全球存量最大的待开发能源：余热

影第二响力册系列白皮书 全待余热球开发存能量最源大：的 影第二响力册系列白皮书 的解决之道 能有源更危绿机色更安全 序言 AstridMozes 丹佛斯集团战略区域市场总裁 在世界其它地区，情况也是一样，还没有认识到余热的潜能。通过余热再利用，可以为工厂提供热量和热水，或者通过区域能源系统外送到周边家庭和企业。作为我们身边的能源，余热不为所见，却又无处不在。 利用余热，就是最纯粹的能效行动。在我们近期的《丹佛斯影响力系列白皮书》中谈到，由于人口增长和收入提高，能源需求将会大大增加。如果不在绿色方程式的需求一侧立即采取措施，提高每一单位能源的利用效率，我们就不能走上正轨，实现全球气候目标。国际能源署(IEA)指出，通过全球推动能效提升，与现行政策相比，到2030年能够每年额外减排二氧化碳50亿吨。在2050年净零情景所需的减排量当中，占比达到三分之一3。为保障能源安全，通过节约能源，可以节约每天将近3000万桶石油(三倍于俄罗斯2021年的平均产量)，每年6500亿立方米天然气(约为欧盟2021年进口俄气的四倍)4 影响力系列白第二皮书册 之所以出现政策层面的漠视，部分原因可能在于能效的内在属性：能源浪费具有不可见性，在建筑、工业、交通领域提高能效的解决方案又具有技术性。但是，如果我们想探索更安全更绿色的危机解决之道，能效方案虽然不像风电开发那么引人瞩目，但却作用关键。 把原本会浪费的能源利用起来，能够提高经济的运行效率，降低消费者的能源成本。除此之外，余热能够节约大量供热所需的电力和燃气，从而提高未来电网稳定性，促进能源系统的绿色转型。不论是当前应对能源危机，还是未来推进绿色转型，余热回收都还没有引起重视。 我们今天已经掌握了解决方案，现在需要做的就是把它变为现实的政治意愿。最绿色、最经济、最安全的能源，正是尚待我们利用的能源。 让我们开始吧！ 《柯林斯词典》将“长期危机”(permacrisis)选为2022年度热词。回首过去两年的世界，各种危机接踵而至。疫情全球肆虐。由于全球变暖，干旱、洪涝和热浪不断袭来。几十年未有的战火摧残着欧洲。能源危机的威胁，可能将世界经济推向衰退。最近，土耳其和叙利亚又发生了地震惨剧。 面对停止进口俄气之后留下的供需缺口，欧洲的决策者们还在苦苦支撑。各国纷纷采取重启老旧燃煤电厂、新签核电项目和增购液化天然气等应对措施。 现实的悲剧在于，部分上述措施可能有助于缓解能源危机，但同时会对世界急需的绿色转型造成延迟和复杂化。 可惜，决策者们没有看到，存在着现实可用的更加绿色、经济和安全的替代方案。那就是更科学地用好现有能源。其中一种方式，就是充分利用各行各业目前浪费的海量能源。被浪费的能源往往作为工商业活动的副产品，以余热形式表现。在工厂、数据中心、污水厂和超市，会产生大量余热。仅是欧盟就年产余热2.86万亿千瓦时，堪比民用和服务业建筑空间供热和制备热水的总能耗1。在余热中，有很大比例能够在回收后再次利用2。 。因此，对于世界众多紧迫危机而言，提高能效都是关键解决之道，可以同时让能源变得更经济、更安全、更可持续。 既然能效潜力如此之大，我们为什么还没有见到全球推动通过再次利用废弃能源等方式提高能效呢？全球能源危机触发了前所未有的动能，助推可再生能源落地推广。这固然是必要的且值得鼓励，但是对于提高能效的关注仍然少之又少。 23 影第二响力册系列白皮书 我们推出《丹佛斯影响力系列白皮书》，就如何提升能效、如何释放电气化在推动能源系统转型方面的潜力，分享我们的见解。在关于能源危机和绿色转型的对话中，能效提升在政策层面上往往得不到重视。一个原因是，能效提升不如可再生能源技术那么显而易见。另一个原因是，我们还没有充分解释能效提升的巨大潜力，及其在社会全面电气化中发挥的关键作用。 本关白键皮要书点 余热是全世界存量最大的待开发能源 影响力系列白第二皮书册 我们撰写一系列白皮书，揭示能效看不见摸不着的本质属性，利用来源可靠的证据，介绍能效在能源系统转型中发挥的作用。