與輕工業(yè)相比，60%302%和70在承諾目標(biāo)情景和既定政策情景中，預(yù)計能源用量增幅最大的工業(yè)細分部門都是（圖.8）。14在承諾目標(biāo)情景中，由于活動量增加以及電氣化發(fā)展，中低溫供熱需求日漸突出，20219%205025022，200年將達到25%和75%20°C，（圖18）。除了以上各個細分部門的變化以外，電氣化在既定政策情景（+10%）和承諾目標(biāo)情景（+3%）15IIEA.CCBY（CCUS）2050870%。1.8202220302050 先進熱泵應(yīng)用的溫度區(qū)

2022 2030 2050 IEA.CCBY在承諾目標(biāo)情景中，2022-2050年期間，中低溫供熱在中國工業(yè)供熱需求總量中的占比將從五分之輕工業(yè)的平均工藝過程溫度與能源密集型產(chǎn)業(yè)相比較低，因此在短期內(nèi)集成熱泵2220%；既200205010302030年和5015%和0%。2050承諾目標(biāo)情景的前景與既定政策情景有兩大不同之處。首先，在能源轉(zhuǎn)型的推動下，生產(chǎn)電池、太陽能光伏板、熱泵等清潔技術(shù)物資的一些輕工產(chǎn)業(yè)將會更加活16因此，2505205080%16機械行業(yè)包括金屬產(chǎn)品、機械和設(shè)備（交通運輸設(shè)備除外）IIEA.CCBY的供熱需求，生物能、太陽能、地?zé)岷蜌淠軐M足大部分其余供熱需求。到1.92010-2050承承煤炭 石油 天然氣 電力 生物能 進口熱力 其他 有用熱力需求IEA.CCBY注：涵蓋的行業(yè)包括建造、食品和煙草、紡織和皮革、機械、交通運輸設(shè)備、木材和木制品，以及采礦和采石。生物能包括20%。紙漿和造紙行業(yè)與輕工業(yè)有很多相似之處：2022年，前者的沸騰和干燥等工藝過900200°C。造紙業(yè)的一個顯著特點是生物能在其中發(fā)揮重要作用，2022年僅生物能就滿足了該行業(yè)約三分之一的能源需求。一直以來，煤炭是中國紙漿和造紙行業(yè)用能的主要來源，2010年占過去十年來，中國國家、省、市、縣各級政策行動都對供熱部門予以關(guān)注，以期1717在中國的政策中，“清潔”供熱是指使用天然氣、電力、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、太陽能、工業(yè)余熱、清潔煤（超低排放）IIEA.CCBY進節(jié)能、提升建筑性能、提高現(xiàn)有供熱方案的可負擔(dān)性，并通過能源標(biāo)識來增進（圖1.1）。自2011熱行業(yè)轉(zhuǎn)型的雄心壯志。轉(zhuǎn)型重點最初是改革北方城市的供熱計量系統(tǒng)，隨后擴大到鼓勵實施節(jié)能措施、減少排放和利用清潔能源。為推動節(jié)能減排行動，政府（21-2025年）GDP13.518%20202302060的目標(biāo)。隨后，政府又制定了一系列部門藍圖，例如建筑部門藍圖設(shè)定的目標(biāo)包括到20520305%和65工業(yè)領(lǐng)域217點已擴大到對供熱管網(wǎng)和建筑做出規(guī)定；例如針對中國北方當(dāng)?shù)貤l件的冬季清潔取暖戰(zhàn)略，旨在提高集中供暖管網(wǎng)效率，包括在選定城市開展試點項目（專欄1.5）。與此同時，截至020以及汾渭平原的幾乎所有住戶。020年起出臺的政策鼓勵使用余熱、熱泵、清潔2018135018完成清潔取暖改造。根據(jù)北方地區(qū)冬季清潔取暖中期評估，截2021《2030還納入了對夏熱冬冷地區(qū)的供熱考量。配合“十四五”規(guī)劃（2021-2025），中國還出臺了其他措施，以加快工業(yè)余熱IIEA.CCBY和可再生能源在城市熱力系統(tǒng)中的大規(guī)模整合，加快可再生能源在農(nóng)村地區(qū)供熱986年以來一直開展能效行動，近期還開展了綠色建筑、超低能耗建筑和預(yù)制建筑方面的行動。在2023（P）上，（BudingsBeakthough200中國（55015-201）于022年4月實施，對各氣候區(qū)的居住建筑、非居住建筑和工業(yè)建筑的能效和排放做出了強制性量化規(guī)定。《規(guī)范》涵蓋新建建筑以及既有建筑的重建、擴建和翻新，相關(guān)的能效計算覆蓋空間供暖、空調(diào)、照明、電梯、生活熱水和可再生能源發(fā)電比例。《規(guī)范》要求所有新建建筑都必須安裝太陽能系統(tǒng)。《規(guī)范》對于不同氣候區(qū)墻中國于1986（JGJ21986）冷地區(qū)連入集中供暖管網(wǎng)的居住建筑。這套標(biāo)準規(guī)定了對建筑圍護結(jié)構(gòu)各部分熱15年、200年和201819。其他氣候區(qū)的建筑規(guī)范出臺較晚，并且對熱力性能不做要求。在夏熱冬冷氣候區(qū)，JGJ134于2010102021年）年19208050%、65%75%的“節(jié)能百分比”。一些北方地區(qū)（如北京，2012）早于國家標(biāo)準出臺了延申加強法規(guī)。IIEA.CCBYME）始于20世紀80205年。目前，該制度覆蓋家用熱泵熱水器、多聯(lián)式空調(diào)熱泵機組、水源和地源熱泵機組，20241810瓦/瓦，先進水平是5.0（熱泵）機組，文件規(guī)定性能系數(shù)3.30，4.004.80。20標(biāo)準每年發(fā)布更新。