伯恩斯坦能源与电力：热泵——欧洲电力需求增长中被低估的杠杆？

+44 20 7676 6990deepa.venkateswaran@bernsteinsg.com+33 1 42 13 62 29guillaume.delaby@bernsteinsg.com+1 917 344 8422bob.brackett@bernsteinsg.com+852 2123 2648neil.beveridge@bernsteinsg.com德帕·文卡塔斯瓦兰，ACA纪尧姆·德拉巴伊Bob Brackett 博士尼尔·贝弗里奇 博士尼基哈尔·尼加尼亚 +91 226 842 1414nikhil.nigania@bernsteinsg.com 伯恩斯坦能源与动力：热泵——欧洲电力需求增长的被低估的杠杆？ 由 Deepa Venkateswaran 和 Rory Graham-Watson 撰写 2022年欧洲能源危机以及2026年伊朗战争，推动了欧洲在脱碳技术上的显著应用，包括电动汽车的普及和家庭太阳能/电池安装的增加。在本期分析中，我们探讨了在最新危机背景下，国内热泵推广加速的前景，以及在此情景下的潜在受益者。 引言 什么是热泵？ 如附件1所述，热泵技术是包括英国在内的欧洲各国政府脱碳计划中的核心技术。英国政府计划到2030年每年新增安装超过45万台热泵，而国家能源系统运营商预计到2035年将有10-25%的家庭安装此类设备，目前这一比例约为1%。此外，根据工党政府发布的《未来住宅标准》，自2028年起，英国所有新建房屋都必须安装热泵。在欧盟，2022年的《REPowerEU计划》预计到2030年安装300万台热泵，而2026年的《能源计划/加速EU计划》则预计到2030年每年销售400万台热泵。在本期中，我们概述了Blast热泵技术，包括其历史、机制和主要类型，并探讨了其对更广泛电力系统的潜在影响。 热泵是一种电动加热设备，它结合了环境热能和压缩技术来加热建筑物或其他结构。该技术最常用的部署版本是空气源热泵（ASHP），它从空气中吸收环境热能。其他版本，例如地源热泵（GSHP），则从地下管道网络中获取热能。热泵能够获得显著的节能效益，因为该设备能够将比其运行所使用的电能更多的热能传输到被加热的建筑中。 热泵是如何工作的？ 热泵基于四步制冷循环工作，即：1）蒸发；2）压缩；3）冷凝；4）膨胀。 二十世纪七十年代石油危机加速了技术发展的势头。 蒸发 在空气源热泵中，风扇用于吹拂环境室外空气流过包含液态化学制冷剂的热交换器。这种液态化学制冷剂具有足够低的沸点，即使环境室外热量也足以使其蒸发成低压、低温的气体。 热泵类型 主要的两种热泵类型是：1）空气源热泵和2）地源热泵。前者从周围空气中吸收环境热量，而后者埋于地下，从周围土壤中吸收环境热量。空气源热泵更为普遍，因为1）它们占用的空间更小，2）安装成本也显著更低，尽管由于空气温度变化较大（空气温度的变化比地温变化更大），它们的运行效率也略低一些。 压缩 新蒸发的气体被导入电动压缩机。压缩过程通过提高其压力进一步提高了气体的温度。 冷凝 压缩过程后，气体被输送到第二个热交换器，将其储存的热能传递给水循环，从而加热水。这些热水随后用于驱动供暖系统散热器（例如暖气片或地板采暖装置）或用于热水供应。 扩展 将热量传递给热水系统后，新冷却但仍然受压缩的气体通过一个膨胀阀，使其压力降低。解压过程进一步降低了气体的温度，使其再次准备好从室外环境中吸收热量。 我们在下方的图6中列出了空气源和地源热泵的工作机制比较。 热泵技术史 欧洲最早的热泵技术可追溯至瑞士。据报道，“早在1852年，开尔文勋爵就曾对热泵产生直觉，他在评论中指出一种‘逆向热机’不仅可以用于制冷，还可以用于供暖。” 1948年，美国安装了第一台大规模热泵，在此之前 运营成本 除初始安装成本外，决定燃气锅炉与电热泵技术选择的关键因素是：1）相对效率等级和2）相对燃料成本。