9月10-12日，由中國制冷學(xué)會(huì )、國際制冷學(xué)會(huì )、江蘇省科協(xié)主辦，江蘇省制冷學(xué)會(huì )、無(wú)錫市科協(xié)、無(wú)錫市制冷學(xué)會(huì )、i傳媒承辦的“CHPC·中國熱泵”2023熱泵產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會(huì )，在無(wú)錫成功召開(kāi)。會(huì )議期間，中國熱泵大會(huì )專(zhuān)家委員會(huì )主席、上海交通大學(xué)講席教授 王如竹對“CHPC·中國熱泵”2023熱泵產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會(huì )作總結匯報。以下為演講實(shí)錄：

 

 

　　非常高興和大家相聚在本次無(wú)錫生態(tài)產(chǎn)業(yè)大會(huì )上。

 

　　在第一屆“中國熱泵大會(huì )”舉辦期間，疫情還沒(méi)有褪去，但還是有超過(guò)700人參加了會(huì )議，當時(shí)整個(gè)行業(yè)對于“熱泵”的關(guān)注度可見(jiàn)一斑。在這次大會(huì )上，也有超過(guò)600人參與，同樣證明了整個(gè)行業(yè)對于熱泵的持續關(guān)注。第二屆“中國熱泵大會(huì )”將于2024年8月在深圳召開(kāi)，預計國內外參會(huì )人數將會(huì )超過(guò)1000人。今年8月份，在巴黎舉辦的第26屆國際制冷大會(huì )上，中國制冷學(xué)會(huì )對此還進(jìn)行了廣泛的宣傳。國際制冷學(xué)會(huì )正式與中國制冷學(xué)會(huì )簽署協(xié)議，將成為“中國熱泵大會(huì )”的永久聯(lián)合主辦單位，這些都充分說(shuō)明了目前熱泵在全球范圍內的影響力。

 

　　01、國內與國際視角下的“熱泵”

　　通過(guò)“CHPC·中國熱泵”無(wú)錫大會(huì )各個(gè)分會(huì )場(chǎng)主題分享可以看出，熱泵技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)高溫、交通、農業(yè)、區域能源等領(lǐng)域中廣泛應用，制冷劑也隨著(zhù)熱泵技術(shù)的發(fā)展也加快了替代的進(jìn)度。國內所有的從業(yè)者非常關(guān)心中國熱泵行業(yè)未來(lái)的發(fā)展路線(xiàn)。其實(shí)，國際上也對熱泵技術(shù)極其關(guān)注。在巴黎會(huì )議上，參會(huì )者在1000人左右，大會(huì )共計收錄了470篇論文，其中E類(lèi)論文172篇，B類(lèi)論文107篇，圍繞熱泵的論文共計279篇，超過(guò)論文總數的一半。當時(shí)就有人提議把國際制冷學(xué)會(huì )更名為國際制冷熱泵學(xué)會(huì )，也有人建議把中國制冷學(xué)會(huì )改成中國制冷熱泵學(xué)會(huì )，這也說(shuō)明中國組織和國際組織在想法上的相同之處。

 

　　制冷與熱泵的循環(huán)原理一致，只是溫度區間不同，在把應用溫度區間抬升以后，做熱泵余熱利用過(guò)程中，工質(zhì)的變化也不相同。在制冷工質(zhì)里，行業(yè)盡可能往自然工質(zhì)方向，其過(guò)程中也碰到了很多難題。但在熱泵領(lǐng)域，在高溫區間的時(shí)候，自然工質(zhì)是最好的工質(zhì)。在國際熱泵行業(yè)的發(fā)展中，尤其是歐洲市場(chǎng)對于自然工質(zhì)的需求龐大且迫切。在俄烏沖突以后，整個(gè)熱泵產(chǎn)品需求在歐洲也獲得了快速發(fā)展。因此，這種情況也給熱泵行業(yè)帶來(lái)了新的機會(huì )。

 

　　不久之前，德國聯(lián)邦議院正式通過(guò)了爭議巨大的供暖法案。而在歐盟國家中，很多國家采暖都是以燒燃氣以及化石能源的設備為主。以英國為例，英國的氣候非常適合用熱泵產(chǎn)品，在與英國以及歐洲的專(zhuān)家探討為什么歐洲熱泵發(fā)展得這么慢，又為什么在中國發(fā)展這么快？通過(guò)討論得知，其中一個(gè)重要的原因在于在中國可以制造出便宜的熱泵設備，同時(shí)在中國，進(jìn)行熱泵產(chǎn)品銷(xiāo)售的同時(shí)，還包含了安裝服務(wù)。而在歐洲，熱泵的安裝費甚至要高于設備費。

