中国工程院院士江亿在近期的一场电力低碳转型年会上,抛出了一个值得所有能源从业者认真对待的判断:到2050年以后,我国全社会年热力需求总量约为240亿吉焦,若将热量按等量折算为电能,相当于7万亿千瓦时。届时,热力需求将占到能源总量的三分之一。
7万亿千瓦时是什么概念?作为参照,2025年我国全社会用电量大约在10万亿千瓦时上下。也就是说,未来仅热力一项的需求,就接近今天全国用电量的七成。这个数字如果放在能源转型的语境里看,分量更重——它意味着,当我们谈论零碳能源系统时,如果只盯着电力系统,就漏掉了三分之一的拼图。

一、热力从哪来:三条供给路径已经清晰
热力需求这么大,未来的热从哪来?江亿给出的答案是按热需求强度与集中度分三类处理。
对于低强度、分散式的热需求,比如家庭生活热水和南方地区的采暖,宜采用空气源热泵或土壤源热泵等分散式设备,直接安装在用户端即可满足要求。这类需求的特点是分散、单点规模小,不适合集中供热的管网铺设,用分布式热泵就地解决最经济。
对于中强度、集中式的热需求,比如北方城市集中供热,情况就不同了。这类场景无法依靠分散式热泵解决,需要通过回收电厂、核电和工业余热,再通过热泵提升温度后供热。北方城市建筑密集,集中供热管网已经存在,关键是如何把热源从燃煤锅炉和热电联产机组切换到余热回收和热泵提质上来。
对于高温工业热需求,则需要依靠其他高温热源或电制氢、合成燃料等方式解决。水泥、钢铁、化工等行业需要的高温蒸汽和热量,温度要求高,热泵难以覆盖,这部分需求在化石能源退出后,需要新的技术路径来填补。
三条路径各有适用场景,但有一个共同点:热泵在其中扮演着“提质”的关键角色。热泵的作用不是凭空造热,而是把低品位的余热提升到可用的温度水平,同时消纳富余电力。这让热泵成为连接电力系统与热力系统的重要纽带。
二、储热为什么比储电划算:一笔简单但容易被忽略的账
热力需求明确了,供给路径也清晰了,接下来的问题是:热怎么存?
江亿在演讲中算了一笔账,这笔账的核心逻辑是:如果最终目的是为了产出热量,那么当释能时长超过6小时,用储热替代储电,是一种低投资、高效率的方式。
具体来看,储热的单位容量投资大约在每千瓦时2到6元之间。储能电池的成本约500元/千瓦时,抽水蓄能约400到500元/千瓦时。即便不考虑电池的衰减和寿命问题,单看初始投资,储热就比储电低了两个数量级。更关键的是,储热的能量效率接近无损,储放过程中热量的品位维持能力也相当突出。相比之下,电池储放效率约70%,压缩空气储能约60%,制氢储氢全流程效率甚至不足五成。
有人可能会说,热和电品位不同,不能简单按千瓦时对比。这话没错。但江亿的推演建立在一个务实的前提上:如果未来大部分热力由电力制备,那么在电力富余时段,优先把电能转化成热能储存起来,需要时再释放,这就是一种间接的“电力削峰填谷”。即便按10度热折合1度电的保守比例来折算,储热的单位容量投资仍然比储电低一个数量级以上。
储热的技术路线也分多种。江亿介绍,短周期储热需求,储热水箱、土壤换热器、相变材料都能满足要求,投资不高,但只有储热水箱温度效率较高。长周期跨季节储热需求,最适宜的方式是置换式热水库,其他方式温度品位效率较低。这意味着,储热替代储电有明确的适用边界,它最适合的场景是释能时长超过6小时、最终产出是热量的需求。
三、油气企业的机会:从卖燃料到卖热力服务
热力需求占能源总量的三分之一,这个判断对油气企业意味着什么?
传统油气业务以燃料供应为主,卖的是石油和天然气。但在零碳能源系统里,化石能源逐渐退出,热力供给将主要依赖余热回收及电力提质。江亿提到,核电、调峰火电等电源在输出电力的同时,也伴生大量可利用的余热资源。通过热泵技术,消耗部分电力即可将这些低品位余热提升至可用的温度水平。
这意味着,未来的热力市场不再只是天然气和煤炭的天下。电厂余热、核电余热、工业余热,这些过去被当作废热排掉的东西,正在变成有价值的商品。热泵和储热设施,则是把这些余热变成稳定热源的关键设备。
油气企业手里有什么?有管网、有终端、有工业场景。北方城市的燃气管网和供热管网在很多地方是重合的,油气企业在城市燃气和供热领域已经有深厚的布局。这些存量资产,在热力系统重构的过程中,可以发挥作用。
更值得思考的是服务模式的转变。过去油气企业卖的是标准化的燃料,未来热力服务可能更需要定制化。不同用户对温度、压力、稳定性的要求不同,余热回收和热泵提质的方案也需要根据具体场景设计。这要求企业从单纯的资源供应商,转向综合能源服务商。
江亿在演讲中还提到一个细节:在工业领域,可利用低谷电,通过电极加热器或热泵配合储热罐制备工业蒸汽,在降低制汽成本的同时实现电力负荷调节。在建筑领域,通过配置储热水箱和储冷设施,在春秋电力富余时利用热泵制热、制冷并储存,在冬夏高峰期利用储存的冷热量满足建筑需求。这些场景,油气企业的工业客户和城市燃气用户都能对得上。
回到那个7万亿千瓦时的数字。它不只是一个宏观预测,更是一个市场信号。热力需求的三分之一份额,不可能永远靠化石能源来满足,也不可能靠电力系统单独解决。热电协同、余热回收、储热替代储电,这些技术路径的成熟,正在为油气企业打开一扇新的门。门后面的机会,属于那些愿意从“卖燃料”转向“卖热力服务”的企业。这笔账算清楚了,转型的方向也就清晰了。
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