9月10-12日，由中國制冷學會、國際制冷學會、江蘇省科協(xié)主辦，江蘇省制冷學會、無錫市科協(xié)、無錫市制冷學會、i傳媒承辦的“CHPC·中國熱泵”2023熱泵產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會，在無錫成功召開。會議期間，中國熱泵大會專家委員會主席、上海交通大學講席教授 王如竹對“CHPC·中國熱泵”2023熱泵產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會作總結(jié)匯報。以下為演講實錄：

 

 

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

 

　　在第一屆“中國熱泵大會”舉辦期間，疫情還沒有褪去，但還是有超過700人參加了會議，當時整個行業(yè)對于“熱泵”的關(guān)注度可見一斑。在這次大會上，也有超過600人參與，同樣證明了整個行業(yè)對于熱泵的持續(xù)關(guān)注。第二屆“中國熱泵大會”將于2024年8月在深圳召開，預(yù)計國內(nèi)外參會人數(shù)將會超過1000人。今年8月份，在巴黎舉辦的第26屆國際制冷大會上，中國制冷學會對此還進行了廣泛的宣傳。國際制冷學會正式與中國制冷學會簽署協(xié)議，將成為“中國熱泵大會”的永久聯(lián)合主辦單位，這些都充分說明了目前熱泵在全球范圍內(nèi)的影響力。

 

　　01、國內(nèi)與國際視角下的“熱泵”

　　通過“CHPC·中國熱泵”無錫大會各個分會場主題分享可以看出，熱泵技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)高溫、交通、農(nóng)業(yè)、區(qū)域能源等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，制冷劑也隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展也加快了替代的進度。國內(nèi)所有的從業(yè)者非常關(guān)心中國熱泵行業(yè)未來的發(fā)展路線。其實，國際上也對熱泵技術(shù)極其關(guān)注。在巴黎會議上，參會者在1000人左右，大會共計收錄了470篇論文，其中E類論文172篇，B類論文107篇，圍繞熱泵的論文共計279篇，超過論文總數(shù)的一半。當時就有人提議把國際制冷學會更名為國際制冷熱泵學會，也有人建議把中國制冷學會改成中國制冷熱泵學會，這也說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(qū)間不同，在把應(yīng)用溫度區(qū)間抬升以后，做熱泵余熱利用過程中，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，其過程中也碰到了很多難題。但在熱泵領(lǐng)域，在高溫區(qū)間的時候，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，尤其是歐洲市場對于自然工質(zhì)的需求龐大且迫切。在俄烏沖突以后，整個熱泵產(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)帶來了新的機會。

 

　　不久之前，德國聯(lián)邦議院正式通過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(shè)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？通過討論得知，其中一個重要的原因在于在中國可以制造出便宜的熱泵設(shè)備，同時在中國，進行熱泵產(chǎn)品銷售的同時，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(shè)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，40%的熱泵產(chǎn)品則需要從歐盟以外的國家購買。而中國的熱泵產(chǎn)業(yè)也正在走進歐盟，歐洲市場的需求也將會在未來持續(xù)快速增長。譬如以美的為代表的企業(yè)，不僅在歐洲收購了當?shù)氐墓?，還在當?shù)厣a(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(nèi)產(chǎn)業(yè)與國外熱泵需求還是存在差異，如果要做好外銷市場，需要積極去滿足歐洲市場的標準和需求。

 

