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    有望減排5億噸,歐洲為什么會選擇熱泵?
    2023-01-16       來源:綠創碳和

    近日,國際能源署(IEA)發布特別報告稱,在能源危機和氣候目標的雙重刺激下,全球熱泵銷量正沖向歷史新高,其中,歐洲國家熱泵銷量增速尤為明顯。如果各國能夠按照既定的氣候目標實施供熱領域降碳工作,到2030年,熱泵的應用有望幫助降低至少5億噸二氧化碳排放量,這一減排規模相當于歐洲所有汽車一年的二氧化碳排放量。

    供熱和制冷在能源消費中約占一半,是極其重要的終端能源需求。降低制冷制熱耗能,對實現碳中和有重要意義。


    熱泵技術可應用于工農業,用于工業烘干、溫室養殖,也可用于人類生活提供舒適性環境,進行建筑供暖、生活熱水使用。它是21世紀全球最具價值的節能減碳技術之一,產業發展前景非常廣闊。


    1

    “碳中和”目標下的歐洲熱泵政策


    近年來,歐盟各國提出碳中和目標,并制定了政策法規,將熱泵納入可再生能源,熱泵在歐盟國家蓬勃發展。


    歐盟委員會通過了一攬子提案,包括歐盟的氣候、能源、土地使用、運輸和稅收政策,目的是2030年將溫室氣體凈排放量與1990年的水平相比至少減少55%,到2050年實現歐洲碳中和。該提案計劃包括新建建筑近零能耗,再生能源利用提升(在供暖制冷每年增加1.1%),建筑翻新降耗等。



    法國的MaPrimeRénov的稅收減免政策根據家庭收入、產生的能源節約進行評估。從2021年開始,MaPrimeRénov向所有家庭、房東和共有公寓的房主開放。


    申請資格房主:前提是該房產是他們的主要住所,并且該房產是兩年前建造的。第二套房子不符合條件。


    房東:必須在收到補助金后不遲于6個月內將該物業作為主要住宅出租至少5年,且現有租戶的租金不得因工程而增加。房東還需要考慮,作為HabiterMieux/HabiterSerein贈款計劃下的替代贈款。


    共同所有權屬性:也有資格居住在共同所有權性質(業主copropriétaires),其中授權通過管理代理。無論共同所有者(居住者和房東)的個人財務狀況如何,都可以獲得幫助。要符合資格,共有人必須開展至少節能35%的改造工程,并且工程必須基本上由至少75%主要住宅組成。


    MaPrimeRénov政策


    意大利的Ecobonus2021政策:與建筑物的能源重新認證、更換舊的冬季空調和熱水器系統或安裝太陽能熱系統有關。對購買綠色系統(熱泵)的個人進行所得稅減免65%熱泵費用。安裝系統的性能系數(COP,EER)至少等于相關最小值。生產、生活熱水的熱泵熱水器取代傳統熱水器,COP>2.6。


    Ecobonus2021政策


    Superbonus110%政策:能源再開發110%費用扣除,制造商需負責提供有關市場上熱泵是否符合限值的適當證明。熱泵必須符合一系列技術參數,特別是性能系數和能效指標,數值必須等于或大于法律規定的最小值(標準DM6/08/2020(附件F))。對于如果熱泵配備了用于改變壓縮機速度的逆變器(變頻器),最低限制要求降低5%。


    Superbonus110%政策


    德國高效建筑補貼(BEG):建筑翻新可以獲得部分債務減免的贈款或貸款,資助金額為35%,并可以通過各種獎金增加到50%。


    時間要求:必須在2023年1月1日之前改裝能耗計量和計量電表,以便記錄核查電量消耗和所有產生的熱量。


    適用情況:個人計劃部分,如果在至少五年房齡的現有建筑中安裝熱泵,他們可以獲得有吸引力的資金。其中,金額取決于舊供暖的類型,補貼比例介于35%到50%之間。熱泵的BEG補貼幾乎適用于安裝新供暖系統產生的所有費用。這包括拆除和處置舊系統或安裝新加熱面的費用。住宅建筑中每棟住宅單元最高60000歐元,非住宅建筑中每棟建筑每平方米凈建筑面積最高1000歐元(最高1500萬歐元)。


