推动长三角地区居民供暖升级：热泵开启供暖零碳转型之路

推热动泵长开三启角供地暖区零居碳民转供型暖之升路级： 2022.12 关于落基山研究所（RMI） 落基山研究所(RMI)，是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库。我们与政府部门、企业、科研机构及创业者协作，推动全球能源变革，以创造清洁、安全、繁荣的低碳未来。落基山研究所致力于借助经济可行的市场化手段，加速能效提升，推动可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰及华盛顿特区设有办事处。 作者与鸣谢 作者 郝一涵，王广煦，王萌 除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。 其他作者 陈楷沛，胡馨心，李婷 作者姓名按姓氏首字母顺序排列。 联系方式 王萌：mwang@rmi.org王广煦：gwang@rmi.org 版权与引用 郝一涵，王广煦，王萌，推动长三角地区居民供暖升级：热泵开启供暖零碳转型之路，落基山研究所，2022 鸣本报谢告作者特别感谢以下来自企业和研究机构的专家对报告撰写提供的洞见与建议。 高屹峰，中国节能协会热泵专业委员会石文星，清华大学建筑学院 本报告所述内容不代表以上专家和所在机构的观点。 目录 前言5 一、长三角地区居民供暖零碳转型的重要性6 二、长2.1三居角民地供区暖现居状民..供.....暖.....的....现.....状....、...趋....势.....与....挑.....战88 2.23 居燃民气供设暖备发快展速趋增势长.为...长....三...角....居....民...供....暖...零....碳...转....型....带...来....挑...战98 三、长3.1三主角要地分区布式分供布暖式设供备.暖....设.....备....对.....比.....分....析1111 3.23不供同暖供设暖备设对备比多小维结.度...分....析...对....比1231 四、长三角地区热泵供暖减排潜力及推广路径23 5.1推广应用热泵供暖的主要挑战25 五、长三角地区推广热泵供暖发展的主要挑战与对应建议25 5.2推动热泵供暖发展的建议25 六、长三角地区热泵供暖贡献于全球供暖零碳转型28 附录一：建筑能耗模拟输入参数30 附录二：建筑用空气源热泵汇总31 附录三：经济性分析概念与假设32 参考文献33 前言 居民供暖是关乎民生的大事，也是住宅建筑零碳转型的重点领域。近期全球能源危机造成部分地区居民供暖费用攀升，居民供暖再次成为被广泛关注的国际性民生议题。从全球来看，建筑供暖和生活热水能耗占建筑用能的近一半，2021年二氧化碳排放约24.5亿吨，占建筑总排放的23%，是建筑碳排放的最主要来源1。因此，居民供暖的保障、提升以及零碳转型是体现气候公平性的主战场，成功的居民供暖转型将贡献于更加清洁、可负担、普惠的零碳未来。 长期以来，我国长三角地区居民供暖设施严重不足，引发了广泛的社会关注。作为我国人口最密集、经济最发达、能源消费最高的地区之一，长三角地区住宅建筑冬季室内温度无法充分满足居民的基本舒适需求，与发达国家相似气候区的室内舒适性还存在较大的差距。近年来，由于气候变化导致的极端天气频发，以及经济增长带来的人民对生活品质要求的提高，长三角地区的居民供暖需求愈发迫切。 根据落基山研究所的初步分析，到2030年，长三角地区供暖将面临规模大、增幅高的实质性转变，超2000万居民将实现供暖设备从无到有，供暖需求将较2020年增加约40%；长期来看，超过100亿平方米的居住建筑将面临近乎刚需的供暖条件改善。目前，长三角地区居民供暖正在进入高速发展的升级转型阶段，需重视并尽快探索长三角地区居民供暖零碳转型路径与方式，并加快布局实施，避免这些供暖需求由化石能源驱动的供暖设备来满足，从而形成不可挽回的高碳锁定效应，影响到长江地区和我国双碳目标的顺利实现。 