摘要  　　

　　未來能源中綠電比例越來越高，末端用能向電氣化轉(zhuǎn)變，熱泵作為電制熱最有效的方式，將成為供熱領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的可靠路徑。本文通過碳排放因子法對熱泵技術(shù)在建筑、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等中低溫?zé)崮苌a(chǎn)中的減碳效益進行定量分析。結(jié)果表明，在熱泵高增速情景下，2060年建筑供暖和熱水供應(yīng)、工業(yè)中低溫用熱和農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控減碳總量為25.06億t，相對于當前減排65%。潛在減排量中熱泵減排量達14.53億t，相當于現(xiàn)階段我國碳排放總量的14.7%，電力端和需求側(cè)減排量分別為3.44億t和5.67億t，另外建筑供暖中低碳或零碳熱力規(guī)模擴大減排1.42億t。隨著技術(shù)進步，熱泵將成為中低溫供熱領(lǐng)域替代化石能源、實現(xiàn)碳中和的必然選擇。此外，雖相對電直熱供熱節(jié)電明顯，但熱泵高增速發(fā)展增加電網(wǎng)負荷，應(yīng)積極利用合適場景的熱泵應(yīng)用對電網(wǎng)進行日調(diào)峰，實行“需求側(cè)響應(yīng)”的柔性用電。

　　

　　關(guān)鍵詞　

　　熱泵；中低溫?zé)崮埽惶紲p排；碳中和；建筑供暖；熱水供應(yīng)；工業(yè)生產(chǎn)；農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控

　　

　　作者  　　

　　倪龍1,2  董世豪1,2  鄭淵博1,2  趙恒誼3  宋忠奎3  高屹峰3　　

　?。?.哈爾濱工業(yè)大學(xué)；2.寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)工業(yè)和信息化部重點實驗室；3.中國節(jié)能協(xié)會）

　　

　　0、引言  　

　　2019年我國二氧化碳排放量達99.18億t，占全世界二氧化碳排放量的29.5%。2020年煤炭占我國能源消費總量的57%，而在全球溫升限定在2 ℃的情景下，2050年煤炭的占比將降為9%，因此，要實現(xiàn)碳中和就必須大力改革能源結(jié)構(gòu)。放眼國際，歐美等發(fā)達國家和地區(qū)從“碳達峰”到“碳中和”普遍有50~70年的過渡期，而我國僅有30年的時間，因而未來40年我國碳中和任務(wù)十分艱巨。

　　

　　2020年，中國消耗了全球熱量的1/4，其中建筑業(yè)、工業(yè)和農(nóng)業(yè)消耗了大量中低溫?zé)崮?，且大部分由化石燃料制備。分行業(yè)來看，2019年中國建筑運行造成碳排放約22億t，其中與供暖和生活熱水相關(guān)的碳排放超過8億t；2018年工業(yè)能耗達14.23億t標準煤，其中50%~70%以熱能形式消耗，且大多數(shù)工業(yè)用熱溫度在60~150 ℃區(qū)間，而2020年中國工業(yè)用可再生能源熱量僅占0.83%；我國目前農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控主要依靠散煤燃燒，但大量實例證明采用熱泵比燃煤可降低20%~60%的能耗。

　　

　　在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，能源領(lǐng)域?qū)l(fā)生革命性變化，尤其是能源轉(zhuǎn)換鏈條將由“燃料產(chǎn)熱、用熱發(fā)電”變?yōu)?ldquo;綠電生產(chǎn)、由電制熱”，終端用能電氣化態(tài)勢顯著。熱泵作為一種可再生能源利用裝置，是電制熱的最有效方式，成為中低溫供熱領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的可靠路徑。同時，某些場景下的熱泵應(yīng)用還能實現(xiàn)柔性用電，有助于電力調(diào)峰和風(fēng)電、光電消納。

　　

