武汉市制冷能效提升线路图研究.pdf

武汉市制冷能效提升线路图研究 终期报告 武汉市节能监察中心 华中科技大学 中信建筑设计研究总院有限公司 武汉市交通战略发展研究院 2020年 7月 I 前 言 2016年 10月，包括中国在内的关于消耗臭氧层物质的蒙特利 尔议定书缔约方在卢旺达首都基加利一致通过了基加利修正案， 旨在减少氢氟碳化合物的生产和使用。根据联合国环境署预测，在基 加利修正案的限制下减少的氢氟碳化合物排放，预计可避免本世纪 末全球温度升高 0.5 。 2018年 1月 ， 由能源基金会牵头实施的 “基加利制冷能效 -中国项 目 ”在北京正式启动 。 该项目旨在通过支持制定中国制冷能效战略 、 政策、制冷设备能效标准和标识，推动市场转型，帮助中国在制冷能 效提升的同时，使用气候友好型制冷剂，削减氢氟碳化合物的使用， 使中国到 2020 年，将高效、气候友好型制冷产品的市场份额比现在 提高 10-15，助力中国兑现国际承诺，实现绿色低碳发展。 武汉市 作为 制冷 能效提升试点案例城市， 在 能源基金会资助下 开展了本研究 。 基于武汉市制冷行业能耗大、节能潜力高的特点，结合武汉市面 临的能源消费总量控制、环境治理、实现碳排放达峰目标的巨大压力 以及国家大力推进绿色 高效制冷行动的大背景，本 研究 通过 多渠道 开 展全市制冷情况的摸底调查工作 ， 摸清居民生活、工业生产、服务业、 交通四大领域 制冷 现状； 分析 全 市制冷领域 存在的主要问题 ； 基于 LEAP软件和相关调查数据，建立武汉市制冷系统模型 ， 通过情景分 析法， 明确 武汉市制冷能效提升目标 ； 提出可行的能效提升措施 ，并 制定武汉市制冷能效提升线路图。 通过以上研究，为武汉市推进制冷 II 能效提升工作提供依据 ，并 对 促进制冷产业的绿色化、高效化发展， 对武汉市控制能源消费总量，实现碳排放达峰目标有重要的意义。 本 研究 承担 单位 ： 武 汉 市 节 能 监 察 中 心 华 中 科 技 大 学 中信建筑设计研究总院有限公司 武汉市交通战略发展研究院 本 研究 主要 参与 人 ： 项定先 卢腾飞 王 贲 孙路石 陈焰华 於仲义 佘世英 孙小丽 刘 毅 江 强 林 春 王 丰 周 宇 翁小 龙 黄 姝 本 研究 主要 评审 人 ： 成建宏 陈敬良 陈 路 王益有 雷建平 周东化 III 目 录 前 言 . I 目 录 . III 1 绪论 . 1 1.1 制冷产业发展概述 . 1 1.2 环境保护对制冷产业的影响 . 2 1.3 绿色高效制冷行动方案 . 7 1.4 武汉市制冷领域基本情况 . 9 1.5 研究内容及方法 . 11 1.6 研究意义 . 14 2 武汉市各领域制冷现状分析 . 16 2.1 武汉市概况 . 16 2.2 空调销售市场 . 18 2.3 居民生活领域 . 26 2.4 工业领域 . 32 2.4.1 电子电气设备制造行业 . 35 2.4.2 食品加工制造行业 . 37 2.4.3 医药制造行业 . 38 2.4.4 汽车制造行业 . 39 2.4.5 冷链物流行业 . 40 2.4.6 信息技术行业 . 42 IV 2.4.7 其他工业行业 . 43 2.5 服务业领域 . 44 2.6 交通领域 . 52 3 武汉市制冷需求和节能潜力分析 . 56 3.1 居民生活领域 . 56 3.1.1 情景设置 . 56 3.1.2 节能潜力分析 . 60 3.2 工业领域 . 64 3.2.1 情景设置 . 64 3.2.2 节能潜力分析 . 68 3.3 服务业领域 . 72 3.3.1 情景设置 . 72 3.3.2 节能潜力分析 . 75 3.4 交通领域 . 78 3.4.1 情景设置 . 78 3.4.2 节能潜力分析 . 81 4 武汉市制冷能效提升线路图 . 85 4.1 措施分析 . 85 4.1.1标准制定与推行 . 85 4.1.2政策支持 . 91 4.1.3宣传推广 . 97 V 4.1.4专项工程 . 102 4.2 制冷能效提升路径制定 . 128 4.2.1总体目标 . 128 4.2.2主要任务 . 129 5 结论 . 136 5.1 武汉市制冷用能总量大、增速快 . 136 5.2 武汉市制冷领域问题与节能潜力并存 . 137 5.3 武汉市需科学推进制冷能效提升 . 138 5.3.1出台制冷能效提升专项政策规划 . 