在正确安装的情况下，热泵能够达到高达约400%的效率等级，即仅将产生的25%热能转化为电能来驱动供暖过程。这是通过蒸发、压缩、冷凝和膨胀的物理过程实现的。相比之下，燃气锅炉通常能达到的最高效率等级约为93%，其输入的燃气量多于产生的热量。然而，尽管热泵比燃气锅炉效率高得多，但在英国等多个国家，它们用于燃料的电力价格也显著更高。 热输出与电能输入的比率被称为性能系数（COP）。除了电价以及室内外温差外，COP是决定热泵运行成本的关键因素。 图示经济学 热泵是一种替代传统机制（如燃油或燃气锅炉）的供暖技术。热泵相对于其他替代方案的成本竞争力取决于1）初始成本（这反过来主要受特定场地因素的影响）和2）持续的运营成本（例如，安装质量以及相关市场中电价与燃气价格的比率）。与其他脱碳技术不同，热泵的拥有总成本具有运营支出（OPEX）而非资本支出（CAPEX）的倾向——参见附表7。 热泵的运行效率受以下因素影响：1）外部温度，在较暖的日子里效率更高；2）内部温度，当内部供暖和热水系统运行在较低温度时效率更高；此外还有其他与系统设计相关的因素，我们将在本文后面更详细地解释。 我们在附件8中列出了热泵每年产生约9,000千瓦时热能，并在不同效率水平下运行的指示年电力成本。此项分析假设电力成本为每千瓦时26.11便士，与最近公布的2026年第三季度英国价格上限率一致。 安装费用 热泵的安装通常比同等规模的燃气锅炉要昂贵得多，这是因为其过程复杂程度要高得多，可能需要对管道系统进行升级，并安装额外的散热器，以及对现有的热水储罐进行升级。 在家庭环境中，房主通常会考虑将空气源热泵作为燃气锅炉的替代方案。正如我们在第9号附件中所阐述的，除了当前的电价水平外，运行效率是此决策中的关键变量，通常需要具有高于3的SCOP（季节性性能系数）才能实现运行成本的相当。奥普能源是一家能源零售商， 英国热泵安装商，其安装项目的目标能效比为约3.3。 除运营效率外，上述第9号展品还强调了电力对天然气价格比在推动热泵竞争力方面的重要性。我们在第12号展品中列出了主要欧洲国家电力对天然气价格比的比较。正如我们在此篇Blast后续将更详细探讨的那样，该指标与主要欧洲国家的热泵普及率之间存在很强的相关性。 安装质量之外，建筑物的隔热水平是影响热泵实际运行效率的关键因素；隔热越好，建筑物散失的热量越少，热泵所需的“供水温度”也越低，而供水温度是指水在离开泵组时的系统温度。隔热更好的建筑物可以在更低的供水温度下运行，因为其散热器（或其他热源）在热量泄漏减少的情况下，维持目标温度所需的工作强度更低。这减轻了热泵的负担，提高了其效率。 热泵：欧洲的混合采用图景 如附件13所述，热泵技术目前在英国等市场仍属利基技术，其年度安装量目前远低于英国电力系统规划中考虑的最低年度运行率（至2035年约为25万每年）或英国政府目标（至2030年每年45万）。监管机构Ofgem很好地指出了这一挑战：“今年早些时候，英国政府更新了《温暖家园计划》（WHP）中关于热泵普及的雄心，将原定于2028年每年60万套安装的期望目标替换为至2030年每年45万套安装的雄心。官方数据显示，2025年有51,886套改造型热泵安装。如果预计到2030年约有20万套安装将来自新住宅，那么现有建筑物的改造安装量到2030年就需要增至每年约25万套，这意味着平均增长率 我们在第11号展品中概述了主要欧洲国家住房存量的比较年代。住房存量的年代与隔热质量密切相关。 未来五年内，预计将每年增长约37%。 ...濒临突破？ 有显著证据表明，当前伊朗危机正在催化欧洲的脱碳进程，例如电动汽车销量上升和太阳能电池板安装量增加。一些行业观察家建议，热泵安装也可能出现类似的增长。在英国，《泰晤士报》2026年4月30日的报道指出，“热泵补贴申请数量...在2026年3月达到创纪录的第二高水平”。同样，在法国，《世界报》2026年5月的报道显示，环境服务提供商Effy在2026年4月的热泵安装咨询量与去年同期相比增长了140%以上。