　　隨著“雙碳”目標的提出，對各領(lǐng)域碳中和路徑和政策的研究成為熱點。如建筑實現(xiàn)零排放的路徑與關(guān)鍵技術(shù)，零能耗建筑的碳中和政策建議，針對建筑終端用電的“光儲直柔”新型建筑配電系統(tǒng)；構(gòu)建了考慮光伏發(fā)電和電解制氫的典型城市工業(yè)園區(qū)的碳中和框架；根據(jù)能源消費、碳排放和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長的關(guān)系，提出了農(nóng)業(yè)碳中和路徑等。針對電力實現(xiàn)碳中和，朱法華等人指出，未來風(fēng)電與光電將發(fā)揮重要作用，并預(yù)測2060年非化石能源發(fā)電量占比將達到85.3%；吳鄖等人分析了碳中和背景下電力部門的總體轉(zhuǎn)型思路。

　　

　　作為一種廣泛應(yīng)用的節(jié)能減碳技術(shù)，熱泵技術(shù)將在中低溫用熱領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，但是現(xiàn)有文獻針對熱泵減碳效益的定量分析較少。為分析熱泵技術(shù)在建筑、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等行業(yè)中的減碳潛力，推動熱泵發(fā)展，助力碳中和，本文采用碳排放因子法對3個行業(yè)采用電動熱泵進行碳排放預(yù)測與減排量分析。

　　

　　1、減碳潛力分析　　

　　1.1 熱泵發(fā)展趨勢預(yù)測　　

　　隨著碳中和相關(guān)政策推出，預(yù)計熱泵會迎來高速發(fā)展；隨著技術(shù)進步，熱泵應(yīng)用范圍有所擴大，COP也將有所提升。本文采用Logistic曲線模型對未來熱泵占比與COP變化進行預(yù)測。Logistic曲線在有限空間內(nèi)的數(shù)值增長會趨于一個穩(wěn)定值，反映事物的發(fā)生、發(fā)展、成熟并趨于穩(wěn)定的過程，廣泛應(yīng)用于技術(shù)發(fā)展、植物生長、市場需求等多領(lǐng)域。Logistic曲線方程為

　　式中 y(t)為第t年的預(yù)測值；K為飽和水平，即2060年熱泵占比或COP能達到的最大值；A為模型系數(shù)；b為發(fā)展速度因子。

　　

　　根據(jù)目前應(yīng)用現(xiàn)狀、未來政策推動熱泵占比擴大和部分行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域拓寬（如工業(yè)），不同行業(yè)熱泵占比按照Logistic曲線發(fā)展，分為初始階段、高速發(fā)展階段和穩(wěn)定階段；而熱泵COP受制于技術(shù)和經(jīng)濟性，增長能力有限，處于緩慢增長，穩(wěn)定階段較長。高增速條件下，不同行業(yè)熱泵應(yīng)用占比和COP及采用Logistic曲線方程預(yù)測時參數(shù)取值如表1所示。2020年熱泵占比及COP根據(jù)現(xiàn)有行業(yè)調(diào)研、市場數(shù)據(jù)及技術(shù)現(xiàn)狀取值?？紤]到熱泵技術(shù)應(yīng)用條件與范圍，熱泵技術(shù)推廣并不可能完全取代所有的中低溫用熱方式，為此對2060年熱泵占比進行合理預(yù)測。文獻給出了城鎮(zhèn)建筑集中供暖碳中和路徑，未來除熱電聯(lián)產(chǎn)外，還有核電余熱、工業(yè)余熱、熱泵供熱等方式，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計算，2060年熱泵占比預(yù)計可達到20%~30%，本文取30%。表1中K、A、b的取值通過2020年、2060年熱泵占比和COP及Logistic曲線發(fā)展階段計算得到。

　　1.2 建筑行業(yè)　　

