2022热泵成本和市场-最终用途的可再生解决方案（英文版）

可更新的最终解决方案 热泵成本和市场 ©IRENA2022 除非另有说明，在此出版物中的材料可以自由使用、共享、复制、复制、打印或存储，前提是在适当的情况下需对IRENA和UN-OHRLLS作为来源及版权持有者表示认可。在此出版物中被归因于第三方的材料可能受到单独的使用条款和限制，且在使用此类材料之前可能需要从这些第三方获取适当的授权。 ISBN:978-92-9260-486-8 引文:IRENA(2022),最终用途的可再生解决方案：热泵成本和市场国际可再生能源署，阿布扎比。 关于IRENA The国际可再生能源机构（IRENA）作为国际合作的主要平台、卓越中心、政策、技术、资源和金融知识的存储库以及推动全球能源系统转型实际行动的动力，国际可再生能源机构（IRENA）起到了关键作用。成立于2011年的全球政府间组织，致力于促进各种形式的可再生能源（包括生物质能、地热能、水电、海洋能、太阳能和风能）的广泛应用与可持续利用，以实现可持续发展、能源获取、能源安全和低碳经济的增长与繁荣。 Acknowledgments 报告由MichaelTaylor和PabloRalon（IRENA）撰写；ThomasNowak（CarnotConsultingUG）博士经济学家和CarstenDittmar（TZWL）工学硕士共同撰写。 本报告得益于AnnaCarlsson（英国工业能源部BEIS）和DuncanGibb（监管援助项目RegulatoryAssistanceProject）等众多专家的洞察力、数据、审阅和评论。 作者对李曼纽勒·白兰度、永晨、乌特·科利尔、金雷飞、杰克·基乌加和米歇尔·拉米雷斯·布恩奥（国际可再生能源署IRENA）在准备本研究过程中提供的宝贵贡献表示衷心感谢。 出版物、通讯及编辑支持由弗朗西斯·菲尔德（FrancisField）、史蒂芬妮·克拉克（StephanieClarke）和米尔托·佩特鲁（MyrtoPetrou）提供。 该报告由FayreMakeig复制编辑，技术审查由PaulKomor提供。 国际可再生能源署（IRENA）感谢以下组织及其工作人员为本报告提供的数据和见解：英国商务、能源及产业战略部（UnitedKingdom）、意大利能源服务管理机构（GestoreServiziEnergetici）、爱尔兰可持续能源管理局（SustainableEnergyAuthorityofIreland）、德国经济与出口管制办公室（BundesamtfürWirtschaftundAusfuhrkontrolle）、瑞典制冷与热泵协会（SvenskaKyl&Värmepumpföreningen）以及挪威ENOVÁ。 国际能源署（IRENA）还想感谢德国联邦经济事务和能源部的支持。如需进一步信息或提供反馈，请联系： 免责声明 本出版物及其中所含材料“按现状提供”。为了验证本出版物中材料的可靠性，国际可再生能源署（IRENA）已采取了所有合理的预防措施。然而，IRENA及其任何官员、代理、数据或其他第三方内容提供商均不提供任何形式的明示或暗示保证，并不对使用本出版物或其中材料所导致的任何后果承担责任或承担任何责任。本信息并不代表IRENA全体成员国的观点。提及特定公司或某些项目或产品，并不意味着它们得到IRENA的推荐或偏好于未提及的同类项目或产品。本出版物中采用的名称和材料呈现方式，并不意味着IRENA对任何地区的法律地位、国家、领土、城市或区域的政府，或边界划分表达任何意见。 CONTENTS 1.介绍4 泵6 2.技术8 驱动程序10 3.热的重要性：热泵的应用技术13 冷却)14 新的住宅建筑(或经历了深刻的翻新)15未翻新的现有住宅建筑和那些经历some翻新15 欧洲的住宅和商业建筑库存，美国和中国17 4.全球热泵市场20 欧洲20 中国22 日本23 States23 5.