怎样才能实现全球温升1.5℃的控制目标？我们无意提供全部答案，但希望强调，在用绿色能源替代化石燃料的过程中，抑制能源需求具有重要意义。我们还想展示，我们已经掌握了所需的技术。本期重点关注的是余热，这种各行各业本来可以利用但却被浪费的资源。虽然饮料罐等材料的回收已经成为常态，但是在很多方面，还没有做到物尽其用。世界正在承受能源压力。此时，我们希望，余热回收也能成为我们的日常。 MartinRossen 丹佛斯集团高级副总裁，传播与可持续发展事务负责人 本文由丹佛斯集团传播和可持续发展部分析主管SaraVadSørensen撰写。如有点评或问题，敬请致函：sara.sorensen@danfoss.com 仅是欧盟就年产余热2.86万亿千瓦时，堪比民用和服务业建筑空间供热和制备热水的总能耗5。在余热中，有很大比例能够回收后再次利用。 解决方案已经具备 我们已经掌握了热能回收技术，可以利用工厂、污水厂、数据中心、超市、地铁站和商用建筑产生的余热，为工厂供应热量和热水，或者通过区域能源系统，外送到周边家庭和企业。本文将介绍具体的行业举措，加快各行各业余热利用，通过降低能源成本、加快绿色转型，造福居民和企业。 余热再次利用是最纯粹的能效措施 通过全球推动能效提升，可以每天节约将近3000万桶石油(三倍于俄罗斯2021年的平均产量)，每年6500亿立方米天然气(约为欧盟2021年进口俄气的四倍)6。 45 影第二响力册系列白皮书 为余什热么？关注 影响力系列白第二皮书册 “用燃气或电力等高品味能源供热，就像“用电锯切黄油”，因为 用余热等廉价热源就能轻易满足供热需求” 应对全球能源危机，缺乏需求侧措施 越来越多专家认同，至少在未来几年，能源价格很可能居高不下。虽然由于欧洲战祸，能源危机升级，但其后果波及全球。世界各地通胀高企，将家庭推入经济困境，迫使工厂减产，经济增长放缓，甚至有些国家面临衰退。由于依赖俄罗斯，欧洲出现天然气供应脆弱，供电短缺和电网不稳，可能导致天然气定量配给和严重的停电风险。 对于能源危机，做出了什么政策回应呢？总体而言，政治关注大多投向了供给侧措施。作为出乎意料的积极进展，全球能源危机引发了新能源建设前所未有的热潮。未来五年全球拟建新能源发电规模相当于过去二十年的总和7。这的确既振奋人心，又势在必行。 但是，既然新能源建设不能立竿见影，在对危机做出的政策回应中，一个主要方面就是各国政府增加液化天然气进口。 由于中国经济很可能回暖，加剧对液化天然气的争夺，所以增加进口并非长久之计8。此外，多数应急财政措施偏重于补贴，例如给予家庭收入支持。相比之下，在当前的危机政策中，几乎看不到减少能源需求的结构性措施，如投资激励措施或推动提高效率的法规9。 虽然能源价格飙升、能源供应空前不确定，但是我们仍然远未达到实现净零排放所需的每年能效提高4%的目标10。在危机的政治应对方案中，几乎看不到包括余热再次利用法规在内的结构性能效措施，即便能效措施是缓解能源危机最快捷最经济的方式。 尤其值得注意的是，在推动余热利用以避免大量能源浪费方面，采取的举措寥寥无几。 在下章中，我们会看到，每当引擎转动，都会产生热量。工厂、污水厂、数据中心、超市、地铁站和商用建筑均会大量发热，产生的热量目前都是排入大气，没有做出任何努力加以再次利用。 余热，也称废热，可以通过热泵等现有成熟技术再次利用。热泵是能够跨地域传输热量的电动设备。例如，热泵可以采集工厂废气中的热量或数据中心冷却系统中的热水，并在附近家庭的供暖系统中循环。 通过余热再次利用，可以为消费者节省成本。再次利用能源，要比购买或生产能源便宜多了。在社会层面，余热可以节约大量原本用来供热的电力或燃气，从而稳定未来的电网。就像AmoryLovins说的，用燃气或电力等高品味能源供热，就像“用电锯切黄油”，因为采用余热等廉价热源，就能轻松满足供热需求。 