據相關(guān)機構測算，到2030年全球潛在熱泵市場(chǎng)規模將達2萬(wàn)億元以上，我國熱泵銷(xiāo)量2020至2030年復合年均增長(cháng)率有望達到15%至19%。受益于全球需求升溫，推動(dòng)熱泵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，既是我國對能源變革趨勢的主動(dòng)響應，又是我國打破國內能源利用效率瓶頸、培育綠色經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)的關(guān)鍵抓手。

中國石油大學(xué)（北京）機械與儲運工程學(xué)院副教授 陳哲文

　　為低溫余熱“加溫”實(shí)現能源循環(huán)利用

　　國際能源署指出，熱泵是落實(shí)《巴黎協(xié)定》，達到二氧化碳減排目標，并緩解當前能源危機的可靠關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，石油石化行業(yè)的低溫余熱具有資源豐富、溫度低、余熱量相對穩定等特點(diǎn)，蘊含著(zhù)巨大的節能潛力。

　　目前，熱泵技術(shù)正逐步與石油石化領(lǐng)域結合。在典型煉油廠(chǎng)中，工藝加熱的溫度需求一般在150攝氏度以下，這正是熱泵技術(shù)最能發(fā)揮效能的領(lǐng)域。在稠油熱采中，傳統蒸汽鍋爐消耗大量天然氣，“熱泵+地熱”的組合正成為新選擇。熱泵將80攝氏度左右的地熱水升溫至150攝氏度以上，既可以滿(mǎn)足蒸汽注入需求，又可以實(shí)現零碳排放。催化裂化裝置產(chǎn)生的120至180攝氏度低溫煙氣，通過(guò)高溫熱泵回收，可產(chǎn)生160攝氏度熱媒水用于原料預熱。

　　石油石化行業(yè)推廣要攻克“五關(guān)”

　　目前，供熱溫度低于100攝氏度的高溫熱泵已經(jīng)較為成熟，正被迅速推廣。而能產(chǎn)出100攝氏度以上蒸汽的超高溫熱泵，在技術(shù)可靠性與經(jīng)濟性上還有很多難點(diǎn)需要解決。熱泵在石油石化行業(yè)推廣應用需要攻克“五關(guān)”：

　　一是“耐高溫”材料關(guān)?，F有熱泵工作溫度一般在100攝氏度以下，而石油石化行業(yè)多需要120至180攝氏度熱源。普通制冷劑在此高溫下分解，壓縮機軸承材料也會(huì )軟化失效。如同家用高壓鍋超過(guò)設計壓力存在危險，熱泵系統在高溫高壓工況下的長(cháng)期可靠性仍是重大挑戰。

　　二是“抗腐蝕”耐久關(guān)。石化廢氣中常含硫化氫、有機酸等腐蝕成分。某乙烯廠(chǎng)的熱泵換熱器因酸性物質(zhì)腐蝕，僅運行8個(gè)月就出現穿孔，維修費用超過(guò)初始投資的30%。開(kāi)發(fā)耐腐蝕合金涂層和新型復合材料成為迫切需求。

　　三是“大容量”規模關(guān)。單個(gè)煉油裝置的熱負荷通常在10至50兆瓦之間，而目前國產(chǎn)大型熱泵單機容量多小于5兆瓦，多機并聯(lián)又面臨控制復雜、效率下降等問(wèn)題。熱泵的功率放大需要全系統重新設計。

　　四是“智能化”控制關(guān)。石油石化生產(chǎn)負荷波動(dòng)頻繁，傳統熱泵難以實(shí)時(shí)匹配需求。急需開(kāi)發(fā)具有自學(xué)習能力的智能控制系統，實(shí)現與工藝的無(wú)縫銜接。

　　五是“經(jīng)濟性”成本關(guān)。在當前能源價(jià)格體系下，熱泵投資回收期通常超過(guò)4年，主要成本來(lái)自壓縮機、換熱器、控制器及驅動(dòng)模塊。就像早期太陽(yáng)能板價(jià)格高昂一樣，規?；a(chǎn)是降本的關(guān)鍵。

　　整體來(lái)看，目前石油石化行業(yè)熱泵技術(shù)亟待攻克新型安全環(huán)保穩定制冷劑研發(fā)、高穩定性壓縮機研發(fā)、高效循環(huán)系統設計與優(yōu)化、智能控制體系構建等技術(shù)難題。

　　構建助推熱泵技術(shù)落地的生態(tài)鏈

　　加速石油石化行業(yè)熱泵技術(shù)落地，需要構建完善的生態(tài)鏈。

　　一是聯(lián)合高校、科研院所及龍頭企業(yè)，突破高溫熱泵、高效壓縮機與換熱器、耐腐蝕材料、寬工況適配、高效循環(huán)及系統集成等關(guān)鍵技術(shù)；

　　二是集成AI人工智能技術(shù)，實(shí)現熱泵系統的智能調控與能效優(yōu)化，研究復雜工況下的運行性能；

　　三是在重點(diǎn)石油石化企業(yè)建設示范項目，以示范工程引領(lǐng)技術(shù)推廣，驗證技術(shù)經(jīng)濟性，打消行業(yè)疑慮；

　　四是構建石油石化行業(yè)專(zhuān)用熱泵技術(shù)標準規范體系；

　　五是量化熱泵技術(shù)在降低能耗、減少碳排放方面的效益，對超高溫熱泵研發(fā)及應用實(shí)施政策精準激勵；

　　六是聯(lián)合電力、可再生能源企業(yè)，探索“綠電+熱泵”等零碳供熱方案，搭建行業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現技術(shù)交流與案例共享。

　　總的來(lái)說(shuō)，熱泵技術(shù)在石油石化行業(yè)綠色轉型中扮演著(zhù)重要角色，其高效節能、低碳環(huán)保的特性為行業(yè)減排降耗提供了可行路徑。若結合可再生能源電力驅動(dòng)，熱泵供熱可實(shí)現近零碳排放，助力企業(yè)實(shí)現“雙碳”目標。此外，熱泵與現有熱力系統的集成優(yōu)化可進(jìn)一步提升全廠(chǎng)能效。

　　盡管超高溫熱泵技術(shù)仍需突破，但在政策支持和技術(shù)迭代的推動(dòng)下，熱泵有望成為石油石化行業(yè)綠色低碳轉型的核心技術(shù)之一，推動(dòng)行業(yè)向高效、清潔、可持續方向發(fā)展。