中国气候承诺升级:热泵如何成为减排“绿色新引擎”?
2021年,丁仲礼院士在《鲁健访谈》中直言不讳地指出,西方国家在减排问题上大多只是“放空炮”,并无真正落实减排的诚意与行动。时光流转至2025年,当我们再次审视这一论断,会发现其蕴含的深刻洞察与前瞻性愈发凸显,其含金量在当下不断上升。
在全球气候治理的关键历史节点,中国作为具有高度责任感的大国,再次以坚定决心和切实行动,展现出应对气候变化的担当。2025年9月24日,习近平主席在联合国气候变化峰会上发表视频致辞,郑重宣布中国新一轮国家自主贡献目标:到2035年,中国全经济范围温室气体净排放量比峰值下降7%—10%,且力争取得更优成果。这一承诺意义非凡,它标志着中国首次设定如此具体且具有挑战性的减排目标,为全球气候治理注入了一股强劲而持久的动力。
一、全球气候治理新格局下的中国定位
当下,全球气候治理正面临着前所未有的复杂局面,挑战与机遇并存。2025年,既是《巴黎协定》达成10周年的重要时刻,也是各国提交新一轮国家自主贡献的关键节点。然而,个别大国的退出使得全球气候治理遭遇逆流,多边合作进程受到阻碍。在这样的背景下,中国始终坚定地维护多边主义,积极推动构建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系,为全球气候治理注入了强大的信心和动力。
回顾中国参与全球气候治理的历程,我们可以清晰地看到一条不断演进、逐步深化的路径。早在2019年底,中国就提前超额完成了2020年的气候行动目标,展现出强大的执行力和决心。2020年9月,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争二氧化碳排放于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。这一“双碳”目标的提出,对于作为发展中国家的中国而言,无疑是一项极具挑战性的任务。
从国际比较来看,实现碳达峰到碳中和的时间跨度,各国差异显著。欧盟需要71年,美国需要43年,日本需要37年,而中国仅需30年。这意味着中国要用全球历史上最短的时间完成这一艰巨的转型,充分彰显了中国推动绿色可持续发展的坚定信心和强大决心。
最新承诺中的一系列具体指标,全面且系统地展现了中国气候行动的深度与广度。非化石能源消费占能源消费总量的比重达到30%以上,这体现了中国对清洁能源的大力发展和对传统能源结构的优化调整;风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上、力争达到36亿千瓦,彰显了中国在可再生能源领域的雄心壮志;森林蓄积量达到240亿立方米以上,凸显了中国对生态保护的重视和对碳汇能力的提升;新能源汽车成为新销售车辆的主流,反映了中国在交通领域的绿色转型决心;全国碳排放权交易市场覆盖主要高排放行业,通过市场机制推动企业减排;气候适应型社会基本建成,表明中国不仅注重减排,还积极提升应对气候变化的能力。
这些目标不仅严格对照《巴黎协定》的要求,更体现了中国的“最大努力”。澳大利亚广播公司评论认为,设定这一目标使中国成为应对气候变化的“绝对全球领导者”。这一国际评价,充分反映了中国在全球气候治理中日益提升的影响力和领导力,中国正以实际行动引领全球气候治理的新方向。
二、双碳政策体系与技术路线选择
中国最新气候承诺的有效实施,离不开完善的政策体系支撑。过去5年来,中国精心构建了碳达峰碳中和“1+N”政策体系,为经济社会发展全面绿色转型提供了坚实的制度保障。这一政策体系犹如一张精密的大网,涵盖了各个领域和环节,确保了“双碳”目标的顺利推进。
国家发展改革委的数据为我们展示了中国在清洁能源领域取得的显著成就。截至2025年6月底,中国可再生能源装机容量超过21.59亿千瓦,占全部发电装机的比重约59.2%;非化石能源消费比重由2020年的15.9%增至2024年的19.8%,煤炭消费比重从2020年的56.8%降至2024年的53.2%。这些数据的变化,清晰地反映了中国能源结构的优化和绿色转型的进程。截至2024年底,新型储能装机规模突破7000万千瓦、全球占比超过40%,进一步体现了中国在能源存储领域的领先地位。
