风热技术革新供暖：零碳供热新方案助力减碳目标

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当前，我国在实现“十四五”碳排放强度目标的道路上仍面临诸多挑战。极端天气事件的频发使减少碳排放成为社会共识，然而在实践中，“减碳难”的问题日益凸显。特别是在供暖领域，高碳排放问题亟待解决。那么，如何突破这一困境？中科院工程热物理研究所的风热技术或许能提供新的解决方案。

中科院工程热物理研究所的风热技术颠覆了传统“发电-供暖”的技术路线，直接将风能转化为热能。这一创新技术不仅有效解决了传统供热的高碳排放问题，还实现了高效、低成本的供暖，有望成为未来能源转型的重要里程碑。据悉，风热技术将在今年逐步落地，为工业园区生产供热以及北方地区居民供暖提供零碳方案。

完成碳排放强度目标仍存挑战？关键在于电网并网制约与供暖转型难题

根据2025年政府工作报告，单位国内生产总值能耗需降低约3%。国家统计局数据显示，2024年我国单位GDP能耗强度同比下降3.8%。基于前四年数据，若2025年能耗强度再降3%，我国将轻松完成“十四五”能耗强度下降13.5%的目标。然而，碳排放强度目标却不容乐观。前四年数据显示，我国碳排放强度已下降约8.6%，但18%的下降目标仍有较大差距。

为何在大力发展风电、光伏等新能源的背景下，碳排放仍难以降低？中科院工程热物理研究所风电中心研究员钟晓晖指出，主要受两大因素制约：新能源发电并网受限和供暖领域绿色低碳转型困难。

“新能源电力并网受限，电网稳定性问题突出。”钟晓晖解释道，当前能源转型存在一个悖论：为增加新能源装机容量，不得不配套建设煤炭发电作为应急调峰储备电源，导致碳排放不降反升。2023年，蒙西、青海、甘肃等地区风电弃风率分别高达6.8%、5.8%和5%，青海、西藏弃光率更是达到8.6%和22%。

另一方面，供暖领域是碳排放的“大户”，约占全国总量的40%。“供热减排更难，因为涉及民生供暖和工业用热，不能简单关停。”钟晓晖介绍，当前我国供暖主要依赖煤炭、天然气和电力。国家能源局“十四五”规划也显示，我国可再生能源供暖面积仅占北方地区供暖面积的18%，远低于燃煤热电联供机组和天然气锅炉等高碳排放方式。

“探索直接利用新能源供热的技术方案，对减少碳排放、保护环境意义重大。”钟晓晖强调，这不仅能缓解能源供应压力，还能优化能源结构，推动可持续发展。

“风热机组”技术：高效清洁供热，破解碳排放和经济性难题

从“煤改气”到“煤改电”，我国虽探索了多条清洁能源取暖路径，但并未从根本上解决碳排放问题。天然气燃烧仍产生大量二氧化碳，而“煤改电”受制于电力结构中煤炭占比（2024年煤电发电量占比54.8%），并未实现真正的零碳排放。

“直接使用新能源供热是更有效的选择。”钟晓晖说。其研究团队基于多学科交叉，首次提出“风热机组”概念，研制出全球首台2MW风热机组样机并完成工程示范。风热技术直接将风能转化为热能，无需经过发电环节，大幅提升风能利用效率，核心优势在于高效制热、对电网无冲击、储能成本低、与供热场景高度匹配。

风热技术结合了风能和热泵技术，热泵能从土壤、空气或余热中提取热量，1单位机械能可产生3~5单位热量。当风能与热泵结合时，系统能源利用效率还能提升15%，相同电能消耗下可产生更多热量。与传统取暖相比，风热技术不仅更清洁，成本也更低。

过去，煤炭价格低廉，供热企业利润丰厚。但随着煤炭价格上涨、供热价格不变，企业利润空间被压缩，甚至出现亏损。为节省成本，部分企业减少供热时间和质量，导致居民供暖不足。政府不得不提供大量补贴，并调整供热时间、实时调整供热量以减少消耗。“风热供暖技术可有效缓解这一场景，运行成本更低。”钟晓晖说。

风热机组应用前景广阔：为城镇建筑、油气领域、低碳园区供热

风热机组在城镇建筑清洁供暖、油气领域低温加热和农业农村领域应用前景广阔。已在河北涿鹿黄帝城小镇完成工程示范，为达华建国酒店4000m²建筑提供100%可再生能源供暖。2019年完成的国际首套百千瓦级风热机组样机，制热工况下产生50~60℃热水，制热COP达3.5以上。

“由于百千瓦级风热机组产业配套不足，设备造价高，我们研发了兆瓦级风热机组，突破2.0MW整机设计、智能控制、热力循环优化等关键技术。”钟晓晖介绍。风热技术特别适用于东北、华北、西北等地区，这些地区风能资源丰富且供热需求大。吉林松原、黑龙江大庆等地已积极对接相关项目，当地燃煤锅炉供热亏损高达3亿元，急需替代方案。

此外，该技术也可用于工业领域低温加热。油田领域30%原油用于低温脱水伴热，是风能热泵机组的应用场景。目前，榆林市榆横工业园区、张家口塞北管理区、吉林省乾安县等已签订风热机组供热项目框架合作协议。

中国高碳产业面临转型压力：风热技术如何助力？

2026年1月1日起，欧盟将正式征收碳关税并逐步取消免费碳排放配额，对中国高碳产业产生深远影响。钟晓晖指出：“碳关税将直接传导到中国企业，因为中国制造产业链环环相扣，任何环节的碳排放都会影响整个产业链。”

这意味着碳排放指标将成为“硬通货”。钟晓晖解释：“碳排放指标将直接影响企业运营和发展。中国制造业链条紧密，碳排放限制将直接关系到成本结构和市场竞争力。出口型企业若供应链中某个环节使用高碳能源，将不得不支付额外碳税，影响产品国际竞争力。”

“碳排放指标将成为企业发展的关键约束条件。若真的要交碳税，大型能源企业若继续现有高碳生产模式，利润可能大幅下降甚至变为零。”钟晓晖说。随着碳关税实施，地方政府和企业对碳减排技术的需求将更加迫切。钟晓晖透露：“地方政府迫切需要通过引入风热等清洁能源项目解决供热问题，同时保留新增碳指标吸引低污染、低能耗产业入驻。”

“引入风热项目不仅能解决供热问题，还能保留新增碳指标，为地方经济可持续发展奠定基础。”钟晓晖总结道。

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