热泵是一种低碳供暖技术，有潜力大规模减少建筑热量的碳排放。They use electricity to move heat from ambient outside air, water or ground to a building’s interior and to heat water.这个过程非常高效，热泵运行所需的每单位电力可以提供3到5个单位的热量1．除了高效，热泵还主要使用可再生热能，而不是依赖燃烧化石燃料。由于热泵的大部分有用热量来自取之不尽的环境资源，平均热泵提供的70-80%的能源是可再生的。即使今天的电力结构倾向于包括煤炭等化石燃料，热泵也可以减少世界上大多数地区的排放，这些地区在2015年占全球供暖能源需求的96%。2)．当用于驱动电动压缩机的电力来自低碳来源时，几乎所有有用的热量都变成了低碳甚至零碳1，2，3.，4．

在国际上，热泵已多次被确定为解决与保持建筑物温暖相关的碳排放的关键，具有成本效益的解决方案5，6、区域7，8国家层面9，10，11．低碳电力的成本在过去十年中也显著下降，支持了电动热泵的情况12．

然而，这项技术在许多国家的销量仍然不高13．欧洲引领了这一转变，从2015年起，欧洲的增长率达到了两位数14．包括中国在内的其他国家最近也出现了类似的情况15．与电动汽车市场类似，能源战略对这一技术的日益认可，以及清洁供暖的日益使用，预计将导致全球范围内更快、更有可能更重要的部署和使用热泵。

目前热泵的部署

根据国际能源署(IEA)的数据，到2020年，全球已安装了1.77亿台热泵(图2)。1)．这些热泵大部分在中国(33%)，其次是北美(23%)和欧洲(12%)。然而，直到最近，热泵市场的增长速度远远低于国际能源机构或英国气候变化委员会(CCC)脱碳情景的要求5，9．从国际能源机构的全球热泵库存数据可以明显看出这一点16:按照目前的速度，到2030年，全球将只安装2.53亿台热泵，而在IEA的净零情景下，当年需要安装6亿台热泵，缺口为58%(见图2)。1)．这包括空对空热泵、空对水热泵、水对水热泵和地对水热泵。

图1:全球历史热泵销售和IEA 2050年净零路径。
图1

蓝线从16中，基于市场增长率的橙色线预测16灰色线从5．

到2020年的全球热泵库存(蓝线)以及在过去趋势的延续下到2030年的增长(橙线)，与IEA净零路径下的装机数量(灰线)相比。

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有趣的是，在最冷的气候中可以发现热泵的最高渗透(图2)。2)，尽管部分媒体经常声称热泵在寒冷气候下不起作用。在欧洲，热泵占比最大的四个国家是挪威(占家庭的60%)、瑞典(占家庭的43%)、芬兰(占家庭的41%)和爱沙尼亚(占家庭的34%)。这四个国家也面临着欧洲最冷的冬天，这可以从供暖日数(相对于基础温度定义——超过该温度建筑就不需要供暖)看出。热泵的领先地位部分归因于这些国家历史上石油供暖的高度流行，以及通过减少取暖用油来应对石油价格危机的战略反应17．

图2:选定国家2021年热泵渗透率和采暖日数。
图2

图中显示了寒冷的国家(更多的供暖天数)往往有更高水平的热泵渗透。供暖天数是人口加权平均值，参考温度为18°C31．热泵渗透率显示了2020年选定国家每100个家庭中现有的热泵数量。数据来自14，18，22，32，33，34，35，36，37，38．

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市场趋势

尽管为了满足未来的情况，热泵的部署需要急剧增加，但到2020年，全球主要市场的热泵仅略有增长。2020年，国际能源机构数据16显示全球热泵市场仅增长3%。

增长缓慢的主要原因是全球COVID-19大流行以及相关的经济活动下降。在此之前，该市场每年以10%左右的速度增长。国际能源署的净零路径要求，到2030年，全球市场每年增长13%左右。

然而，在2020年放缓之后，2021年的初步数据表明，热泵市场在过去一年中出现了强劲复苏，在一些有数据的国家实现了两位数的增长。在整个欧洲，欧洲热泵协会(EHPA)观察到，2021年市场增长超过34%，每年销量首次超过200万台14．在欧洲销售的217万台包括193万台供暖设备和24万台热水热泵。其中94%使用空气，6%使用地面或水作为能源。荷兰、法国、意大利和德国的供暖和热水热泵销售增幅最大。

中国是世界上最大的空气源热泵市场，2021年销量增长约7%，达到1250万台(参考文献)。18)．中国的清洁供暖一直受到国家执行技术指令政策的推动，例如中国北方冬季清洁供暖计划和要求以电供暖取代燃煤供暖的电供暖政策19．这些努力得到了地方财政激励措施的支持，比如在北京，支持部署热泵20.．此外，中国通过《清洁空气法》改善空气污染的努力也支撑了热泵市场21．

