工业是全球能源消耗的主要部门，占30%，其中大部分由化石燃料供应。工业脱碳化的重点主要集中在钢铁和水泥部门，但低能耗部门（如食品和饮料、纺织、化工、造纸等）也具有巨大的潜力。这些部门为工业脱碳化和能源多样化提供了最直接、最具成本效益的机会。商业上可用的电力技术（包括热泵、电锅炉和电阻加热器）可以满足这些子部门的大部分热需求。
在工业中广泛电气化低温热和蒸汽，加上可再生电力供应的不断增加，可以实现多重效益。除了减少化石燃料的使用和相关排放外，它还可以通过降低对波动性油气价格的敞口来提高能源安全，并且在与热储存相结合时，它可以创造需求灵活性，有助于确保更高比例的可变可再生能源发电。
本报告探讨了如何通过电气化低温热和蒸汽来扩大可再生能源在工业能源组合中的作用。它重点关注欧盟、中国和东盟，考察了它们的技术经济潜力和现有的政策环境。最后，本报告提出了加速工业热电气化的优先行动领域。
提高能源效率是准备电气化低温热和蒸汽的基础步骤。能源效率措施降低了总热需求，减少了损失，从而能够实现更小、更具成本效益的电气化解决方案。在许多工业设施中，基本的优化，如回收和有效利用废热、改善绝缘、提高过程控制和工厂级热优化，可以相对低成本地立即减少燃料消耗。这些措施不仅减少了排放，还减少了投资电气加热技术的规模。因此，优先考虑效率最大限度地发挥了后续电气化工作的作用，并加强了从化石燃料转向清洁能源的商业案例。
工业热泵和电锅炉是用于热电气化的商业可用技术，但面临一些结构性障碍。大型工业热泵已经成熟，可以提供高达150°C的热量，而电锅炉可以产生高达350°C、压力约为70 bar的蒸汽。然而，由于电力与天然气价格比不利、电网连接时间长以及缺乏明确的政策框架，技术部署一直有限。支持性政策正在 gaining势头，但仍需更强的信号。
热储存是使低成本的可变可再生能源供应与连续的工业热需求相连接的使能技术。热储存系统可以由沙子、水泥和砖等低成本、简单的材料建造，可以储存高达1000°C的热量。在约15-20美元/千瓦时的价格下，它们比化学电池便宜得多，并且不依赖于全球供应链的关键矿物。尽管工业应用的热能储存市场仍在发展中，但项目正出现在多个地区。
世界各地都存在推动力。
在欧盟，通过热泵和电锅炉电气化工业过程可以增强能源安全。通过热泵和电锅炉进行的工业过程电气化具有技术潜力，可以将欧盟的工业化石燃料使用量减少近300 PJ。直接使用天然气进行工业热可能每年减少35 bcm，从而实现能源使用多样化并提高该大陆的能源安全。然而，在这个规模上用电力替代天然气和其他化石燃料将意味着每年需要额外的600 TWh的电力需求，相当于德国和荷兰每年电力消耗的总和。
与欧盟一些成员国现有的燃气锅炉相比，工业热泵在经济效益上具有吸引力。然而，范围很广，为41-74欧元/兆瓦时，反映了电力价格、能源税收和电网成本分配方面的差异。由于效率较低，电锅炉仍然更昂贵，但由于北欧地区电力与天然气价格比低以及有利于电气化的税收，电锅炉在北欧地区正越来越受欢迎。添加热储存将提高电锅炉的成本竞争力，降低对峰值电价的敞口，同时提高运营灵活性和整体能源效率。欧盟在工业热电气化方面的政策动力正在形成，其形式为可再生能源供暖目标和创新资金工具，但仍然处于早期阶段。
中国正通过一系列政策加速工业热的使用电气化。低温热和蒸汽的电气化具有技术潜力，可以将中国的工业化石燃料使用量减少近9000 PJ。直接使用天然气可以减少48 bcm，从而减少该国强烈依赖进口。同时，实现技术潜力将增加电力需求1700 TWh，这与中国在2025年至2030年之间太阳能光伏发电的预测增长相当。
直接使用太阳能光伏和风能，加上热储存，在中国为热电气化创造了新的机会。将工业消费者直接连接到捕获式可再生能源发电机（即太阳能光伏、陆上风电或混合系统）可以将蒸汽的热电气化成本从70-100美元/兆瓦时（并网）降低到大约50美元/兆瓦时。与并网工业热泵相比，今天在中国，电锅炉具有吸引力，但在廉价国内煤炭可用时则难以推广。
中国正通过其碳中和目标和国家及省级政策的协调来加速工业热的电气化。第十四个五年计划、部门能源效率计划、热泵和电锅炉行动计划、财政支持计划以及电网改革为部署提供了强有力的支持。然而，许多有针对性的政策仍然集中在能源密集型行业，这为将范围扩大到所有工业部门提供了机会。
工业园区在东盟工业版图中发挥着核心作用，并可能成为该地区热电气化的推动者。区域愿景和计划支持可再生能源、能源效率和绿色工业中心，但仍然集中在能源密集型行业。资本成本、电网限制和获得资金的有限性阻碍了部署，尤其是在印度尼西亚、马来西亚、泰国和越南等制造业中心。将政策和财政支持扩大到所有工业部门，以及有针对性的示范项目和电力市场改革，可以加速热泵、电锅炉和热储存的部署。
为了加速工业低温热和蒸汽的电气化，国际能源署建议采取六项优先行动：
- 将热电气化提升到政策议程中，并将其纳入工业路线图和目标，同时保持技术开放的方法，旨在培养广泛的可能途径的组合。
- 在长期电网规划中预见热电气化，并优先考虑具有需求侧灵活性的连接请求，以防止能力短缺并减少项目延误。
- 改革电力税收和收费，以在工业热供应中与化石燃料平起平坐，并奖励灵活的工业需求，可能通过降低网络电费来实现。
- 为资本和运营成本提供有针对性的早期支持，并实现创新商业模式，以加速热电气化技术的推广。
- 通过扩大教育和培训计划以及认证计划，增强技能和劳动力发展，以满足工业电气化专业知识日益增长的需求。
- 促进在技术标准框架方面的国际合作，以促进设备互操作性、更广泛地采用标准和实现规模经济。
