通過(guò)加快技術(shù)裝備研發(fā)攻關(guān)，有序開(kāi)展低溫?zé)岜猛茝V與應(yīng)用，建立多能互補(bǔ)協(xié)同機(jī)制等一系列措施促進(jìn)我國(guó)工業(yè)用熱電氣化的推廣，加速工業(yè)綠色低碳發(fā)展的進(jìn)程。

近日，國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、國(guó)家能源局等部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《推動(dòng)熱泵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，明確了加快推動(dòng)熱泵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的總體要求和重點(diǎn)任務(wù)，從熱泵推廣應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)提質(zhì)升級(jí)、完善支撐保障三個(gè)方面作出系統(tǒng)部署，以期推動(dòng)建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)戎攸c(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。熱泵作為工業(yè)用熱電氣化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)選項(xiàng)，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，對(duì)我國(guó)工業(yè)綠色低碳發(fā)展至關(guān)重要。

現(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)用熱約占全國(guó)熱力消費(fèi)總量的3/4，是我國(guó)熱力消費(fèi)的主要領(lǐng)域，且工業(yè)供熱以化石燃料為主。隨著我國(guó)工業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，用熱需求逐年上升，加強(qiáng)用熱過(guò)程的電氣化是推進(jìn)工業(yè)部門(mén)降碳的重要舉措。以工業(yè)熱泵和熱電池為主的工業(yè)用熱電氣化技術(shù)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)、能耗和碳污排放控制方面已具有優(yōu)勢(shì)。然而，推動(dòng)工業(yè)加熱的電氣化仍存在諸多挑戰(zhàn)，能源價(jià)格之間的差異、電氣化設(shè)備的可用性以及供需矛盾等方面的困難嚴(yán)重限制了我國(guó)工業(yè)用熱電氣化的進(jìn)程，亟需以減污降碳協(xié)同治理為抓手，通過(guò)加快技術(shù)裝備研發(fā)攻關(guān)，有序開(kāi)展低溫?zé)岜猛茝V與應(yīng)用，建立多能互補(bǔ)協(xié)同機(jī)制等一系列措施促進(jìn)我國(guó)工業(yè)用熱電氣化的推廣，加速工業(yè)綠色低碳發(fā)展的進(jìn)程。

一、工業(yè)用熱現(xiàn)狀

1.用熱需求涉及絕大多數(shù)制造業(yè)且以 中高溫用熱占主導(dǎo)

行業(yè)用熱需求方面，黑色金屬、化學(xué)和化工產(chǎn)品、非金屬礦物、石油煉制和煉焦行業(yè)是工業(yè)用熱需求量較大的行業(yè)，需求量分別約為5.8億、3.75億、2.39億、2.05億噸標(biāo)煤。有色金屬、食品飲料和煙草、紡織、機(jī)械、造紙印刷等行業(yè)用熱需求相對(duì)較低，需求量分別為約為0.34億、0.34億、0.34億、0.17億、0.17億噸標(biāo)煤。工業(yè)用熱溫度分布方面，工業(yè)用熱需求呈現(xiàn)連續(xù)性特征，且對(duì)溫度參數(shù)要求較高，熱量需求大。其中，高溫用熱（超過(guò) 1100^°C ）占總用熱的 30% 集中于黑色金屬和非金屬礦物行業(yè)；中低溫用熱（ 150～300^°C ）占總用熱的 27% ，集中于黑色金屬、石油煉化和焦化行業(yè)；低溫工業(yè)用熱（低于 150^°C. ）占總工業(yè)用熱的26% ，集中于化工和石油精煉，食品、飲料和紡織等其他行業(yè)。

2.工業(yè)供熱以化石能源為主且電氣化改造潛力較大

從能源結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，我國(guó)工業(yè)用能以化石能源為主。2023年，我國(guó)煤炭消費(fèi)量為31.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中發(fā)電用煤增長(zhǎng)5.1% ，鋼鐵、建材、化工行業(yè)用煤分別增長(zhǎng) 3.1% 、 0.1% 、 ，在制造業(yè)中，化石燃料作為終端能源的使用占比約 70% ，而電力僅占 24% 。供熱作為制造業(yè)用熱主要方式，涉及從金屬冶煉到不同材料和化學(xué)品的加熱、干燥和蒸餾等多種工藝流程。從電力清潔化角度來(lái)看，電力能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。風(fēng)電、光電等新能源發(fā)電近年來(lái)在工業(yè)用能中的比重逐年上升，目前清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量占比已達(dá) 53.9% ，電力清潔化程度不斷提升。據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)顯示，電解鋁行業(yè)的清潔能源使用比例已達(dá)到24.4% ，石化化工等行業(yè)也在加快探索綠氫規(guī)?；?，綠色能源正逐步成為工業(yè)能源消費(fèi)的重要組成部分。

