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空气源供热产品的发展状况和未来的市场潜力

作者:jnscsh   时间:2021-06-27 20:10:37   浏览次数:

zoޛ)j馟}活动所消耗的各种形式的能源,最终都转变为热能存于空气中,同时我们日常生活,比如开车、做饭,这些热量的散失都最终回到了空气中,这种低品位热能在我们周围是大规模存在的。由此可以说,大气其实是一个取之不尽用之不竭的热库,空气热能是一种能源的一种形式,但它是低品位能源的一种形式。

我们从图1上可以看到,这是我们国家多年的平均气温分布,我们广大的寒冷地区的年平均温度大致是在15度到20度这样一个水平,其实熟悉空气源热泵的知道,15度到20度的环境的温度对空气源热泵的运行其实是非常合适的。当然我们在供暖期,环境温度可能会更低。

这种低品位的空气热能在10度到20度的空气温度,甚至在冬天是5度至零下5度的温度,对我们来讲是没有意义的,因为我们洗澡需要40度左右的热水,我们供暖可能需要65度或55度,甚至更高的温度的热水,那么些热能通过什么能够提升呢?我们就需要一个装置和一个设备,通过它们来将这种低品位的热能进行提温,这种装置就是热泵,空气热能能够被热泵装置利用,形成高于环境温度的热源,以满足供热采暖需求。所以空气源热泵通过对空气热能的提升就实现了对空气热能的高效的利用。同太阳能光伏、太阳能光热设备一样,空气源热泵是可再生能源产品,是太阳能深度利用的一种形式。

空气源热泵,尤其热水设备是一种有效利用空气热能的节能产品,它并不是产生热量的,而是搬运热量的设备,它用1度的电能可以搬运2份到3份,甚至4份的空气中的热能到我们的储水罐,或者到我们的系统里面去。它的COP能效系数能达到二、三、至四以上,即我们用1度的电能可以获得3到4份电能的热量,以此实现节能。

现在主力热电厂都建设在山西、内蒙等煤炭产地,发电用超高压、特高压输送到大城市。当前电厂的平均效率是38.7%,长距离电网损失10%,空气源热泵的名义COP为3.5。计算一次能源利用率为0.387×0.9×3.5 = 122%。一次能源利用率大于1。当前锅炉的平均效率是75%,考虑煤炭长距离运输的能量损失。我国煤炭从产地到大城市依靠铁路、公路、海运等方式,其运输效率约为80%。锅炉房的真正效率是75%×80% = 60%。

如果按COP 3.5来折算,空气源热泵一次能源利用率总体来说是燃煤锅炉的2倍以上,电锅炉的3倍以上,所以说空气源的泵是一种非常优秀的节能产品。

大家同时要知道,节能就会意味着环保,但环保不一定节能,节能我们节约了能源、节约了电能。我们中国的电大多数来自于燃煤发电,那么就可以减少燃煤的消耗,空气源热泵替代燃煤锅炉,就可以减少燃煤的排放,这样就可以减少北方在供暖期间出现的严重雾霾天气。

其实从政策地位上来讲,我们可能谈到可再生能源。一般在谈到热泵的时候,大家第一个想到的是水地源热泵。因为在我们的能源法等一系列规范,包括我们建设部出的一系列内容之中,以前一直谈地源的泵作为可再生能源的一种形式,但是实际上在2009年的4月份,欧盟委员会已经批准了空气源热泵是作为可再生能源,之后他们在2013年的两份文件中,其中一份文件确定了每个成员国需要热泵的总体的可再生能源利用量,为他们设定了一个目标,同时他也详细的列出来了计算法则,在不同的气侯区里面,同一台热泵在不同的气侯区里边,在折算可再生能源贡献量的时候是不同的。

我们可以看到图3上,欧盟为他们的这20多个成员国确定的热泵产品,可再生能源到2020年需要完成的指标,这张图中,橘色的部分是水地源热泵,蓝色的部分是空气源热泵。当欧盟在谈热泵对于可再生能源的贡献量的时候,可以看到它占有80%。过去十年,我们一直在大力推广水地源热泵,而空气源热泵在欧盟的可再生能源发展规划中已经占据了重要的地位。

我们国家虽然在可再生能源法里明确规定了我们几种可再生能源,包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源,但没有明确将空气纳入。实际上目前来看,尤其到2014年到2015年,已经有五到六个省份分别已经在住建部系列的文件里面,明确地将空气源热泵纳入了可再生能源的范围,其中有浙江、福建、北京、山东、河北等。

北京、山东、河北等地笼统地是讲空气源热泵,并没有讲是热水器还是供暖,浙江和福建明确目前阶段还是热水器。其中浙江省是通过浙江人大在2012年年底的人大的立法,明确将空气列入了可再生能源的范围。