落基山研究所长期关注建筑电气化、清洁供暖、热泵经济性等行业议题，发布了《建筑电气化的新经济性》《纽约市建筑需求侧灵活性》等多个研究报告，聚焦以热泵供暖为核心的居民供暖零碳转型相关研究。在现有研究的基础上，本报告以长三角地区的居民供暖现状与发展趋势分析入手，全方位对比分析了在长三角地区应用热泵供暖相较于其他供暖设备的优劣势，初步探索了其减排潜力及技术推广路径，并针对不同的利益相关方提出了行动建议。同时，本报告对于热泵供暖的经济性分析、推广路径、行动建议也对中国其他地区乃至全球的供暖零碳转型有一定的借鉴意义。 一性、和长重三要角性地区居民供暖零碳转型的典型 建筑供暖与人民生活密切相关，也是能源消耗与碳排放的重要源头。2021年，建筑供暖与生活热水制备消耗了约全球15%的终端能源，这造成了约24.5亿吨的二氧化碳排放。随着全球人口的持续增长以及生活水平的提高，全球建筑供暖面积将在未来十年内保持增长，预计到2030年建筑供暖面积将在目前的基础上进一步增长近12%1。根据国际能源署的统计，目前供暖所需的能源主要由以天然气为主的化石能源提供，供暖面积的增长将使得建筑供暖造成的二氧化碳排放进一步增加，为全球气候目标带来较大挑战。 图1全球建筑供暖和生活热水能耗按能源形式分类及占比（数据来源：国际能源署） 全球建筑供暖和生活热水能源形式占比 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2021年现状 年近零碳情景预测 其他 可再生能源电力 集中供暖 天然气燃油燃煤 在全球共同应对气候变化以及俄乌冲突引发世界能源危机的大背景下，建筑的供暖亟需加快零碳转型，众多西方发达国家也相继推出系列政策，从顶层规划（如欧盟的RePowerEU计划）、法规标准（德国建筑能源法）、财税补贴（美国的通胀削减计划）等多方面共同着手，鼓励推广更加低碳的供暖设备在建筑的应用，以在短期内尽可能的减少对于化石能源的依赖，进而为远期的零碳化打下基础，助力全球气候目标的实现。 在我国，随着近年来气候变化导致的冬季极端天气频发以及长江流域及广大南方居民生活水平的快速提升，这一区域居民供暖问题引发了广泛的社会关注。居民供暖一方面是关乎民生福祉的重要工程，同时还是影响区域能源转型以及碳中和的重要因素。国家能源局在《2021年能源工作指导意见》提出：“研究探索南方地区清洁取暖，在长江流域和南方发达地区，鼓励以市场化方式为主，因地制宜发展清洁取暖，培育产品制造和服务企业”，对于南方地区的居民供暖给予了高度重视和积极政策指导。在众多的南方城市群中，长三角地区是最具有潜力优先探索和发展适合南方居民供暖新模式的地区。 长三角地区供暖设施缺乏，冬季室内舒适度亟待改善。长三角地区具有典型的夏热冬冷地区的气候特点，冬季有2-3个月的平均气温在10℃以下，加上空气�度较高，容易造成“�冷”的感觉。另外，受气候变化影响，长三角地区的极端天气频发，冬季频繁的强寒潮导致持续低温出现，例如上海2021年1月上旬平均气温为1.2℃，为1987年以来的新低2，加上供暖设施的缺乏，冬季室内热环境进一步恶化，居民提升冬季室内舒适度的意愿强烈，居民供暖设备的升级十分必要。 长三角地区零碳转型压力较大，居民供暖的零碳发展十分重要。长三角地区是我国能源消费的聚集地，其能源零碳转型对我国实现双碳目标至关重要。长三角地区的能源消费具有需求总量大、化石能源比重高、对外依赖性强等特点。长三角地区终端能源消费量占全国17%，目前能源消费结构中化石能源占地区能源消费总量高达89.4%，本地能源资源匮乏，是我国“北煤南送”、“西气东输”、“西电东送”的主要目的地之一。长三角地区居民供暖的快速发展必然带来能源消费的继续加速增长，进一步加大该地区的能源安全保障和零碳能源转型的压力。因此，在长三角地区探索一条居民供暖零碳发展路径十分重要。 长三角地区经济发达，人民生活水平高，具备居民供暖升级转型的条件。