　　1.2.1 建筑面積與供暖面積預(yù)測　

　　每年大量建筑的竣工使得我國建筑面積存量不斷增長，根據(jù)近年我國城鎮(zhèn)和農(nóng)村住宅面積變化趨勢進行預(yù)測，結(jié)果如圖3所示。我國城鎮(zhèn)住宅面積穩(wěn)步增長，人口逐步趨穩(wěn)，增長率逐漸放緩；同時，城鎮(zhèn)化不斷深入，農(nóng)村人口不斷減少，農(nóng)村住宅面積略有下降。目前，我國城鄉(xiāng)居住建筑面積約為528億㎡，供暖面積約為220億㎡。2040年后我國人口穩(wěn)定在14億，城鄉(xiāng)居住建筑總規(guī)模將達到560億㎡，其中北方城鎮(zhèn)需要供暖的建筑面積為200億㎡，農(nóng)村供暖建筑面積約為100億㎡。

　　

　　1.2.2 建筑供暖減碳分析　　

　　目前北方城鎮(zhèn)建筑每年需要50億GJ的熱量來滿足供暖需求，主要供暖方式為熱電聯(lián)產(chǎn)、燃煤區(qū)域鍋爐房等。2017—2018年北方城市平均單位面積年耗熱量約為0.355 GJ/㎡，隨著節(jié)能改造的進行，2020年建筑供暖年耗熱量取0.350 GJ/㎡?？紤]未來熱泵供暖、各類工業(yè)余熱、核能供熱等零碳或低碳熱力占比擴大，燃煤燃氣供暖逐漸縮小的趨勢，設(shè)置1個當前情景和2個2060年情景，進行不同情景的碳排放量核算。對比供暖方式，城鎮(zhèn)折算為燃煤供暖的綜合能效取70%，農(nóng)村取50%；對于熱電聯(lián)產(chǎn)方式集中供熱，根據(jù)GB/T 51161—2016《民用建筑能耗標準》，通過輸出的電力和熱量的分攤輸入的燃料來計算碳排放。由于農(nóng)村取暖具有“部分時間、部分空間”的特點，因此農(nóng)村供暖的同時使用率取50%，未來隨生活水平提高增至60%。各情景計算指標如表2所示，其中，其他零碳熱力主要包括工業(yè)余熱的直接利用、核能供熱等。其碳排放主要來源于長輸耗電，參考文獻中最小輸熱成本（僅考慮泵耗）及價格，按照80 km的經(jīng)濟輸熱距離，折算長輸電耗為20 kW·h/GJ。各情景主要含義如下：

　　當前情景（情景1）：按照目前我國建筑規(guī)模、各類主要供熱方式占比及電力碳排放因子計算碳排放量。

　　

　　自然增長情景（情景2）：熱泵規(guī)模自然增長，2060年熱泵占比增長至城鎮(zhèn)20%、農(nóng)村30%；熱電聯(lián)產(chǎn)效率提高，燃氣壁掛爐等被取代，各類零碳或低碳熱力占比增多；綠電生產(chǎn)增加，供暖面積增加，圍護結(jié)構(gòu)改造，耗熱量指標下降，管網(wǎng)輸配效率更高，熱泵COP也提高。

　　

　　顯著增長情景（情景3）：在情景2的基礎(chǔ)上，大力推動熱泵技術(shù)及其他零碳熱力的應(yīng)用，熱泵占比顯著增長至城鎮(zhèn)30%（含電動熱泵回收工業(yè)余熱）、農(nóng)村70%。

　　

