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1、热泵技术在中低温热能生产中的减碳效益摘要：低温热是可再生能源、可再生能源和可再利用能源。根据相关调查， 我国每年产生大量的余热，大部分都被浪费掉了。低热能也指较低的热能，其温 度一般不超过200C，还包括太阳能等可再生能源。因此，探讨了热泵技术在中 低温余热发电中的碳减排效果，以供参考。关键词：热泵技术；中低温热能生产；减碳效益引言相变储能技术是高效的蓄热技术，主要应用于热/冷储能，实现能源供需之 间的空间/时间对等，平衡供需，利用相变储能技术提高能源利用效率。在建筑 节能中，相变储能技术是一种实用有效的节能手段。同时，热泵作为一种节能设 备，多年来广泛应用于建筑采暖和热水领域，但热泵技术本身
2、存在一些应用局限 性，如低温性能差、换热器结霜等。1 热能与动力工程技术简介随着国家经济领域中新能源的持续开发以及利用，相关部门逐渐强化了绿色 环保能源的使用，现阶段，我国已经是世界上最大的煤炭资源生产国和消费国， 煤炭资源的巨大消耗，不可避免地导致了非常严重的环境污染情况，在当今时代 广大居民的绿色环保意识逐渐提高的背景下，大量的绿色节能环保相关的项目开 始启动，取得了非常显著的成果。热能与动力工程相关的技术是其中非常典型的 实际应用案例，该项技术的发展受到了大量的关注，借助科学应用功能其解决方 案，能够有效减少环境方面的污染，并且还有效地节约了宝贵的能源。在当前我 国宏观经济进行转型和升级
3、前提下，各个领域对于电能的需求出现大幅度的增加 因此有必要实施更加节能环保的发电模式，保证污染状况获得有效的改进，显著 推进社会经济的发展。通常在电厂中，热能与动力工程相关技术的应用比较突出 电能将会以及更高的效率进行转化，有效控制了中间流程中的不合理损耗。可见 热能与动力工程技术在电厂运行过程中具有非常关键的作用，需要在认真掌握理 论知识的基础上，应用科学的方案来规范电厂实际运行过程，确保两者的融合可 以切实地实现节能的目标。2 热泵发展现状根据热泵利用的低位热源不同分为：空气源热泵、地源热泵、太阳能热泵， 其中地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和江、河、湖、海、污水及 再生水等地表
4、水源热泵。按照低位热源的可得性、稳定性及技术经济性，空气源 热泵和地源热泵是我国热泵应用主要类型。空气源热泵早期以冷暖空调形式应用 推广，以供冷为主、供热为辅，主要应用于分散式短期供暖的长江流域及以南地 区。近年来随着我国清洁取暖国家战略的实施，空气源热泵供暖成为分散电代煤 的主要技术形式，应用范围不断北扩。长江流域供暖需求的日益增加，空气源热 泵在这一区域的应用也进一步推广。建筑节能工作的不断深入推进，迈入近零能 耗时代，建筑负荷需求大幅度降低，供能灵活性要求提升，空气源热泵集成新风 净化、除湿的多功能产品不断涌现。地源热泵引入我国晚于空气源热泵，在我国 历经起步阶段、推广阶段、快速增长阶段
5、后目前已进入平稳发展阶段4，我国 地源热泵的应用面积超过 5 亿平米。目前我国空调热泵产业制造能力已居世界首 位，地源热泵应用量也是世界第一。3 热泵技术在中低温热能生产中的应用3.1 工业用热规模预测在碳达峰、碳中和的大背景下，工业热泵是未来热泵技术研究的重要方向之 一。工业热泵根据冷凝温度分为常温热泵（冷凝温度低于60C）、中温热泵（冷 凝温度6090C ）和高温热泵（冷凝温度高于90C）。目前常温、中温工业热泵 市场上已有大量的商业化产品，高温热泵我国现已有实验性解决方案，如热泵蒸 汽发生系统，现在多个企业正在研发中试原型机，通过电动热泵从空气取热制备 0.4MPa饱和蒸汽（150C）,