    節能房補貼


    熱泵能效要求:對于加熱輸出≤12kW的空氣對空氣熱泵,要求季節性空間加熱效率?s>181%。所有超過12kW的空氣對空氣熱泵必須達到季節性空間加熱效率?s>150%。


    熱泵能效要求

    年度績效數據要求


    英國提出了到2050年實現凈零排放的目標,這一計劃涵蓋英格蘭、蘇格蘭和威爾士經濟的所有領域。當前,英國各地都做出了一定程度的行動,為實現凈零經濟的關鍵支柱所需要的政策已在積極制訂或正在發展中。這些包括低碳電力供應(到2050年需要翻兩番)、高效和低碳建筑供暖、電動汽車、CCUS技術和低碳氫、停止可生物降解的垃圾填埋場,逐步淘汰的氟化氣體,增加植樹,在農場實施減少排放的措施。


    1)政策一:RHI(可再生熱激勵計劃),根據每年的熱量需求賺取7年的年度付款。補貼金額:7年內賺取高達28000英鎊的收入。時間:截止到2022年3月。


    2)政策二:CleanHeatGrant2022政策,旨在幫助現有的小型家庭建筑過渡到低碳供暖系統。


    時間:該計劃于2022年4月生效,取代現有可再生熱激勵計劃(RHI)。


    覆蓋范圍:從2022年4月開始運行3年,總預算4.5億英鎊,90000戶家庭將能夠從CleanHeatGrant中申請5000英鎊。


    申請要求:房產必須是現有建筑或定制建筑,并至少提供一份來自認證安裝商的報價,才有資格獲得補助金。


    酒店(公寓)必須提供有效的能源性能證書(EPC)。EPC通過在A(非常高效)到G(效率最低)評級來說明建筑物的能源效率,這有助于了解該物業釋放的碳排放量以及為建筑物供暖的成本。


    不需要EPC的建筑:宗教場所、使用時間不超過2年的臨時建筑、總使用面積小于50m2的單幢式建筑、不消耗大量能源的工業場地、車間和非住宅農業建筑、一些即將拆除的建筑物、每年出租少于4個月或根據許可證出租的度假住宿、擬每年使用少于4個月的住宅樓。



    總的來說,歐盟主要國家推進建筑節能立法,給予熱泵補貼,引導熱泵使用。政策主要引導熱泵提高能效值、建筑翻新提升建筑能效水平,來逐步實現凈零建筑目標,最終實現碳中和。


    2

    歐洲為什么會選擇熱泵?


    能源是一個國家經濟社會發展的物質基礎,現代能源體系倡導構建以需求為主導、多品種能源融合、多種供能方式協同的能源系統。


    在能源危機日益嚴重的今天,熱泵以其節能、環保的優勢在全球范圍內得到了迅速發展。采用熱泵技術將不同能源聯合運用,實現了優勢互補,可追求能源利用率和系統效率最大化。


    俄烏沖突加劇、北溪1號面臨斷氣危機,導致歐洲油氣緊缺、價格飆漲。隨著擺脫對俄羅斯石油、天然氣、煤炭等能化資源的過度依賴的政治意識日益強烈,歐盟終于在2022年的7月初達成了削減天然氣用量協議,并在2022年8月9日正式生效。


    根據該協議,歐盟成員國同意在2022年8月1日至2023年3月31日期間,根據各自選擇的措施,將天然氣需求在過去5年平均消費量的基礎上消減15%。


    歐洲目前采暖手段技術共有5種,直接采暖、電加熱、鍋爐、熱泵、太陽能熱系統。歐洲最大市場德國、法國、意大利傳統鍋爐采暖比例較高,亟待轉型。這次能源危機直接促成歐洲采暖市場加速熱泵技術的推廣,實現跨越式發展。