138 5.3.2建设绿色高效制冷示范区域 . 139 5.3.3加快高效制冷技术的研发和应用 . 139 1 1 绪论 1.1 制冷产业 发展 概述 随着社会经济的发展，工业生产、交通运输、服务业和居民生活 等不同领域对制冷的需求 正在快速 增长，制冷产业已经发展成为制造 业的重要组成部分，制冷产品已经遍布社会生产、居民生活的各个角 落 ：高速城市化步伐带来的高楼大厦林立，工作和生产环境的提高， 使得大型制冷空调设备广泛应用；交通运输行业的发展，汽车、高铁、 飞机空调的大量使用，导致交通运输制冷设备需求逐渐增加；食品安 全和健康卫生的广泛关注，导致冷 链（冷库、冷藏车、超市冷冻设备 等）在蔬菜、肉类、水产品和冷饮等加工运输过程中广泛推广；城镇 和农村居民生活水平的提高也引发了家用空调、家用冰箱和冰柜市场 的蓬勃发展。 据估计，当前全球制冷、空调市场的规模约为 1.8-2.3 万亿元，是仅次于石油的第二大能源行业 ，全球有超过 1500 万人受 雇于该行业 。 在全球制冷需求不断增长的背景下， 制冷设备的能源 消 耗 总量也在快速增加， 已 成为全球能源消费 中举足轻重 的 一大用户 。 以建筑领域的制冷需求为例， 国际能源署（ IEA）在制冷的未 来报告中指出 ：当前建筑制冷能耗在建筑内所有末端能耗用 能中增 长最快，人口增长、经济发展、城市化率不断提高、气候变化导致的 极端天气都会推动建筑制冷需求的快速增长 。 截止 2016 年末，全球 建筑 领域 制冷、 空调设备的保有量达到 16 亿台，总装机容量高达 2 11673GW，其消耗的电能占 建筑总电耗的 18.5%，占 全球总电耗的 10%，占全球一次能源消耗总量的 3%。据估计， 到 2050年，全球 建 筑领域 的制冷、空调设备保有量将 增长 2.5 倍， 达到 56 亿台 ； 总装 机容量 将从 1.17万 GW增长至 3.7万 GW，制冷所需的能源需求量将 增长 3倍 ；局时，建筑制冷电耗 在建筑总电耗中的占比将提升至 30%， 在全球电耗中的占比将提升至 16%。 当前，制冷产业已经成为我国经济发展的支柱产业 ，制冷产品是 满足人民美好生活需要和消费升级的重要终端消费品。我国是全球最 大的制冷产品生产、消费和出口国，制冷产业年产值达 8000 亿元， 吸纳就业超过 300万人，家用空调产量全球占比超过 80%，电冰箱占 比超过 60%。我国制冷用电量占全社会用电量 15%以上，年均增速 近 20%，大中城市空调用电负荷约占夏季高峰负荷的 60%。 伴随着 我国近十几年来经济的快速增长，日益增加的制冷需求在推动制冷产 业快速壮大发展的同时，也带来不少问题。长期以来，我 国制冷设备 市场庞杂，设备质量、能效和管理水平层次不齐，导致了我国制冷行 业整体能源利用效率偏低，制冷行业领域能效提升工作进展缓慢，甚 至成为当前能源变革中的一块盲点。总体而言，我国制冷领域的能源 消费呈现能耗总量高、增速快、节能减排潜力大的特点，主要制冷产 品节能空间达 30-50%。 1.2 环境保护 对制冷产业的影响 制冷技术作为二十世纪对人类社会产生重大影响的工程技术成 3 就之一，在造福人类社会的同时，也难以避免的对环境造成 负面影响 。 制冷 产业对环境的影响主要来源于两个方面：（ 1）制冷设备运行过程 中消耗能源所间接导致的温室气体 排放 ； （ 2）制冷设备使用的制冷剂 造成的温室气体排放和臭氧层破坏。 国际能源署（ IEA）在有关报告中指出： 2018年，全球制冷 领域 所 产生 的碳排放量达到 41 亿吨，约占当年全球碳排放量的 11.8%。 从制冷行业的碳排放构成分析，建筑制冷占比为 38%，移动式制冷和 冷库等固定式制冷占比均为 31%。据估计，中国作为制冷设备的最大 消费、制造和出口国，其制冷行业的碳 排放量 约占全球制冷碳排放总 量的 33%。 而在可预见的未来，制冷领域对能源的需求将进一步增长， 所产生的的碳排放量也将持续增加。落基山研究所表示，因社会经济 发展 及城市化进程的不断推进，新兴经济体的民用空调需求将在 2050 年增长至当前的五倍，全球民用空调设备的使用量将达到 45 亿台。 在这期间，仅民用空调的增长部分，将带来 1320亿 -1670亿吨当量的 碳排放。因此，在世界各国日益重视控制碳排放总量以应对气候变化 的大背景下，提升制冷领域的能源利用效率势在必行。 相对于消费能源所间接产生的温室气体排放，制冷设备所使用的 制冷剂对环境的影响更受人们所重视。 