核心定义与关键数据
所谓低品位能源, 这个概念里的英文叫做Low-grade Energy, 它说的就是那些温度在450 K以下的情况, 换算过来大概就是177 ℃左右。这类能源, 还有一个特点, 就是品位比较低, 很难被非常直接且高效地利用去干活。
那么具体到底包括什么, 主要有这么些东西, 比如工业过程里产生的余热跟余压, 还有埋在地下的浅层地热能, 空气里的热量、水里的热量以及土壤当中的热能也算在内。另外还有那种品位比较低的太阳能形态, 还有就是生活领域产生的有机废弃物所蕴含的那些通过生化反应能够释放出来的能量。
根据国家发改委以及工信部公开的这些数据, 我国工业领域里每年能够进行回收的余热资源差不多是有3.5亿吨标准煤那么多, 但是现在实际的回收利用率还不到30%低品位能源利用低品位能源利用，大量的低品位热能都变成了废热而直接被排放掉, 这就造成了很显著的能源浪费, 而且还导致了碳排放的增加, 关于低品位能源利用的核心技术路径, 它大概可以被概括为是“梯级回收, 然后再加上热泵提质, 最后再用到热电联产”这样的三级体系里面去。
主要来源分类
工业余热, 它主要是来自冶金行业排放的烟气所携带的热量、化工行业排放的冷却水所携带的热量、水泥行业排放的烟气所携带的热量以及电力行业排放的烟气或冷却水所携带的热量。在这些热源里面, 可回收利用的部分中, 这一类资源所占的比例是最大的份额。
浅层地热能是指在地下0～300 m这个恒温层里面, 温度保持在15～25 ℃这样一个状态, 这种能源是适合用来做区域供暖以及区域冷制的。
空气、水、土壤源, 它们作为热泵系统的低位热源, 在冬季这个时间段里, 能够从温度处于10～15 ℃范围的环境中去提取热量。
低品位太阳能与生物质是指中低温集热, 以及有机废水进行厌氧发酵产生沼气等等这些内容。
核心技术路线
1. 热泵技术（核心）, 它通过输入机械能, 把低品位的热能提升, 提升到可以被人利用的品位。水源、地源、气源这些种类的热泵, 它们的能效比COP可以达到3.5到5.5之间。
也就是说, 如果消耗了1 kW的电能, 就可以搬运3.5到5.5 kW的热量。这种方法是目前把低品位热能用起来, 最划算的首选手段。
2. 有机朗肯循环指的是这样一个东西, 大家一般把它简称为ORC大城新闻网，它适合用来对付那些温度在100到250摄氏度之间的中低温余热, 在这个过程里选用的工作介质可以是像R245fa, 还有异丁烷之类的物质, 这一种单台机组的功率范围大概在50到500千瓦之间, 它的发电效率大概处于10%到15%这个水平。
3. 吸收式/吸附式制冷这种技术和方式, 是利用工业生产过程中产生的温度中等偏低的余热来作为动力, 去驱动那些用来制造冷水的机器设备, 也就是所谓的冷水机组, 其能量效率比值COP的大致范围在0.7到1.0之间, 这样做的主要目的是为了替代使用电力来进行制冷的传统方式, 并且在化工工厂以及数据中心这些地方, 得到了特别广泛的使用和推广。
4. 相变储热与梯级利用, 它是把不同温度段的余热按照特定的顺序进行分配, 具体做法是让高温段用来发电, 中温段用来制冷或者供暖, 低温段用来预热, 这种分级处理的方式, 能够让整体的热效率提升达到20%以上。
政策支持与标准
国务院发布了《"十四五"节能减排综合工作方案》, 这个文件的印发号是国发〔2021〕33号, 在该方案里明确规定了要将余热余压回收列为重点工程。
根据工信部发布的《重点工业行业能效标杆水平》中的相关要求, 在钢铁行业以及水泥行业这两个领域里面, 所有新建的项目, 它们对于余热回收率这一部分指标的数值, 必须是达到或者超过百分之九十的这个标准才行。
国家发改委开展多能互补综合能源示范项目相关工作, 针对热泵配合地热能这种项目类型, 给予运营补贴, 补贴标准为每千瓦每年0.2元至0.5元之间, 不同的地方具体执行标准会有所不一样, 需要以当地发布的具体文件为准。
现行标准：GB/T 18037-2017《地源热泵系统工程技术规范》、GB 30253-2013《工业企业能源审计技术规范》。
典型应用场景
趋势判断
现在随着有关双碳目标的各项措施在不断推进, 加上电价波动的幅度也越来越大, 所以利用低品位能源这件事, 已经从以前那种可做可不做、可以随便选的情况, 变成了一个必须得去做、没有别的退路的选择。
从2025年开始, 对于所有新建的工业项目在进行能效审查的时候, 已经把它把余热回收这一块内容放到了强制必须执行的条款里面去了。而那种把热泵技术和可再生能源提供的低位热源结合在一起使用的耦合方案, 预计在最晚到2030年之前, 将会形成超过5000亿元那样一个大的市场规模。
企业应当要先对现有的热源进行品位测绘, 然后再去匹配梯级利用方案, 这样做是目前投资回报率最高的能源改造路径。