    根據歐洲熱泵協會提供的數據,全歐洲人口7.5億,其供熱結構中有約1.2億戶采用傳統燃氣爐供熱,其中近0.67億采用區域供熱或者燃油、煤、液化氣供熱,熱泵的累計安裝量不到0.17億戶。


    假若歐盟燃氣爐供熱中有15%轉換為熱泵供熱,新增需求將達到0.18億戶,幾乎是目前熱泵累計安裝量的水平。


    根據IEA預計,至2025年歐洲熱泵銷量達到400萬臺,市場規模將達到174.7億美元,2021~2025年CAGR為16%。


    從節能降費來看,相比電加熱系統/天然氣/燃油/液化石油氣,歐洲能源協會EHPA認為,推廣空氣源熱泵分別可以為歐洲家庭節省約60%/50%/18%/12%的費用,熱泵將成為歐洲家庭突破能耗效率瓶頸的重要途徑。從碳中和目標來看,用空氣源熱泵,相比電加熱系統/天然氣/燃油/液化石油氣,分別可降低碳排放約60%/50%/64%/57%,符合歐洲國家節能降排、建設清潔國家的目標。


    至今,歐洲家庭普遍未裝空調,然而2022年歐洲氣溫變暖速度超過世界平均水平,熱泵憑借節能省電降費等優勢可對空調形成一定程度上的替代,補足歐洲潛在的空調需求。還有,除家用制冷、供暖、熱水以外,熱泵還可應用于工業、農業、車載等領域,行業前景愈來愈廣闊。


    3

    中國熱泵推廣還有很長的路要走


    反觀我國,雖然熱泵產業已經有了非常大的發展,但主要仍以出口為主,國內的推廣還有很長的一段路要走。


    熱泵技術作為可再生能源利用的關鍵技術,得到了我國各級政府的大力支持。以法律法規、專項條例等政策文件形式,約定行政區域、行業類別等范圍內的應用要求。這些政策在推動可再生能源熱泵技術應用方面起到了關鍵的作用。



    熱泵應用推廣在各地主要體現于綠色建筑政策、能源政策中,特別是清潔取暖政策體系當中。


    政策因地區差異側重點各有不同,地熱能的熱泵利用由于其資源的普遍性和可得性高,在大部分地區省市政策中均有提及,空氣源熱泵鼓勵政策則在華北、華東和華中地區較多,長江流域地表水資源豐富的江蘇、重慶等有水源熱泵鼓勵政策。


    財政支持機制分兩個層級,國家財政部通過2009年的可再生能源示范城市和示范縣項目實施,支持了四十余個示范城市級可再生能源應用示范,推動了我國地源熱泵迎來了快速增長期。


    2017年實施的清潔取暖試點,推動了空氣源熱泵為主的熱泵供暖快速增長,到目前為止已經有六十個清潔取暖試點城市,在其中應用熱泵替代散煤供暖,均有國家級財政撥款補貼。


    地方財政支持力度各不相同,全國具有地源熱泵補貼政策的有北京、上海、重慶和吉林,補貼以政府投資項目或可再生能源示范項目為主。對于空氣源熱泵,主要是清潔取暖試點城市根據國家政策撥款進行地方政府配套資金支持。


    此外部分經濟發達省市積極探索綠色金融投資,引導其進行熱泵及可再生能源利用方面投資,推動熱泵技術應用金融化市場化發展。



    熱泵在政策支持及需求拉動雙重作用下,在我國已經取得了規?;瘧?,但在進一步推廣過程中仍然存在一些障礙和壁壘。


    (1)能源結構和價格體系決定的熱泵應用經濟性競爭力不足問題。


    煤是我國北方地區傳統供暖能源,尤其是在農村地區分散戶用供暖,燃煤以其低廉的價格,供暖炊事兩用的便捷,占據主要地位。散煤燃燒是北方冬季霧霾天氣成因之一,采用清潔方式代替散煤供暖的方式包括:直熱式電采暖、空氣源熱泵、燃氣壁掛爐,小型水地源熱泵等。