从制冷技术诞生的那一刻起，制冷剂的发展就推动着制冷技术的 进步。上世纪 30年代 以来氟利昂制冷剂的出现使制冷设备在小型化、 高效 化、高可靠性以及品种规格、用途多样化等方面得到了前所未有 的发展。然而，在上世纪八十年代臭氧层的破坏引起了世界各国的广 4 泛关注和重视。为此，国际社会于 1985年缔结了维也纳公约，在 1987年进一步签署了蒙特利尔议定书，旨在通过控制对臭氧层有 破坏作用的物质的生产、消费，以保护关系到全人类未来生存与发展 的大气层。 CFCs 及 HCFCs 类制冷剂由于 ODP（臭氧层破坏系数） 较大，其使用生产受到严格限制。 从蒙特利尔议定书缔结至今， 全球共削减了 95%以上的消耗臭氧层物质（按 ODP当量计算）。截至 2010年 1月 1日 ，在全球范围内已实现了 CFCs制冷剂的全面淘汰， 成功遏止了臭氧层的进一步耗损，地表紫外线辐射基本保持恒定水平 。 作为负责任的大国，中国政府高度重视保护臭氧层工作，并于 1991年正式加入了蒙特利尔议定书。经过多年的积极行动和艰苦 努力，中国在 2007 年 7 月 1 日实现了 CFCs 消费的完全淘汰 ，为全 球臭氧层保护事业做出看突出贡献。 在 CFCs淘汰转换工作的提前完成的基础上，在 2007年 9月份 召开的蒙特利尔议定书第 19 届缔约方大会上，国际社会又进一步达 成了加速淘汰 HCFCs 的调整案，调整案规定：对于议定书第 5条款 缔约方（即通常所说的发展中国家），其 HCFCs消费量与生产量分别 选择 2009年与 2010年的平均水平作基准线，将 2013年的消费量与 生产量冻结在此基准线上，到 2015年削减 10%，到 2020年削减 35%， 到 2025年削减 67.5%，到 2030年完成全部淘汰；对于议定书第 2条 款缔约方（即通常所说的发达国家），其 HCFCs 的消费量和生产量， 2010年削减 75%，到 2015年削减 90%，到 2020年完成全部淘汰。 中国作为全球最大的 HCFCs 消费国，根据相关调查统计，在 5 HCFCs淘汰基线年的 2010年，其消费量达 到 29.8万吨，占世界消费 总量的 48%。巨大的消费量使得中国在 HCFCs加速淘汰进程中面临 着巨大的压力和挑战。国家环境保护部于 2008 年组织相关行业开展 了 HCFCs生成和消费淘汰的相关基础信息调查以及分行业的 HCFCs 淘汰管理计划的编制工作。截止 2015 年，我国各行业均超额完成了 10%的基线淘汰任务，同时第二阶段（ 2016-2020）的淘汰管理计划 编制工作正式启动。依据蒙特利尔议定书的规定和目前中国相关 行业的具体情况，工商制冷空调领域到 2020年将淘汰基线水平 33% 的消费量，其中通过投资改造生产线淘汰 6500吨的 HCFCs，涉及的 产品包括单元机、冷冻冷藏设备、热泵热水机、冷水机等，计划主要 采用 NH3、 CO2、 HCs、 R32 等作为替代制冷剂；在房间空调其生产 领域，到 2020年将淘汰基线水平 45%的消费量，其中通过投资改造 生成线淘汰 8170吨的 HCFCs，涉及的产品包括房间空调器、家用热 泵热水器等，计划采用 R290和 CO2替代制冷剂。 在臭氧层保护去的有效进展的同时，全球的环境保护形势也在发 生变化。温室气体排放会导致全球变暖已经成为人们的共识，近年来， 控制温室气体的排放、阻止全球变暖已成为全球环境保护的首要任 务。 2015年 12月，在巴黎气候变化大会上，近 200个缔约方一致同意通 过了全球气候变化的新协议巴黎协定，其目标是在本世纪将全球 平均气温升高幅度控制较工业化前水平控制在 2 内，并为将升温控 制在 1.5 之内为而努力。同时全球各国将尽快实现碳排放达峰，本 世纪下半叶实现近零排放。 2014 年 11 月 12 日，中国和美国共同签 6 署了气候变化联合声明，提出中国要在 2030年左右实现碳排放达峰。 2015年 9月，在美国第一届中美气候领导峰会上，武汉市加入了 APPC （中国率先达峰城市联盟），向世界做出了在 2022年 左右碳排放达峰 的承诺。 HFCs类制冷剂虽然 ODP值 几乎 等 于零， 但具有极高的 GWP（温 室效应系数）值 ， 通常大于 1000，所以国际上对 HCFs削减的呼声不 断高涨。 2016 年 10 月蒙特利尔议定书基加利修正案正式达成， 其对 HFCs制冷剂的淘汰进程做出规定。