1.5中國北方清潔取暖試點示范2017年5開展既有建筑節(jié)能改造。重點支持對象是京津冀及周邊地區(qū)的“2+6”城市。首批資金資助的示范期為三年，被資助的12個試點城市城市通過競爭性評審確定，評審中考慮了當(dāng)?shù)匾蛩兀缜鍧嵢∨Y源可用性、擬議技術(shù)方法可行性、投融資擔(dān)保、定價、當(dāng)?shù)刂С终吆脱a貼、監(jiān)管措施等。示范項目每年撥款額為直轄市1.4億美元（0）2117），0.75億美元（5。2018年7月，中央財政對第二批2388。超額完成了原定目標(biāo)（70%）。22（4.40），先進（5.60）；對于50000瓦＜CC≤68000瓦的機型，性能系數(shù)等級為：準入（3.30），節(jié)能（4.00）21匯率：10.148（202212IEA.CCBYIEA.CCBYIIEA.CCBY1.102011-20232過去10202203年，空氣源熱泵的銷量恢復(fù)增長，主要由空間供暖熱泵驅(qū)動，家用熱水熱泵的銷量保持在2022年水平。空氣-空氣熱泵在中國占有主導(dǎo)地位，目前約占總裝機容量的60%。205014既定政策情景（STEPS）和承諾目標(biāo)情景下，到2050年，中國預(yù)計仍將位列全球25%以上。承諾目標(biāo)情景下，空氣-空氣熱泵在農(nóng)村和夏熱冬冷地區(qū)（HSC）升，到250增長可能促進熱泵在氣候較溫和地區(qū)的部署力度，并降低消費者的采暖成本。在20010%。200°C從理論上講，熱泵最多可以滿足當(dāng)今工業(yè)供熱需求的15%，主要應(yīng)用潛力在化工、食品和機械行業(yè)。目前，中國工業(yè)部門安裝的熱泵數(shù)量還很少，但預(yù)計到2050中國擁有豐富的余熱資源，利用熱泵加強回收利用，可為區(qū)域供熱和輕工業(yè)提供熱力。到20506.5IEA.CCBY見第1章）在終端能源消費中的比例持續(xù)下降，而電力占比則有所上升。在建筑部門，過去2015年的4%IEA.CCBYIIEA.CCBY建筑用熱泵已具有較高的技術(shù)成熟度（TRL）23，不僅在中國，而且在美國、歐洲和日本等其他供熱市場也得到了廣泛應(yīng)用。家庭常用的空氣-空氣、空氣-水和地商用和大規(guī)模居住建筑使用的大型熱泵的技術(shù)同樣成熟，但由于系統(tǒng)設(shè)計通常更為復(fù)雜，需要更大規(guī)模的安裝，其普及程度不及小型熱泵。但是，許多商用熱泵，特別是集成到暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)中的熱泵，已進入較高發(fā)展階段，為大型建筑在工業(yè)領(lǐng)域，熱泵在中國和其他國家的使用才剛剛開始，目前在工業(yè)供熱設(shè)備中的占比微乎其微。盡管如此，烘干用熱泵在中國輕工業(yè)中仍具有廣闊前景，近年25區(qū)域供熱（）中，熱泵的使用在中國也并不普遍。全球只有瑞典等少數(shù)幾個國家在區(qū)域供熱結(jié)構(gòu)中大量使用熱泵。對于某些工業(yè)過程和區(qū)域供熱而言，商用技術(shù)已經(jīng)存在，但部署水平較低。技術(shù)改進將有助于清除一些部署方面的障礙，但熱泵并不需要重大的本章將評估熱泵在建筑和工業(yè)部門中的應(yīng)用前景，重點關(guān)注在當(dāng)前政策趨勢下，030和200的特別關(guān)注部分還介紹了熱泵在整合工業(yè)領(lǐng)域和區(qū)域供熱管網(wǎng)中的余熱方面的作IIEA.CCBY建筑熱泵：熱水的熱泵。包括自然源熱泵，如作為主要熱力設(shè)備的可逆空調(diào)；不包括僅用于制冷或作 設(shè) 單戶、小型居住和商業(yè)單戶、多戶建筑和服務(wù)>50 設(shè) >100千70-120°C（一級40-60°C（二級工業(yè)熱泵：該類別涵蓋直接向工業(yè)過程供熱的熱泵，包括溫度區(qū)間不超過200°C的熱 設(shè) 100-2.1件下，空氣源熱泵的性能系數(shù)（COP）會降低（見圖2.4），溫度的急劇下降可能置（3.3）。途（2.4）。工業(yè)熱泵的安裝，除考慮與工業(yè)過程所需輸出溫度或足夠溫度的余熱相關(guān)的要求擁有足夠空間（）倍，目前，無論在何處安裝熱泵取代化石燃料鍋爐，幾乎都會減少二氧化碳排放在中國農(nóng)村地區(qū)，隨著支持煤改電政策的出臺，熱泵的發(fā)展勢頭強勁（見第1）。IEA.IEA.CCBY建筑熱泵24的全球銷量在022年增加11，連續(xù)2是推動全球熱泵普及率增長的主要力量，其化石燃料供熱設(shè)備仍占主導(dǎo)地位。在2020，2021和20235%，20230021和0220%1002210%的建筑供暖需求。盡管20203，由于天然氣價格下降、建造業(yè)發(fā)展放緩，以及熱泵政策和支持計劃的不確定性，全球銷量下降了35%量降幅較大。在美國，盡管，但其表現(xiàn)仍優(yōu)于化石燃料設(shè)備，燃氣爐的銷量與20220%（5）銷量約50%203年21078%，2022年曾接近20%。202210正在多個市場中取代化石燃料鍋爐（2.1）。例如，在加拿大，家用空間供暖熱泵的市場份額從20153%增加到了2022年的11%。同期，美國的這一份額從26%36%8%24%2%19%。在中國，市場同期增4%上升到8%以上。24IIEA.CCBY2.12015-2022荷 2015 2022

