【NEX 2025】中科院理化所：“高温热泵+工业余热”解锁深度减碳的协同路径
2025-10-28
新闻来源: 全联新能源商会
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近期，我会在京成功举办第十九届中国新能源国际论坛暨展示（NEX 2025）。中国科学院理化技术研究所二级研究员、热力过程节能技术北京重点实验室主任杨鲁伟出席清洁供热论坛并以《高温热泵+工业余热：解锁深度减碳的协同路径》为题发表演讲，系统阐述了高温热泵技术在工业节能与碳中和进程中的关键作用，提出“高温热泵+工业余热”将成为推动工业领域深度减碳的重要协同路径。
杨鲁伟指出，国际研究普遍认为，热泵技术可解决全球约20%的碳排放问题，其应用覆盖建筑供暖与工业用热两大领域。尽管热泵本身是否属于“新能源”尚无官方定论，但其作为高效能源转换与余热利用的核心装备，与新能源体系深度融合，已成为实现能源电气化和低碳化转型的关键支撑。
“热泵不只是制冷，更是高效供热。”杨鲁伟强调，从零下200℃的深冷分离到500℃的高温供能，热泵技术的温域边界不断拓展。其中，100℃以上的“高温热泵”正成为工业节能减碳的突破口。
我国工业能耗占全国总能耗比重高，其中低温供热（如热水、干燥、蒸发、蒸馏等）需求广泛。据清华大学测算，当前工业低温供热能耗约63吉焦（相当于2.3亿吨标准煤），未来有望增长至4-5亿吨标煤，且主要依赖蒸汽供应。
然而，高温热泵的大规模应用仍面临挑战。杨鲁伟指出：“技术上，200℃左右的热泵已可实现，但经济性是决定其能否推广的核心。投资回收期、运行成本是否优于燃煤或天然气锅炉，是企业决策的关键。”
目前，高温热泵主要应用于三大场景：高温热水、热风干燥与蒸汽制备。其中，90-100℃热水供应已较为成熟，而蒸汽替代仍需突破技术与成本瓶颈。
杨鲁伟强调，工业余热是高温热泵发挥价值的重要资源。我国工业余热资源丰富，但大量低温余热（<150℃）因品位低、回收难度大而被直接排放。
“热泵的本质是‘能量搬运工’，可将低品位余热‘升级’为高品位热能。”他举例说明：
空压机余热：10兆瓦空压机产生大量废热，传统仅用于几十度热水，通过高温热泵可升级为5公斤压力蒸汽，满足工业基本需求。
危废焚烧尾气：从1000℃骤降至200℃，虽高温段难回收，但80-90℃的饱和温度段可通过热泵进一步提温制汽。
干燥与蒸发工艺：MVR（机械蒸汽再压缩）热泵技术已在食品、制药、制糖等行业广泛应用，可显著降低蒸汽消耗，部分项目节能率达60%以上。
精馏过程：通过热泵回收冷凝热，实现蒸汽循环利用，已有案例实现年节约12吨蒸汽、节省成本1400万元。
杨鲁伟介绍，其团队已实施十余个高温热泵项目，初期多因环保需求（如废气除味、减排）推动，后期逐渐转向节能增效。项目多为定制化工程，需深度耦合工厂工艺流程，通过精细经济核算实现投资回报。
“企业最关心的是成本。我们做的项目，基本实现每吨蒸汽节省100元左右。若投资回报率可达20%，企业就有动力采用。”他指出。
2025年3月，国家已出台政策推动热泵行业高质量发展，涵盖中药制造、发酵制药、造纸、食品、印染、烟草、玉米深加工等多个高耗能行业。高温热泵不仅是节能工具，更是工业电气化的重要载体。
“用高温热泵替代燃煤锅炉，意味着将煤炭消费转化为电力需求。这为新能源发电提供了新增长空间。”杨鲁伟展望，若高温热泵在全国4亿吨标煤的工业供热市场中大规模应用，不仅可大幅减少碳排放，还将带动新能源装机增长，形成“绿电—热泵—工业用热”的良性循环。
杨鲁伟最后强调，高温热泵与工业余热的深度耦合是一项系统性创新工程，需要科研机构、企业、政策制定者共同推动。尽管初期面临技术认知、经济成本等障碍，但随着技术成熟与政策支持，高温热泵必将成为我国实现“双碳”目标、构建新型能源体系的重要力量。
来源 | CNECC
编辑 | 中华新能源
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