2015年是我国十三五计划开局之年,国家正在进行“顶层设计”,制定各个行业的“十三五”规划。中国节能协会热泵专委会连同国际铜业协会等单位,密切合作一起积极与相关部门沟通,推动相关主管部门(人大、能源局、住建部)对空气源热泵可再生能源地位的认可,为行业发展营造良好政策环境。

空气源热泵是利用可再生资源及空气热的节能环保设备,我们希望能通过空气源热泵的发展来替代燃煤和纯电供热。提供舒适供暖,能够帮助我们国家实现更好的节能减排。我们主要的目的是希望能够替代燃煤和纯电路锅炉,这种燃煤对在我们北方供暖季带来了很大压力,空气源热泵对我们的空气保护有很大的作用。

二、空气源热泵供热设备在我国发展现状

如果谈空气源热泵,我们国家绝对世界第一,这是毫无疑问的。因为我们家里面装冷暖空调实际上就是一种空气源设备。但是我们联盟在做推广的时候,希望推广空气源热泵在供热上运用,这是我们主要的推广方向。我们家里面的空气源热泵的空调器,运营使用时绝对大部分时间是用于制冷,而非用于制热,我们主要希望来研究和推广的是空气源热水设备,用于我们生活热水和供暖水系统的为主的空气源热泵产品。

空气源热泵热水设备其实近几年来在我国是迅速发展的,2003年空气源热泵热水器只有3000万左右,2014年空气源热泵热水设备,制热或者单制热为主及基本上全制热的产品,大概产值有74亿,国内内销大概是在62亿到63亿。在过去的五年,实际上实现了超过25%以上的复合增长率。

从2014年的数据来看,在国内内销依然有26.3%的一个增长率,2015年上半年,空气源热泵热水设备大概是有9%的增长率。相对于多个行业,因为新常态下大家的压力都很大,依然能有这样的增长已经还是非常的不错。

空气源热泵热水设备与其它供热设备,比如和壁挂炉有很大的不同,空气源热泵热水设备进口实际上非常的少,我们国家有大量的国际品牌存在,但是空气源热泵热水设备去年进口量只有两万多美金,大都就是企业买几个样机回来参考。但是我们的壁挂炉行业有大量的进口的设备在中国进行销售。

之所以会产生这种现象,是因为空气源热泵热水它的一些基本的技术脱胎于空调行业,而中国有全世界最强大的空调行业,这样的话从技术能力、从制造能力来讲,其实都是非常强大的。另外我们有巨大的电热水器的产能,这两个行业一些基本的技术都可以为这个行业所用。所以中国的空气源热泵热水设备从我们国家来讲不论是技术能力和制造能力都是不弱的,这也是我们的空气源热泵发展的一个好处。

刚才我们讲到空气源热泵热水其实我们最开始是致力于生活热水应用,逐渐向低温供热采暖应用,现在还发展经营多能源耦合,和太阳能、燃气进行结合,甚至我们现在可以看到大量出现双联供、三联供的应用结合。

空气源热泵现在除了和住建口合作之外,也开始在农业上应用,烘干或者供应热水,在农业生产中已经得到了一个非常多的应用。

从行业机构来看,为了推广这个行业,中国节能协会和国际铜业协会,2009年发起了中国热泵产业联盟,2014年在民政部备案,成为中国节能协会热泵专业委员会,去年我们已经和欧洲热泵协会签订了合作备忘录,中国节能协会,正在牵头执行EU Switch项目-“中国热泵挑战计划”。

中国节能协会与国际铜业协会合作,从2009年开始通过热水节能万里行等方式推广空气源热泵(空气能)热水器,在26个城市有一系列的推广协会,来推广这个产品。

空气源热泵热水设备目前发展潜力还非常大。从热水器来谈,参考其他市场监测机构的数据,2014年空气能热泵热水器的家用产品零售均价约为5500元,全国家用热水器销量总计约为3800万台。从横向比较的市场份额来看,在制取生活热水为主的家用热水器市场上,2014年空气能热泵热水器(机)在国内家用热水器中台数所占市场份额约为3%。同时,由于产品价值较高,销售额所占份额约为9%,还有很大潜力。

另外一方面,如果空气源热水设备用于供暖,目前的市场份额还比较小,需大力推广。2014年业界专门供暖机约为1万台,营业额约1.5亿。根据北京市农委下属的北京市新能源与可再生能源协会,针对北京地区13 个区县180 个乡镇3586个村153.77 万户的采暖用能调研,在2015年1月完成的报告。在有采暖需求的135.40万户住户中,采用的能源仍以分散燃煤为主,占总采暖户数的59.86%;其次,约24.24 万户由于城镇化“上楼”,采用了集中供热的方式解决冬季采暖问题,占采暖总量的17.91%;第三类主要以薪柴及吊炕类为能源的有10.77 万户,占到7.96%;采用清洁能源(电、燃气)、新能源与可再生能源(太阳能、热泵)的比例较小,合计仅占13.94%。热泵目前仅占0.7%。但是同时也说明这个潜力是非常巨大的。