IEA.CCBY來源：國際能源署基于以下所做的分析：ChinaIOLEHPA(2023)AHRI(2023)ResidentialEnergyConsumptionSurvey(2023);CanadaNationalStatisticalOffice(2023);JRAIA;BundesverbandW?rmepumpe(2023)。1025，占30%30%的裝機容量10%。熱泵在居住建筑中較為普遍，但在商業(yè)和公共建筑中也日趨重要，這得益于建筑見第1章）使用獨立燃氣鍋爐進行空間供暖，并且按照現(xiàn)行法規(guī)，需要安裝熱泵或混合系統(tǒng)25平均容量較大（510），而亞洲的熱泵通常較小（35）。據(jù)此，單個住宅或房間的熱泵容量全球平均當(dāng)IIEA.CCBY當(dāng)前有利于清潔取暖解決方案的政策正在推高新建建筑對熱泵的需求，以及以熱泵替代現(xiàn)有的分布式鍋爐的需求。在供暖和制冷需求并存的中部和南方地區(qū)，能滿足雙需的熱泵設(shè)備的市場占有率也在快速增長。既定政策情景下，受到當(dāng)前政策（如中國北方的煤改電政策）的影響，中國建筑熱泵的存量將翻一番，到2030205025%以上。2.22022-2050（左）（右1