值得注意的是,中国风电、太阳能发电累计装机容量已经达到16.8亿千瓦,是2020年的3倍以上,提前6年多实现了向国际社会承诺的装机容量目标。这种超预期的完成情况并非偶然,而是中国清洁技术快速发展的必然结果。中国企业在风电和太阳能领域不断创新,提高技术水平和生产效率,降低成本,使得清洁能源在全球范围内更具竞争力。
在节能降碳方面,中国也取得了令人瞩目的成绩。2021年至2024年,全国单位GDP能耗累计下降率达到11.6%,达到了“十四五”目标进度要求。产业低碳化进程加速,稳步淘汰落后产能,退出钢铁落后产能超1.5亿吨。截至2024年底,累计培育国家级绿色工厂6430家,全国绿色工厂产值占制造业总产值的比重约20%。这些绿色工厂通过采用先进的生产技术和管理模式,实现了资源的高效利用和废弃物的最小化排放,为产业绿色转型树立了榜样。
建筑领域作为碳减排的重点领域,其节能技术路线选择尤为关键。数据显示,建筑全过程能耗占全国能源消费比重保持在约40%左右,其中供热制冷能耗占比显著。在这一背景下,热泵技术凭借其高效能量转换特性,成为建筑节能的重要技术选择。2025年,国家能源局等多部门联合发布《推动热泵行业高质量发展行动方案》,明确提出力争到2030年,热泵生产制造和技术研发能力不断增强,重点热泵产品能效水平提升20%以上,大功率高温热泵、高效压缩机、新型制冷剂等核心技术取得突破。这一政策为热泵技术的发展指明了清晰的方向,将推动热泵技术在建筑领域乃至更广泛领域的广泛应用。
三、热泵技术的减排机理与性能优势
热泵作为一种高效能量转换装置,其工作原理基于逆卡诺循环,通过蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件的协同工作,实现热量的从低温热源向高温热源的转移。具体来说,蒸发器吸收低温热源(如空气、水或土壤)中的热量,使制冷剂蒸发;压缩机将蒸发的制冷剂压缩,提高其温度和压力;冷凝器将高温高压的制冷剂中的热量释放给高温热源(如室内空气或热水);膨胀阀则使制冷剂降压降温,重新回到蒸发器循环。
从能效角度看,热泵的性能系数(COP)通常可达3—4,即消耗1单位电能可提供3—4单位的热量,远高于传统电阻加热设备的COP值(接近1)。这种高效率使得热泵在供暖、热水供应和工业加热等领域具有显著的节能优势。以一个普通家庭为例,使用热泵供暖相比传统电阻加热设备,每年可节省大量的电费,同时减少相应的碳排放。
与传统供暖技术相比,热泵在全生命周期碳排放、经济性、适用性等维度都表现出明显优势。以上海某纺织企业实施的熔盐储热耦合高温热泵绿色蒸汽供应项目为例,该项目采用“热泵+储热”模式替代传统外购蒸汽。传统外购蒸汽不仅成本较高,而且在运输过程中存在一定的能量损失。而“热泵+储热”模式可以根据企业的生产需求灵活调节热量的供应,提高了能源利用效率。该项目实施后,不仅降低了企业的生产成本,还显著减少了碳排放,为企业带来了经济效益和环境效益的双重提升。
在温度适用性方面,现代热泵技术已经实现了重大突破。早期热泵主要适用于低温场景(<60℃),但随着技术进步,目前高温热泵已经能够提供120℃甚至更高温度的热源,满足大多数工业过程的热需求。例如,在石油化工行业,热泵可用于蒸馏、精炼、分解、聚合等工序供热;在纺织印染行业,可用于染色、印花、定型等环节高温加热。这使得热泵技术的应用范围从传统的民用领域扩展到了工业领域,为工业领域的节能减排提供了新的解决方案。
从经济性角度分析,虽然热泵设备的初始投资高于传统加热设备,但其运行成本显著降低。以上述蒸汽热泵产品为例,虽然前期投入比传统电锅炉成本高,但使用成本较低,回收期短。一般性项目在每天运行10小时、每年运行300天的状态下,两年即可回收投资。这对于企业来说,是一个具有吸引力的投资选择,既符合企业的经济效益追求,又响应了国家的节能减排政策。