在美国，空气源热泵的另一个主要市场，2020年空气源热泵的销量首次高于煤气炉。这一趋势在2021年继续下去，2021年市场增长率为15%，自2015年以来连续每年增长5%以上(参考文献)。22)．根据建筑类型的不同，大约40-50%的新建筑安装热泵作为加热设备23．美国的热泵安装部分受到一系列税收抵免(在系统成本的20-30%之间)的推动，这些税收抵免支持空气源和地热热泵的部署24．

讨论

尽管现在看来可能会进一步快速增长，但采用速度——以及如何衡量实现净零的路径——将在很大程度上取决于政府政策和能源价格趋势。最近欧洲和亚洲天然气价格的上涨增加了热泵与燃气锅炉相比的吸引力。但这种情况可能会改变。因此，持续的政策支持对于热泵仍然至关重要，在大多数情况下，热泵并不是主要的供暖技术。

The experience from selected countries with significant heat pump deployment suggests that a number of policy practices are particularly effective.

首先，政策制定者应该确保建筑业主有明确的经济动机来投资热泵。热泵的成本由两部分组成:资本成本和运行成本。一般来说，热泵的前期成本高于化石燃料替代品，而首次从化石燃料系统转换到热泵的过渡成本尤其高。向业主提供补贴，例如通过拨款计划、退税或低息贷款，可以帮助减少他们的前期成本。例如，这种金融工具已经在中国得到了应用20.，英国25、挪威26、芬兰25、瑞士13、德国27，以及美国的几个州。主要运行成本(与热泵使用的电力相关)将由电力成本、热泵的效率和建筑物的总体热量需求决定。增加化石燃料税可以减少运营成本的差异。瑞典、挪威和芬兰已经采取了这种做法28．从电力中取消税收和征税可以进一步改善热泵的商业案例，特别是在这些成本占最终电费的很大一部分的情况下。已经这样做的国家包括丹麦、荷兰，最近还有德国29．

其次，虽然定价和补贴显然是热泵政策图景的重要元素，但需要其他政策选项，广泛地归类为“监管”措施，以支持与气候目标一致的规模部署热泵。这些措施包括建筑标准、翻新标准、电器性能标准以及完全禁止使用化石燃料电器。美国、英国、德国、荷兰、比利时、瑞典、挪威、芬兰、丹麦和许多其他国家已经有了所有这些制度的变体。在某些情况下，例如在荷兰，混合系统(热泵加化石燃料加热系统)仍然被允许为建筑业主提供更多的灵活性。在使用此类监管措施时，重要的是要提前宣布，以便消费者和供应链做好准备。

最后，在不太成熟的市场，建立信任和消费者信心至关重要。例如，瑞典的经历就清楚地表明了这一点17．在瑞典，信息宣传活动、安装人员的高培训标准、安装和设备的技术标准以及客户投诉机制都是改变人们对热泵的看法的一部分，从一种不熟悉的和有潜在风险的技术转变为主流供暖系统的选择。

经验告诉我们，热泵市场的扩张在历史上是在一个支持性政策组合的背景下发生的，该政策组合结合了经济激励、监管、研发、培训和信息宣传，而不是单一的政策工具推动市场的吸收17，30.．有效的政策组合通常将金融工具(如赠款形式的金融支持、减税和贷款、碳税和支持性能源定价政策)与支持消费者信心的措施结合起来，包括跨部门热泵协会和促销活动、技术标准和技能。此外，建筑法规和设备标准用于逐步淘汰化石燃料供暖和/或强制使用包括热泵在内的清洁供暖技术。

结论

将新热泵安装的年增长率保持在足够的水平是世界各国面临的主要挑战。这需要继续扩大政策，以支持热泵的推广，并在2050年达到净零所需的浓度，并有助于将升温限制在1.5°C以内。最近的政策公告，包括禁止化石燃料供暖，热泵的授权和价格改革，表明政策制定者已经理解并愿意为市场提供必要的技术清晰度，以确保热泵安装率在未来几年进一步增加。最近的市场扩张使人们相信，如果有精心设计的政策支持，更快速的热泵部署是可行的。3.．

图3:2021年主要市场空气源热泵销量及市场增长情况。
图3

图中为年销售量在100万以上市场的空气源热泵的销售量及年增长率(一个)和有数据的主要市场(b)．左轴上的灰色条形表示年销售额，右轴上的红点表示观察到的每个国家的市场增长。日本市场在2021年收缩了5%，因此这里没有描述其负增长。数据来自14，18，22，32，33，34，35，36，37，38．

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