1

2022203020502030 2022203020502022203020502030 2022203020502030 注：STEPSAPS

IEA.CCBY承諾目標(biāo)情景與既定政策情景下，20302050關(guān)鍵技術(shù)之一（其他關(guān)鍵技術(shù)有區(qū)域供熱和基于可再生能源的技術(shù)）205015%，而在承諾目標(biāo)情景下，這20224%25%。如果只考慮空間供暖，熱泵所滿足的供熱30%。IEA.CCBY在這兩種情景中，分布式熱泵和區(qū)域供熱將滿足的供熱需求比例最大。承諾目標(biāo)IEA.CCBYIIEA.CCBY以上的總供熱需求，從而大幅減少直接排放。與電網(wǎng)和區(qū)域供熱管網(wǎng)脫碳相結(jié)合，2060675幅預(yù)計將在夏熱冬冷氣候區(qū)（空氣-空氣熱泵一般在冬季供暖，夏季制冷，見圖2.3）（受清潔取暖政策推動，見第1章）泵也將有重大增長，主要原因是其在中國北方農(nóng)村地區(qū)的市占率不斷提高，以及所有地區(qū)更多使用熱泵加熱生活用水。在中國北方城市，空氣-水熱泵的市占率也200和200仍將連接集中供暖管網(wǎng)。既定政策情景下，到20504.5億千瓦，幾乎占總裝機容量的40%205012050（水管輸送熱量并連接到散熱器、風(fēng)機盤管或地暖）的熱泵機組在兩種情景下均占45盡管既定政策情景和承諾目標(biāo)情景下的大部分熱泵裝機容量主要用于空間供暖，見專欄2.2在每種情景中，熱泵在城市和農(nóng)村地區(qū)均發(fā)揮重要作用。既定政策情景和承諾目205035%市地區(qū)，其中，空氣-水熱泵在北方尤為常見，而空氣-空氣熱泵則遍布夏熱冬冷地區(qū)。2.32022-2050100100

夏熱冬冷地區(qū)

所有地區(qū)

IIEA.CCBY202220222030205020302050202220302050203020502022203020502030 源IEA.CCBY2.2頭良好，尤其是在日本、歐盟和中國。在日本，202270萬臺，12%20900泵熱水器的銷量在過去幾年中不斷擴大，2022年超過30萬臺，占熱泵總銷量的10%。中國是熱泵熱水器銷量最大的市場，20142021多，而此后基本保持穩(wěn)定，每100熱泵熱水器，而在空間更為有限的公寓中，該比例3%。 元高（>低（>低（>中?1512152015028206020502.512%的熱水需求。IEA.CCBY承諾目標(biāo)情景下，得益于嚴格的建筑能源規(guī)范和高改造率目標(biāo)，加上清潔取暖政2050022年下降5%，30%見第1IEA.CCBY既定政策情景。除了減少能源費用外，改善建筑性能還有助于緩解電氣化程度提（見第3章）。不僅如此，建筑性能的提升還能降低配熱溫度，從而提高熱泵運行的性能系數(shù)。熱泵的性能系數(shù)直接受到所需溫升（即輸入和輸出溫差）的影響。所需溫升既受天氣條件的制約，因為溫度越低，所需的溫升幅度越大；也受到建筑性能的影響，因在中國，寒冷氣候條件下也能高效運行的熱泵已經(jīng)上市。例如，在西藏，供暖季的平均氣溫為-10°C，空氣-水熱泵的性能系數(shù)為1.5-3（當(dāng)建筑內(nèi)的配水溫度較.4）這種熱泵的效率要高出很多。在北方寒冷氣候區(qū)的城市中，如北京或天津，冬季16°C2-43。圖 - - - 室外溫度（攝氏度

- - - 室外溫度（攝氏度

IEA.CCBY2雖然工業(yè)熱泵的應(yīng)用才剛剛起步，但在全球范圍內(nèi)，工業(yè)中電力供熱已經(jīng)非常普遍（見第1）技術(shù)。每種技術(shù)都有自己的操作溫度和應(yīng)用范圍。例如，感應(yīng)爐和電弧爐可用于熔化金屬，而介電和紅外線可用于高溫干燥。熱泵可以應(yīng)用于各種工業(yè)過程，例如為蒸餾或煮沸過程生產(chǎn)熱水，為加熱或消毒過程生產(chǎn)蒸汽，IIEA.CCBYIIEA.CCBY或為干燥過程生產(chǎn)熱空氣。工業(yè)熱泵還可以與區(qū)域供熱系統(tǒng)協(xié)同增效，在從供熱工業(yè)熱泵只占當(dāng)今全球已安裝工業(yè)供熱設(shè)備存量的一小部分，而化石燃料鍋爐和其他電加熱設(shè)備則占據(jù)主導(dǎo)地位，主要原因是它們能產(chǎn)生更高溫度。除此之外，在多個市場中，對電力的征稅遠遠高于天然氣，損害了電加熱產(chǎn)品整個生命周期（見第320222500臺（016600臺，又如20000，使用26千瓦熱泵生產(chǎn)120C見專欄410）70C許多工業(yè)領(lǐng)域熱泵，包括高溫?zé)岜茫℉TP）26，已達到市場采用水平（表21）。40°C0°C以上的熱泵應(yīng)用還十分罕見，只有少數(shù)特定商用應(yīng)用被部署在擁有高溫余熱的小型系統(tǒng)中，所需的溫升較低。目前，只有少數(shù)早期原型產(chǎn)品的溫度可超過20°C，與傳統(tǒng)的電加熱器或化石燃料鍋爐相比，目前熱泵的操作溫度區(qū)間非常窄，但其0%至98%2到5高達10。重要的一點是，與建筑熱泵不同，大多數(shù)工業(yè)熱泵不能使用環(huán)境空氣作為熱源，0°C至50C溫升可達20°C見專欄2.3）紙和食品等工業(yè)過程相匹配的高輸出溫度，熱源溫度必須夠高。在這種情況下，熱泵通常采用封閉循環(huán)，工作介質(zhì)在循環(huán)中經(jīng)壓縮和膨脹以改變溫度，但也有運用開放循環(huán)的機械蒸汽再壓縮MVR）設(shè)備。這種設(shè)備有時被稱為開式循環(huán)蒸汽熱泵。在機械蒸汽再壓縮設(shè)備中，余汽本身經(jīng)壓縮來升溫。熱泵與機械蒸汽再壓縮設(shè)備有相似之處，但又有足夠不同，可被視為兩種不同技術(shù)。輸出溫度高于溫度區(qū) 技術(shù)成熟度 工業(yè)過程示 型號示TRL11：市場穩(wěn)定造紙：脫墨 TRL10：已實現(xiàn)商 TRL8-9：在相關(guān)環(huán)造紙：干燥 EcoSiroccoSkalaFabrikk TRL6-7：商業(yè)化前各類工業(yè) TRL6：熱泵完整原各類工業(yè)：高溫蒸