中国等主要发展中国家，以 2020-2022年间 100%的 HFCs年均值加上 65%的 HCFCs基线值作为 HFCs基线，自 2024年开始冻结， 2029年实现削减 10%， 2035年削 减 30%，直至 2045年完成 80%的削减量。通过此次新的修正案，将 有效控制强效 温室气体 HFCs的排放，从而在本世纪末减少全球升温 0.5 。相比不受控的情景， 到 2050 年中国通过削减 HCFs 可带来 300-400亿吨的碳排放量，为减暖全球升温 0.5 做出 三分之一的贡献。 根据 CCRA（中国制冷空调工业协会）的测算， 2013 年 中国 HFCs 制冷剂消费量约为 10万吨，其中工商制冷空调生产及维修领域为 2.5 万吨，家用制冷空调生成及维修领域为 4.0万吨，汽车空调生成及维 修领域为 3.5万吨。随着制冷需求的不断增加，以及当前正在开展的 HCFCs淘汰行动， 今后 几年我国 HFCs制冷剂的消费将 继续增长 ，巨 大的消费前景和市场增长前景将使我国未来开展 HFCs淘汰履约行动 时面临更加艰巨的挑战。 众所周知，目前在全球范围内都没有找到符合零 ODP、低 GWP、 7 安全、高效的完全理想的替代制冷剂，各个产品领域采用何种替代技 术路线仍存在许多争议。国际空调制冷和供热制造商协会联合会 （ ICARHMA） 于 2011年正式发布了 “制冷剂负责任使用声明 ”， 从全 球制造业同行的角度出发，明确提出选择未来替代制冷剂时，除满足 零 OPD、低 GWP外，还应该综合考虑制冷剂本身的热物性、制冷剂 和制冷系统的节能型、环保性、安全性、经济性等因 素，从制冷的整 个寿命周期气候性能（ LCCP）的角度出发选择对全球气候变化影响 更低的替代制冷剂，才能实现环境效益的最大化。近年来，全球都在 广泛组织开展替代制冷剂的研发、评价和应用推广工作。毫无疑问， 在可能的应用领域，加大力度推广 NH3、 CO2、 HCs等自然工质是一 种长期解决方案。但同时，在一些细分的市场和领域，某些特定的氟 化物，如 R32、 HFOs 及其混合物的应用也成为了一定时期内不可 替 代 甚至不可或缺的策略。 1.3 绿色高效制冷行动方案 我国作为世界上最大的制冷产品生产、消费和出口国，在制冷能 效提升、相关制冷剂替代 或 淘汰方面面临 着 巨大的压力。为贯彻落实 2019年 政府工作报告 和国务院 “十三五 ”节能减排综合工作方案 等文件要求，加快生态文明建设，促进绿色消费，推动高质量发展， 积极参与全球环境治理，国家发改委、工信部等七部门于 2019 年 6 月联合印发 绿色 高效制冷行动方案 （下文简称方案） 。 方案将绿色、高效作为我国制冷产业未来的发展方向，并制 8 定了如下目标：到 2022 年，家用空调、多联机等制冷产品的市场能 效水平提升 30%以上，绿色高效制冷产品市场占有率提高 20%，实 现年节电约 1000亿千瓦时。到 2030年，大型公 共建筑制冷能效提升 30%，制冷总体能效水平提升 25%以上，绿色高效制冷产品市场占有 率提高 40%以上，实现年节电 4000亿千瓦时左右。 为推进我国制冷产业的绿色、高效化发展，方案明确了以下 主要任务：（ 1）强化标准引领。大幅度提高制冷产品能效标准水平， 强制淘汰低效制冷产品，主要制冷产品能效限值达到或超过发达国家 能效准入要求，一级能效指标达到国际领先。（ 2）提升绿色高效制冷 产品的供给。落实绿色产业指导目录，推动政策、资金向绿色产 业倾斜，引导企业生产更加高效的制冷产品，加速淘汰 HCFCs 制冷 剂，限控 HFCs的使用。 （ 3）促进绿色高效制冷消费。完善节能环保 产品政府采购制度，扩大政府绿色采购范围，加大绿色高效制冷创新 产品政府采购支持力度 。 鼓励通过实施 “节能补贴 ”“以旧换绿 ”等措施 ， 采用补贴、奖励等方式，支持居民购买绿色高效制冷产品、更新更换 老旧低效制冷产品。（ 4）推进节能改造。重点支持中央空调节能改造、 数据中心制冷系统能效提升、园区制冷改造和冷链物流绿色改造等重 点示范工程，更新升级制冷技术、设备，优化负荷供需匹配，实现系 统经济运行，大幅提升既有系统能效和绿色化水平。（ 5）深化国际合 作。积极参与和引领全球环境治理体 系改革和建设，推动落实联合 国气候变化框架公约及其巴黎协定和蒙特利尔议定书，提 高能效、减少温室气体排放，削减 HFCs，展示我国负责任大国形象。 