 

　　德國的供暖法案推出，60%的熱泵產(chǎn)品需要從歐盟國家購買(mǎi)，40%的熱泵產(chǎn)品則需要從歐盟以外的國家購買(mǎi)。而中國的熱泵產(chǎn)業(yè)也正在走進(jìn)歐盟，歐洲市場(chǎng)的需求也將會(huì )在未來(lái)持續快速增長(cháng)。譬如以美的為代表的企業(yè)，不僅在歐洲收購了當地的公司，還在當地生產(chǎn)和服務(wù)，這也是中國熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新思考。值得注意的是，歐洲對于天然工質(zhì)非常重視，國內產(chǎn)業(yè)與國外熱泵需求還是存在差異，如果要做好外銷(xiāo)市場(chǎng)，需要積極去滿(mǎn)足歐洲市場(chǎng)的標準和需求。

 

　　02、熱泵應用的細分探索

　　除此之外，熱泵技術(shù)的發(fā)展衍生出新的細分領(lǐng)域，譬如熱泵跟儲熱結合起來(lái)已經(jīng)成為行業(yè)研究熱點(diǎn)。江億院士也多次提到，隨著(zhù)可再生電力的快速發(fā)展，在這個(gè)過(guò)程中電力行業(yè)對熱力行業(yè)提出了一個(gè)新需求——并不是所有的儲能都是靠?jì)﹄?，而是希望把電力轉化為熱力進(jìn)行儲熱。這種市場(chǎng)發(fā)展則是從供應側向需求側的轉移，需要在供應側進(jìn)行大量的儲電電站建設，實(shí)際上非常有難度。國內已經(jīng)有很多儲電的企業(yè)現在在做儲電的電站，但通過(guò)寧德時(shí)代的模式，我們可以發(fā)現，他們主要在國外做電站，因為國內市場(chǎng)不成熟。在此之前，由于鋰電池儲電電站出現過(guò)事故，在電站熱管理方面，實(shí)際上是給企業(yè)留下了很大的發(fā)展空間。所以，現在熱泵跟儲熱的結合，熱泵跟儲電的結合，實(shí)際上就是電站的熱管理。

 

　　在接觸一些做電池、電站的企業(yè)時(shí)，我們發(fā)現他們在招募人才方面也遇到了困難。從事電池、電站相關(guān)工作屬于電力行業(yè)，但是也需要相關(guān)人員懂熱力管理方面的知識。按照現在的市場(chǎng)需求，年薪80萬(wàn)都很難找到相應的人才。這個(gè)缺口的原因在于，市場(chǎng)的需求已經(jīng)凸顯，但是相關(guān)高校在培養人才的時(shí)候，培養方向并不精準?？梢钥吹?，目前國內很多的高校和老師都在進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的研究，多培養出市場(chǎng)需求的人才來(lái)滿(mǎn)足儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也是對于熱泵產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)。

 

　　除熱泵儲能市場(chǎng)外，熱泵與工業(yè)生產(chǎn)的結合也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。寧德時(shí)代電池生產(chǎn)線(xiàn)上的環(huán)境系統要求非常高，特別是對于除濕的處理更加嚴苛，露點(diǎn)溫度要到-40℃，相對濕度要到3%以下。目前使用的兩級轉輪熱泵除濕系統能夠滿(mǎn)足相對濕度3%，但是甲方需要降到2%，因為這會(huì )使得生產(chǎn)成本大幅下降。正是因為寧德時(shí)代對于工藝要求高，才會(huì )生產(chǎn)出高質(zhì)量的電池產(chǎn)品，而未來(lái)將會(huì )有更多的電池企業(yè)出現，對于品質(zhì)與成本的雙重要求下，相關(guān)的熱泵企業(yè)也將迎來(lái)發(fā)展機遇。

 

　　除了除濕之外，在工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境中還需要用冷水機組進(jìn)行冷卻，由于歷史的原因，很多的企業(yè)還是用的外資企業(yè)的冷水機產(chǎn)品，而國內企業(yè)冷水機產(chǎn)品發(fā)展也非?？?，也完全可以應用到相關(guān)的工業(yè)場(chǎng)景。但是需要注意的是，工業(yè)場(chǎng)景的應用要求較高，這與企業(yè)的利益息息相關(guān)，甲方注重產(chǎn)品的穩定性，這對于產(chǎn)品品質(zhì)是極大考驗。