法国供暖、通风、空调和制冷行业协会（UNICLIMA）也报告称，报价请求量出现“激增”。 在欧洲更广泛的范围内，正如我们在第14号展品中所示，情况有所不同，热泵现在已成为主流供暖技术，在2022年、2023年和2024年（数据可得的最晚年份）的市场份额达到了约30%。英国在热泵采用方面落后的状况，最有可能是由多种因素共同造成的，包括：1）该国高昂的电力与电力价格成本（如前所述，已详细讨论）；以及2）英国房地产相对较差的隔热水平，这导致热泵的年运行成本增加。 如展位16所述，一些主要的欧洲大陆市场在2026年第一季度看到了热泵销量的强劲同比增长，芬兰报告增长了47%，德国增长了34%，法国增长了22%。 我们在第15号展品中概述了欧洲热泵销售的年度演变情况。在2010年至2021年间实现了约8%的复合年均增长率后，受俄乌危机影响，2021年至2022年销量激增42%，随后在2022年至2024年间下跌约25%，并在2024年至2025年间上涨约10%。年度销量仍远低于欧盟2030年的400万台目标。对于欧洲部分国家而言，如下文所述，2026年第一季度热泵销量已上升17%。 其他脱碳技术正从伊朗危机中受益。 英国目前在电动汽车普及方面势头强劲，汽车制造商和贸易商协会报告称，纯电动汽车同比增长59.1%。 第19项展品：2026年伊朗危机推动了英国采用脱碳技术 2026年4月的注册量，相当于约26%的市场份额。如第17页所示，在欧洲更广泛的范围内，意大利2026年第一季度新电池电动汽车注册量与2025年相比，同比增长约66%。 第17项展品：与2025年第一季度相比，2026年第一季度欧洲的电动汽车需求显著增长。 如附件18所述，英国国内太阳能发电装机容量也呈现出类似的趋势。2026年3月安装了85兆瓦的容量，比2023年3月的峰值（约82吉瓦）高出约4%，接近自2020年初以来的月度最高值（2025年4月的85兆瓦）。自2022年2月俄罗斯与乌克兰战争开始以来，英国每月国内太阳能电池板装机量增长了约300%。 泰晤士报 创新能力的提升可能将成本推动至更低水平 根据英国能源研究中心2023年的一份报告，Phil Heptonstall和Mark Winskel发现，“在过去十年中，英国的空气源热泵平均总安装成本几乎没有或没有下降。在同一时期，国际上取得了一些成本降低的成果，并且随着时间的推移，某些国家已成功将市场增长与降低的安装成本相结合。在未来十年内，安装成本，尤其是非设备成本，降低的可能性是真实存在的。大多数英国预测表明，到2030年，总安装成本将降低约20-25%。对于非设备安装成本（包括人工成本）的预期节省额高于设备成本。” 支持《展19》中所述的观点，即热泵也将被卷入战后脱碳浪潮，英国媒体于2026年4月30日报道称，2026年3月，针对热泵的补助金申请数量创下了历史第二高位。与此同时，Octopus Energy首席执行官格雷格·杰克逊在2026年3月告诉BBC，其公司太阳能电池板销量较2026年2月增长了50%，热泵销量增长了30%，电动汽车咨询量增长了超过33%。 运营效率呈良好态势 有证据表明，热泵的运行效率随着时间的推移可能会有显著提升。牛津大学能源与气候政策教授简·罗森诺与特里斯坦·利合作，分析了一组安装在...的热泵。 heatpumpmonitor.org，该群体平均季节性能系数约为3.9，而用于英国政府2024年12月供暖电气化试验的群体则为2.81。作者估计，这些结果相当于英国政府群体天然气年运营成本高19%，而热泵监测群体则节省17%。随着安装人员专业知识和经验的增加，我们看到了运营效率和成本竞争力提升的潜力。 我们同时看到，随着生产规模的扩大，热泵的单位成本也有下降的潜力，例如英国的Octopus Energy等公司目前正在大胆行动，试图在该技术领域建立领先地位。