TRL4：熱泵早期原

各類工業(yè)

IIEA.CCBYTRLTRL1-3：概念需要各類工業(yè) Gupta：超高 TRL15●TRL67TRL8來源：Marufetal.(2021)Classification,potentialrole,andmodelingofpower-to-heatandthermalenergystorageinenergysystems:Areview;IEA(2022)TheFutureofHeatPumps。56 容量（1000千瓦熱 電鍋 燃氣鍋IEA.CCBYAnnex5830BordererBabcockWanson的e-Pack來源：IEAHPTTCPAnnex582023HighTemperatureHeatPumpsCochran2013IndustrialSpecifications;BabcockWanson(n.d.)e-Pack。熱需求還是由輸出容量更大的傳統(tǒng)鍋爐來滿足。例如，在美國，超過70%的工業(yè)鍋3%，40%。以造紙行業(yè)為例，目前占地面積（平方米IEA.CCBY Skala AGO 國際能源署。CCBY4.015%的工業(yè)供熱需求（2.5）。假定在目前生產(chǎn)水平下，并與能源密集型產(chǎn)業(yè)相比，輕工業(yè)的平均工藝溫度較低，集成熱泵的潛力最大。平45%例可高達50%左右。如果使用熱泵來滿足這些供熱需求，則需要現(xiàn)在部署0.85-兩個能源密集型產(chǎn)業(yè)在熱泵部署方面的潛力十分巨大。首先是紙漿和造紙行業(yè)，55%022年200030001855008500萬千瓦50-0%）。IIEA.CCBY2.5中國部分工業(yè)部門不同溫度水平和熱泵部署潛力范圍下，工業(yè)熱泵可滿足的供熱需求適合集成熱泵的熱力占 熱泵潛力-低與高利用采100 <60°C 60-100°C 100-200°C 低于200°C的熱力需求

