黨的二十屆三中全會指出，加快規劃建設新型能源體系。建立面向碳中和的新型能源體系，必須實現零碳電力、熱力和燃料供應。當前我國碳達峰碳中和“1+N”政策體系對化石能源替代和新型電力系統建設均有布局，但對熱力系統關注相對不足。熱力系統現已成為各地開展能源低碳轉型和零碳園區建設等工作的難點堵點，必須引起高度重視。

　　熱力系統轉型升級迫在眉睫

　　我國熱力需求主要源于工業和建筑。2022年工業用熱約90億吉焦，包括主要用于化工的飽和壓力在1兆帕以上的高壓蒸汽和主要用于造紙、輕紡等輕工業的飽和壓力在1兆帕以下的中低壓蒸汽。建筑用熱約93億吉焦，主要用于冬季采暖和生活熱水等。目前各類用熱主要依靠燃煤、燃氣鍋爐及熱電聯產提供，約消耗全國11%的能源（6億噸標煤），產生15%的能源相關碳排放。

　　預計到2060年，我國熱力需求將從183億吉焦增加至240億吉焦。要想實現零碳供應，依靠電熱轉換或生物質燃燒等方式并不經濟可行。若全部依靠電熱轉換會消耗7萬億度電，相當于全國2024年用電量的70%，這將給新型電力系統建設帶來巨大壓力；若全部依靠生物質燃燒需要9億噸標準煤的生物質燃料，超過全國生物質資源總量，且會消耗未來新型能源系統中最寶貴的低成本零碳燃料。這種情況下，尋找經濟可行的零碳熱力供應方式迫在眉睫。各地在熱力低碳轉型實踐中，由于缺乏全國整體轉型規劃和技術方向引導，出現了熱力管網重復建設導致財政浪費，建設以熱電聯產為目的的燃煤熱電聯產電廠導致碳排放不降反增，盲目推廣空氣源和土壤源熱泵加劇電力系統季節性調峰壓力等一系列問題。

　　因此，必須盡快創新綠色低碳供熱技術，通過系統性、前瞻性的規劃設計整體推進新型零碳熱力系統建設。否則，不僅會阻礙我國實現碳達峰碳中和，還可能帶來能源安全風險。比如，2022年烏克蘭危機引起的歐洲能源危機，受影響最大的領域就是建筑冬季采暖，導致了巨大的經濟社會損失，且嚴重威脅能源安全。

　　系統布局新型零碳熱力系統

　　構建新型零碳熱力系統是我國新型能源體系建設中的重要任務，應根據熱力需求特點和資源稟賦等國情條件來進行整體規劃和系統布局。

　　熱泵可通過消耗電力將低品位熱量轉化為高低品位熱量，1份電可供3—8份熱，是全球公認的高效零碳供熱方式。低溫低密度用熱需求適合采用“自然熱源+熱泵”來供熱。低品位的自然熱源可從室外空氣、土壤、地表水等自然環境中提取。自20世紀90年代以來，我國基于自然熱源的熱泵技術和產品發展迅速，已有超過一億平方米的北方建筑采用該方式采暖。然而，對于高密度的用熱需求，例如對于北方城市高密度建筑群，當單位土地面積的取熱密度大于1兆瓦/萬平方米時，若從自然環境中提取低溫熱量會產生一些不利的生態環境影響和地下空間過度占用。

　　高密度用熱需求可采用“余熱熱源+熱泵”供熱。當取熱密度大于1兆瓦/萬平方米時，可考慮核電火電余熱、工業余熱、數據中心余熱等人工排放余熱作為低溫熱源，結合熱泵實現供熱。我國擁有大量的余熱資源，回收70%就可滿足北方建筑采暖和工業高密度用熱需求。為解決熱源與用熱在空間、時間和參數上的不匹配問題，需要建立區域余熱共享系統，回收各種余熱，依靠管網系統通過熱水循環把余熱輸送到用熱終端，建設跨季節儲熱設施，平衡余熱產出和用熱需求在時間上的不一致。我國北方地區已建成完善的集中供熱系統，南方地區也建成了一定規模的工業蒸汽供給系統，在此基礎上經過改造升級就可實現全年余熱回收和“余熱+熱泵”供熱。

　　而對于工業生產壓力高于1兆帕的蒸汽需求，采用熱泵的經濟性不佳，應加速攻關高溫零碳供熱技術，可考慮核能供熱或電直熱等方式。

　　為實現上述技術路徑，必須盡快開展共性關鍵技術的研發攻關和試點示范。熱泵技術需突破低全球變暖潛值制冷劑熱泵、高溫熱泵、工業蒸汽熱泵、寬域高效壓縮技術等；熱量品位變換技術需突破第一類吸收式換熱器、第二類吸收式換熱器；余熱回收技術需突破核能、熱電廠及鋼鐵冶金等流程工業的余熱采集；熱量輸送和調配技術需突破長距離低成本輸熱技術；需重點突破跨季節儲熱技術和熱電協同技術。

　　按照“三步走”戰略有序推進

　　構建新型零碳熱力系統，事關能源安全、生產安全和民生保障，特別要注重安全可靠和平穩有序。建議按照“三步走”戰略，立足安全保供，堅持先立后破。

　　2035年前要注重節能挖潛。在工業、建筑領域中加速熱泵替代；對北方集中供熱管網開展末端回水溫度降低改造，以適應余熱深度回收、長距離輸送和跨季節儲能的需要；依靠低回水溫度深度回收利用熱電聯產余熱，并回收部分工業余熱，開始逐步淘汰燃煤鍋爐。

　　2035至2045年要實現轉型加速。加速熱泵替代，加速余熱共享基礎設施建設，重點建設冶金、有色、化工、建材等領域的余熱回收工程，把余熱高效接入城市熱網；配合火電退出，同步規劃建設大規模跨季節儲熱設施，依靠非采暖期回收的余熱彌補火電退出導致的熱量缺口；開展熱泵柔性調節和需求側響應方式運行，支撐電力系統削峰填谷和綠電消納。

　　2045至2060年進行攻堅完善。加速推進熱泵靈活調節和需求側響應，全面實現綠電驅動的熱泵零碳供熱。全面建成余熱共享系統，依靠跨季節儲熱設施，收集核電、工業、調峰火電、垃圾焚燒、數據中心等的全年余熱，全面實現余熱零碳供熱。以高溫氣冷堆、電/氫供熱、生物質等多種技術，實現高溫工業零碳用熱。

　　為保障上述戰略落實，必須深化體制機制改革。首先，應盡快制定頂層規劃。要盡快出臺新型熱力系統建設的長期規劃和五年規劃并發布指導性意見，特別是要系統布局余熱共享系統基礎設施，實現全國一盤棋，確保熱力供需高效匹配與余熱資源集約利用。其次，應適度超前開展基礎設施建設。要將新型熱力系統建設納入國家重大基礎設施工程體系，建立跨省區、跨部門協調機制，系統布局、分批推進各類余熱共享系統的基礎設施建設，完善跨季節蓄熱設施的土地審批與環評制度。要發揮“規劃引領+市場運作”雙重效能，引導多元主體參與，推動適度超前建設。再次，應健全政策激勵機制。建立熱量按溫度品位的核算方法和定價機制，算清經濟賬，保障建設相關方投資共擔、利益共享，激發余熱回收內生動力。

　　（來源：科技日報 作者：中國工程院院士、清華大學建筑節能研究中心主任 江億 ，清華大學能源與動力工程系黨委副書記、長聘副教授麻林巍）