由中國科學院文獻情報系統雙碳戰略研究團隊運營的"雙碳情報"公眾號正式投入運營，重點追蹤全球主要經濟體及國際組織在雙碳領域的戰略規劃、政策法規、技術路線圖及重大項目建設動態，系統監測雙碳科技前沿發展態勢與產業變革方向。
熱泵技術應用現狀與前景展望
在全球碳中和行動加速推進背景下，能源體系轉型已成國際共識。國際能源署（IEA）預測，至2050年全球26億人口將面臨供暖與制冷雙重需求，兼具供能效率與低碳屬性的熱泵技術（Heat pumps）將成為建筑改造與新建項目的核心解決方案?！堵槭±砉た萍荚u論》評選的"2024年十大突破技術"中，熱泵技術憑借其通過電能或熱能驅動實現低位熱能向高位轉移的特性，入選建筑、工業、農業等多領域關鍵應用技術。當前熱泵裝置能效比（COP）已達300%-400%，制冷采暖效率較傳統燃氣鍋爐提升3-5倍，作為化石能源替代方案，正成為全球供熱系統低碳轉型的必然選擇。本文從技術演進、產業布局、應用場景等維度解析全球熱泵技術發展現狀。
一、國外熱泵發展現狀
全球20余個主要經濟體已將熱泵技術納入國家戰略，通過財政激勵、法規約束、技術標準等組合措施加速市場滲透。
美國通過《通脹削減法案》等政策持續強化熱泵產業布局，2023年11月美國能源部（DOE）啟動1.69億美元專項資金支持熱泵制造，2024年2月追加6300萬美元用于住宅熱泵產能建設。2023年全美空氣源熱泵出貨量達361.7萬臺，氣候聯盟計劃2030年前實現2000萬臺部署目標。
歐盟將熱泵作為能源轉型核心抓手，REPowerEU計劃提出五年內累計部署1000萬臺目標。2022年歐洲21國熱泵銷量突破300萬臺，同比增幅37%?！秲袅愎I法案》進一步明確2050年熱泵裝機量提升6倍的發展愿景。
英國通過鍋爐升級計劃推動民用市場轉型，2024年公共部門脫碳計劃投入11.7億英鎊用于公共建筑熱泵改造，家庭用戶更換熱泵可獲5000英鎊補貼，政策驅動下熱泵年部署量將從2021年5.5萬臺躍升至2028年60萬臺。
二、我國熱泵發展現狀
我國熱泵技術發展深度融入"雙碳"戰略體系，政策支持力度持續強化。2021年《2030年前碳達峰行動方案》明確推廣熱泵等清潔供熱方式，2022年《城鄉建設領域碳達峰實施方案》強調建筑領域熱泵替代，2023年《能源工作指導意見》鼓勵地熱能非電利用。
"十四五"期間，全國31個省份均出臺地熱能及熱泵產業發展規劃。北京計劃2025年新增淺層地源熱泵供暖面積2000萬㎡，河北推進淺層地溫能與中深層地熱協同開發，河南重點發展再生水源熱泵系統，甘肅探索井下換熱技術創新應用。
| 地區 | 政策要點 |
| 北京 | 到2025年，全市新增淺層地源熱泵供暖面積2000萬平方米，新增中深層地熱熱泵供熱面積200萬平方米 |
| 河北 | 利用地源熱泵，加快推廣淺層地溫能和中深層地熱資源開發利用 |
| 河南 | 擴大淺層地熱規模，優先發展土壤源熱泵，積極發展再生水源熱泵 |
| 甘肅 | 推動地熱能分區分類利用、井下換熱技術應用和淺層地熱能開發利用 |
| 陜西 | 大力推進關中地區中深層地熱能供熱、淺層供熱制冷 |
| 山東 | 推動淺層土壤源能源利用技術升級，形成適宜的、多元化的清潔供熱解決方案 |
| 貴州 | 到2025年，淺層地熱能利用面積達到2500萬平方米；2030年達到5000萬平方米 |
| 湖南 | 到2025年，新增淺層地熱能建筑應用面積占新建建筑面積比例達10% |
| 江蘇 | 到2025年，全省新增地熱能建筑應用面積300萬平方米，推廣熱泵分散供暖方式 |
| 安徽 | 鼓勵建設地下水水源型或地埋管型地源熱泵系統 |
| 江西 | 在大型公共建筑和星級綠色建筑中鼓勵淺層地溫能熱泵技術應用 |
熱泵行業受國內外需求高漲，發展加快，空氣源熱泵為市場主流。從國際來看，能源危機催化下熱泵成為歐洲各國首選的供暖方式，我國熱泵出口迎來機遇，產品在歐洲地區的滲透率進一步提升。從國內來看，隨著國民生活水平不斷提高，綠色環保意識增強，消費者更偏好環保、便利、高效的熱泵產品。從產品銷售類型來看，空氣源熱泵是占比最大的細分種類，占比91.5%，其次為水源熱泵和地源熱泵，占比6.4%，其它熱泵占比2.1%。2022年我國空氣源熱泵產業內銷市場規模為211.6億元，同比增長6.3%，出口市場規模為69.5億元，同比增長43.0%。
