【NEX 2025】中科院理化所：“高溫熱泵+工業余熱”解鎖深度減碳的協同路徑
近期，我會在京成功舉辦第十九屆中國新能源國際論壇暨展示（NEX 2025）。中國科學院理化技術研究所二級研究員、熱力過程節能技術北京重點實驗室主任楊魯偉出席清潔供熱論壇并以《高溫熱泵+工業余熱：解鎖深度減碳的協同路徑》為題發表演講，系統闡述了高溫熱泵技術在工業節能與碳中和進程中的關鍵作用，提出“高溫熱泵+工業余熱”將成為推動工業領域深度減碳的重要協同路徑。
楊魯偉指出，國際研究普遍認為，熱泵技術可解決全球約20%的碳排放問題，其應用覆蓋建筑供暖與工業用熱兩大領域。盡管熱泵本身是否屬于“新能源”尚無官方定論，但其作為高效能源轉換與余熱利用的核心裝備，與新能源體系深度融合，已成為實現能源電氣化和低碳化轉型的關鍵支撐。
“熱泵不只是制冷，更是高效供熱。”楊魯偉強調，從零下200℃的深冷分離到500℃的高溫供能，熱泵技術的溫域邊界不斷拓展。其中，100℃以上的“高溫熱泵”正成為工業節能減碳的突破口。
我國工業能耗占全國總能耗比重高，其中低溫供熱（如熱水、干燥、蒸發、蒸餾等）需求廣泛。據清華大學測算，當前工業低溫供熱能耗約63吉焦（相當于2.3億噸標準煤），未來有望增長至4-5億噸標煤，且主要依賴蒸汽供應。
然而，高溫熱泵的大規模應用仍面臨挑戰。楊魯偉指出：“技術上，200℃左右的熱泵已可實現，但經濟性是決定其能否推廣的核心。投資回收期、運行成本是否優于燃煤或天然氣鍋爐，是企業決策的關鍵。”
目前，高溫熱泵主要應用于三大場景：高溫熱水、熱風干燥與蒸汽制備。其中，90-100℃熱水供應已較為成熟，而蒸汽替代仍需突破技術與成本瓶頸。
楊魯偉強調，工業余熱是高溫熱泵發揮價值的重要資源。我國工業余熱資源豐富，但大量低溫余熱（<150℃）因品位低、回收難度大而被直接排放。
“熱泵的本質是‘能量搬運工’，可將低品位余熱‘升級’為高品位熱能。”他舉例說明：
空壓機余熱：10兆瓦空壓機產生大量廢熱，傳統僅用于幾十度熱水，通過高溫熱泵可升級為5公斤壓力蒸汽，滿足工業基本需求。
危廢焚燒尾氣：從1000℃驟降至200℃，雖高溫段難回收，但80-90℃的飽和溫度段可通過熱泵進一步提溫制汽。
干燥與蒸發工藝：MVR（機械蒸汽再壓縮）熱泵技術已在食品、制藥、制糖等行業廣泛應用，可顯著降低蒸汽消耗，部分項目節能率達60%以上。
精餾過程：通過熱泵回收冷凝熱，實現蒸汽循環利用，已有案例實現年節約12噸蒸汽、節省成本1400萬元。
楊魯偉介紹，其團隊已實施十余個高溫熱泵項目，初期多因環保需求（如廢氣除味、減排）推動，后期逐漸轉向節能增效。項目多為定制化工程，需深度耦合工廠工藝流程，通過精細經濟核算實現投資回報。
“企業最關心的是成本。我們做的項目，基本實現每噸蒸汽節省100元左右。若投資回報率可達20%，企業就有動力采用。”他指出。
2025年3月，國家已出臺政策推動熱泵行業高質量發展，涵蓋中藥制造、發酵制藥、造紙、食品、印染、煙草、玉米深加工等多個高耗能行業。高溫熱泵不僅是節能工具，更是工業電氣化的重要載體。
“用高溫熱泵替代燃煤鍋爐，意味著將煤炭消費轉化為電力需求。這為新能源發電提供了新增長空間。”楊魯偉展望，若高溫熱泵在全國4億噸標煤的工業供熱市場中大規模應用，不僅可大幅減少碳排放，還將帶動新能源裝機增長，形成“綠電—熱泵—工業用熱”的良性循環。
楊魯偉最后強調，高溫熱泵與工業余熱的深度耦合是一項系統性創新工程，需要科研機構、企業、政策制定者共同推動。盡管初期面臨技術認知、經濟成本等障礙，但隨著技術成熟與政策支持，高溫熱泵必將成為我國實現“雙碳”目標、構建新型能源體系的重要力量。
來源 | CNECC
編輯 | 中華新能源