6、 COP可达1.4,考虑到未来消耗的主要是零碳电力， 意义重大。德国目前已可生产工业级150C高温热泵，预计2030年，热泵能够产 生温度高达180C的热能，并在2050年前达到300C。由于供给侧结构性改革及 高质量发展的不断深入，工业能耗不会持续上升，预测中国工业能源消费总量将 于 2030 年达到峰值 29 亿 t 左右，预测 2049 年中国工业能源需求将会下降至 21.4亿t。国家统计局给出了最近20年工业能源消费总量。根据结构性改革和 高质量发展趋势，并考虑工业能源发展趋势，进行我国工业能源消费规模预测。 为便于分析，假定潜在可改造的中低温用热变化趋势与工业能源消费总量一致， 考虑
7、到并不是所有工业用热都适合应用热泵技术，取工业能源消费总量的 30%为 潜在可改造为热泵技术的中低温用热量。3.2 直接支持热泵应用国务院国发201337 号国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知 推广使用太阳能热水系统、地源热泵、空气源热泵、光伏建筑一体化、“热电 冷”三联供等技术和装备。国发202123号国务院关于印发2030年前碳 达峰行动方案的通知，深化可再生能源建筑应用，因地制宜推行热泵、生物质 能、地热能、太阳能等清洁低碳供暖。引导夏热冬冷地区科学取暖，因地制宜采 用清洁高效取暖方式。3.3 优化循环流程近年来，企业对电能质量的要求越来越高，优化流通体系已成为社会高水平 发展的重
8、大问题。今后，能源行业将进一步促进技术发展的优化，以降低成本， 提高能源质量。优化主要在两个方面进行:提高系统硬件的性能。提高系统设备 在机械静态性能是提高有机制冷剂处理效率的保证。减少不必要的生产过程，科 学整合生产单位，朝着最有效的热量控制方向发展。(2)优化调整生产时间；发 电时，应根据环境和温度的变化进行调整。由于温度和环境的变化对发电的工作 环境影响很大，因此对太阳能设备也有影响。因此，企业应根据热力学原理和生 产环境的变化，优化电厂的休息时间，调整系统的休息时间，并对发电系统进行 优化控制。3.4 低 GWP 工质及相关技术研发HFC 类制冷剂工质泄漏造成温室气体排放，随着热泵普及
9、，如何减少工质对 环境的影响也成为了重点研究方向。未来制冷工质主要有三大发展方向：工质替 代、减少泄漏、特殊应用场景工质研发。工质替代，一方面是采用自然工质， 如二氧化碳、水、碳氢类化合物等；另一方面是研发零ODP、低GWP的合成化合 物；减少泄漏，除技术层面改进，重要的是政策法规的完善和严格执行，通过 严格管理机制减少制冷剂泄漏，推进制冷剂的使用、回收与再生规范化；特殊 应用场景工质研发，一方面满足工质环保性能，另一方面适应高温、低温、宽温 区等特殊应用场景，并研发配套的载热、载冷和润滑油剂。结束语一是优化热量收集技术，二是降低热量消耗。从环境保护的角度来看，发电 系统的主要应用是使用对环境
10、损害较小的天然制冷剂、合成制冷剂和其他原材料 另外，合理利用热能和电力可以减少能源消耗，提高电厂运行效率。目前，我国 许多电厂的能源消耗存在很多问题，这些问题在一定程度上制约了我国社会的可 持续发展。因此，在未来的生产中，技术人员应把节能、环保等环境保护理念作 为生产的首要条件。参考文献1 陈尔健，贾腾，姚剑，代彦军太阳能空调与热泵技术进展及应用J.华电 技术,2021,43(11):40-48.2 石若冉.地源热泵技术及其应用前景C/.2O21供热工程建设与高效运行 研讨会论文集.，2021:182-185.3 曾名劭，刘忠.火力发电厂热能动力与生产经营分析J.低碳世 界，2020，10(11):148-149.4 吕涛,石镕瑞，尹健，张雨轩.地源热泵技术可行性分析J.城市住 宅，2020，27(08):204-205.5 刘明杰，刘海涛,赵清，肖文莉.烧碱生产过程低温热能资源化利用J.中 国氯碱，2018(09):40-41.
