在“雙碳”目標(biāo)下，工業(yè)領(lǐng)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(xiàn)綠色轉(zhuǎn)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(guān)卡。本期碳討，新京報零碳研究院專訪了中國節(jié)能協(xié)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(shù)應(yīng)用。
趙恒誼在接受采訪時表示，高溫?zé)岜眉夹g(shù)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(shù)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(xié)同破局。
供熱減碳壓力聚焦“范圍一”，高溫?zé)岜贸珊诵慕鉀Q方案
在工業(yè)園區(qū)的碳排放結(jié)構(gòu)中，供熱是“最難啃的骨頭”。
趙恒誼表示，當(dāng)前工業(yè)園區(qū)要實現(xiàn)“范圍一”（直接排放）脫碳，最大難點在于供熱環(huán)節(jié)。當(dāng)前園區(qū)的電氣化程度已較高，照明、空調(diào)、電機(jī)等基本實現(xiàn)電氣化，唯獨(dú)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(chǎn)，80℃-200℃的中低溫?zé)嵝枨髲V泛存在，而傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)忮仩t正是直接碳排放的主要來源。”
據(jù)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(qiáng)調(diào)，高溫和工業(yè)熱泵技術(shù)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(jī)械加工、石油石化等眾多工業(yè)場景。國際國內(nèi)都有大量的企業(yè)和產(chǎn)品開始出現(xiàn)可以提供200度以內(nèi)的供熱產(chǎn)品，水源、余熱源、空氣源等熱泵都有應(yīng)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(fèi)的能量可以在同一工業(yè)場地內(nèi)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(yīng)的裝置，通過這種裝置，可以大幅消減能源消耗和相關(guān)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?zé)犸L(fēng)，但傳統(tǒng)燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)排放的廢熱通常直接排空，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，而高溫?zé)岜谜媒鉀Q了這一問題，“傳統(tǒng)燃?xì)饧訜岷笥酂嶂苯訌U棄，而熱泵能回收余熱并利用，系統(tǒng)能源效率（COP）可以達(dá)到3至6，與零碳電力的結(jié)合可以實現(xiàn)供熱的零碳排放。”
高溫?zé)岜玫摹叭馗锩保汗?jié)能、環(huán)保、電氣化
與傳統(tǒng)供熱方式相比，高溫?zé)岜眉夹g(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個維度：從“燃燒”到“搬運(yùn)”的能效躍升、零碳供熱的“終極方案”、全生命周期經(jīng)濟(jì)性凸顯。簡而言之，高溫?zé)岜糜腥髢?yōu)勢：節(jié)能、環(huán)保、電氣化。
熱泵并非通過燃燒產(chǎn)熱，而是像“熱量搬運(yùn)工”，將低溫?zé)嵩刺嵘量捎脺囟取Ｆ淠茉葱剩–OP）可達(dá)3-6，即消耗1度電可產(chǎn)生3-6倍熱能，遠(yuǎn)超燃煤鍋爐（能效約90%）。“在余熱回收場景下，能效甚至更高。”趙恒誼舉例，某啤酒廠采用熱泵技術(shù)后，洗瓶熱水和發(fā)酵冷卻系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，綜合能耗降低60%。
另外，高溫?zé)岜靡噪娏︱?qū)動，可與風(fēng)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(qū)動熱泵供熱，實現(xiàn)“零碳閉環(huán)”。
更重要的是，使用高溫?zé)岜茫墒谷芷诮?jīng)濟(jì)性凸顯。盡管高溫?zé)岜贸跏纪顿Y較高（約為鍋爐的5-10倍），但熱泵的運(yùn)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(yùn)行費(fèi)用降低48%，投資回收期1.38年，“尤其適合連續(xù)生產(chǎn)的流程工業(yè)”。
從“試點”到“標(biāo)配”還需多久？
盡管優(yōu)勢顯著，高溫?zé)岜玫钠占叭悦媾R“三重門”。 據(jù)趙恒誼介紹，高溫?zé)岜媚壳霸诠I(yè)園區(qū)的應(yīng)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(biāo)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’。”趙恒誼指出，當(dāng)前酒業(yè)（茅臺等）、乳業(yè)（伊利、蒙牛等）、石化（青島石化等）等領(lǐng)域的標(biāo)桿項目正在積累經(jīng)驗，未來需通過行業(yè)聯(lián)盟加快復(fù)制推廣。
不過，要實現(xiàn)從1%到普及的跨越，還需要突破幾個關(guān)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?zé)岜玫拈L期效益，比如說，某煉化企業(yè)，采用精餾工藝，對原料液進(jìn)行組分分離。原先全部采用鍋爐蒸汽作為再沸器熱源，經(jīng)改造，采用間接式熱泵精餾流程，通過回收塔頂冷凝熱量，經(jīng)熱泵工藝循環(huán)，在塔釜側(cè)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(jù)成本測算，可實現(xiàn)年節(jié)省費(fèi)用4000多萬元，減排二氧化碳79530噸。
其次是技術(shù)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(chǎn)一線，與用戶行業(yè)的工藝深度結(jié)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?zé)岜玫奈磥響?yīng)用，趙恒誼充滿信心，他預(yù)計2030年和2060年高溫?zé)岜玫哪赇N量會達(dá)到1.7萬臺和15.6萬臺。
高溫?zé)岜玫尼绕穑瑢?biāo)志著工業(yè)供熱從“燒煤時代”邁向“綠電時代”。隨著技術(shù)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(shù)將成為零碳園區(qū)的“標(biāo)配”。但趙恒誼也提醒：“這是一場涉及技術(shù)、資本和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的長跑，需要全產(chǎn)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