性能24 德国25 意大利34 王国36 爱尔兰39 法国43 瑞典46 国家47 参考文献51 COLLECTION53 up55 1.INTRODUCTION 为了避免危险的气候变化并达成巴黎协定的目标，政策制定者需要解决减少能源使用和提高终端行业可再生能源份额的挑战。全球范围内，建筑部门每年直接排放约3亿吨（Gt）二氧化碳（CO2），电能使用及其相关的化石燃料燃烧导致这一数字上升至每年10GtCO2（国际可再生能源机构，2021a）。然而，随着可再生能源发电成本——特别是太阳能和风能技术——的下降（框1.1），通过电力部门脱碳变得越来越经济。随着电能终端应用的碳强度降低，建筑领域的间接排放量将随之减少。高度高效的、以电力驱动的热泵将在建筑领域实现空间和水加热脱碳中发挥关键作用。 不幸的是，关于热泵的成本和性能的数据难以获取，且在很多情况下根本不存在。政策制定者在能源转型的关键决策上不得不依赖于不足的实证数据支持其对供暖选项分析。因此，经济分析往往只关注运行成本节省这一现象并不罕见。e.g。IEA，2019年)或对整个地区进行单点成本假设(e.g.JRC,2019). 为了改善这一状况，本报告提供了住宅建筑中热泵系统成本的最佳可用数据。不同市场细分下的详细安装成本和性能数据将允许政策制定者、研究人员、行业利益相关者和其他人员进行更稳健的分析。尽管本报告中的数据是最佳可用的，但它们远非理想。优先考虑了主要来源，但由于系统边界存在差异导致的数据差异性，市场之间的直接比较困难。在许多国家，稳健的数据根本无法获取 ，政策制定者将被迫依赖于道听途说的证据，或者可能代表性更强或更弱的片段。扩大数据收集工作并跨国家统一数据将是受欢迎的。 在建筑领域，化石燃料的直接使用主要集中在空间加热、热水供应和烹饪上。在拥有显著供暖季节，尤其是寒冷气候国家中，空间加热占总建筑能源消耗和直接化石燃料使用最大的份额。提高能效有助于解决相关排放问题，但鉴于建筑部门脱碳的紧迫性以及现有建筑存量深度能效改造规模扩大的困难，重要的是要实现供热供应的脱碳化。随着可再生能源发电成本的下降，解决方案已现端倪。一个去碳化的电力部门使终端应用领域的电气化成为快速减少建筑排放的途径。 建筑和工业中的热泵代表了一种高度有效的解决方案，用于减少卫生热水、空间加热和低温工艺热需求的碳排放。热泵是制冷领域的首选技术，但持续的技术改进意味着解决方案的效率不断提高，进一步减少了冷却过程中的排放。 热泵技术代表了空间和水加热领域成熟、可靠且已确立的技术解决方案。然而，尽管近年来市场部署呈现增长趋势，对于热能需求量大的国家（除北欧国家外）而言，其应用比例仍然较低。若要确保巴黎协定的目标得以实施，这种状况需要迅速改变。 由于重大创新和技术发展、2022年的化石燃料价格危机以及针对性的政策支持，热泵安装在多个现有和新兴市场中显著增长 。斯堪的纳维亚国家长期以来一直设定标杆——热泵多年来一直是新供暖系统的首选——但其他新的市场现在也看到了快速的增长，从比利时到波兰。这一增长和潜力促使制造商提高生产产能。 然而，尽管在热泵部署方面，尤其是在新建建筑领域，这些有前景的发展令人鼓舞，但进展仍低于所需水平。在大多数寒冷气候国家中，房屋建设率较低，大部分供暖系统仍然是使用天然气或石油的锅炉或炉子。当这些系统失效时，往往没有足够的时间计划安装热泵，并且当前的需求也意味着熟练且经验丰富的安装人员供不应求。这在许多情况下成为加速采用速度的关键障碍。 Box1.12010-2020年可再生能源发电成本趋势 可再生能源发电技术正逐渐成为几乎所有市场中电力成本最低的来源。过去十年，可再生能源发电经历了显著的变化 ，特别是太阳能光伏（PV）和风力发电技术。在新投运项目中，2010年至2020年间，大型太阳能光伏的全球加权平均能源成本（LCOE）下降了85%，从每千瓦时（kWh）0.381美元降至0.057美元（图1.1）。这是一次急剧的下降。