9 同时，为保证绿色高效制冷行动工作的顺利推进，方案还制 定了如下保障措施：（ 1）完善政策措施落实好现有的促进绿色产业发 展的财税金融等支持政策，鼓励地方进一步创新对绿色高效制冷产品 的支持方式，拓宽支持渠道。（ 2）强化监督管理严厉打击产品能效虚 标、认证检测作假、虚假宣传等行为，增大制冷产品抽查力度。（ 3） 积极宣传引导倡导健康理性的消费理念，引导节俭、文明、适 度、合 理的消费模式，营造绿色消费的良好社会氛围。 可见方案从标准制定、产品供给、用户消费、现有产品节能 改造、国际合作 、政策保障措施 等不同领域全方面的 明确了 我国制冷 产业未来的发展方向，是促进节能减排，应对 全球 气候变化，加快生 态文明建设的重要措施，对推动行业高质量发展，形成强大国内市场， 培育绿色发展新动能，落实国际减排承诺，推动蒙特利尔议定书 基加利修正案的批准和落实，深度参与全球环境治理具有重要意义。 同时也为武汉市开展推进制冷能效提升工作 提供了重要借鉴和参考 指导和遵循 。 1.4 武汉市制冷 领域 基本情况 武汉市是 中国中心城市之一， 2019 年武汉市常住人口达到 1121.20万人， 国内生产总值 为 16223.21亿元。 武汉市 夏日平均气温 超过 30 ，冬 季 平均气温接近 0 ，所以武汉市同时拥有巨大的制冷 和供热需求。 武汉市作为传统的工业城市，工业占全市 GDP的比重保持 40% 10 左右，规模以上工业企业超过 2500 家，工业能耗占全市能耗总量的 比重超过 60%。工业领域的生产、储存、科研、办公等配置有大量的 制冷设施，特别是近年来武汉市重点布局和发展的信息技术、生命健 康、智能制造三大领域， 其 制造和生产环境要求极高，多 数必须恒温 恒湿， 从而导致 工业制冷需求量高速增加。 武汉市在 “十三五 ”发展规划中提出 “十三五 ”期间 服务业 要 向 “产 业中高端 、 增长中高速 ”方向 升级 发展 ， 到 2020 年服务业占 GDP 比 重达到 55%。同时提出 要加快商贸、会展 等 发展，尤其是要推进现代 物流、软件信息等生产性服务业的规模倍增，能级提升，重点建设金 口港区临港仓储服务区 、 “光谷云村 ”、 左岭大数据产业园 、 临空港大 数据产业园等。 相 关数据表明， 商业中心、会展中心的制冷能耗占其 能耗的 20%-30%，仓储基地中冷库的制冷能耗占冷库总能耗的 50% 以上，数据中心的制冷能耗占其 能耗的 40%左右 ，因此武汉市服务业 的快速发展必然伴随着其制冷需求的 大幅度增加。 在交通领域， 武汉市当前拥有轨道交通运营线路共 9条，总运营 里程达 339 公里，位列全国第五。相关数据表明，地铁运营中空调、 通风系统的能耗占总能耗的 30%。同时， 2019 年武汉市汽车保有量 达到 336.8万辆 ，总油耗超过 420万吨，而汽车空调系统的能耗 约 占 其燃油消耗的 8-12%， 由于武汉市地铁运营里程的快速增长和汽车保 有量的持续增加，交通领域的制冷需求也将成为能源消费领域不可忽 视的重要部分。 同时，武汉市常住人口持续增加， 城镇化水平不断提升，居民收 11 入稳步增长，也推动了家用空调 和 冰箱的消费。 2019 年 年武汉市居 民生活用电量达到 126.20 万千瓦时，其中空调占比超过 30%。在可 预见的未来，武汉市 居民生活领域的 制冷需求将进一步 提高。 1.5 研究内容 及方法 基于武汉市制冷行业能耗大、节能潜力高的特点，结合武汉市面 临的能源消费总量控制、环境治理、实现碳排放达峰目标的巨大压力 以及国家大力推进绿色高效制冷行动的大背景，本 课题 将对武汉市制 冷能效提升路线展开研究，主要研究内容如下： （ 1） 开展 全市 各个领域制冷情况的摸底调查工作 。 摸清武汉市 制冷现状， 包括制冷产业的市场规模、生产消费 情况 ，各行业制冷设 备数量、种类、能耗量、能效等级、制冷剂种类、管理水平等。调查 对象包括居民生活、工业生产、服务业、交通四大领域。 