家用暖气的未来：热泵和氢气的作用
引言
为了减轻气候变化的影响并确保全球气温上升不超过1.5°C，英国需要在经济和基础设施方面进行深远且雄心勃勃的去碳化努力。供暖领域约占英国排放量的23%，预计会更难实现脱碳。英国的供暖需求占住宅和商业物业最终需求的60-80%，且具有显著的日间和季节性波动。热泵和氢气供暖是减少家庭供暖碳排放的关键技术。
技术和供应
热泵
热泵是一种通过电力驱动，将外部热源（如空气、地面或水）的热量转移到建筑物内部的装置。其效率通过性能系数（Coefficient of Performance, CoP）衡量，每消耗1单位的电力可以产生3-5单位的热量。热泵的类型包括空气源热泵（ASHP）、地源热泵（GSHP）和水对水热泵（WSHP）。常见的热泵设备包括三菱和肯萨品牌的热泵，其理论效率和实际性能有所不同。例如，空气源热泵的平均季节性能系数（SPF）为2.6，而地源热泵的平均SPF为3.2。
氢气
氢气可以通过电解或化石燃料转化产生。电解产生的氢气被称为“绿色氢”，而化石燃料转化的氢气称为“蓝色氢”。氢气可以利用现有的天然气网络进行输送，但需要升级电网，包括替换钢制分配管道为塑料管道。氢气锅炉在安装后可以像燃气锅炉一样加热热水，并通过散热器传递热量。氢气的储存和运输需要额外的基础设施，包括安全设施。
需求和分布
热泵
截至2020年，英国共有26.5万台热泵安装，其中约87%为空气源热泵，地源和水源热泵合计占9%，热能热泵占4%。英国的热泵市场相对较小，但随着政府目标的设定，预计未来十年将显著增长。政府计划到2028年每年安装60万套热泵，并到2050年安装1900万个热泵。
氢气
氢气的使用面临许多挑战，包括现有天然气网络的升级、储存设施的建设以及安全问题。英国计划到2030年实现5吉瓦的低碳氢产能，但目前低碳氢的来源非常有限。氢气在建筑供暖中的应用取决于其成本竞争力和安全性。
实施障碍
热泵
热泵面临的主要障碍包括高昂的初期成本、缺乏合格安装人员、空间需求和电力需求。热泵需要加强电力电网以应对总电需求和峰值电需求，智能热泵可以缓解这一压力。
氢气
氢气的使用面临的安全问题、现有天然气网络的升级需求以及低碳氢的有限供应是主要障碍。此外，氢气在建筑供暖中的应用还受到成本竞争力的影响。
政策支持和建议
热泵
政府应通过政策支持和激励措施促进热泵制造的发展，包括建立专门的测试中心和建立热泵委员会。建议长期赠款以增加热泵行业的收入确定性，并引入绿色融资计划。
氢气
政府应支持电解槽的研发，以提高绿色氢的成本效益，并制定标准确保市场能为建筑供暖脱碳化的发展。建议在难以电气化的行业如工业和航运中战略使用低碳氢。
总结
热泵和氢气供暖是实现英国家庭供暖脱碳的重要技术。热泵的效率高且碳足迹低，但面临高昂成本和安装挑战。氢气可以利用现有天然气网络，但需要升级电网和建立储存设施。政府应通过政策支持和激励措施促进这两种技术的发展，以实现2050年的净零排放目标。