　　圖4給出了不同情景下的碳排放量，當前建筑供暖碳排放量達到了8.83億t/a，由于城鎮(zhèn)集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)方式占比較大，因此間接碳排放量較多，而農(nóng)村散煤燃燒較多，直接碳排放量更大。對于自然增長情景，采取電力改革、圍護結(jié)構(gòu)改造、低碳熱力普及等措施，但熱泵占比自然增長，未大規(guī)模推廣，2060年的碳排放量仍有4.64億t/a，僅能實現(xiàn)47%的減排。對顯著增長情景，2060年熱泵技術(shù)及零碳熱力得到大力推廣，碳排放量降為2.29 億t/a，可實現(xiàn)74%的減排。顯著增長情景下，剩余少量碳排放是由于熱電聯(lián)產(chǎn)造成的間接碳排放，以及熱泵未全面普及、熱泵消耗電力及其他零碳熱力輸配耗電造成的碳排放。未來，隨著零碳熱力普及和農(nóng)村采用生物質(zhì)燃料，碳排放量可望進一步降低，乃至實現(xiàn)零碳供暖。

　　圖5給出了不同熱泵增速下2020—2060年的碳排放量與潛在減排量，計算指標見表3。在熱泵零增速下，建筑供暖的碳排放量緩慢降低，碳減排僅源于需求變化、低碳熱力規(guī)模擴大及電力碳排放降低；在低、中、高增速下，碳排放量逐年降低，且熱泵占比增速越大，減排效果越明顯。在高增速（顯著增長情景）下，2060年減排量達到6.54億t/a，其中熱泵減排量為3.04億t/a（占比46%），需求側(cè)減排量為1.67億t/a，電力端減排量為0.41億t/a，另外熱電聯(lián)產(chǎn)和低碳熱力規(guī)模擴大也貢獻了1.42億t/a的減排量。

　　圖6顯示了不同熱源供暖的碳排放強度變化。燃煤、燃油和燃氣供暖方式的碳排放強度不變；直接電熱供暖方式的碳排放雖逐年下降，但其碳排放強度顯著高于熱泵；熱泵的碳排放隨電力碳排放因子的下降而不斷下降，且熱泵COP越高，碳排放強度越低。在2030—2060年間，熱泵都是碳排放最低的供暖方式，且持續(xù)下降，相對于其他供暖方式具有顯著的減排優(yōu)勢，說明熱泵技術(shù)是建筑供暖領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的最優(yōu)路徑。

　　除分析的電動熱泵之外，吸收式熱泵在城鎮(zhèn)集中供暖中也正在擴大應(yīng)用，在電廠、工業(yè)余熱回收，煙氣熱回收、吸收式換熱等大溫差供熱系統(tǒng)中變得越來越重要，是供暖熱源、輸配系統(tǒng)減排的重要技術(shù)措施。此外，電動熱泵也是近年興起的南方供暖的主要熱源。

　　

　　1.2.3 建筑熱水供應(yīng)減碳分析　　

　　目前，我國居民主要通過燃氣熱水器、電熱水器、太陽能熱水器等方式制備生活熱水，未來，隨著生活水平的提高，熱水供應(yīng)普及率和熱水使用量將增加，使得熱水供應(yīng)熱負荷和生活熱水耗能增加。熱水供應(yīng)同樣設(shè)置了1個當前情景和2個2060年情景，各情景計算指標如表4所示，其中，現(xiàn)階段我國住房空置率約為城鎮(zhèn)20%、農(nóng)村40%，而未來城鎮(zhèn)合理空置率應(yīng)該控制在10%以內(nèi)。燃氣熱水器的效率取90%。各情景設(shè)計如下：

　　當前情景（情景1）：按照目前我國建筑規(guī)模、空置率、熱水供應(yīng)普及率和熱泵占比計算碳排放量。

　　

　　自然增長情景（情景2）：建筑規(guī)模、熱水供應(yīng)普及率、熱負荷指標均隨需求增加，電力生產(chǎn)方式得到改造，空置率下降；熱泵占比自然增長至城鎮(zhèn)20%、農(nóng)村15%，仍然存在燃氣熱水器和電熱水器，其他為太陽能熱水器。

　　