通过召集各 主要空调厂商有关代表开展座谈会，了解武汉市家用、商用空调市场 现状，并听取各厂商的相关意见； 通过武汉市统计局、发改委等部门 和武汉市制冷 学会 成员单位已有数据资料，整理制冷设备制造、市场 供应和销售情况；针对工业领域制冷需求较大的企业，通过政府部门 自上而下下发工业企业制冷耗能设备（装置）运行及淘汰情况调查 表进行调查，同时选取有代表性的企业进 行实地调研；针对公共建 筑（商场、酒店、办公楼等）、数据中心和仓储冷库，根据现有统计 数据确定整体数量，采用分层抽样方法科学选取抽样调查样本，并通 过有关部门发放服务业制冷耗能设备（装置）运行情况调查表； 12 针对交通领域，通过市交委部门抽样调查地铁、公交、出租车公司， 制冷设备及能耗情况，通过武汉市交通战略发展研究院、大型汽车生 产制造企业收集不同类型的民用汽车制冷设备及能耗情况；针对居民 生活领域，采用 PPS 抽样调查方法对武汉市农村和城镇居民家用空 调和冰箱设备数据及使用时间进行调研。基于以上方法，掌握武汉市 各个领域制 冷现状 全面、可靠 的第一手资料。 （ 2） 分析武汉市制冷领域存在的问题并制定对应措施。通过摸 清武汉市制冷现状，分析当前存在的主要问题和各行业制冷能效提升 的重点、难点。结合制冷产业 发展现状、发展趋势和相关技术，提出 可行的能效提升措施（节能改造、产品替代、运行管理优化等） 。同 时，估算各个领域制的 制冷 能效提升潜力。 （ 3）建立武汉市制冷系统模型并进行情景分析。基于 LEAP 软 件 和相关调查数据 ，建立武汉市制冷系统模型。 通过情景分析法，考 虑技术进步、能效标准提升、管理优化、环保意识提高、政策引导 等 不同因 素，设置相关情景。对不同情景下武汉市制冷产业的发展、制 冷需求和消费情况进行预测分析，综合考虑不同情景下制冷领域的能 源消费、碳排放量和社会经济效益，选取最优情景，从而设定武汉市 制冷能效提升目标。 （ 4）制定武汉市制冷能效提升线路图。 根据情景分析结果，结 合武汉市各领域制冷现状、存在问题、应对措施和能效提升潜力，制 定武汉市制冷能效提升线路图，并提出相对的政策建言。 本文采用的主要研究方法如下： 13 （ 1）抽样调查法。抽样调查法是指从研究对象的全部单位中抽 取一部分单位进行考察和分析，并用这部分单位的数量特征去推断总 体的 数量特征的一种调查方法。其主要优点是： a. 抽样调查可以减 少调查的工作量，调查内容可以求多、求全或求专，可以保证调查对 象的完整性。 b. 可以从数量上以部分推算总体，利用概率论和数理 统计原理，以一定的概率保证推算结果的可靠程度，起到全面调查认 识总体的功能，可以保证调查的精度。 c. 因为抽样调查是针对总体 中的一部分单位进行的，抽样调查可以大大减少调查费用，提高调查 效率。 d. 收集、整理数据、综合样本的速度快，保证调查的时效性。 （ 2）情景分析法。情景分析法即以一定的设定好的社会、经济、 环境参数为 理论基础，以严谨合理的逻辑推理过程为手段对今后可能 出现的情况进行分类描述的一种 方法 。关于情景分析法，在情景设定 之前，研究者应该就已有的历史数据和历史现状进行深入探究，在此 基础上就今后可能出现的情况提出各种恰当的假定或者提出确定以 后想要达成的目标，亦即构想今后可能的发展方向，最终研究各类情 况和发展方向可以达成的可能性。 综上所述， 本 研究课题 的技术路线如图 1.1所示： 14 图 1.1 技术路线 1.6 研究意义 武汉市作为国家中心城市，始终以高质量可持续发展为目标，努 力建成有国际影响力的现代化大城市。然而当前 由于能源需 求的快速 增加和能源结构的不甚合理，武汉市在能源消费总量控制、碳排放总 量 达峰 、环境治理方面面临重大压力。 2015 年 9 月，在美国第一届 中美气候领导峰会上，武汉市加入了 APPC（中国率先达峰城市联盟）， 向世界做出了在 2022 年左右碳排放达峰的承诺；同时，在武汉市能 源发展 “十三五 ”规划中明确提出到 2020 年将能源消费总量控制在 5640万吨标准煤的目标。 如上文所述，武汉市制冷需求 增长迅速，制冷用能呈现总量大、 增速快、节能潜力大的特点。 因此，推动武汉市制冷能效提升工作， 促进制冷 产业 的绿色化、高效化发展，对武汉市控 制能源消费总量， 15 实现碳排放达峰目标有重要的意义。 本 课题 对武汉市制冷现状进行摸底调查，掌握详细可靠的第一手 资料；分析制冷领域存在的问题，制定相应措施，估算制冷能效提升 潜力；建立制冷系统模型进行情景分析，从而制定武汉市制冷能效提 升线路图并提出相应政策建言。通过以上研究，为武汉市推进制冷能 效提升工作提供 依据。 16 2 武汉市 各领域 制冷现状 分析 基于 前期展开的摸底调查工作， 本章节 对武汉市各个领域的制冷 现状 进行 整理 分析，主要包括空调销售市场、居民生活、工业、服务 业和交通五大 领域 。 