编者按：8月7日，“节能服务进企业”暨高温热泵及工业应用发展论坛在“2024中国热泵行业年会暨第十三届国际热泵行业发展高峰论坛”期间召开。论坛上，上海交通大学胡斌副教授作《高温热泵技术发展与应用案例》主题报告。报告内容如下：
上海交通大学胡斌副教授
大家下午好！非常荣幸能在今天的会议上就高温热泵技术的发展状况及其应用案例，向大家做一次全面而深入的汇报。本次汇报将从高温热泵背景、市场潜力、技术现状、典型案例以及未来展望五个维度展开，力求为大家呈现一个清晰、完整的高温热泵技术全景图。
背景
在当前全球双碳战略与节能减排的大背景下，能源的清洁化利用与高效电气化水平提升，成为解决环境污染、提升能源利用效率、推动产业升级转型的关键途径。
然而，企业在追求这一目标的过程中，面临着诸多挑战，如高昂的用能成本、安全事故频发、余热资源体量大但回收效率低、能源利用品位差异大以及时间和空间的不匹配等问题。工业场景节能潜力巨大，但途径相对有限。
在2020年之前，工业热泵受限于产业配套、应用推广及政策引导等多方面因素，其发展相对缓慢。目前工业热泵已步入发展的快车道，展现出万亿级的巨大市场潜力。
高温热泵市场潜力
高温热泵市场广阔、技术急需。下图是不同工业场景的应用温度范围。
中国节能协会发布的《工业热泵发展白皮书（2023）》，对19个行业进行了详细的用热分析。
用热量较高的行业有石油、煤炭、化工、非金属矿物质、黑色金属、有色金属等重工业领域，对高温蒸汽和热水的需求巨大。
我们详细梳理了各个工艺段所需的蒸汽及供热温度要求，在重工业领域，蒸汽供热温度普遍超过200°C，这对当前技术而言尚属挑战。
在200°C以下的用热市场中，我们发现了庞大的潜在需求。通过对19个部门的用热体量进行深入分析，我们发现每个行业都展现出巨大的用热需求。
为更直观地理解这些数据，我们进行了一系列假设分析。鉴于工业热泵技术的局限性，尤其在钢铁和有色金属等高温需求领域，我们持保守态度，暂不考虑其贡献。对于非金属加工部门，我们预估热泵可满足10%的需求；煤炭、化工行业则预计可达20%；而其余行业估计能达到80%的满足率。
基于上述假设，我们观察到在200°C以下的供热场景中，热泵的潜在容量巨大。
当供热温度设定为100°C时，新增的用热需求相当于6.499亿GJ；而提升至150°C时，这一数字跃升至11.095亿GJ，显示出显著的增长潜力。若进一步拓展至200°C，还将额外增加4.856亿GJ的用热需求。
如此庞大的热量需求，若由热泵技术来承担，将催生一个庞大的市场规模。在此假设框架下，我们初步估算出，若全面覆盖200°C以下的供热需求，仅从设备角度出发，市场规模即可达到2000亿级。
当然，工业热泵的推广不仅关乎经济效益，更在于其对双碳目标的贡献。以余热温度60°C，用热温度120°C为例，假设平均COP为3.275，每年可节约的化石能源相当于0.42亿吨标煤，减少的二氧化碳排放量更是高达1.16亿吨，约占中国当前总排放量的1%。
高温热泵技术现状
随着技术的不断进步，高温热泵的定义逐渐明确，高温热泵的温区划分更加精细。
在热源端，我们探索了多种热源形式，包括循环水、温排水及工业蒸汽冷凝水等，这些热源的有效回收利用为高温热泵系统提供了丰富的能量来源。针对不同热源，我们采用了不同的技术路线，以确保系统的高效稳定运行。
在系统形式上，高温热泵系统通常采用多种基本形式。
从市场应用来看，国内外众多企业涌现出高温热泵的成功案例。国外如江森自控、欧适能、GEA等企业。
以及西门子等能源巨头纷纷涉足高温热泵领域。
国内方面，格力、汉钟精机、冰轮、雪人等企业也在高温热泵领域取得了显著进展，部分产品的供热能力已达到10兆瓦级别。
碧涞、正旭等企业也推出了众多小型高温热泵设备，满足了特定行业的需求，市场表现活跃。
高温热泵典型案例
印染厂余热回收项目：该项目位于无锡某特色印染厂，通过高温热泵技术回收余热资源，替代传统的蒸汽管网供热系统。该系统采用梯级回收策略，充分利用余热资源，实现了不同工艺场景下的热水供应。该项目不仅大幅降低了能耗和碳排放量，还显著缩短了投资回收期，得到了业界的广泛认可。
德州温室大棚高温热泵项目：该项目采用地热形式为温室大棚提供热能，集成了多种先进技术，实现了地热资源的规模化、集约化、多元化利用，为热泵行业提供了典型的样板项目和系统化的解决方案。
屠宰行业高温热泵项目：在屠宰行业中，高温热泵技术也展现出了广阔的应用前景。该项目通过回收屠宰过程中的高温蒸汽资源，部分替代传统能源供应方式，实现了节能减排的目标。
此外，在酿酒、电镀、电泳、金属制品制造、区域性采暖及化工等多个行业中，高温热泵技术也取得了显著的应用成效。这些案例充分证明了高温热泵技术在工业节能减排中的重要作用和广泛应用前景。
高温热泵未来预判
展望未来，高温热泵技术的发展将呈现以下几个趋势：
单机容量越做越大，大型工业用高温热泵日益增多；
高温热泵机组工质以R245fa为主，低GWP工质占比；
发展大容量高温热泵是扩大热泵在工业领域应用的趋势。
我的演讲就到这里，谢谢大家！