 

　　03、工業(yè)熱泵承載了熱泵的未來(lái)

　　區域供熱是熱點(diǎn)，工業(yè)供熱更是熱點(diǎn)，目前的工業(yè)熱泵能做到10兆瓦，但是用到工業(yè)供熱的時(shí)候需要上百兆瓦，所以工業(yè)熱泵市場(chǎng)前景更大。在珠海的部分工業(yè)園區就利用電廠(chǎng)的余熱回收來(lái)滿(mǎn)足工業(yè)區的供熱，過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽賣(mài)給其他的用戶(hù)。蒸汽定價(jià)也是一個(gè)值得思考的問(wèn)題，賣(mài)出去的價(jià)格要讓所有的用戶(hù)接受。價(jià)格賣(mài)得高，用戶(hù)就自己用鍋爐，那就是失??；如果價(jià)格賣(mài)得低，沒(méi)有利潤，也是失敗。

 

　　“碳達峰”以后要走向“碳中和”，電廠(chǎng)的余熱回收是熱泵未來(lái)發(fā)展的重要方面，而燃氣燃煤的電廠(chǎng)將會(huì )越來(lái)越少，可再生電力的比例不斷上升，在這個(gè)情況下，熱泵到底能發(fā)揮什么作用？在區域的供冷供熱市場(chǎng)中，歐洲市場(chǎng)發(fā)展比較早。反觀(guān)中國，供冷沒(méi)有問(wèn)題，但供熱還需要進(jìn)一步的科學(xué)發(fā)展。工業(yè)供熱實(shí)際是一個(gè)工業(yè)園區的供熱，不同的廠(chǎng)家對熱的需求不同，80℃、120℃、150℃，甚至是200℃以及220℃。原先的傳統方式是燒鍋爐，但是園區中只要有一家單位需要220℃，那就必須要供到220℃以上，經(jīng)濟性較差。

 

　　如果通過(guò)實(shí)際分析發(fā)現對于180℃以上需求的用戶(hù)很少，大多數用戶(hù)需求在150℃以下，在這種情況下用熱泵產(chǎn)生蒸汽到150℃來(lái)滿(mǎn)足大多數用戶(hù)。對于剩下很少的用戶(hù)，可以再用一個(gè)水蒸氣壓縮機進(jìn)行壓縮，這就變成了集中與分散相互結合的模式來(lái)滿(mǎn)足不同的用戶(hù)需求，最后使得園區供熱實(shí)現經(jīng)濟效益。目前，基本所有的園區都意識到了這個(gè)問(wèn)題，但是需要相關(guān)單位進(jìn)行科學(xué)的布局來(lái)實(shí)現。

 

　　總體來(lái)說(shuō)，熱泵在建筑供暖領(lǐng)域，可以基本實(shí)現替代。在工業(yè)供熱領(lǐng)域中，把水變成120℃水蒸氣COP可以到2，如果上升到160℃，COP在1.7，已經(jīng)顯現出競爭力。如果在還有余熱的情況下，進(jìn)行余熱利用效率會(huì )更高，經(jīng)濟性更明顯?？紤]到電力價(jià)格因素，如果能夠盡量用低谷電運行，熱泵的優(yōu)勢就更加充分體現出來(lái)。以園區熱泵替代鍋爐為例，集中供熱與儲熱、峰谷電結合的話(huà)，熱泵方案的投資回收期就會(huì )比較短。投資回收期做到3年左右是可以實(shí)現的，相比于市面上5年左右的時(shí)間，3年就可以打動(dòng)非常多的用戶(hù)。

 

　　上海交通大學(xué)團隊一開(kāi)始用常規的壓縮機想辦法進(jìn)行空氣壓縮，實(shí)現目前的成績(jì)遇到了很多的困難?？梢园l(fā)現，現在很多的民族品牌與外資品牌都在推出高溫熱泵系統，高溫熱泵的壓縮機形式也從渦旋式延伸到螺桿式、離心式。在今年中國制冷展開(kāi)始前幾天，國際制冷學(xué)會(huì )HFO制冷劑大會(huì )也在召開(kāi)，主觀(guān)上HFO制冷劑還是屬于待發(fā)展的新課題，結果在后面的制冷展上就發(fā)現有多家企業(yè)推出HFO高溫熱泵蒸汽系統，基本上可以做到10個(gè)兆瓦的量級。雖然，部分的產(chǎn)品還需要通過(guò)驗證，但可以看到市場(chǎng)發(fā)展非?？焖?，R1233zd(E)制冷劑也開(kāi)始逐步應用。在制冷劑企業(yè)、壓縮機企業(yè)、主機企業(yè)以及相關(guān)配套企業(yè)的共同努力下，工業(yè)熱泵將會(huì )有極大的發(fā)展。在明年8月的第二屆中國熱泵大會(huì )上，外國專(zhuān)家們將會(huì )看到更多中國高溫熱泵的技術(shù)成果。