    以北京地區典型單戶住宅為例,采暖面積80㎡,全年累計采暖負荷6040kWh,基準折現率取6%,。在不同能源單價下,較之于散煤燃燒供暖,采用空氣源熱泵是具有經濟性競爭優勢的。



    各類采暖方式的設備初投資隨地區和年份相對變化幅度較小,但是能源價格往往在不同地區和不同時間由較大差異,費用年值均隨能源價格上升而增加。熱泵供暖費用年值會進一步提升,經濟競爭力會進一步降低,影響用戶選擇。


    (2)低位熱源決定的熱泵供能強度,限制了應用場景。


    熱泵以可再生能源為低位熱源,可再生能源通常具有量大質稀的特點,對于需要供能強度高的應用場景,如替代嚴寒、寒冷地區集中供熱熱源、用作工業生產熱源等,目前的蒸汽壓縮式熱泵性能仍不理想。


    除了受制于制冷劑工作溫度區間,壓縮機壓縮比范圍的影響,低品位的低位熱源使換熱需要更大的面積,更大的換熱介質流量等,因此會導致集中換熱器布置出現空氣冷湖現象,集中地埋管布置出現冷熱堆積現象等使熱泵系統性能下降,使系統成本顯著增加,降低了熱泵供能的競爭力。


    新型的中深層地埋管地源熱泵,從增加埋管深度的角度,提升了換熱強度,節省了換熱器占地面積,是解決高能量密度供熱需求的新技術,但是地質構造變化決定其鉆孔難度,對其經濟性有著顯著影響,全面推廣仍競爭力不足。


    (3)熱泵技術應用政策多為引導示范,強制性不足。


    熱泵作為可再生能源的有效利用途徑,國家及地方政策多從鼓勵加大可再生能源利用量的角度提出,作為能源形式的選擇之一較少作為強制性技術要求,多與太陽能熱水、太陽能光伏等并列作為可選用的可再生能源利用措施之一。


    同時部分地區新建建筑有強制應用太陽能條文要求,且相較于近年成本不斷降低的太陽能光伏,熱泵供能系統投資成本具有較大劣勢,因此應用推廣受到一定影響。


    (4)熱泵產品及系統應用水平需要提升,運維水平不高影響其節能效果。


    熱泵系統投入使用之后的運行和維護水平仍有改善空間,粗放的運維忽視了系統源荷匹配問題,將地源熱泵系統簡單的當作傳統空調系統忽視巖土體冷熱堆積問題,忽視自然水體升溫降效問題,對于空氣源熱泵忽視空氣短路問題等,造成熱泵系統實際運行能效低,甚至導致部分項目無法運行,影響了用戶對熱泵應用的信心。


    部分給予熱泵系統補貼的地區,采用前評估方式進行配套資金發放,后續運行效果評估不足,能效監測不到位,使得熱泵系統沒有發揮其應有的節能減排作用,影響了熱泵技術的推廣。


    (5)熱泵技術宣傳仍然需要加強,老百姓認識有待提升。


    盡管熱泵技術在我國已經取得了大量應用,但是在普通百姓中的宣傳力度仍需進一步加強,由于地源熱泵系統存在大量隱蔽工程,大家可見的集中機房與普通制冷機房差異不大,因此對其系統特性也無深入了解。


    對于空氣源熱泵的理解仍然有相當多人的認識停留在冷暖空調水平,對其是高效采暖裝置的認識需要隨能源電氣化進步同步提升,因此,當前熱泵技術宣傳力度應該進一步加強,使其成為用戶能源系統的優先選項。


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