一度比最昂贵的化石燃料发电选项高出一倍多的成本，大型太阳能光伏现在可以与最便宜的新化石燃料发电能力竞争 。在同一时期，集中式太阳能发电的全球加权平均电价从每kWh0.340美元降至0.108美元。这种技术在2020年底累计安装容量仅为6吉瓦（GW）的情况下，其电力成本下降了68%，仍能维持在新化石燃料产能范围的中间水平，这是对一种累计安装容量仅为6吉瓦的技术的非凡成就。 图1.12010年和2020年按技术划分的均衡电力成本 生物质地热水电太阳能光伏 集中太阳能 海上风 陆上风 95百分位数 0.4 0.381 0.340 0.3 0.2 第5百分位数 化石燃料 成本范围 0.162 0.1 0.108 0.076 0.089 0.084 0.076 0.071 0.049 0.057 0.044 0 039 0.038 0 20102020201020202010202020102020201020202010202020102020 容量(MW) ≤1 100 200 ≥300 资料来源：IRENA，2021b。 风力发电在经历了比太阳能光伏更慢的下降速度的同时，自身表现依然令人印象深刻。从2010年到2020年，全球风电项目的加权平均电价降低了56%，从每千瓦时0.089美元降至每千瓦时0.039美元。对于海上风电，新投入运营项目的全球加权平均最低平均成本（LevelizedCostofEnergy,LCOE）从2010年的每千瓦时0.162美元降至2020年的每千瓦时0.084美元，十年内降低了42%（国际可再生能源署，2022a）。 2020美元/千 过去，热泵与化石供暖解决方案之间的资本支出差距广泛，这曾是一个挑战。尽管热泵的能效通常高出三到五倍，但电费成本通常高于化石燃料，部分原因在于欧洲地区电力税收负担比天然气更重。大多数地区的化石燃料并未支付其外部性的真实成本（即地方和全球污染成本），甚至有时还在获得补贴。改革这一状况有助于使热泵的竞争地位更加公平。这些因素显然因国家而异，因此新热泵的整体成本效益比率并不总是清晰明了。然而，当前的化石燃料价格危机改变了这种计算方式，使得家庭和企业意识到，在计算环境和健康成本之前，化石燃料供暖解决方案已不再便宜。 在建筑行业政策侧重于能源效率和可再生能源要求的国家在新的建筑物热泵技术可能成为最经济的解决方案。然而，在翻新领域这一说法并不总是成立。适度到深度的能效翻新通过降低所需运行温度（提升效率）和减少所需热泵的尺寸，极大地提高了热泵的经济效益。这是因为老旧、"漏气"的建筑使用现有的水暖供热系统（壁挂式散热器），需要相对较高的流体温度 ，这降低了热泵的效率，并且需要更大的峰值容量以应对保温不足的房屋产生的更大需求。然而，近期的技术发展意味着现在可用的适合作为现有锅炉“一对一”替换的热泵可以提供许多保温不良建筑物所需的70°C流体温度。尽管如此，近年来，政策制定者已经转向更全面的方法来解决这个问题，采取更为灵活的策略，关键考虑因素是建筑物或翻新包是否达到“低温舒适标准”，也就是说，能够在最大供热系统流体温度为55°C的情况下实现足够的舒适度。这将有助于确保住宅建筑居民获得更高的效率和更低的成本。 许多国家已意识到加速能效高和可再生能源供暖系统的重要性，并已引入了显著的补贴计划以加快新建和现有建筑的脱碳进程。然而，包含能效改进及转向无碳供暖系统的翻新项目仅占总翻新比例的小部分，其增长速度低于满足巴黎协定目标所需的水平（国际能源署，2020a）。 取消能源行业：热泵的作用 IRENA的世界能源转型展望国际可再生能源署（IRENA,2022b）概述了一条路径，以实现《巴黎协定》的目标并阻止气候变化的速度，通过转变全球能源格局来实现这一目标。该分析提供了限制全球温度上升至1.5°C的选项，包括在2050年前将能源部门的二氧化碳排放量降至净零。该分析提供了关于技术选择、投资需求、政策框架以及实现可持续、韧性和包容性能源未来所需的经济社会