　　顯著增長情景（情景3）：在情景2的基礎(chǔ)上，熱泵占比顯著增長至城鎮(zhèn)70%、農(nóng)村60%，燃氣熱水器基本被取代，城鎮(zhèn)仍有30%的電熱水器，光伏技術(shù)的發(fā)展使得太陽能熱水器在農(nóng)村的占比顯著降低。

　　

　　圖7給出了不同情景下我國建筑熱水供應(yīng)的碳排放量。當前熱水供應(yīng)造成了2.57億t/a的碳排放，其中直接碳排放0.58億t/a，間接碳排放1.99 億t/a；農(nóng)村由于生活熱水普及率低、采用太陽能熱水器較多，因此農(nóng)村碳排放低于城鎮(zhèn)。自然增長情景碳排放量小幅降至1.81億t/a；對于顯著增長情景，熱泵得到大力推廣，碳排放量降至1.06億t/a，相對于當前減排59%。

　　圖8給出了建筑熱水供應(yīng)在不同熱泵增速下2020—2060年的碳排放量與減排量。隨著碳中和的推進，燃氣熱水器和電熱水器逐步被取代，光伏技術(shù)的發(fā)展使得太陽能熱水器占比也逐漸降低，占比均按照Logistic曲線規(guī)律變化，計算指標如表5所示。

　　由圖8可知，若熱泵零增速，碳排放量先略有增加后降低，升高是由于需求增加導(dǎo)致燃氣、電能消耗增加，使得碳排放增加，降低是由于電力碳排放因子降低所貢獻。高增速下，2060年碳排放量降至1.06億t/a，潛在減排量達1.52億t/a，其中熱泵減排量為1.05億t/a（占比70%），需求側(cè)由于需求增加減排量為-2.39億t/a，電力端減排量為2.86億t/a。

　　

　　1.3 工業(yè)生產(chǎn)　　

　　1.3.1 工業(yè)用熱規(guī)模預(yù)測　

　　在碳達峰、碳中和的大背景下，工業(yè)熱泵是未來熱泵技術(shù)研究的重要方向之一。工業(yè)熱泵根據(jù)冷凝溫度分為常溫?zé)岜茫ɡ淠郎囟鹊陀?0 ℃）、中溫?zé)岜茫ɡ淠郎囟?0~90 ℃）和高溫?zé)岜茫ɡ淠郎囟雀哂?0 ℃）。目前常溫、中溫工業(yè)熱泵市場上已有大量的商業(yè)化產(chǎn)品，高溫?zé)岜梦覈F(xiàn)已有實驗性解決方案，如熱泵蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，現(xiàn)在多個企業(yè)正在研發(fā)中試原型機，通過電動熱泵從空氣取熱制備0.4 MPa飽和蒸汽（150 ℃），COP可達1.4，考慮到未來消耗的主要是零碳電力，意義重大。德國目前已可生產(chǎn)工業(yè)級150 ℃高溫?zé)岜?，預(yù)計2030年，熱泵能夠產(chǎn)生溫度高達180 ℃的熱能，并在2050年前達到300 ℃。

　　

　　由于供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革及高質(zhì)量發(fā)展的不斷深入，工業(yè)能耗不會持續(xù)上升，文獻預(yù)測中國工業(yè)能源消費總量將于2030年達到峰值29億t左右，文獻預(yù)測2049年中國工業(yè)能源需求將會下降至21.4億t。國家統(tǒng)計局給出了最近20年工業(yè)能源消費總量，根據(jù)結(jié)構(gòu)性改革和高質(zhì)量發(fā)展趨勢，并考慮工業(yè)能源發(fā)展趨勢，進行我國工業(yè)能源消費規(guī)模預(yù)測，結(jié)果如圖9所示。為便于分析，假定潛在可改造的中低溫用熱變化趨勢與工業(yè)能源消費總量一致，考慮到并不是所有工業(yè)用熱都適合應(yīng)用熱泵技術(shù)，取工業(yè)能源消費總量的30%為潛在可改造為熱泵技術(shù)的中低溫用熱量。