低 高IEA.CCBY注：各溫度區(qū)間顯示了可由熱泵提供的熱力占比，其中考慮了合適余熱需求的限制。在食品和煙草、化工，以及紙漿和造紙行業(yè)，采用了與aia6°C的部署潛力為90C至0C為00°C至0C為310C至20C為20C%和0Marinaetal.(2021)AnestimationoftheEuropeanindustrialheatpumpmarketpotential;Taibietal.(2010)RenewableEnergyinIndustrialApplications–Anassessmentofthe2050potential;ITPThermal(2019)Renewableenergyoptionsforindustrialprocessheat;Madedduetal.(2020)TheCOreductionpotentialfortheEuropeanindustryviadirectelectrificationofheatsupply(power-to-heat)CHPA2023工業(yè)熱泵發(fā)展白皮書(2023)[Industrialheatpumpdevelopmentwhitepaper2023].從理論上講，熱泵最高可滿足當(dāng)今工業(yè)熱力需求的15%，就絕對值而言，化工、食品和機械行業(yè)的盡管理論上熱泵可滿足很高比例的輕工業(yè)供熱需求，但完全發(fā)掘這些潛力的可能性不大。在某些工業(yè)過程中，替代技術(shù)的成本可能更低，也更合適，并且不同的既定政策情景下，中國輕工業(yè)的供熱燃料結(jié)構(gòu)未發(fā)生急劇變化（見第1章），205035%碳中和承諾的關(guān)鍵杠桿之一，到2050年，電力在最終供熱需求中的占比將超過10），并在05080拍焦（2%），20052，20020IIEA.CCBYIIEA.CCBY滿足輕工業(yè)供熱需求所需的熱泵裝機容量取決于多種變量，如工作班次、利用率0%，20503000（圖2.）05040015%025至05015028圖2.6 承承承 熱泵占比（右軸 最大潛力（右軸 IEA.CCBY承諾目標(biāo)情景下，熱泵成為中國輕工業(yè)的主要熱源之一，滿足20%的需求，主要在溫度低于60°C承諾目標(biāo)情景下，輕工業(yè)對熱泵的大量普及將大幅提高效率。如果用傳統(tǒng)的電鍋，2050650拍焦，相在中國北方城鎮(zhèn)中，集中供暖管網(wǎng)是最主要的空間供暖方式，目前多半依靠化石（1.2IIEA.CCBY大型熱泵為系統(tǒng)集成提供了機遇，并可支持集中供暖管網(wǎng)脫碳。它們也是對不同目前，大型熱泵在全球區(qū)域供熱管網(wǎng)中的裝機容量微乎其微。它們主要部署在歐洲（約為250萬千瓦1100盡管如此，熱泵在中國北方集中供暖管網(wǎng)中的應(yīng)用正日益增多。目前，中國大多數(shù)接入集中供暖管網(wǎng)的熱泵都是空氣源熱泵，安裝在小型管網(wǎng)中，溫度范圍較低（<65°C），50300一級管網(wǎng)熱泵可以整合環(huán)境熱能或余熱，并可用于提升一級管網(wǎng)的供熱溫度。與熱儲能相結(jié)合，一級管網(wǎng)熱泵可以增加電網(wǎng)的靈活性，實現(xiàn)間歇性可再生能源的（3章2017%的。二級管網(wǎng)熱泵（熱水所需溫度比空間供暖更高）；也可用于超低溫管網(wǎng)，提升終端用戶溫度，連入熱力分站的熱泵可提高系統(tǒng)效率，因為它們可以整合余熱或環(huán)境熱能，并通過降低一級管網(wǎng)的回水溫度來優(yōu)化管網(wǎng)性能。基于吸收式熱泵的吸收式換熱器是一種得到廣泛研究的替代技術(shù)，正受到越來越多的關(guān)注，尤其是在中國（見專欄2.4IIEA.CCBY2.7在過去的一個世紀中，區(qū)域供熱系統(tǒng)發(fā)生了諸多演變，從使用高溫蒸汽作為熱載體（第一代區(qū)域供熱系統(tǒng)），到使用超高溫?zé)崴ǖ诙俚饺缃駨V泛使用100°C（）0-7°C以下（降低管網(wǎng)的運行溫度往往可以減少配熱損失，并能整合溫度更低的余熱和環(huán)境熱能，從而為整個系統(tǒng)帶來顯著增益。然而，降低區(qū)域供熱管網(wǎng)的運行溫度并非易事。在中國大多數(shù)城市，供暖季一級管網(wǎng)（即與熱電聯(lián)產(chǎn)廠、鍋爐或大型熱泵等75C至10°C，40C至60°（圖2.）。IIEA.CCBY2.8供 夏熱冬冷寒冷地區(qū)嚴寒地區(qū) 溫度（攝氏度IEA.CCBY12向低溫區(qū)域供熱（<60°C）的轉(zhuǎn)變可以減少能量損失，并促進區(qū)域供熱管網(wǎng)與可再生能源、余熱和大型熱泵的整合。 效冷氣候區(qū)20（吸收式熱泵 每年減少用煤量每年減少二氧化碳排14.5每年減少氮氧化物排542421911266.8每年減少二氧化碳排15每年減少氮氧化物排4.4每年減少二氧化硫排5.1冷氣候區(qū)每年減少用煤量每年減少用水量冷氣候區(qū)4618（空氣源熱泵供熱面積>300每年減少用煤量每年減少二氧化碳排4.7目前，中國的區(qū)域供熱一級管網(wǎng)中的供水和回水溫度相對較高（圖2.8）。降低一管網(wǎng)的輸送能力提高70%。20°C。40-602-380-90°C，比主要由太陽輻射加熱的近地面地層溫度3160更短。然而，這種配置下的取熱半徑有限，這也意味著運行10年后地溫降幅可達因此，深層和中深層地源熱泵的管道間距應(yīng)根據(jù)場地條件增加，并應(yīng)避免密集布IEA.CCBY在工業(yè)領(lǐng)域和區(qū)域供熱管網(wǎng)中，發(fā)掘更多熱泵潛力的一個先決條件是余熱供應(yīng)。人類活動消耗大量能量，其中只有很少量保留在了產(chǎn)出品中，而大部分則變?yōu)榈蜏赜酂帷Ｈ绻@些余熱的排放相對集中，就可以作為熱泵的低溫?zé)嵩磥磉M行回收和再利用。目前，大部分高溫余熱都被回收并用于發(fā)電，但仍有大量低于00°C3-50C（圖2.）冷卻過程和大型變電站冷卻過程會產(chǎn)生和排放大量低品位余熱。此外，中國的核1IEA.CCBY火電廠，包括純凝電廠和熱電聯(lián)產(chǎn)廠，通過蒸汽和廢氣排出大量余熱。目前，中國有近330部分低于5°C57002.5艾焦。這些電廠在中國的分布通常與人類活動和經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)，主要集中在華北平原、29在碳中和發(fā)展目標(biāo)下，中國電力系統(tǒng)預(yù)計將逐步轉(zhuǎn)型為零碳電力系統(tǒng)，煤電和氣3275005.6工業(yè)余熱是另一個寶貴熱源。目前，仍有大量低溫余熱未被利用。據(jù)清華大學(xué)估算，黑色金屬冶煉、非金屬礦物加工、有色金屬冶煉、化工原料制造、石油加工等五大能源密集型產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的余熱，理論上年資源潛力約為10艾焦。30全國工31廢水處理201720°C1.5重要項目包括在青島規(guī)劃的區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用空氣源、地源和廢水180IEA.CCBYIEA.CCBY2.920212050數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心工業(yè)余熱核電廠 <50°C 50-100°C 100-150°C 150-200°C >200°C 適合熱泵整合

