英国皇家学会：2021年低碳供热和制冷克服世界上最重要的净零碳挑战之一（12页）.pdf

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1、气候变化：科学与解决方案|简报 3低碳供热和制冷：克服世界上最重要的净零碳挑战之一简介供热和制冷能源，或者热能，应该是脱碳议程的重点，因为与电力和交通相比，它是世界上最大的能源终端使用形式，也是最大的碳排放来源。世界各地的住宅、商业和工业场所为供热和制冷制定了各种低碳解决方案。有些解决方案处于早期采用阶段，需要扩大应用规模，有些处于试验阶段，需要进行集中研发和部署(RD&D)。本简报重点介绍了通过提高能源效率、应用可替代化石燃料供热和制冷的技术选择，以及在热能储存和运输方面进行创新来减少排放量的途径。深刻见解 住宅、工业和商业场所的供热和制冷是二氧化碳排放的主要来源，因此，其优劣在净零碳战略中

2、占据突出地位，有自己专门的目标。不同的国情和传统将需要一系列的方法来减少供热和制冷过程中的二氧化碳排放量。但是，还有更大的国际合作和交流空间。任何脱碳计划的首要目标应该是通过改进隔热性、热反射和其他方式为建筑供热或制冷，从而减少能源的使用量。与化石燃料系统相比，许多低碳供热和制冷形式仍处于起步阶段，需要大量的试验和部署来测试其相对成本效益。低碳供热和制冷的关键研发和部署领域包括：热泵、电暖气、分区系统、可再生热能和氢能。各种有趣的选择不断涌现，创造了供热和制冷的新方法，即在一个地方产生所需的热能，经过储存和运输，供另一个地方使用，有时包括从电能转化为热能，或者从热能转化为电能。气候变化：科学与

3、解决方案 低碳供热和制冷 11.供热、制冷与气候变化供热和制冷能源（或热能）为空间、水、烹饪、工业过程、空调和制冷提供热能和冷能。据估计，该领域约占世界最终能源用量的一半，并占能源使用产生的全球二氧化碳(CO2)排放量1 的 40%。化石燃料是供热的主要来源，而生物质以外的可再生能源只能满足全球需求的 10%左右2。全球约 50%的热能用于工业部门。另外 46%用于建筑供热，主要用于空间供热和水加热。国际能源署(IEA)预计，到 2030 年，能源效率的提高、化石燃料被取代以及脱碳发电可将空间供热排放量减少 30%3。若“一切如常”，2010 至 2050 年，住宅和商业建筑的供热和制冷预计会

4、增长约 80%4。气候变化预计将减少对供热的预期需求，增加对制冷的需求5，部分预估数据预测，到 2060 年，空间制冷在全球能源需求中的占比将高于空间供热6。供热和制冷很难实现脱碳，因为它们的产生和使用方式多种多样且高度分散，不像电力有大型集中式发电设施和配电系统。供热和制冷有多种方式，从简单的明火到燃气锅炉和空调机组，丰富多彩。通常将其作为独立的设备安装在住宅或者办公大楼和工厂的大型系统中，但通常会同时采用几种不同的解决方案，例如冬季用燃气供热，夏季用电制冷。从家用锅炉到工业用高温热源，热能的产生和使用往往在同一地点进行。分区供热是一个例外，它是在某一中心点产生热能并通过管道输送至建筑内部，

5、为北欧家庭提供了大量的热能。在奥地利和丹麦等国，管道输送低温热的距离长达 80 千米7。工业用热能产量约占全球 CO2 排放量的 20%8。工业中供热方法的选择取决于多个因素，包括工艺参数（控制、温度、清洁度等）、所需热量和成本。例如熔化、干燥、烘烤、裂解（分解分子）和再供热。工业运营通常在需要的时间和地点使用电力、化石燃料或生物质来产生热能。因此，将需要各种零碳供热选择。供热和制冷领域的低碳转型需要对新技术和基础设施进行更新；进行投资，以扩大规模；以及对数百万家庭和工业单位进行改造。全球约 50%的热能用于工业部门。另外 46%用于建筑供热。2 气候变化：科学与解决方案 低碳供热和制冷2.研

6、发和部署所需采取的行动在实现净零碳的道路上，热能似乎是一个难以逾越的障碍，但世界各地提出了许多解决方案，有些已经成熟，但仍存在挑战，有些则刚刚问世。这些解决方案包括：更高效地利用热能、采用替代的供热和制冷零碳技术以及采用新技术储存热能并从源头输送至使用点。2.1 不要损失热能 提高能源效率对热能进行脱碳的最简单方法是通过提高能源效率、提高隔热性能以及废热回收和利用来减少热能的使用。在许多国家/地区，住宅空间的供热强度或单位建筑面积的能耗已得到显著改善。芬兰、法国、德国和韩国自 2000 年来减少了 30%以上9。到目前为止，大多数工作都集中在住宅和商业建筑上。工业和能量转化过程引起的热损失尚未