　　1.3.2 工業(yè)熱泵減碳分析　

　　綜合考慮因發(fā)電系統(tǒng)升級引起的電力碳排放因子降低和我國工業(yè)用熱規(guī)模的變化，針對潛在可改造的用熱量進行2020—2060年碳排放量和減排量核算，各情景計算指標和結(jié)果見表6。當前工業(yè)潛在可改造為熱泵的中低溫用熱量造成的碳排放量達到25.28億t/a，若熱泵能夠?qū)崿F(xiàn)顯著增長，2060年碳排放量將會降低至9.45億t/a，比自然增長情景低6.09億t/a。

　　圖10給出了不同熱泵增速下的碳排放量與減排量，其中高、中、低增速下2060年熱泵占比分別為60%、40%和20%。熱泵增速越大，碳排放降低越快、越顯著。低增速時，2060年碳排放量仍然有15.54億t/a，將會成為碳中和的巨大負擔；而在高增速時，2060年熱泵占比達到60%，此時碳排放量僅有9.45億t/a，相對于現(xiàn)階段的減排量達15.82億t/a，其中熱泵減排量為8.99億t/a（占比57%），電力端減排量為0.13億t/a，需求側(cè)減排量為6.70億t/a。

　　1.4 農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控　

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的禽畜養(yǎng)殖、溫室大棚、農(nóng)作物干燥等都需要用熱，而現(xiàn)階段大多數(shù)溫室大棚、畜禽豬舍仍然采用燃煤、燃氣等傳統(tǒng)方式供暖。

　　

　　1.4.1 溫室大棚減碳分析　　

　　近年來，溫室大棚規(guī)模增長迅速，根據(jù)國家統(tǒng)計局給出的近10年溫室大棚面積進行規(guī)模預(yù)測，結(jié)果如圖11所示?？紤]到人們對飲食品種、質(zhì)量要求逐漸提高，未來溫室大棚面積持續(xù)增長，但未來人口規(guī)模逐漸穩(wěn)定，增長率放緩。嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)占我國國土面積70%，但考慮南北方經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，設(shè)約有30%溫室大棚需要供暖。

　　不同情景的計算指標和結(jié)果如表7所示。當前溫室大棚供暖造成了1.25億t/a的碳排放；在自然增長情景下，熱泵供暖規(guī)模緩慢增長并不能抑制需求增長帶來的碳排放量增加，2060年達到1.41 億t/a；而顯著增長情景下，2060年碳排放量僅有0.38億t/a。

　　圖12給出了農(nóng)業(yè)大棚不同增速下的碳排放量和減排量，其中高、中、低增速下2060年熱泵占比分別為90%、60%和20%。在熱泵占比零增速和低增速的情況下，碳排放量將持續(xù)增加；在中、高增速下，碳排放量先增后減，且增速越大峰值越提前，2060年的碳排放量越低。高增速下，最終碳排放量降至0.38億t/a，相對當前的減排量為0.87億t/a，實現(xiàn)69%的減排，其中熱泵減排量為1.25億t/a，由于需求明顯增加導(dǎo)致碳排放量升高，需求側(cè)減排量為-0.42 億t/a，電力端減排量為0.04億t/a。

　　1.4 熱泵應(yīng)用對于碳中和的貢獻　　

　　熱泵顯著增長條件下，我國僅建筑供暖、生活熱水供應(yīng)、工業(yè)生產(chǎn)中低溫用熱、農(nóng)業(yè)溫室大棚及畜禽養(yǎng)殖的潛在減排量就達到25.06億t/a，相當于現(xiàn)階段我國碳排放總量（99.18億t/a）的25.3%，如圖15所示，其中建筑行業(yè)減排貢獻32.1%，工業(yè)中低溫用熱可貢獻63.1%。