IEA.CCBYIEA.CCBYIEA.CCBY核電廠、火電廠、工業(yè)設(shè)施和其他工業(yè)過程所產(chǎn)生的大量低溫余熱為集成大型和2030和0502.565（圖2.10200（5億千瓦）100轉(zhuǎn)化為熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠。剩余容量在工業(yè)余熱、數(shù)據(jù)中心、廢水處理廠和核電廠，000小時以上。IIEA.CCBY2.1020302050年小 年小 火電 核電 工業(yè)余 熱泵潛力 利用量（右軸IEA.CCBY3（STEP）2002050年前增加兩倍以上。在部署速度更快的承諾目標(biāo)情景（AS）中，投資水平甚至更高。既定政策情景與承諾目標(biāo)情景之間的投資差距在工業(yè)熱泵方面更國供熱直接減排量的約30%。在承諾目標(biāo)情景中，大型熱泵占輕工業(yè)減排量203010%。中國是最大的建筑熱泵制造國，其產(chǎn)量約占全球總銷量的35%。在歐洲不斷增長的需求之下，空氣-水熱泵是增長最快的出口板塊。由于前導(dǎo)時間短，現(xiàn)有空調(diào)生產(chǎn)線規(guī)模大，因此可以迅速提高產(chǎn)能，滿足日益增長的國內(nèi)需求。IEA.CCBYIEA.CCBYIIEA.CCBY雖然改用熱泵所帶來使供熱所用的化石燃料減少，將有助于降低溫室氣體排放量，但為了最大限度地減排，還必須控制熱泵中使用的制冷劑的排放量。逐步淘汰供熱用煤也將對空氣質(zhì)量帶來重大改善，特別是在更普遍使用煤炭的農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量。然而，擴大部署需要廣泛的家庭和企業(yè)投資，而解決熱泵前期成本高昂等障礙對推動這些投資至關(guān)重要。同時，熱泵數(shù)量的增加也會致使電力需求上升，（見第2章）新和就業(yè)帶來新的機會，但需要解決人員配備問題，特別是在制造環(huán)節(jié)。燒，約為2.9加，但到250四分之一以上，其余大部分來自煤改氣等其他燃料替代選項。在承諾目標(biāo)情景下，2050800030%圖3.1（3.2IIEA.CCBY3.12022-2050排放量活動電氣化熱泵所占份額其他燃料替代能效與行為IEA.CCBY與使用化石燃料的供暖系統(tǒng)相比，中國現(xiàn)有的熱泵系統(tǒng)已經(jīng)大幅減少了溫室氣體30%（圖3.2全球變暖潛能值（GWP）（專欄3.13.220222030

