在“双碳”目标下，工业领域的碳排放压力日益加剧。作为能源消耗和碳排放的“大户”，工业园区的供热系统如何实现绿色转型，尤其是零碳园区的供热系统如何低碳，成为必须攻克的关卡。本期碳讨，新京报零碳研究院专访了中国节能协会副监事兼热泵专业委员会秘书长赵恒谊，解析高温和工业热泵在零碳园区中的技术应用。
赵恒谊在接受采访时表示，高温热泵技术凭借其节能、环保、电气化三大优势，正成为工业零碳供热的核心解决方案。然而，技术推广仍面临初期投资高、工艺整合难度大等挑战，亟须政策支持与用户行业协同破局。
供热减碳压力聚焦“范围一” 高温热泵成核心解决方案
在工业园区的碳排放结构中，供热是“最难啃的骨头”。 赵恒谊表示，当前工业园区要实现“范围一”（直接排放）脱碳，最大难点在于供热环节。当前园区的电气化程度已较高，照明、空调、电机等基本实现电气化，唯独供热仍依赖化石能源燃烧。“无论是食品加工、纺织印染，还是汽车制造、化工生产，80℃-200℃的中低温热需求广泛存在，而传统燃煤、燃气锅炉正是直接碳排放的主要来源。” 据赵恒谊介绍，目前我国工业能耗的50%-70%以热能形式消耗，并且45%都是200℃以下的热量，温度多在80℃-170℃之间，并且由于轻工业比例增加以及电气化发展，200℃以下的供热需求将会日渐突出。 他强调，高温和工业热泵技术近年快速突破，已可覆盖40℃至200℃的温度需求，满足食品饮料、纺织印染、机械加工、石油石化等众多工业场景。国际国内都有大量的企业和产品开始出现可以提供200度以内的供热产品，水源、余热源、空气源等热泵都有应用。 在我国，大量的工业能耗以各种形式的余热被直接排放，而这种浪费的能量可以在同一工业场地内用作热源。热泵是将环境热能和工业余热回收利用提升品位并用于热能供应的装置，通过这种装置，可以大幅消减能源消耗和相关的二氧化碳排放。 赵恒谊以烤漆工艺举例，烘烤过程需要高温热风，但传统燃气加热系统排放的废热通常直接排空，能源浪费严重，而高温热泵正好解决了这一问题，“传统燃气加热后余热直接废弃，而热泵能回收余热并利用，系统能源效率（COP）可以达到3至6，与零碳电力的结合可以实现供热的零碳排放。”
高温热泵的“三重革命”： 节能、环保、电气化
与传统供热方式相比，高温热泵技术的优势体现在三个维度：从“燃烧”到“搬运”的能效跃升、零碳供热的“终极方案”、全生命周期经济性凸显。简而言之，高温热泵有三大优势：节能、环保、电气化。 热泵并非通过燃烧产热，而是像“热量搬运工”，将低温热源提升至可用温度。其能源效率（COP）可达3-6，即消耗1度电可产生3-6倍热能，远超燃煤锅炉（能效约90%）。“在余热回收场景下，能效甚至更高。”赵恒谊举例，某啤酒厂采用热泵技术后，洗瓶热水和发酵冷却系统协同运行，综合能耗降低60%。 另外，高温热泵以电力驱动，可与风电、光伏等可再生能源无缝衔接。在新疆、西藏等可再生能源富集地区，绿电直接驱动热泵供热，实现“零碳闭环”。 更重要的是，使用高温热泵，可使全生命周期经济性凸显。尽管高温热泵初始投资较高（约为锅炉的5-10倍），但热泵的运行成本仅为传统供热的1/3-1/5。赵恒谊透露，山东昌邑石化有限公司余热热泵回收集中供暖项目运行费用降低48%，投资回收期1.38年，“尤其适合连续生产的流程工业”。
从“试点”到“标配”还需多久？
尽管优势显著，高温热泵的普及仍面临“三重门”。据赵恒谊介绍，高温热泵目前在工业园区的应用1%都不到，主要是初期投资高以及工艺整合难度大的原因。 在这种情况下，标杆性的典型示范就显得尤为重要，“工业用户更相信‘邻居家的成功案例’。”赵恒谊指出，当前酒业（茅台等）、乳业（伊利、蒙牛等）、石化（青岛石化等）等领域的标杆项目正在积累经验，未来需通过行业联盟加快复制推广。 不过，要实现从1%到普及的跨越，还需要突破几个关键瓶颈。首先是初期投资问题，让不少中小企业望而却步。 赵恒谊提出，我们要看到高温热泵的长期效益，比如说，某炼化企业，采用精馏工艺，对原料液进行组分分离。原先全部采用锅炉蒸汽作为再沸器热源，经改造，采用间接式热泵精馏流程，通过回收塔顶冷凝热量，经热泵工艺循环，在塔釜侧输出高品位热量用于再沸器，基本替代原有蒸汽加热及水冷工艺。根据成本测算，可实现年节省费用4000多万元，减排二氧化碳79530吨。 其次是技术适配问题。不同行业、不同工艺对供热的需求千差万别，这就要求热泵企业必须走出实验室，深入生产一线，与用户行业的工艺深度结合。 令人欣慰的是，随着示范项目的不断增加，市场正在加速成熟。对于高温热泵的未来应用，赵恒谊充满信心，他预计2030年和2060年高温热泵的年销量会达到1.7万台和15.6万台。 高温热泵的崛起，将标志着工业供热从“烧煤时代”迈向“绿电时代”。随着技术持续突破（如200℃以上蒸汽热泵研发）、政策支持加码，这一技术将成为零碳园区的“标配”。但赵恒谊也提醒：“这是一场涉及技术、资本和产业生态的长跑，需要全产业链的耐心与合力。” |