从“京津冀”煤改电催热空气源热泵供暖市场,大气污染防治计划下,京津冀及周边地区到2017年内将强力推行削减“燃煤”的行动。在这一地区城镇居民以及农村居民原来分散燃煤供暖领域中,形成了一个特殊的燃气或用电的分散供暖刚需市场。保守的估计,规模超过500万户,由于燃气管网未能立刻完善覆盖。这一市场可以是空气源热泵积极争取的市场,但也面临电蓄热采暖等的激烈竞争。低温空气源热泵供暖,适应了北方“煤改电”供暖的需求,受到业界广泛关注。

比如说在江苏,利用五、六匹的空气源热泵来带动散热器末端的应用,在山东以及山西,尤其是今年,发展的幅度非常大,大量的把原有的燃煤锅炉房替代掉了,用多台并联的空气源热泵机组来进行供热。在北京京郊改造过程中,2015年估计有一万个,如果做下来的话,应该会有超过一万套的空气源热泵,这其中末端形式可能占到70%-80%。因为虽然空气源末端更好操作,所以空气源热泵和我们散热器怎么结合,能够提供更好的一个解决方案,其实需要我们行业进行更多的接触、更多的探讨。

三、我国空气源热泵供热产品市场的发展机遇及潜力估算

首先,我们认为空气源热水的采暖有一个巨大的机遇,这个机遇来自自下而上和自上而下。自上而下,国家要求节能减排,可再生能源利用率必须要提高,大气污染必须要控制;自下而上则是居民对于舒适生活的需求。

前面已经提到过了“煤改电”, 2014年中国总共的能耗42.6亿吨煤,大概已经快占到了全球30%,比原来估计的高了许多;如此下去保守估计,到2020年,需要45-50亿吨标准煤。我们作为全球第二大GDP大国和第一大能耗国,其实我们的能耗已经过高了。不久前习近平主席出席巴黎大会现场,也提出来我们的能耗要早日见顶了,我们的曲线要早日的往下降,所以说能耗对于我们节能提出了一个总体要求。

国际能源署对中国能源结构比较所制作的一张图(见图10),图中最为显眼的黑色的是煤,我们把多个国家的图放在一起,没有哪个国家的图像中国这么黑,中国的煤在能源的比重占如此之高。而且还有一个特点,就是中国的最下面代表天燃气的蓝色,比例是非常之低,我们都很明白,我们现在很多散热器的企业在做分户供暖的时候,第一个想到的肯定是燃气,燃气壁挂炉确实非常好,采用清洁能源,而且体积又小,但是我们国家的能源结构是不支持这样的一个解决方案的。所以空气源热泵,必然是一个未来的选择。

图11是国际能源属2011年报告,黄色代表国家人口数量,绿色代表天燃气在该国一次能源中所占的比重,图中最右边的是中国,最左边的是俄罗斯。从图可以看到中国有13亿多的人口,天然气在一次能源中的比例却只有4%,而俄罗斯几乎是反过来的,就是说明其实我国天然气非常好的清洁能源,但是我国能源供应,不能支持日益增长的广泛供热需求,我们的西气东输,只能满足炊事需求,并没有估计到采暖的需求,所以目前来看,空气源热泵未来肯定会成为热源的一个重要的补充。

我国在2012年里约会议上表示:努力完成2015年比2010年单位国内生产总值二氧化碳排放下降17%、能源消耗下降16%、非化石能源比重提高到11.4%、主要污染物排放总量降低8%到10%的约束性指标。2020年可再生能源增长到16%。到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。2014年中美气候变化联合声明,2030年CO2排放达到峰值并努力提前达到,2030年非化石能源达到20%。

“十二五建筑节能规划”提出到2015年完成年替代3000万吨标准煤的可再生能源利用量目标。截止2014年大致完成1200万吨,目前看来实现总体目标很有难度。将空气源热泵,尤其是空气源热泵热水设备,纳入可再生能源范围,可以提升可再生能源利用率,利于国际比较。

其实还有很多方面的因素,比如说可再生能源因素,其实住建部的“十三五”规划,包括能源局的能源规划,明确都有可再生能源利用率的指标,这些空气源热泵都可以发挥作用,我们把煤锅炉换成空气源热泵的话,至少粉尘污染就大量的下降。

再说,自下而上居民对于舒适生活的需求,空气源热泵也可以来制高温水,但效率比较低,它天生就是一个非常合适进行低温供暖的热源选择形式,空气源热泵热水采暖是可以满足分户采暖的需求。空气源热泵热水主机与小温差末端及地暖末端的组合,有良好的舒适性和节能性,可以满足我们日常的供暖。