IEA.CCBY（最高）冷劑（最低）=良好防漏做法下天然制冷劑的年排放量。3.1熱泵依靠制冷劑來移動熱力。雖然這些物質(zhì)在密閉的制冷循環(huán)中運行，但在生產(chǎn)、運營和停用過程中經(jīng)常會發(fā)生部分或完全泄漏的情況。由于許多制冷劑的全球變暖R-2Cs）然而，氫氟碳化物（HFs），即全球變暖潛能值較高的含氟氣體（F-gses）仍在廣泛使用。如果不改變高全球變暖潛能值的氫氟碳化物的使用，那么根據(jù)承諾目標(biāo)情2002050以上。良好的做法和設(shè)計優(yōu)良的制冷劑以及回收和再生計劃可以限制制冷劑泄漏。此外，還可以通過改用危害較小的制冷劑來減少排放，這些制冷劑已經(jīng)問世，而且在日益擴大部署。在擴大使用危害較小的制冷劑的同時，在設(shè)備處理方面采取良好IEA.CCBYR-32是一種常見的含氟氣體制冷劑，其全球變暖潛能值比目前使用的大多數(shù)制冷劑低一到兩倍。然而，R-32200IEA.CCBY制冷劑排放（百萬噸二氧化碳當(dāng)量制冷劑排放（百萬噸二氧化碳當(dāng)量

基 增加R-32使用 增加丙烷使用

IEA.CCBY2022R-22（2021Purohit&H?glund-Isaksson(2017)Globalemissionsoffluorinatedgreenhousegases2005–2050withabatementpotentialsandcosts。中國已在努力逐步減少高全球變暖潛能值的含氟氣體制冷劑。2019年，中國提出了《綠色高效制冷行動計劃》，并在2021丙烷（R-20）和其他碳氫化合物等天然制冷劑是另一種常見的替代品，其全球變暖250氟氣體排放，但實際限制因素依然存在，主要與易燃性增大有關(guān)。分體式熱泵的制冷劑在建筑內(nèi)循環(huán)，與制冷劑在室外的單體機組相比，需要更嚴格的安全措施。開展創(chuàng)新有可能進一步降低熱泵高效運營所需的制冷劑負荷，從而降低與制冷劑有關(guān)203080%的預(yù)期目標(biāo)。此外，使用全球變暖潛能值的空氣-空氣分體系統(tǒng)將在2029年前被禁用。由此可見，該規(guī)定將在未來幾年內(nèi)，R-32IEA.IEA.CCBYIIEA.CCBY二氧化碳可用作制冷劑，特別是在熱泵熱水器中。雖然二氧化碳在較高溫度下才最高效，而且還需要更高的壓力和更堅固的材料，但與其他制冷劑相比，它不易燃，而且被釋放時對氣候的影響也有限。在使用余熱和高輸出溫度的工業(yè)應(yīng)用中，水蒸此外，中國有大學(xué)正在研究不需要制冷劑的先進供熱/制冷技術(shù)。這些非傳統(tǒng)固態(tài)解決方案利用材料的特性，使其在受壓或暴露于磁場時移動熱力。雖然這些技術(shù)目前技術(shù)成熟度較低，但其在避免制冷劑產(chǎn)生的排放之余，還有望實現(xiàn)極高能效，甚至2050熱泵部署在當(dāng)前的政策設(shè)置下速度較慢。雖然煤改氣以及生物甲烷混合氣加大普及，在很大程度上抵消了工業(yè)活動增加所導(dǎo)致的排放增加，但電氣化進展仍幾乎（圖33）501。相比之下，在承諾目標(biāo)情景中，輕工業(yè)供熱產(chǎn)生的二氧化碳直接排放量將從目前的1.10501005%205070%電氣化。減排量的三分之一將得益于熱泵部署，另有一系列其他電加熱器用于高溫工藝脫碳。剩余的減排量則主要來自于轉(zhuǎn)向其他能效更高、排放更少的燃料解IIEA.CCBY3.32022-2050排放 活承IEA.CCBY2000年，中國四分之三以上的電力來自燃煤電廠。從那時至今，電力需求增長了近他可再生能源。2022600強度將降至每千瓦時13030克二氧化碳，且上述能源在兩種情景中都貢獻了約三分之二的發(fā)電量。承諾目標(biāo)IEA.CCBY2020 115105 既定政策情景承諾目標(biāo)情景既定政策情景承 煤 天然 核 生物 水 風(fēng) 其 排放強IEA.CCBY1200環(huán)境（室外）空氣污染的主要原因。例如，2015年冬季霧霾期間，住宅燃煤造成2013題，并加快向熱泵和其他替代供熱方案的轉(zhuǎn)化（1）。得益于此，2015少。202124000能夠被避免。IIEA.CCBY3.42022-2030二氧化 IEA.CCBYSO2NOxPM2.5