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新分析:安装地源热泵,可以使电力需求增长最小情况下实现建筑脱碳【附地源热泵技术赛道观察图谱】

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 研选快讯 • 2024-02-12 14:21:30 来源:前瞻网 E4126G0
100大行业全景图谱

瞻观前沿

橡树岭国家实验室 (ORNL) 和国家可再生能源实验室 (NREL) 的一项新分析发现,结合建筑围护结构的改进,在美国约 70% 的建筑中安装地源热泵可节省多达593太瓦时的电力。每年发电并到2050年避免70亿吨碳当量排放。NREL 首席研究员 Jonathan Ho 表示,从背景来看,593太瓦时约占美国当前年电力需求的15%。

广泛的地热热泵安装还可以节省 24500 英里的新电网输电线路(36.7 TW-mi)——相当于穿越美国八次——因为减少了对发电容量、存储和输电的需求与其他能量途径相比。这意味着地热热泵可以为所有电力消费者带来好处,甚至是那些无法自行安装地热热泵的人。

NREL 地热实验室项目经理 Amanda Kolker 表示,地热热泵,也称为地源热泵或地交换,利用地球地下相对恒定的温度来加热和冷却,效率很高。广泛采用这种弹性和成熟的技术可以使我们在电力需求增长最小的情况下实现建筑行业的脱碳。它们可以多种规模安装,使单个建筑物或建筑网络脱碳。

该分析还包括初步结果,表明改用地热热泵可以减少在高使用期维持电力供应的挑战。将地热热泵与建筑防风化等其他效率措施相结合,可以进一步增加能源用户和电网的利益,同时支持国内产业。地热热泵可用于加热和冷却个人住宅或企业以及大学校园、市中心地区或住宅开发区等建筑网络。它们可以在所有气候以及城市和乡村环境中使用。它们还可以在新建建筑期间安装,或在现有建筑翻修期间添加,目前全国已有数以万计的设备投入使用。

美国能源部负责能源效率和可再生能源事务的副首席副部长亚历杭德罗·莫雷诺表示,地热热泵为国家能源的未来提供了巨大的价值。这份报告证实,地热热泵是一种现成的策略,可以使我们的建筑脱碳,同时减少对新发电和输电的需求,为全国美国人带来节能,同时为美国创造就业机会。

地热热泵

图片来源:摄图网

技术价值观察

从地源热泵产业链环节来看,上游核心零部件包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀或节流阀等;从产业链中游来看,包括地源热泵主机制造、地源热泵系统集成、地源热泵安装调试服务等;从产业链下游来看,应用领域包括民用住宅、商业建筑、公共建筑、工业建筑等。整体来看,地源热泵产业链市场参与主体多元化特征明显。

新分析发现,安装地源热泵,可以使建筑脱碳,同时可以节省电力,这些属于地源热泵的具体应用。因此,从地源热泵产业链上看,该技术属于产业链的下游应用环节。

图表1:地源热泵行业产业链

宏观市场观察

——地源热泵成为绿色低碳建筑主要技术之一

近年来,在政策和技术的双轮驱动下,各种绿色低碳建筑技术应运而生,包括地源热泵系统技术、装配式保温装饰一体化技术、真空玻璃门窗幕墙节能技术、高效热交换新风系统技术、光伏建筑一体化BIPV技术、智能化监测控制系统技术等,其中地源热泵作为一种高效转化地热能的清洁能源技术,在建筑供暖制冷、热水供应方面的减排效果明显,也能与其他节能减排技术耦合,发挥更大的应用价值。

图表2:绿色低碳建筑主要应用技术

——地源热泵供暖/制冷建筑面积超9亿平方米

根据自然资源部资料,全国地源热泵行业供暖/制冷建筑面积从2010年的1亿平方米左右,高速增长到2020年超过8亿平方米,年均复合增速达超过20%,为我国节能减排、打赢蓝天保卫战做出了巨大的贡献。根据《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》,“十四五”期间将新增地热能建筑应用面积1亿平方米,平均每年有2000万平方米的新增需求,据此测算2022年全国地源热泵供暖/制冷建筑面积超过9亿平方米。

图表6:2010-2022年中国地源热泵供暖/制冷建筑面积情况(单位:亿平方米)

——地源热泵装机容量超过2.7万兆瓦

从装机容量规模来看,根据中国能源研究会地热专业委员会资料,过去20多年,中国地源热泵呈现高速发展态势。2000年全国地源热泵的装机容量不超过10兆瓦,2010年超过4000兆瓦,到2015年超过1万兆瓦。根据国际地热协会(IGA)数据,2020年中国地源热泵装机容量超过2.6万兆瓦。参考地源热泵供暖/制冷建筑面积增速测算2022年中国地源热泵装机容量超过2.7万兆瓦。

图表7:2000-2022年中国地源热泵装机容量变化情况(单位:兆瓦)

——地源热泵容量市场规模超600亿元

基于“地源热泵供暖/制冷建筑面积*单位面积投资成本(参考招投标平均价格)*地源热泵购置成本占系统项目(包括设计、设备、辅材、打井、安装、售后等)比重=地源热泵设备市场规模”公式,测算得到2022年中国地源热泵容量市场规模超过600亿元。

图表8:2015-2022年中国地源热泵行业容量市场规模(单位:亿元)

——未来将积极发展地埋管地源热泵、地表水源热泵,稳妥推广地下水源热泵

地源热泵行业的发展与地热能的开发政策息息相关。根据《“十四五”可再生能源发展规划》,“十四五”期间,我国将因地制宜,积极发展地埋管地源热泵、地表水源热泵,稳妥推广地下水源热泵,重点开发地区以及发展重点如下:

图表12:《“十四五”可再生能源发展规划》有关地源热泵行业发展方向引导

中国地源热泵技术赛道热力图

中国地源热泵技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,与地源热泵关键技术强关联的城市集群主要集中在华北和华中地区,并且以河北、湖南省为重点发展区域,未来布局地源热泵技术及其他相关技术的发展路径,极大可能性在于华北和华中地区优先导入,其中可重点关注河北省石家庄市桥西区、湖南省长沙市开福区所处地源热泵的相关企业,以及该地方对于地源热泵的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国地源热泵行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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