此外，在未来的能源系统中，PowertoX(电力多元转化)设施等新型热源将会从无到有、从少到多，产生大量可以规模化利用的余热。 与常规脱碳方案相比，如能全面实施跨行业统筹的技术、充分利用余热，就有可能在2050年每年节省674亿欧元11。实现途径是，将制热制冷行业与能源系统其它部分互联，并优化集成广域系统中的可再生电源，从而提升灵活性12。 简而言之，加大余热利用规模，将会降低能源总体需求，提高经济运行效率，促进能源系统绿色转型。 下一章将为我们揭秘隐藏在后院里的能源。 67 影第二响力册系列白皮书 什么是余热？ 欧洲可及余热 供热是用能大户之一，在欧洲占到年度终端能耗的 50%以上。多数国家仍在使用化石燃料供热，其中天 影响力系列白第二皮书册 在某些国家，余热潜能与热能需求相当23。例如在荷兰，余热量达到每年1560亿千瓦时24，而空间供热和制备热水的热能需求仅为每年1520亿千瓦时25。 在世界其它地区，情况也类似。例如，中国北方的工业 然气占比将近一半20。同时，欧洲所有城市都有大量 部门仅在采暖季产生的余热量就高达26 设想一下，您正穿行于一幢大楼，地上遍布一元纸钞。您会视若无物，漠然走过吗？多数人肯定会躬身捡钱的。换成余热，却非如此：对于建筑和工厂里的余热，我们无所作为，没有努力回收再利用，而是任由财富白白流失。 每当引擎运转，都会产生热量。只要感受一下冰箱背面的热度，就能确认这一点。超市也是一样，只是体量更大。冰箱冰柜为让食品保鲜，会产生大量余热。在全球各地纷纷建设的数据中心，冷却过程也会产生余热。余热产生后，目前是未经回收再利用，就直接排入大气。让我们再仔细研究一下这种隐藏的能源。 数据和方法论 文中数据应被视为估计值。如无其它描述，估计值就是所谓的“可及余热”，这意味着，这些数据考虑了可用余热的实际利用潜力16。从这个意义上说，这些数据是保守的，因为它们只考虑了位于城市区域供热区几公里范围内的热源。我们将要看到，通过就地回收热能等不依赖供热管网的方式，也可以利用余热17 。此外还需要指出，余热温度不尽相同。通常为80℃以上的高温余热可以直接利用，但低温余热则需热泵增益18。因此，余热的实际利用也在一定程度上依赖于热泵等技术使用的电力。 分析具体城市和地区时，数据采自《欧洲余热地图》(theEuropeanWasteHeatMap)19。这个工具显示了欧盟27国和英国来自传统工业来源和非常规来源(如地 余热资源。欧盟可及余热总量约2.86万亿千瓦时，其中很多可以再次利用21。这个数字接近欧盟27国和英国民用和服务业建筑供热总能耗(约为每年3.18万亿千瓦时)22。 8130亿千万时。想象一下，全中国所有行业的余热量多么可观！ 下面，再仔细看看余热潜力吧。 总体而言，关于各地的余热潜力，缺乏整体信息。但是我们知道，无论是常规还是非常规来源产生的余热，规模化回收再利用的比例目前都很小13。奥尔堡大学(UniversityofAalborg)和哈尔姆斯塔德大学(HalmstadUniversity)的专家们提供了关于余热整体情况的一些最佳数据，范围涵盖欧盟多种来源的余热。在下文中，我们将使用来自《可及的城市余热》(Accessibleurbanwasteheat)14和《欧洲工业余热潜力》(ExcessheatpotentialsofindustrialsitesinEurope)15中的数据。 铁站、食品生产厂、食品零售店和污水处理厂)的余热。这些数据偏于保守，因为这个工具既不显示民用和服务业建筑，也不显示数据中心，而且还专注于城区几公里内的热源，舍弃了偏远地段。 2.86 万亿 千瓦时/年 欧盟可及余热量 接近欧盟空间供暖和热水制备总能耗 89 利用余热，加快工业脱碳 影第二响力册系列白皮书 工业部门占到全球能源相关碳排放的39%27。目前每年能效提高1%，低于实现零碳情景所需的3%节能幅度28。全球工厂面临的