3.工業(yè)用熱電氣化存在多種技術(shù)選項(xiàng)

近年來(lái)，熱泵、電阻式電鍋爐和熱電池等用熱電氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已廣泛適用于工業(yè)行業(yè)。其中工業(yè)熱泵作為一種主動(dòng)熱回收裝置主要用于工業(yè)過(guò)程中的熱回收和熱升級(jí)，是替代化石能源低溫?zé)崮埽ǖ陀?00^°C^? ）的首選供熱技術(shù)，已在農(nóng)副食品加工、食品制造、紡織、木材加工、造紙、設(shè)備制造和汽車制造等行業(yè)得到應(yīng)用。電阻式熱鍋爐采用高阻抗管形電熱元件加熱的電熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、熱效率高等特點(diǎn)?；陔姛徨仩t的低谷電蓄熱系統(tǒng)是對(duì)在工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)燃煤鍋爐的良好替代。熱電池又稱熱能電池，可將電能轉(zhuǎn)化為熱能，并可儲(chǔ)存數(shù)小時(shí)至數(shù)天，可提供達(dá) 1700^°C 溫度的熱量。

4.工業(yè)熱泵在低溫需求領(lǐng)域成本優(yōu)勢(shì) 明顯

從經(jīng)濟(jì)性方面看，低溫工業(yè)熱泵展現(xiàn)出明顯的成本優(yōu)勢(shì)。 80～100^°C 低溫工業(yè)熱泵的平準(zhǔn)化成本為260元 /MWH_th ，即每兆瓦時(shí)（熱）的價(jià)格是260元，比燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)低 15% ，比天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)低 20% ，比天然氣鍋爐制熱便宜 27% ，比電鍋爐制熱便宜 60% 。但對(duì)于 100～165^°C 的工業(yè)用熱，使用工業(yè)熱泵制熱的平準(zhǔn)化成本約為391元 /MWH_th ，較 80～100^°C 運(yùn)行的熱泵高出約 50% 。熱電池平準(zhǔn)化成本為314元 /MWH_th ，電鍋爐平準(zhǔn)化成本為659元／MWH_tho 從技術(shù)成熟度方面來(lái)看， 80^°C 以下的低溫工業(yè)熱泵的市場(chǎng)穩(wěn)定性已得到了驗(yàn)證， 80～100^°C 低溫工業(yè)熱泵已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣， 100^°C 以上的工業(yè)熱泵技術(shù)仍處于進(jìn)一步研發(fā)與完善階段。熱電池目前僅小規(guī)模生產(chǎn)，尚未規(guī)模化生產(chǎn)與推廣應(yīng)用。電鍋爐方面雖然技術(shù)相對(duì)成熟，但由于其能耗過(guò)高，在能源成本壓力下，逐漸被其他供熱方式所替代，僅在一些對(duì)供熱穩(wěn)定性要求極高且對(duì)成本不太敏感的特殊工業(yè)場(chǎng)景中仍有使用。

5.工業(yè)熱泵在節(jié)能減污降碳方面成效顯著

從能耗方面看，工業(yè)熱泵的能效位居前列。低溫工業(yè)熱泵的單位產(chǎn)熱能耗僅為燃煤鍋爐的 20% ，高溫工業(yè)熱泵僅為燃煤鍋爐的 1/3 ，高于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、電鍋爐和熱電池等其他替代品。電阻式電鍋爐、熱電池等非熱泵技術(shù)效率差異較小，在溫度較高和沒(méi)有余熱回收的應(yīng)用中，電阻技術(shù)相對(duì)于燃燒技術(shù)的效率具有顯著優(yōu)勢(shì)。從二氧化碳和其他污染物排放方面看，工業(yè)熱泵是降低工業(yè)用碳強(qiáng)度和污染物排放的途徑。將發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳排放量計(jì)算在內(nèi)，低溫0 80～100^°C， ）工業(yè)熱泵的二氧化碳排放量分別比天然氣、煤炭和電鍋爐低 26% 、 60% 和 73% 。對(duì)于溫度較高（ （100～165^°C） ）的工業(yè)熱泵，每單位熱量的二氧化碳排放量分別比燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、燃煤鍋爐和電鍋爐低 21% 、 33% 和 55% 。工業(yè)熱泵能顯著減少5種污染物（ NO_X， SO_X， PM₁₀ 和PM_2.5， ）排放，而熱電池則能減少3種污染物 ΔSO_X， PM₁₀ 和 PM_2.5. ）排放。

二、工業(yè)用熱電氣化發(fā)展?jié)摿兔媾R的主要挑戰(zhàn)

