在“雙碳”目標下，工業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”，工業園區的供熱系統如何實現綠色轉型，尤其是零碳園區的供熱系統如何低碳，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能協會副監事兼熱泵專業委員會秘書長趙恒誼，解析高溫和工業熱泵在零碳園區中的技術應用。


趙恒誼在接受采訪時表示，高溫熱泵技術憑借其節能、環保、電氣化三大優勢，正成為工業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，亟須政策支持與用戶行業協同破局。


供熱減碳壓力聚焦“范圍一” 高溫熱泵成核心解決方案


在工業園區的碳排放結構中，供熱是“最難啃的骨頭”。 趙恒誼表示，當前工業園區要實現“范圍一”（直接排放）脫碳，最大難點在于供熱環節。當前園區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，并且由于輕工業比例增加以及電氣化發展，200℃以下的供熱需求將會日漸突出。 他強調，高溫和工業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場景。國際國內都有大量的企業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場地內用作熱源。熱泵是將環境熱能和工業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，但傳統燃氣加熱系統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，“傳統燃氣加熱后余熱直接廢棄，而熱泵能回收余熱并利用，系統能源效率（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。”


高溫熱泵的“三重革命”： 節能、環保、電氣化


與傳統供熱方式相比，高溫熱泵技術的優勢體現在三個維度：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，高溫熱泵有三大優勢：節能、環保、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%）。“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后，洗瓶熱水和發酵冷卻系統協同運行，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，綠電直接驅動熱泵供熱，實現“零碳閉環”。 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，“尤其適合連續生產的流程工業”。


從“試點”到“標配”還需多久？


盡管優勢顯著，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園區的應用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，“工業用戶更相信‘鄰居家的成功案例’。”趙恒誼指出，當前酒業（茅臺等）、乳業（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，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，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、不同工藝對供熱的需求千差萬別，這就要求熱泵企業必須走出實驗室，深入生產一線，與用戶行業的工藝深度結合。 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，將標志著工業供熱從“燒煤時代”邁向“綠電時代”。隨著技術持續突破（如200℃以上蒸汽熱泵研發）、政策支持加碼，這一技術將成為零碳園區的“標配”。但趙恒誼也提醒：“這是一場涉及技術、資本和產業生態的長跑，需要全產業鏈的耐心與合力。”