　　圖16給出了顯著增長情景（情景3）下建筑行業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控的碳排放量與潛在減排量。在我國總體碳達峰之前，上述碳排放量有所下降，2030年碳排放量降至36.12億t/a，之后迅速下降，2060年降至13.23億t/a，下降65.4%。熱泵減排量、電力端減排量和需求側(cè)減排量均逐年增加，2020—2030年由于需求增加，使得需求側(cè)減排量為負值。2060年熱泵減排量達到了14.53億t/a，相當于現(xiàn)階段我國碳排放總量的14.7%，電力端減排量達3.44億t/a，需求側(cè)減排量達5.67億t/a，加上城鎮(zhèn)建筑集中供暖其他零碳熱力減排量1.42億t/a，減排總量為25.06億t/a。另外，熱泵技術(shù)還應(yīng)用于干燥、交通運輸?shù)葓鼍?，隨著熱泵進一步普及，減排量將會更大。

　　1.6 熱泵應(yīng)用對電力的影響　

　　隨著我國碳中和的推進，零碳電力逐步增多，風(fēng)電、光電、水電、核電將會成為電力供應(yīng)的主力軍。未來用能結(jié)構(gòu)會逐步減少對燃料的依賴，盡可能使用電力替代燃料制熱，最終實現(xiàn)電氣化，因此未來電力消耗量將會迅速增加，電網(wǎng)供電負荷增加。熱泵大規(guī)模推廣也會增加電網(wǎng)負荷，尤其是冬季供暖季節(jié)性用電需求的增加，與冬季水電、光電的季節(jié)性削弱正好矛盾。表9列出了熱泵顯著增長情景（情景3）下需要的峰值電負荷與耗電量估算值，以及相對于直接電熱的節(jié)省量。2019年我國電力消費總量達74 866億kW·h，隨著終端部門電氣化水平提升，2060年全社會總電力需求將達187 000億kW·h，由表9可見，熱泵在2060年將會消耗19 650億kW·h電力，約占電力需求的10.5%。

　　此外，應(yīng)積極利用合適場景的熱泵應(yīng)用對電網(wǎng)日調(diào)峰。如空氣源熱泵建筑供暖可利用建筑物本身熱慣性，作為虛擬電力調(diào)峰站，實行“需求側(cè)響應(yīng)”的柔性用電模式；地源熱泵系統(tǒng)通過增加熱泵容量、采用間歇運行方式，具有很大的平移電負荷的潛力；熱泵蓄熱式熱水供應(yīng)方式能利用低谷電制熱。一方面可減小對電力峰值負荷的影響；另一方面，可平衡風(fēng)電、光電發(fā)電能力與電力負荷需求間的不匹配問題，一定程度緩解了棄風(fēng)、棄光問題。

　　

　　2、熱泵發(fā)展關(guān)鍵技術(shù) 　　

　　熱泵技術(shù)不僅具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢，其應(yīng)用場景也非常豐富，幾乎深入社會發(fā)展、人民生活的方方面面。熱泵技術(shù)經(jīng)過長時間的發(fā)展，已經(jīng)取得了突出的技術(shù)進步，但是仍有多技術(shù)亟待突破：　　

　　1） 壓縮機技術(shù)。① 新型壓縮技術(shù)開發(fā)及壓縮機性能提升，通過提高制造質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，有望將其性能提升10%以上；② 促進壓縮機技術(shù)與其他學(xué)科前沿成果的融合，如永磁電動機、變頻技術(shù)的應(yīng)用；③ 研發(fā)無油壓縮機，解決壓縮機油供應(yīng)不及時導(dǎo)致壓縮機產(chǎn)能不足的現(xiàn)象；④ 壓縮機與熱泵整機匹配，實現(xiàn)整機能效提升；⑤ 壓縮機國產(chǎn)化，加大研發(fā)力度，擴大自主研發(fā)生產(chǎn)壓縮機范圍，鞏固熱泵制造技術(shù)安全?！　?/div>