2.1 武汉市概况 武汉作为湖北省省会，是 国务院批复确定的中部地区中心城市， 全国重要的工业基地、科教基地和综合交通枢纽。武汉地处江汉平原 东部、长江中游，长江及其最大支流汉江在城中交汇，形成武汉三镇 隔江鼎立的格局，市内江河纵横、湖港交织，水域面积占全市总面积 四分之一。截至 2019年末，全市下辖 13个区，总面积 8569.15平方 千米，建成区面积 812.39平方千米，常住人口 1121.2万人。 图 2.1 中国建造气候区划图 武汉市地处夏热冬冷地区，属北亚热带季风性湿润气候，呈现雨 17 量充裕、日照充足、夏季酷热、冬季寒冷的特点。如图 2.2所示，近 五年来，武 汉市最高日平均温度为 34.5 ，出现在 7月底 至 8月初 ； 最低日平均温度为 -3 ，出现在 1 月底 至 2 月初 。 2015-2019 年间， 武汉市年平均制冷度日数为 275.7 d， 采暖度日数为 1529.6 d， 图 2.2 武汉市全年温度变化情况 由于夏热冬冷的气候特点，武汉市同时具有较大的制冷和供热需 求。尤其是在夏季，随着极端高温天气出现的频率增多、居民生活水 平的提高和城市热岛效应的增强，全市电网最大负荷逐年递 增， 如 图 2.3 所示 ， 2019 年已达到 1186 万千瓦，其中降温负荷（制冷负荷） 占比接近 40%。电网最大负荷一般出现在 7月下旬到 8月上旬，与武 汉市夏季气温尖峰区间高度重合。 由于地处长江流域地区，市政无集 中供暖，故在冬季普遍采用空调等设备分散式取暖。 18 图 2.3 2013-2019 年武汉市最大用电负荷 2.2 空调 销售 市场 2019年武汉市经济总量达到 16223.21亿元，增速为 7.4%，相比 全国增速高出 1.3%。其中全市固定资产投资 8643.08亿元， 增长 9.8%； 与民生相关的投资力度进一步加大，如电力、教育、卫生、 交通和社 会工作投资等 ；人民生活水平持续提高，全市居民人均可支配收入达 到 46100 元，比上年增长 9.2%。 这一切均推动了武汉市地区中央空 调市场容量的进一步走高。根据 相关空调厂商的销售 数据推算， 2018 年武汉市中央空调市场销售总额达 10.4亿元，相比 2017年增长 10.6%。 其中家用中央空调市场销售额为 3.7 亿元，占比 35.6%，同比增长 15.6%；商用中央空调市场销售额为 6.7 亿元，占比 64.4%，同比增 长 8.1%。如图 2.4所示。 19 图 2.4 2017-2018 年 武汉市 中央空调销售额 商用中央空调的增长主 要来自于工程项目的推动。近年来，武汉 市供各种商用综合体、城市综合体、交通轨道等大型工程项目数量较 多，从而带动了商用中央空调市场容量的增加。相比而言，武汉市家 用中央空调的增长幅度更大，所占份额呈逐年提升趋势。 当前， 以多 联机为代表的家用中央空调 由于其美观、舒适性高、寿命周期长等优 势 越来越受人们 的 青睐 。很多中高端楼盘里家用中央空调产品的装机 率已经超过了家用分体式空调产品的装机率，风管机取代客厅原有的 柜机也成为一股潮流，而一些开发商在楼盘开发上只预留了 1-2个外 机位也促使人们选择安装中央空调。同时，众多空调厂商的大 力推广、 参与和近两年来武汉市蓬勃发展的房地产市场也进一步推动了家用 中央空调市场的增长。可以预见，随着人们生活水平的不断提高，家 装零售市场将成为武汉市中央空调市场增长的主要动力。 但进入 2019 年 ， 全市 中央 空调销售额 约为 9.7 亿元 ， 同比 减少 7.0%， 相比 2018 20 年 增速 放缓 。其 主要 原因 是 有 受制于低迷的经济形势；自 2017 年下 半年及以后出台的各种房地产市场限制措施，导致新房交房量急剧萎 缩；推行精装修房屋政策。 从不同品牌的市场份额上来看，格力、美的和 日立继续位居前三 甲。 2019年三者在武汉市的市场份额分 别为 18.9%、 14.9%、 10.0%， 累计到达 43.8%，相比 2018年（ 46.5%）有小幅 减少 。 紧随其后的分 别是大金、 麦克维尔 、 东芝、 约克、 天加、海尔、开利和特灵，其市 场份额均小于 10%， 具体如图 2.5所示。 在众多品牌中，格力、美的这两大国产品牌的市场份额均超过 15%，和其他厂家拉开了较大差距。这两大品牌渠道网络广泛、产品 线齐全，近年来，除继续夯实了他们在单元机和多联机上的优势外， 在离心机、模块机等产品上的推广也有了较大的突破。