发展我国的空气源热泵供热,是我国实现可持续发展的一个必然选择,因为我们没有那么多天然气可以用,空气源热泵能够帮助我们节能减排,实现能源安全,防治大气污染,满足舒适生活。

四、市场潜力巨大

大致来讲空气源热泵供暖主要在寒冷地区,我们并没有说提倡大规模的去严寒地区进行推广空气源热泵的供暖形式。

对于空气源热泵我们做过一个数据估计,假设在2020年,能源消耗量不应超过48亿吨标煤,未来建筑能耗总量上限即红线在全社会总耗能的25%以内,即不超过10亿吨标煤。到2020年,人口总数将从2011年的13.5亿增加到14.7亿。到2020年,城镇人口将从2011年的6.9亿增加到10亿,即城镇化率约为70%,农村人口将从2011年的6.6亿降低到4.7亿人均建筑面积。到2020年,城镇人均建筑面积为36 平方米,农村人均建筑面积为51平方米,接近新加坡、韩国、日本等国家的人均建筑面积40 m2的发展水平。

我们保守估计在2020年可以形成年70万台空气源热泵热水供暖的市场规模;乐观估计可以形成年380万台空气源热泵热水供暖的市场规模。

2014年空气源热泵与各种散热末端结合,大致只有一万多台,2015年有四到五万台,因为包括小型的和大型集中的,大、小区别很大,小的3匹到5匹,大的一台机组在25匹。

前面讲到2014年空气源热水设备是73.9亿的产值,如果能够顺利发展,到2020年有望实现300亿的市场规模。如果主机是300亿,在零售终端做成供暖系统的话,可能一个系统可能要3倍到5倍的营业额,这样的话大家未来无论是做散热器还是做采暖的集中商,都是非常可期的一个市场。

我们为什么有这样的估计?从图13中可以看到,壁挂炉在2009年大概在50万台,2014年是164万台,而2014年空气源平台热水系统达到了8000台左右,今年大概能达到40000台左右。假设空气源热泵热水器(生活热水)保持20%的增速,2020年市场达到220亿。保守估计到2020年空气源热泵热水供暖达到70万台,营业额约70亿,年平均增速约为50%。乐观估计到2020年空气源热泵热水供暖达到380万台,营业额约380亿,年平均增速约为150%。保守估计到2020年,市场规模可以达到300亿。

我们散热器很多都是欧洲的,从欧洲市场来看,热泵水系统2014年大概是27万台,蓝色部分是空气源,空气源大概有17万。这是欧洲热泵协会的数据(见图14)。

再看英国建筑信息协会的数据(见图15、16)。英国建筑信息协会列出来的英国、德国、法国、意大利四个国家热泵发展数据,目前现有技术中热泵作为热源的一个比例,粉色的那一部分是热泵,我们可以看到2010年到2020年间,空气源热泵的保有量在不断的增长。

在新建建筑中,空气源热泵的比例的增长将会更加迅速,比如说英国,在新建建筑中10%是热泵作为热源的,而到2020年的话,预期会有51%的热源是来自于热泵。

刚才我们讲到了,欧洲在谈热泵的时候, 80%是空气源热泵,而非水源热泵,所以这是欧洲的一个发展的趋势。

我们也做一个比较,2014年我国空气源热泵热水器,大概在国内已经卖到120万台的规模。而欧洲的人口和建筑量比我们小很多,2014年大概只卖到了85000台,我们空气源热水器是欧洲的14倍之多,但是欧洲去年卖掉了17万台的空气源热泵的水桶供暖主机,而我们大概1万台不到。假设我们中国也能够是它的14倍的话,我们要实现240万套空气源热泵热水供暖的主机的设备,这个市场的未来潜力我们认为是非常之大的。

欧洲为什么发展这么快,源于他们施实欧洲新的能效法规和标识,新的级别划分和空气源热泵的发展密不可分,传统的燃气锅炉其实也很难达到A或B以上的级别,像纯电锅炉的话,就只能在E和F级徘徊,这也就是说节能法规或者助推空气源热泵的发展。

其实今天我们的供热改善,大家已经看到在热源里面,空气源热泵已经成为仅次于燃气的重要的品位,空气源热泵是一个利用可再生能源的节能环保设备,它的扩大应用,有助于节能减排,可以提升我们国家的可再生能源利用率。它可以为我们国家提供一个更好的、更健康更舒适的生活,庞大的供暖需求光依靠传统化石能源是不足以满足的,空气源热泵热水设备的供暖领域,大有可为,前途光明,而且可行,但是这需要我们产业的上下游同仁,一起携手努力来开拓。

(根据录音整理,未经作者审阅)

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