2023年3月2日，特斯拉创始人马斯克在首次投资者日活动上宣布了特斯拉的“宏图计划”，提出了让地球通往完全可持续之路的五个部分。其中，第三步便是：大范围在家庭、企业、工业中推广热泵。马斯克认为未来热泵技术的应用可以减少22%的化石燃料使用，其减少化石燃料的使用占比甚至比新能源汽车更高。

2024年01月09日，麻省理工科技评论发布了2024年度的“十大突破性技术”榜单，热泵技术被评为第9项突破性技术。在发榜当天，小米创始人雷军在微博上发文表示，我们已经进入了热泵时代。

热泵究竟有什么魅力让大佬们如此推崇，又是如何助力实现碳中和目标，热泵的发展前景究竟如何？我们来逐一梳理。

热泵不生产热，只是热的搬运工

首先，我们先来科普下什么是热泵，我们都知道水会往低处流，水泵的作用就是将水从低处送往高处。热能同理，根据热力学第二定律，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体。但不能反方向进行。而热泵的出现，则把不可能变成了现实。

热泵本身并不生产热，是热量的搬运工，基于逆卡诺循环原理，用少量电能驱动机组，通过热泵系统中的工作介质进行变相循环，把低品位热能吸收压缩升温后加以利用。狭义的热泵指仅可以供热方式工作的装置，广义的热泵还包括冷暖空调等可以供热和制冷两种方式工作的装置。热泵用于供热时性能一般用制热系数（COP）来评价，COP是指从低温物体传到高温物体的热量与所需耗电量之比，通常热泵制热系数为3—4甚至更高，即消耗1单位电能可以获得3—4倍热能，因而，热泵是一种实现能源高效利用的节能装置。

热泵按照热源一般分为两大类：自然源热泵，余热源热泵。自然源热泵又细分为水地源热泵、空气源热泵等。余热源热泵细分为工业余热，城市余热热泵两类。具体细分如下图。

我们再来简单讲下热泵的运行原理，热泵机组一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流器和其他辅助设备构成，吸收式热泵用发生器和吸收器等组合实现压缩机功能。热泵的工作原理为“逆卡诺循环”：压缩机排出的高温高压蒸汽进入冷凝器，制冷剂蒸汽向高温热源放热后被冷凝成液态制冷剂（液化），液态工质经节流装置降压膨胀后进入蒸发器，汽液混合制冷剂在蒸发器中吸收低温热源（空气、水、土壤、余热等）的热量蒸发形成蒸汽（汽化），制冷剂蒸汽重新被压缩机吸入完成一个循环，周而复始制备热能。这样，将外界低温热源的热量“泵”给温度较高的用户。

空气源热泵原理图

热泵在生产生活中应用非常广泛，如在建筑领域可用于建筑的采暖、制冷、制取生活热水等；在工业领域可用作余热的利用及制备工业蒸汽等；在农业领域也可用于大棚供暖、农产品烘干等多方面用途。

国外热泵发展现状

美国作为全球最大经济体，不断出台支持热泵相关政策，加速提升能源效率和电气化水平。2023年11月，美国能源部（DOE）宣布提供高达1.69亿美元的资助以加速全国15地的电热泵及其关键部件制造。2024年2月，拜登政府宣布6300万美元用于加速美国各地的电热泵制造，这项激励政策是作为投资美国议程的一部分，以加速国内住宅热泵、热泵热水器以及其他热泵系统和部件的生产增长。2023年，全美空气源热泵出货量达361.7万台，美国气候联盟提出到2030年联盟内的热泵安装量达到2000万台的目标。

欧洲将热泵作为电气化的重要战略布局，2022年5月，欧盟委员会推出REPowerEU计划，总额约3000亿欧元，希望今后几年多措并举，减少对化石燃料的依赖，并借机加快向清洁能源转型。明确提到要将热泵的部署速度提高1倍，在5年内累计部署1000万台。2022年，欧洲21个国家的热泵销量达到300万台，同比增长37%，创下历史新高。

英国同样重视热泵发展，2023年3月，英国碳预算交付计划提出大规模部署热泵，英国气候变化委员会主张迅速增加热泵的部署数量，要从2021年每年部署的5.5万台增加到2028年的60万台。2024年2月，英国公共部门脱碳计划已进行到第四阶段，政府确认向公共部门提供高达11.7亿英镑的资金安装热泵等低碳供暖系统。

我国热泵发展现状

据有关行业协会测算，2022年我国热泵产量约360万台，主机销售额约280亿元，其中国内市场210亿元，出口70亿元，热泵上下游产业链总产值达到约600亿元。我国热泵产量占全球50%左右，是世界上最大的热泵生产国和出口国。