长三角地区是我国人口最密集、经济最发达的地区之一。长三角地区包括上海市、江苏省、浙江省、安徽省，共41个城市，区域面积35.8万平方公里，2020年底常住人口2.35亿，GDP总量24.5万亿元，对全国GDP的贡献超过24%；人均可支配收入达49000元，是全国平均水平的1.5倍。长三角地区良好的经济发展情况与较高的人民生活水平为率先进行居民供暖升级转型提供了良好的基础，密集的人口所带来的巨大需求也能够助力供暖产业的快速发展。 长三角地区居民供暖还具备极强的典型性。从全国来看，与长三角地区气候类型相似、面临类似供暖问题的夏热冬冷地区拥有约180万平方公里的国土面积与超过5.5亿的常住人口；世界范围看，约15%的世界人口居住在亚热带�润气候地区，也面临着应对气候变化背景下的居民供暖升级转型。长三角地区居民供暖的零碳转型将为这些地区的居民供暖转型以及零碳发展树立成功示范。 综上所述，长三角地区同时具备了供暖设施缺乏、零碳转型压力大、改善意愿强烈等特点，有需求、有必要、有条件进行居民供暖的零碳升级转型。本报告将从长三角地区居民供暖的现状入手，分析长三角地区居民供暖发展的主要趋势与挑战（第二章）；并通过全面对比当前主流的居民供暖方式与设备，分析热泵供暖设备相对于其他设备在长三角地区居民供暖应用的主要优劣势（第三章）；最后，对于热泵在长三角地区推广的减碳潜力与推广路径进行分析（第四章），并给出在长三角地区推广热泵供暖的主要建议（第五章）。 二挑、战长三角地区居民供暖的现状、趋势与 2.1居民供暖现状 长三角地区处于中国的夏热冬冷气候地区，主要的气候特点是夏季炎热，冬季寒冷，全年�度较高。与中国北方寒冷地区相比，该地区冬季的持续时间相对较短，室外温度也较少低至0℃以下。另外，受历史因素影响，长三角地区并未建立由政府主导的集中式供暖系统。当前，长三角地区居民供暖主要呈现出以下几个特点： 设备选择方面，分布式家用供暖设备是长三角地区的主流供暖方式，冷暖空调、电暖器等家用电器是目前最常见的供暖设备，仍有部分居民冬季并不采用供暖设备。长三角的大部分地区I没有被纳入中国传统的集中供暖区，因此长三角地区的绝大多数居民采用分户式的供暖设备进行取暖，其中使用冷暖空调供暖的比例超过60% ，电暖器、电热毯等小型电直热设备也受到较为广泛的应用3。此外，多组调查数据显示，仍有部分居民并未采用任何供暖设备，未采用供暖设备的居民占比在10%-30%之间4。 在供暖习惯上，长三角地区居民多采用“部分时间、部分空间”的供暖形式。和北方地区“全时间、全空间”的集中供暖模式不同，由于冷暖空调和电暖器这类小型供暖设备在长三角地区的盛行，居民也通常会选择在部分时间（如回家后、睡觉前）采用供暖设备加热部分房间（如卧室、客厅）。 长三角地区居住建筑的冬季室内热舒适性较差。调查数据5显示，我国夏热冬冷地区的冬季室内温度处于不舒适范围的比例极高，冬季最冷月份平均室内温度通常低于15℃，而发达国家类似气候区域则有近90%的住户冬季室内温度超过20℃6，这展现了我国夏热冬冷地区冬季供暖设施和舒适性水平还明显不足。 2.2居民供暖发展趋势 受舒适度改善需求、极端天气频发等因素的影响，长三角地区的居民供暖正进入高速发展与升级转型的阶段，到2030年将有约40%的供暖需求增长，超过2000万人将实现供暖设备的从无到有；长期来看，约100亿m2的居住建筑面积将面临供暖条件的改善升级，这将带来持续的供暖设备采购需求。 长三角地区居民供暖的发展与转型主要受到以下两方面因素的驱动： o供暖舒适度改善需求：伴随着长三角地区的经济高速发展与居民生活水平的提高，居民对于室内舒适度的要求逐渐提高；另外，长三角地区是人口净流入地区，外来务工人员中很大一部分来自中国北方城市，有研究表明，这些人群对于供暖舒适性要求也明显更高7。 o极端天气频发：受气候变化影响，长三角地区的极端天气频发，冬季频繁的强寒潮导致持续低温度出现，冬季室内热舒适性差的问题进一步凸显，居民对于室内舒适度提升的意愿进一步增强。 同时，随