　　02、熱泵應(yīng)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(jié)合起來已經(jīng)成為行業(yè)研究熱點。江億院士也多次提到，隨著可再生電力的快速發(fā)展，在這個過程中電力行業(yè)對熱力行業(yè)提出了一個新需求——并不是所有的儲能都是靠儲電，而是希望把電力轉(zhuǎn)化為熱力進行儲熱。這種市場發(fā)展則是從供應(yīng)側(cè)向需求側(cè)的轉(zhuǎn)移，需要在供應(yīng)側(cè)進行大量的儲電電站建設(shè)，實際上非常有難度。國內(nèi)已經(jīng)有很多儲電的企業(yè)現(xiàn)在在做儲電的電站，但通過寧德時代的模式，我們可以發(fā)現(xiàn)，他們主要在國外做電站，因為國內(nèi)市場不成熟。在此之前，由于鋰電池儲電電站出現(xiàn)過事故，在電站熱管理方面，實際上是給企業(yè)留下了很大的發(fā)展空間。所以，現(xiàn)在熱泵跟儲熱的結(jié)合，熱泵跟儲電的結(jié)合，實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，我們發(fā)現(xiàn)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(xiàn)在的市場需求，年薪80萬都很難找到相應(yīng)的人才。這個缺口的原因在于，市場的需求已經(jīng)凸顯，但是相關(guān)高校在培養(yǎng)人才的時候，培養(yǎng)方向并不精準。可以看到，目前國內(nèi)很多的高校和老師都在進行相關(guān)領(lǐng)域的研究，多培養(yǎng)出市場需求的人才來滿足儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也是對于熱泵產(chǎn)業(yè)的推動。

 

　　除熱泵儲能市場外，熱泵與工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合也是一個重要的發(fā)展方向。寧德時代電池生產(chǎn)線上的環(huán)境系統(tǒng)要求非常高，特別是對于除濕的處理更加嚴苛，露點溫度要到-40℃，相對濕度要到3%以下。目前使用的兩級轉(zhuǎn)輪熱泵除濕系統(tǒng)能夠滿足相對濕度3%，但是甲方需要降到2%，因為這會使得生產(chǎn)成本大幅下降。正是因為寧德時代對于工藝要求高，才會生產(chǎn)出高質(zhì)量的電池產(chǎn)品，而未來將會有更多的電池企業(yè)出現(xiàn)，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(nèi)企業(yè)冷水機產(chǎn)品發(fā)展也非?？欤餐耆梢詰?yīng)用到相關(guān)的工業(yè)場景。但是需要注意的是，工業(yè)場景的應(yīng)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(wěn)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

　　區(qū)域供熱是熱點，工業(yè)供熱更是熱點，目前的工業(yè)熱泵能做到10兆瓦，但是用到工業(yè)供熱的時候需要上百兆瓦，所以工業(yè)熱泵市場前景更大。在珠海的部分工業(yè)園區(qū)就利用電廠的余熱回收來滿足工業(yè)區(qū)的供熱，過程中產(chǎn)生的蒸汽賣給其他的用戶。蒸汽定價也是一個值得思考的問題，賣出去的價格要讓所有的用戶接受。價格賣得高，用戶就自己用鍋爐，那就是失敗；如果價格賣得低，沒有利潤，也是失敗。

 

　　“碳達峰”以后要走向“碳中和”，電廠的余熱回收是熱泵未來發(fā)展的重要方面，而燃氣燃煤的電廠將會越來越少，可再生電力的比例不斷上升，在這個情況下，熱泵到底能發(fā)揮什么作用？在區(qū)域的供冷供熱市場中，歐洲市場發(fā)展比較早。反觀中國，供冷沒有問題，但供熱還需要進一步的科學發(fā)展。工業(yè)供熱實際是一個工業(yè)園區(qū)的供熱，不同的廠家對熱的需求不同，80℃、120℃、150℃，甚至是200℃以及220℃。原先的傳統(tǒng)方式是燒鍋爐，但是園區(qū)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。

 

　　如果通過實際分析發(fā)現(xiàn)對于180℃以上需求的用戶很少，大多數(shù)用戶需求在150℃以下，在這種情況下用熱泵產(chǎn)生蒸汽到150℃來滿足大多數(shù)用戶。對于剩下很少的用戶，可以再用一個水蒸氣壓縮機進行壓縮，這就變成了集中與分散相互結(jié)合的模式來滿足不同的用戶需求，最后使得園區(qū)供熱實現(xiàn)經(jīng)濟效益。目前，基本所有的園區(qū)都意識到了這個問題，但是需要相關(guān)單位進行科學的布局來實現(xiàn)。