我国热泵行业受益于国家气候安全及能源安全战略的长期性和确定性，有望长期享受政策红利。国家大力支持热泵发展，在可再生能源、建筑节能、新能源技术推广应用等方面颁布了相应的政策文件。

2021年10月，国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》提出推进终端用能领域以电代煤、以电代油，推广新能源汽车、热泵、电窑炉等新型用能方式。

2022年3月，住房城乡建设部发布的《住房和城乡建设部关于印发“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划的通知》，提出加强可再生能源利用。推广应用地热能、空气热能、生物质能等解决建筑采暖、生活热水、炊事等用能需求。实施建筑电气化工程，夏热冬冷地区积极采用热泵等电采暖方式解决新增采暖需求。

2022年7月，住房和城乡建设部、国家发展改革委出台《城乡建设领域碳达峰实施方案》，指出要推广空气源等各类电动热泵技术，推广热泵热水器、高效电炉灶等替代燃气产品。

2024年3月，国家能源局发布《2024年能源工作指导意见》，促进北方地区清洁取暖持续向好发展，因地制宜推进超低排放热电联产集中供暖和地热、太阳能、生物质能等可再生能源供暖，逐步发展电力、工业余热、核能供暖等多种清洁供暖方式，推动具备条件的清洁供暖项目稳妥有序实施。

2024年5月，国务院颁布的《2024—2025年节能降碳行动方案》中，提到了推进存量建筑改造。落实大规模设备更新有关政策，结合城市更新行动、老旧小区改造等工作，推进热泵机组、散热器、冷水机组、外窗（幕墙）、外墙（屋顶）保温、照明设备、电梯、老旧供热管网等更新升级，加快建筑节能改造。

为什么热泵会备受关注

国际市场对热泵技术的重视程度与日俱增，我国也出台了多项支持鼓励热泵技术推广应用的政策文件。为什么大家如此关注热泵？热泵技术又将在未来全球的绿色低碳转型中发挥怎样的作用？

（1）热泵是未来城市供热脱碳的关键技术

我国化石能源消费中，有相当比例用于居民的供热采暖，供热碳排放也是我国全社会碳排放的重要构成。在北方农村分散式采暖、城市新建/改造区域的分布式采暖、非强制供暖地区分布式供暖、生活热水供应等场景中，建筑的用热需求均可以通过 “热泵+可再生能源电力”实现零碳供应。同时，热泵因其节能高效的特点，在供热运行费用方面较其他技术手段亦有其优势，并已获得市场验证。在全社会全领域节能降碳的时代背景下，热泵技术的推广应用将成为推进建筑乃至城市供热脱碳的关键技术路径。

（2）热泵技术的工业应用值得期待

工业是我国最主要的能耗与碳排放部门，而工业用热的脱碳是工业部门实现碳达峰碳中和的难点痛点问题。目前，众多热泵厂商均在探索热泵技术在工业中的应用，如使用热泵为工业生产提供蒸汽等，并已取得了良好的进展，在酿酒、造纸、冶金等行业已有示范性应用。虽然高品位高负荷的高强度工业用热需求现尚无法通过热泵技术解决，但随着技术发展进步，未来热泵技术亦必将在工业领域发挥更大作用，值得期待。

（3）热泵符合未来用能电气化发展的关键方向

双碳背景下，化石能源退坡，以绿色电力为代表的的可再生能源将成为我国现代能源体系和新型电力系统的主体能源，终端用能的电气化转型是必然趋势。热泵通过消耗电力实现供热，它的普及推广有助于提升终端用能电气化水平与绿电消纳能力。如与储能蓄能等方式相结合可增强电网的灵活性，进一步支持电力系统脱碳。国际能源署（IEA）认为热泵是碳中和目标下建筑电气化最大机会。减碳潜力5亿吨，相当于欧洲所有汽车改为新能源汽车的减碳潜力。

（4）热泵有望成为我国新的绿色经济增长点

如前文所述，我国热泵产量占全球50%左右，是世界上最大的热泵生产国和出口国，在全球热泵产业链中占据关键地位。一方面，大力推广热泵应用可拉动促进国内清洁供热改造、设备更新等绿色投资激发经济活力。另一方面，大力发展热泵产业可促进贸易出口，在全世界如此重视热泵技术的当下，热泵产业有望成为继风电、光伏、新能源汽车后的下一个绿色经济增长点增长极，助力我国的经济发展，打造新质生产力。