其余国产品牌 中，海信 日立的增长也是有目共睹，不管是在家装零售，还是在 工程 项目销售，近两年来海信日立在武汉市地区的 销售额 都有较大的增长。 另外值得一提的是，相对于工程项目市场品牌销售的相对均衡， 在家装零售市场上，品牌集中度相对较高，日立、大金、东芝、格力、 美的这五个品牌占据了武汉市 家 装零售市场接近 9成的市场份额，这 与不同品牌的市场侧重点不同有关 ，同时也反应了家装零售市场的用 户对品牌的认同和依赖性。 21 图 2.5 2017-2019 年 武汉市 中央空调 分品牌 市场份额 从分产品市场份额来看， 2017-2019 年不同类 型中央空调 在武汉 市的市场份额如图 2.6 所示，各类型中央空调的市场份额变化不大。 多联机依旧是武汉市中央空调市场上占比最大的产品， 2019 市场份 额为 44.6%，相比 2017 年有小幅 增长 ；其次是单元机，市场份额从 2017 年的 22.4%增长至 2019 年的 23.8%；其余的中央空调产品，诸 如离心机、螺杆机、溴化锂、 水地源 热泵 、模块机和末端等，市场份 额均小于 10%，其主要应用于工程项目领域。 由于大型项目数量不多， 出货额随着总容量的下滑而下滑，因此以离心机、螺杆机等为代表 的 大型冷水机组产品整体占有率跟 2018年 相比没有太大的波动。 在中央空调需求增长迅速的家装零售市场上，多联机依旧是占比 最大的产品， 2018 年市场份额约为 70%，销售主力是国产品牌和日 系品牌 ；其次是单元机，市场份额 超过 25%，由国产品牌主导；其余 中央空调产品市场份额累计不足 5%。 22 图 2.6 2017-2019 年 武汉市 中央空调分产品 市场 份额 空调的能效比决定 其 节能性，当前我国将各类空调产品的能效划 分为三个等级。 一级能效代表 绿色节能型产品 ，二级能效代表经济 型 产品，三级能效为市场准入型产品。 通过 对 2018 年间 麦克维尔 品牌的各类中央空调产品在武汉市地 区销售情况的调查，得到其中央空调 分能效等级的 市场份额 情况 ， 具 体 如图 2.7所示。 可见对于不同产品，其不同能效等级的市场份额占 比差别极大。 对于螺杆机、模块机和单元机 ，市场销售的产品以三级 能效为主，其市场份额分别为 52%、 75%和 90%；对于离心机和水 地 源 热泵，市场销售的产品以二级能效为主，其市场份额均到达 70%； 而对于中央空调中销售量最 多 的多联机，市场销售的产品全部为一级 能效。 同时，针对美的、海信日立、大金等品牌的市场销售情况调查 表明，其目前市场上销售的多 联机 100%为一级能效产品。由此可见， 目前市场上销售的多联机产品的能效比均达到甚至远超国家一级能 23 效标准。以大金品牌为例，相关销售数据表明，其 2018 年间销售的 多联机中有 98.82%为 “超高能效产品 ”， 即 IPLV能效比超出国家一级 能效标准 50%以上。 图 2.7 2018 年 武汉市 中央空调分能效等级市场份额 通过与相关 空调制造厂商 的交流 和相关资料的查阅 ，本文整理出 目前不同功率的 多联机 空调 IPLV 能效比 的行业先进值 ， 如图 2.8 所 示。 显而易见，当前多联机空调 IPLV能效比的行业先进值 （ 8.8-10.0） 已经远远 超过了国家 规定的 一级能效标准（ 3.6/3.55），从而导致市场 上所销售的所 有 多联机均为一级能效产品 。因此，当前的 国家能效标 准已经无法起到区分不同产品、引导市场健康发展的作用，提高我国 多联机的能效标准迫在眉睫。 24 图 2.8 多联机 空调 IPLV能效比行业先进值 除了中央空调外，本文也对格力、美的、海信日立等主要品牌分 体式空调 器 的市场销售情况进行了调查。 分体式空调 器 主要应用于民 用居住建筑和一部分办公、写字楼 ，这类用户往往对价格较为敏感。 如图 2.9 所示， 以美的为例 ， 其 2018 年在武汉市地区分体式空调 器 销量为 167000台，相比 2017年（ 129000台）增长幅度到达 29.5%。 图 2.9 2017-2018 年武汉市分体式空调 器 销量（美的品牌） 可见虽然越来越多居民选择在家中安装中央空调，但分体式空调 25 器 市场的增长依旧十分迅猛。这是由于选择中央空调的一般是 新装修 的 中高端楼盘用户， 占比不大；而大部分家用原本就使用分体式空调 器 的用户