全生命周期碳排放对比显示,热泵技术的碳减排效果显著。以上海地区某商业建筑为例,采用空气源热泵系统替代传统燃气锅炉供暖,全年可减少二氧化碳排放约65%。考虑到电力结构的持续清洁化,随着可再生能源在电力结构中的占比不断提高,这一减排比例还将进一步提高。这意味着热泵技术在未来的碳减排中将发挥更加重要的作用。
四、热泵在工业领域的应用突破
工业领域是能源消费和碳排放的重点领域,其中热能需求占比显著。能源基金会的研究显示,在食品加工、纺织、造纸、石油化工与设备制造等典型200°C以下用热行业中,平均约30%的供热需求能够通过工业热泵来提供,碳中和情景下其供热潜力超过40亿GJ,市场潜力巨大。这表明工业热泵在推动工业领域节能减排方面具有巨大的发展空间。
“热泵+”多元的工业应用场景正在不断拓展。以上海某纺织企业为例,该企业在2024年完成了工厂电力扩容,使其具备了满足新系统电力需求的能力,成功实施了熔盐储热耦合高温热泵绿色蒸汽供应项目。由于上海地区蒸汽价格较高,该企业采用“热泵+储热”模式替代传统外购蒸汽,显著降低了生产成本。同时,该项目还减少了因燃烧化石燃料产生污染物排放,改善了周边环境质量。
在石油化工行业,热泵技术也展现出巨大应用潜力。某石化企业采用高温热泵回收生产过程中的余热,将原本四五十度的余热提升至一百多度进行再利用,实现了能源的梯级利用。该项目每年可节约标准煤约5000吨,减少二氧化碳排放约1.3万吨。这不仅降低了企业的能源成本,还提高了能源利用效率,符合企业的可持续发展战略。
食品加工行业是热泵技术应用的另一个重要领域。某大型食品企业采用热泵系统替代传统蒸汽锅炉,用于原料加热、杀菌和干燥等工艺过程。该系统不仅提高了热能利用效率,还实现了精确温度控制,改善了产品质量。项目投资回收期约为2.5年,年减排二氧化碳约8000吨。这对于食品企业来说,既提高了生产效率和产品质量,又履行了社会责任,提升了企业的社会形象。
值得注意的是,工业热泵的推广还面临一些挑战。不同行业对工艺用热的温度需求差异显著,热源品质也各不相同。例如,某些化工行业可能需要高温高压的热源,而一些食品加工行业则对温度的稳定性要求较高。因此,在推动工业余热的高效回收与再利用过程中,需要根据余热资源的热力学特性与工艺需求,开发与部署相应的能源转化与利用技术。
无锡夏利达纺织印染厂的案例很有代表性。该企业通过热泵技术进行余热回收,用于电镀厂的热能供应,屠宰场的热源替代,以及精密加工行业产品清洗工艺的热能替代。企业负责人表示,工业热泵在推广过程中,需要克服客户对技术改造风险的担忧,以及管理人员对新技术了解不足等障碍。一些企业担心技术改造会影响生产进度和产品质量,对新技术持观望态度。因此,需要加强对热泵技术的宣传和推广,提高企业对热泵技术的认识和信任,同时提供完善的技术支持和售后服务,降低企业的技术改造风险。
五、产业链重构与市场机遇
热泵技术的快速发展正在带动整个产业链的重构与升级。从产业链上游看,压缩机、换热器、控制器等核心部件的技术突破为热泵性能提升提供了基础。其中,高效压缩机的研发进展尤为显著,涡旋压缩机和螺杆压缩机的能效比持续提升,为高温热泵的发展奠定了基础。例如,新型的高效压缩机能够在更宽的工况范围内稳定运行,提高了热泵的整体性能和可靠性。
中游制造环节,中国已经形成了完整的热泵设备制造体系。格力、美的等龙头企业不断加大研发投入,推出了一系列高性能热泵产品。以格力为例,其研发的超低温空气源热泵能够在-35℃的极端环境下稳定运行,COP值达到2.0以上,满足了北方寒冷地区的供暖需求。这些企业通过技术创新和产品升级,提高了热泵设备的能效和适用性,增强了市场竞争力。
下游应用市场呈现多元化发展态势。在建筑领域,热泵在新建绿色建筑和既有建筑节能改造中的应用比例持续提高。国家发展改革委数据显示,全国地级及以上城市居民小区垃圾分类覆盖率超过90%,27个省份出台碳普惠政策,为热泵技术的推广创造了良好的政策环境。随着人们对生活品质和环境保护的要求不断提高,越来越多的建筑选择采用热泵技术进行供暖和制冷,既提高了居住的舒适度,又降低了能源消耗和碳排放。