 

　　總體來說，熱泵在建筑供暖領(lǐng)域，可以基本實現(xiàn)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(xiàn)出競爭力。如果在還有余熱的情況下，進行余熱利用效率會更高，經(jīng)濟性更明顯。考慮到電力價格因素，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(xiàn)出來。以園區(qū)熱泵替代鍋爐為例，集中供熱與儲熱、峰谷電結(jié)合的話，熱泵方案的投資回收期就會比較短。投資回收期做到3年左右是可以實現(xiàn)的，相比于市面上5年左右的時間，3年就可以打動非常多的用戶。

 

　　上海交通大學團隊一開始用常規(guī)的壓縮機想辦法進行空氣壓縮，實現(xiàn)目前的成績遇到了很多的困難?？梢园l(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在很多的民族品牌與外資品牌都在推出高溫熱泵系統(tǒng)，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始前幾天，國際制冷學會HFO制冷劑大會也在召開，主觀上HFO制冷劑還是屬于待發(fā)展的新課題，結(jié)果在后面的制冷展上就發(fā)現(xiàn)有多家企業(yè)推出HFO高溫熱泵蒸汽系統(tǒng)，基本上可以做到10個兆瓦的量級。雖然，部分的產(chǎn)品還需要通過驗證，但可以看到市場發(fā)展非?？焖?，R1233zd(E)制冷劑也開始逐步應(yīng)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)熱泵將會有極大的發(fā)展。在明年8月的第二屆中國熱泵大會上，外國專家們將會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

　　在巴黎會議上，很多外國專家對于國際熱泵市場的發(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，可以貢獻整個化石材料替代的25%。馬斯克提出“大師計劃3”，在未來的建筑供熱、工業(yè)供熱都需要由熱泵來替代，化石燃料的替代率能達到22%，馬斯克的設(shè)想與中國社會的設(shè)想是相符的。

 

　　馬斯克在做嗎？在做。上海交大就有學生在海外留學后畢業(yè)去了特斯拉工作，當時特斯拉的熱泵需求是做電動汽車熱管理，而在電動汽車熱管理之后馬斯克已經(jīng)在做工業(yè)熱泵，也成立了專門的部門，并且市場調(diào)研以及后續(xù)的動作都在進行?？赡茉龠^兩三年，特斯拉或者馬斯克的熱泵夢工廠也會成立。

 

　　在行業(yè)內(nèi)，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有多廣闊。未來，工業(yè)熱泵應(yīng)用將會替代鍋爐的作用，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，對于熱泵碳中和在國內(nèi)的發(fā)展也是利好。整個行業(yè)目前圍繞熱泵畫了一個很大的“餅”，而且相關(guān)從業(yè)者都在理想上進行耕耘，這個“餅”可以嘗了，在這個過程中需要業(yè)界、需要大學，也需要企業(yè)以及還有各方面的研發(fā)一起做事情。

 

　　回歸到市場層面，實際上最難的是做市場。通過介紹，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(xiàn)實，要在鍋爐的使用期限即將到期的時候抓住機會。一般來說工業(yè)鍋爐的壽命期是10年到15年，所以測算一下，從現(xiàn)在做到2060年，工業(yè)熱泵大概有三次的機會把鍋爐全部替代。

 

　　按照江億院士的說法，熱泵產(chǎn)業(yè)也是能源產(chǎn)業(yè)，而且發(fā)展會很快。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降低，而熱泵到那個時候要占到20%?？傆幸惶?，熱泵會實現(xiàn)“超車”，在能源貢獻方面熱泵將會有更多的機會。熱泵的火通過清潔電力來燒，通過電氣化來實施，然后用溫度來解決供熱的問題，為全人類，也為中國“碳中和”作出貢獻。

（本內(nèi)容為其在2023“CHPC·中國熱泵”無錫熱泵產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會總結(jié)報告發(fā)言，通過編輯整理成文）