热泵通过从周围环境吸取和释放热量，其效率高于其他传统热源。
英国的目标是到2035年所有新建供暖系统均为低碳系统，但要实现这一目标，仍需克服若干关键挑战。
灵活、互联且智能的热泵是一种可行的脱碳工具，有望为提高能源效率和减少排放提供一条路径。
在英国，我们面临三大危机：生活成本上升、能源安全和气候变化。供暖脱碳面临的挑战正在加剧这些危机。 据能源系统弹射中心（Energy Systems Catapult）统计，供暖占英国温室气体（GHG）排放总量的37%。
英国可通过四种主要方式实现供暖脱碳：电气化、区域供热、生物燃料和氢能。本文将重点探讨利用热泵实现供暖电气化。
热泵的益处与挑战
热泵自19世纪50年代起就已问世，其效率高于其他传统热源，因为它通过从周围环境吸取和释放热量来工作。与燃气、燃油和液化石油气锅炉等其他供暖方式相比，热泵利用电力制热，效率更高。为住宅和商业建筑加装热泵可降低能源消耗和碳排放，并有助于英国迈向净零排放。
英国政府预测，到2028年热泵安装量将每年增长60万台，并设定目标：到2035年新安装的所有供暖系统均为低碳系统。
然而，政府要实现这些目标，仍需克服若干关键挑战。
1. 认知不足 – 英国仅有27%的人 了解空气源热泵是什么，而且许多人对其工作原理和使用方式存在误解。要提高普及率，必须消除这些误解。
2. 供应链分散 – 英国各地缺乏技能熟练、训练有素的热泵安装人员，但他们对于推动热泵在全国范围内快速推广至关重要。
3. 高额前期投资 – 与燃气锅炉相比，热泵成本更高、安装耗时更长，而且通常需要事先进行大量改造。
4. 缺乏准确且可获取的数据 – 英国房产和住宅的数据不完整、不够及时且难以获取，导致难以了解客户需求。
5. 缺乏整合 – 往往较为 难以将热泵与电动汽车等新型低碳技术整合并连接，形成面向客户的统一方案。
6. 电网拥堵 – 可变、间歇性可再生能源发电量占比大幅上升，而电动汽车和热泵等技术的发展又使能源和电网容量需求持续增长，这正导致电网出现平衡与拥堵问题。
7. 监管障碍 – 补贴、征费和收费并未有效激励用户从天然气转向热泵。
热泵应对其中部分挑战的一种方式，是使所安装的热泵具备灵活性、互联性和智能性。
灵活型热泵 是指与热能存储装置相结合、可用于需求侧灵活调节的热泵。它们能够减少热泵的用电量并转移用电时段，以帮助平衡供需。因此，灵活型热泵可用于帮助将间歇性可再生电力接入电网，缓解平衡与拥堵问题，尤其是在冬季，并有助于应对每日用电高峰。
世界经济论坛如何推动能源转型？
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需求响应目前主要局限于使用热泵的大型工业用户。然而，由于住宅热泵的安装数量不断增加，且其供热需求并不具有时间紧迫性，它们具备用于灵活调节的潜力。
互联型热泵 是指接入互联网的热泵。 目前仅有23%的热泵接入互联网，而其中几乎没有可远程控制的。因此，大多数系统无法用于需求响应。这一情况正在改变：热泵控制系统现在可直接接入互联网，或通过网关接入，这是实现灵活性的关键支撑。
智能热泵 具备互联功能，可让用户掌控自身供暖。将热泵接入互联网的一种简便方式是通过智能恒温器。
智能恒温器可编程，能够根据每户住宅的供热特征为其量身定制方案，并利用分时电价，将供暖需求从昂贵的高碳用电时段转移开，同时充分利用低碳、廉价的非高峰电力。这使用户能够控制供暖并降低能源消耗和账单支出。
如图2所示，假设灵活性平均可为客户每年节省20%的能源，那么空气源热泵的总成本可能会低于燃气锅炉，并且在10年内，其成本可大幅低于燃油和液化石油气锅炉，同时排放更少的碳。灵活性有助于减少碳排放总量，并拉大热泵与其他替代方案之间的差距。燃油和液化石油气供暖的家庭最有动力改用空气源热泵，而英国有15%的家庭未接入天然气管网，因此从这些家庭着手推动热泵转型具有重大机遇。
灵活、互联且智能的热泵已成为一种可行的脱碳工具，有望为提高能源效率和减少排放提供一条路径。目前，该市场需要在技术、创新以及与客户和行业的沟通方面进一步投入，以推动市场规模化发展。