市场规模预测显示,未来五年热泵行业将实现20%—30%的复合年增长率。根据《推动热泵行业高质量发展行动方案》设定的目标,到2030年,热泵建筑应用面积和热泵机组装机容量将持续增长,热泵产业高质量发展水平显著提升,国际竞争优势不断扩大。这将为热泵产业链上的企业带来巨大的市场机遇,促进产业的快速发展。
企业转型案例也值得关注。某传统锅炉制造企业通过转型热泵设备制造,实现了业务的绿色升级。该企业投入研发高温工业热泵,成功开发出输出温度可达150℃的产品,广泛应用于食品、化工、纺织等行业。转型后,企业产值增长40%,产品毛利率提高15个百分点。这一案例表明,传统企业通过技术创新和产业转型,能够在热泵市场中找到新的发展机遇,实现可持续发展。
在区域市场布局方面,北方地区“煤改电”工程为热泵企业提供了巨大市场机遇。以北京市副中心热泵项目为例,该项目采用地源热泵系统,满足区域建筑面积约1000万平方米的供暖制冷需求,年节约标准煤约15万吨,减少二氧化碳排放约40万吨。这一项目不仅改善了当地的空气质量,还为其他地区的“煤改电”工程提供了示范和借鉴。
农村地区的热泵应用也取得显著进展。山东某农村地区实施“煤改电”改造,采用空气源热泵替代散煤取暖,每户冬季取暖费用降低约30%,室内温度提高5—8℃,同时显著改善了空气质量。这对于农村居民来说,既提高了生活的舒适度,又减少了因燃烧散煤产生的污染物排放,改善了农村的生活环境。
六、全球气候治理中的中国贡献
中国最新气候承诺不仅对国内绿色发展具有重要意义,也为全球气候治理提供了重要支撑。作为《巴黎协定》的重要推动者和积极践行者,中国始终以扎扎实实的行动推进“双碳”目标,为全球应对气候变化贡献力量和智慧。
在参与和引领全球气候治理方面,中国坚决维护《联合国气候变化框架公约》确立的多边机制,为《巴黎协定》的达成、签署、生效和实施作出了历史性突出贡献。中国全面参与引导各领域气候问题磋商,推动构建公平合理的全球气候治理体系。在国际气候谈判中,中国积极发挥建设性作用,协调各方利益,推动达成共识,为全球气候治理的顺利进行提供了保障。
在推动全球绿色转型方面,中国向全球提供了60%的风电设备、70%的光伏组件设备,推动全球风电和光伏发电成本分别下降超过60%和80%。“十四五”期间出口风电和光伏产品累计为其他国家减少碳排放约41亿吨。这种技术输出和产业支撑为发展中国家实现低碳转型提供了重要支持。许多发展中国家由于资金和技术有限,难以自主开展大规模的清洁能源建设。中国的风电和光伏设备出口,为这些国家提供了性价比高的解决方案,帮助它们加快能源转型步伐,实现可持续发展。
南南合作是中国参与全球气候治理的又一重要领域。截至目前,中国已与42个发展中国家签署54份气候变化南南合作谅解备忘录,累计实施300多期能力建设项目,为120多个发展中国家提供1万余人次培训员额。2016年以来,为发展中国家应对气候变化提供并动员项目资金总额超过1770亿元,有力支持其他发展中国家应对气候变化。通过南南合作,中国与发展中国家分享了应对气候变化的经验和技术,帮助它们提高了应对气候变化的能力,共同推动了全球气候治理的进程。
热泵技术的全球扩散是中国贡献的重要组成部分。中国热泵企业通过“一带一路”合作,将先进的热泵技术和产品推广到沿线国家。以东南亚某国为例,中国企业帮助其建设地源热泵区域热能系统,替代传统的生物质。传统的生物质燃烧会产生大量的污染物,对空气质量和人体健康造成危害。而地源热泵系统利用地下浅层地热资源,既清洁又高效,改善了当地的空气质量,又减少了森林损毁,保护了生态环境。
在国际标准制定方面,中国积极参与热泵技术的国际标准制定工作,推动中国标准走向世界。目前,中国在高温热泵、低环温空气源热泵等领域的技术标准已经达到国际先进水平,为全球热泵技术的发展提供了中国方案。通过参与国际标准制定,中国能够更好地引导热泵技术的发展方向,提高中国热泵企业在国际市场的竞争力,同时也为全球热泵技术的规范化发展做出了贡献。