我國熱泵技術發展深度融入"雙碳"戰略體系，政策支持力度持續強化。2021年《2030年前碳達峰行動方案》明確推廣熱泵等清潔供熱方式，2022年《城鄉建設領域碳達峰實施方案》強調建筑領域熱泵替代，2023年《能源工作指導意見》鼓勵地熱能非電利用。
"十四五"期間，全國31個省份均出臺地熱能及熱泵產業發展規劃。北京計劃2025年新增淺層地源熱泵供暖面積2000萬㎡，河北推進淺層地溫能與中深層地熱協同開發，河南重點發展再生水源熱泵系統，甘肅探索井下換熱技術創新應用。
熱泵減排潛力巨大。2060年建筑供暖和熱水供應碳排放降至2.71億噸，潛在減排量達到30.81億噸，其中建筑部門8.9%，工業生產21.3%，農業環境調控1.2%，其中熱泵減排總量達20.95億噸，占潛在減排量的70%。
三、熱泵技術發展前沿
全球熱泵技術專利布局呈現高度集中態勢，中國以7872件授權專利（占比95.28%）領跑技術發展，韓國、日本、美國分列二至四位。關鍵技術聚焦高效變頻驅動（F25B小類）、智能除霜（F24D小類）、高溫熱泵系統集成等領域。
從技術構成來看，以F25B小類（制冷機，制冷設備或系統；加熱和制冷的聯合系統；熱泵系統）、F24F（空氣調節、空氣增濕、通風、空氣流作為屏蔽的應用）和F24D（住宅或區域供熱系統；生活熱水供應系統；其原件或部件）等小類為核心，關鍵技術有高效氣冷變頻驅動技術、渦旋噴氣增熔技術、智能除霜技術等。
從主題聚類和專利申請機構來看，空氣源熱泵包括低溫空氣源熱泵、多能互補、室外換熱器、除霜控制、糧食烘干、余熱回收等主題。韓國申請機構有韓國電力（Korea Electric Power Corporation）、LG樂金電子（LG Electronics Inc）等，歐洲專利局申請機構有開利公司（Carrier Corporation）、日本大金歐洲公司（Daikin Europe N.V.）等。水源熱泵包括高溫水源熱泵機組、污水源熱泵、海水源熱泵、生活熱水、水蒸汽壓縮機、雙蒸發器等主題。美國申請機構有日本大金美國公司（Daikin Applied Americas Inc）等。地源熱泵包括土壤源熱泵、地源熱泵機組、地埋管換熱器、分集水器、地下換熱器、供熱系統等主題。韓國申請機構有三星工程公司（Samsung Eng Co Ltd）、韓國能源研究所（Korea Institute of Energy Research）等，日本有日鐵工程公司（Nippon Steel Engineering Co Ltd）、三菱電機公司（Mitsubishi Electric Corp）等。
從技術應用來看，在建筑領域，熱泵可代替鍋爐和常規冷水機組為建筑進行供暖和制冷（與燃煤鍋爐相比，可降低60%-80%的二氧化碳排放量）。在工業領域，通過熱泵回收工業余熱、廢水余熱用于供暖，熱泵工業干燥等也在迅速推廣。在農業領域，熱泵可應用于農業生產環境調控，如農產品溫室、水產養殖溫室、畜禽養殖舍。在交通領域，熱泵汽車空調是維持冬季乘員艙的熱環境最有潛力的解決方案，多種車型已經開始應用。
四、未來熱泵技術發展的新趨勢
一是熱泵多場景應用設備研發。目前中低溫熱泵（60~90攝氏度）的技術相對較成熟，已有大量商業化產品，拓展熱泵應用范圍是發展方向之一。開發-30℃超低溫空氣源熱泵與120℃高溫工業熱泵，拓展極寒地區與制造業應用場景。
二是低全球變暖潛能值（GWP）工質及相關技術研發。研發低GWP值制冷劑，同步推進泄漏防控與回收技術研發，建立全生命周期環保評價體系。目前熱泵及制冷設備的制冷劑，無論氫氟碳化物類還是混合物制冷劑的性能均有待進一步提高。未來制冷工質主要有三大發展方向，包括工質替代、減少制冷劑泄露、特殊應用場景工質研發。
三是熱泵與蓄熱、蓄能技術結合。耦合光伏、儲能與熱泵技術，開發跨季節儲熱型熱泵系統，提升可再生能源消納能力。
四是智能互聯與AI優化控制。熱泵技術與物聯網、大數據及人工智能深度融合，通過智能感知環境變化與用戶需求，匹配熱泵系統源、網、荷、儲各個環節，實現整體能效提升。應用數字孿生技術實現設備群控優化，結合氣象預測與負荷感知實現能效動態管理。
五是多源化耦合與多能互補。未來熱泵將進一步拓寬低品位熱源來源，集成多種可再生能源，如太陽能、風能等，實現多源耦合利用。同時，促進空氣源、水源、地源等多種類型熱泵的復合應用，集成太陽能集熱與土壤儲能功能，適應多元應用需求。