 

　　04、抓住熱泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期

　　在巴黎會(huì )議上，很多外國專(zhuān)家對于國際熱泵市場(chǎng)的發(fā)展非常興奮。如果全中國100%的建筑供熱、50%的工業(yè)供熱（160℃以下）由熱泵去解決，可以貢獻整個(gè)化石材料替代的25%。馬斯克提出“大師計劃3”，在未來(lái)的建筑供熱、工業(yè)供熱都需要由熱泵來(lái)替代，化石燃料的替代率能達到22%，馬斯克的設想與中國社會(huì )的設想是相符的。

 

　　馬斯克在做嗎？在做。上海交大就有學(xué)生在海外留學(xué)后畢業(yè)去了特斯拉工作，當時(shí)特斯拉的熱泵需求是做電動(dòng)汽車(chē)熱管理，而在電動(dòng)汽車(chē)熱管理之后馬斯克已經(jīng)在做工業(yè)熱泵，也成立了專(zhuān)門(mén)的部門(mén)，并且市場(chǎng)調研以及后續的動(dòng)作都在進(jìn)行?？赡茉龠^(guò)兩三年，特斯拉或者馬斯克的熱泵夢(mèng)工廠(chǎng)也會(huì )成立。

 

　　在行業(yè)內，基本所有人都認可熱泵目前的熱度，但是在外部的很多人只知道熱泵的用途，并不清楚熱泵的市場(chǎng)有多廣闊。未來(lái)，工業(yè)熱泵應用將會(huì )替代鍋爐的作用，而熱泵產(chǎn)品還不屬于壓力容器。因此，高溫熱泵產(chǎn)生的管道蒸汽不同于原有的企業(yè)和相關(guān)管理部門(mén)，對于熱泵碳中和在國內的發(fā)展也是利好。整個(gè)行業(yè)目前圍繞熱泵畫(huà)了一個(gè)很大的“餅”，而且相關(guān)從業(yè)者都在理想上進(jìn)行耕耘，這個(gè)“餅”可以嘗了，在這個(gè)過(guò)程中需要業(yè)界、需要大學(xué)，也需要企業(yè)以及還有各方面的研發(fā)一起做事情。

 

　　回歸到市場(chǎng)層面，實(shí)際上最難的是做市場(chǎng)。通過(guò)介紹，大家也都知道工業(yè)熱泵是好產(chǎn)品，但是要甲方把鍋爐拆下來(lái)更換那就很難。讓甲方把才使用一半壽命的鍋爐更換這并不現實(shí)，要在鍋爐的使用期限即將到期的時(shí)候抓住機會(huì )。一般來(lái)說(shuō)工業(yè)鍋爐的壽命期是10年到15年，所以測算一下，從現在做到2060年，工業(yè)熱泵大概有三次的機會(huì )把鍋爐全部替代。

 

　　按照江億院士的說(shuō)法，熱泵產(chǎn)業(yè)也是能源產(chǎn)業(yè)，而且發(fā)展會(huì )很快。電、煤、油都屬于能源產(chǎn)業(yè)，能源產(chǎn)業(yè)中有很多國字頭的大企業(yè)。到2030年，或者2040年之后，這些國字頭企業(yè)在中國能源中的比例就會(huì )降低，而熱泵到那個(gè)時(shí)候要占到20%?？傆幸惶?，熱泵會(huì )實(shí)現“超車(chē)”，在能源貢獻方面熱泵將會(huì )有更多的機會(huì )。熱泵的火通過(guò)清潔電力來(lái)燒，通過(guò)電氣化來(lái)實(shí)施，然后用溫度來(lái)解決供熱的問(wèn)題，為全人類(lèi)，也為中國“碳中和”作出貢獻。

（本內容為其在2023“CHPC·中國熱泵”無(wú)錫熱泵產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會(huì )總結報告發(fā)言，通過(guò)編輯整理成文）