值得注意的是,中国在热泵技术推广中注重因地制宜,充分考虑不同国家的资源禀赋和发展需求。在非洲地区,中国企业与当地合作开发太阳能驱动型热泵系统,解决电力供应不稳定地区的热水供应问题。非洲部分地区电力基础设施薄弱,太阳能资源丰富。太阳能驱动型热泵系统结合了太阳能的清洁性和热泵的高效性,为当地居民提供了稳定的热水供应,改善了生活条件。在欧洲市场,中国出口的高效空气源热泵产品凭借优异的性能和具有竞争力的价格,赢得了市场份额。欧洲市场对节能环保产品需求较高,中国的高效空气源热泵产品正好满足了这一需求,为欧洲的节能减排做出了贡献。
七、结论与展望
中国最新气候承诺标志着全球气候治理进入新阶段,也彰显了中国实现碳达峰碳中和目标的坚定决心。到2035年全经济范围温室气体净排放量比峰值下降7%—10%的目标,虽然仍需付出艰苦努力,但基于中国过去五年在可再生能源发展、能效提升和产业转型方面的显著进展,这一目标具有坚实的基础和实现的可能性。
热泵技术作为高效的能量转换装置,在此轮减排中将扮演关键角色。中国节能协会的研究表明,热泵技术的减排潜力超过15亿吨,约占中国总碳排放量的15%—20%。这一数据凸显了热泵技术在建筑供暖、工业热力和区域能源系统中的巨大减排潜力。无论是在民用领域提高居民生活的舒适度和节能性,还是在工业领域推动能源的梯级利用和减少碳排放,热泵技术都展现出了强大的优势。
然而,热泵技术的推广仍面临一些挑战。技术层面需要进一步突破高温热泵、高效压缩机和新型制冷剂等核心技术。目前,虽然在一些领域已经取得了进展,但与国际先进水平仍存在一定差距,需要加大研发投入,提高自主创新能力。市场层面需要完善标准体系、加强质量监管和提升用户认知。一些消费者对热泵技术的了解还不够深入,存在疑虑和担忧,需要通过宣传和推广,提高用户对热泵技术的认可度和接受度。政策层面需要创新激励机制、强化科技支撑和优化产业生态。政府可以出台更多的财政补贴、税收优惠等政策,鼓励企业研发和生产热泵产品,同时加强科技研发平台建设,为热泵技术的发展提供技术支持。
未来五年将是热泵技术发展的关键期。预计行业将实现20%—30%的复合年增长率,工业热泵、高温热泵等细分领域有望实现更快增长。随着“双碳”目标的深入推进和能源转型的加速,热泵技术将在建筑、工业、交通等更多领域发挥重要作用。在建筑领域,热泵技术将进一步普及,成为新建建筑和既有建筑节能改造的主流选择;在工业领域,高温热泵和工业余热回收热泵将得到更广泛的应用,推动工业能源利用效率的提高;在交通领域,热泵技术也有望应用于新能源汽车的热管理系统,提高新能源汽车的续航里程和舒适性。
对中国而言,热泵技术的发展不仅是技术替代,更是能源革命的微观载体。它代表着从化石能源向可再生能源的转型,从低效用能向高效用能的转变,从集中供能向分布式能源的演进。这种转变不仅有助于实现碳减排目标,也将推动能源系统的整体优化和产业结构的转型升级。通过发展热泵技术,中国可以减少对传统化石能源的依赖,提高能源安全保障能力,同时培育新的经济增长点,推动经济的高质量发展。
在全球层面,中国热泵技术的创新和应用为发展中国家提供了可借鉴的路径。通过南南合作和“一带一路”倡议,中国正在将先进的热泵技术和经验分享给其他发展中国家,帮助它们实现低碳转型和可持续发展。这不仅有助于解决全球气候问题,也体现了中国作为负责任大国的担当和贡献。
正如习近平主席所指出的:“只要是对全人类有益的事情,中国就应该义不容辞地做,并且做好。”在应对气候变化这一全人类共同挑战面前,中国正在以实际行动践行这一理念,为构建人类命运共同体作出积极贡献。
展望未来,随着技术的不断突破和成本的持续下降,热泵技术有望成为全球能源转型的重要支撑技术。中国在这一领域的创新和实践,不仅将为国内碳减排作出贡献,也将为全球气候治理提供中国智慧和中国方案。我们有理由相信,在中国的引领和推动下,热泵技术将在全球范围内得到更广泛的应用,为应对气候变化、实现可持续发展目标发挥更大的作用。让我们携手共进,共同迎接一个更加绿色、低碳、美好的未来。