1.輕工業(yè)等低溫用熱行業(yè)需求巨大

工業(yè)熱泵可滿足約 15% 的工業(yè)供熱需求。據(jù)國(guó)際能源署和清華大學(xué)測(cè)算，若熱泵的供熱溫度達(dá) 200^°C ，則能夠滿足中國(guó) 15% 的工業(yè)用熱需求。食品和飲料、紙漿和造紙、金屬制品、塑料制品、紡織品和木制品等輕工業(yè)是工業(yè)供熱的主要需求方，其中造紙與化工行業(yè)熱泵部署方面的潛力巨大。如造紙和化工行業(yè)分別約有 55% 和 18% 的供熱需求可由熱泵滿足，按照2022年的能源需求計(jì)算，造紙行業(yè)的熱泵容量將達(dá)2000萬(wàn)～3000萬(wàn)千瓦、5500萬(wàn) ～8500 萬(wàn)千瓦。有色金屬與非金屬工業(yè)方面，若能夠替換200^°C 以下工業(yè)用熱，工業(yè)熱泵每年可節(jié)能1.74億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在非化石能源發(fā)電量分別占比 34% 、 50% 、 70% 的情境下，分別減少3.261億、4.018億、4.965億噸二氧化碳排放量。

2.高成本是制約規(guī)?；l(fā)展的首要因素

在能源成本方面，燃煤鍋爐供熱平準(zhǔn)化成本最低，煤炭與電力之間的成本差距是制約電氣化轉(zhuǎn)型的因素。雖然電加熱在工業(yè)供熱方面的效率高于燃煤，但煤炭的單位能耗成本僅為電力的1/5，煤炭能耗成本仍低于電力。盡管熱泵和熱電池可通過(guò)效率提升縮小成本差距，但由于熱泵和熱電池僅在特定條件下具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。煤炭通常仍能保持價(jià)格優(yōu)勢(shì)。運(yùn)營(yíng)成本方面，燃煤鍋爐最低，其次為工業(yè)熱泵和熱電池。其中，80～100^°C 的工業(yè)熱泵與燃煤鍋爐運(yùn)行成本相近， 100～165^°C 的工業(yè)熱泵、熱電池、電鍋爐運(yùn)行成本分別是燃煤鍋爐的2倍、1.5倍和5倍。

3.技術(shù)受限是制約工業(yè)用熱電氣化轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心難題

目前，熱泵是工業(yè)用熱電氣化較為成熟的技術(shù)，但 140^°C 以上的高溫?zé)岜眉夹g(shù)尚未成熟，僅在少數(shù)特定的小型系統(tǒng)中有所應(yīng)用。工業(yè)熱泵所需的空間較大，應(yīng)用場(chǎng)景受限。以現(xiàn)有機(jī)組為參照，1000千瓦的熱泵重10噸，平均需要17平方米的空間，而類似容量的燃?xì)庹羝仩t只重5噸，需要6平方米的空間。除了熱泵技術(shù)外，熱電池等新技術(shù)處于商業(yè)化早期階段，高溫等離子體加熱技術(shù)等仍處于實(shí)驗(yàn)室階段或小規(guī)模試點(diǎn)應(yīng)用，尚未能大規(guī)模供應(yīng)市場(chǎng)。電磁采暖技術(shù)、相變儲(chǔ)熱采暖技術(shù)等部分新興電氣化供熱技術(shù)，出現(xiàn)控制系統(tǒng)故障、加熱元件故障等情況較為頻繁，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行。目前，維修人員需具備儲(chǔ)能材料、熱交換等多領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)，專業(yè)門(mén)檻較高；另外，生產(chǎn)廠家售后維修網(wǎng)點(diǎn)分布極為稀疏，難以覆蓋廣大用戶區(qū)域。此外，部分部件具有特殊性，如智能相變電儲(chǔ)熱模塊，其生產(chǎn)與供應(yīng)均受廠家制約，市場(chǎng)上難以尋覓適配的替代品。不同廠家的相變儲(chǔ)熱設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件選用上尚未統(tǒng)一，影響工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，降低了供應(yīng)側(cè)對(duì)工業(yè)用熱需求的保障能力。

4.工業(yè)用熱需求多樣性與標(biāo)準(zhǔn)適配性問(wèn)題突出

不同工業(yè)行業(yè)的用熱需求差異巨大，即工業(yè)用熱需求呈現(xiàn)多樣性特征。例如，化工需要高溫高壓蒸汽，食品加工需要精準(zhǔn)控制低溫?zé)?，而現(xiàn)有電氣化解決方案針對(duì)性不足，通用設(shè)備用于特定行業(yè)可能效率低或無(wú)法滿足工藝要求。工業(yè)生產(chǎn)的周期性和市場(chǎng)波動(dòng)導(dǎo)致用熱需求不穩(wěn)定，在很大程度上也增加了熱需求預(yù)測(cè)的難度。工業(yè)生產(chǎn)通常具有周期性，旺季用熱需求較大，淡季用熱需求則相對(duì)較??；市場(chǎng)波動(dòng)也會(huì)通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整最終影響生產(chǎn)用熱需求，如某些行業(yè)的原材料價(jià)格波動(dòng)、產(chǎn)品市場(chǎng)需求變化等。值得注意的是，目前工業(yè)用熱缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)因?yàn)殡y以評(píng)估技術(shù)設(shè)備的性能適用性，導(dǎo)致選擇供熱技術(shù)設(shè)備面臨很大挑戰(zhàn)；而在供熱設(shè)備市場(chǎng)上產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，擾亂用熱需求側(cè)選擇，加劇供需錯(cuò)配。

三、促進(jìn)我國(guó)工業(yè)用熱電氣化發(fā)展的對(duì)策建議

1.加大先進(jìn)技術(shù)裝備研發(fā)攻關(guān)

建議發(fā)揮國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等中央財(cái)政科研經(jīng)費(fèi)等引導(dǎo)作用，支持開(kāi)展復(fù)雜工況與新興余熱利用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，重點(diǎn)支持高溫超導(dǎo)材料、高性能的換熱材料、隔熱材料和壓縮機(jī)材料等關(guān)鍵部件材料研發(fā)。加快研發(fā)新型壓縮機(jī)和高效換熱器，提高100～165^°C 的工業(yè)用熱的穩(wěn)定性。重點(diǎn)突破熱泵在低溫環(huán)境下的高效運(yùn)行、余能回收的高效轉(zhuǎn)化等技術(shù)難題，提高技術(shù)水平和設(shè)備性能。依托首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備保險(xiǎn)補(bǔ)償政策，鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)展高效換熱、高效用能、智能控制等技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用。

2.有序推進(jìn)低溫?zé)岜猛茝V與應(yīng)用

應(yīng)充分運(yùn)用中央預(yù)算內(nèi)投資、超長(zhǎng)期特別國(guó)債等資金渠道，支持重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳改造和用能設(shè)備更新，加快高效熱泵技術(shù)、高效鍋爐替代與改造、鍋爐系統(tǒng)智能化升級(jí)等技術(shù)的推廣與應(yīng)用。持續(xù)遴選、發(fā)布國(guó)家工業(yè)和信息化領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄，加快工業(yè)熱泵、熱電池、電鍋爐設(shè)備的推廣與更新。加強(qiáng)回收循環(huán)利用能力，建議工業(yè)和信息化部指導(dǎo)新成立的中國(guó)資源循環(huán)集團(tuán)有限公司加快布局設(shè)立全國(guó)性、功能性資源回收利用平臺(tái)，提高廢舊鍋爐回收和再生資源加工利用能力。

3.構(gòu)建分層分類的工業(yè)用熱標(biāo)準(zhǔn)體系

建議加快構(gòu)建“基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) + 行業(yè)細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)”的工業(yè)用熱標(biāo)準(zhǔn)雙層體系。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)聚焦安全、環(huán)保等底線要求，行業(yè)細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)按溫度（如低溫 lt;150^°C_? 中底溫在150～300^°C. 高溫 gt;1100^°C） 、壓力（如低壓 ?1.6MPa 、中壓在 1.6～10MPa 、高壓 gt;10MPa， 、燃料類型（如燃煤、燃?xì)狻⑸镔|(zhì)）等參數(shù)劃分，允許企業(yè)根據(jù)工藝需求選擇適配標(biāo)準(zhǔn)。參考國(guó)家發(fā)展改革委對(duì)熱泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的定期評(píng)估模式，每 3～5 年開(kāi)展工業(yè)用熱標(biāo)準(zhǔn)適用性評(píng)估。結(jié)合行業(yè)調(diào)研（如制藥、化工、食品等行業(yè)的用熱參數(shù)），及時(shí)納入新興技術(shù)和更新能效要求。

4.建立多能互補(bǔ)協(xié)同機(jī)制

推進(jìn)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活化、耦合化、低碳化轉(zhuǎn)型，因地制宜推廣生物質(zhì)、各類新型余熱、電供熱等低碳供熱技術(shù)，實(shí)施“新能源 + 供熱”模式，建立“政府一電網(wǎng)一新能源企業(yè)一用戶”的四方協(xié)作機(jī)制，采取電量市場(chǎng)化交易和差別化輸配電價(jià)，實(shí)現(xiàn)“政府要綠、企業(yè)要利、用戶要暖”的多贏局面。加強(qiáng)熱泵與其他能源系統(tǒng)的集成技術(shù)研究，如熱泵與太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹鸟詈舷到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)，提高能源綜合利用效率，使熱泵在不同能源供應(yīng)條件下都能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。