美国制造业中的热过程约占最终能源需求总量的三分之二。通过电气化实现工业热量需求的脱碳可能有助于减缓气候变化的努力。适用于一系列工业过程，而不需要对现有基础设施进行重大修改，可促进该行业的清洁能源转型。电动热泵是一种以可持续的方式适合于多个工业单元的工艺供热，同时也提高整体能源效率的技术。然而，尽管在工业过程中，在技术上可行的温度下提供高效和无排放的替代方案，但工业热泵（IHP）在美国的部署一直受到限制。编译 陈讲运
目前，文献中缺乏关于IHP在美国制造业中广泛应用的文献研究。解决这些文献差距，这项工作的目标是我)回顾当前最先进的和现实的全球应用，ii)分析技术、经济和节能和二氧化碳减少潜力的IHP技术的广泛部署在几个美国制造业在不同的能源供应和价格场景，和iii)识别的驱动因素和障碍，并提供行动计划克服障碍的实现。我们对以下工业部门进行了闭环IHP应用分析：肉类加工、乳制品、啤酒、罐头蔬菜和水果加工、甘蔗糖精炼、甜菜糖、玉米湿磨、大豆油、纺织纺织、纺织、纺织湿加工、纸浆和造纸以及汽车工业。
制定了二氧化碳减排成本曲线和节能成本曲线，分别估算了IHP应用中二氧化碳减排和节能的边际成本和技术潜力。结果表明，尽管目前平均美国电网排放因子高于天然气的排放因子，通电热水和蒸汽发电系统的13工业过程研究已经可以减少年二氧化碳排放约17吨二氧化碳每年2021年，假设100%的采用率的应用程序。然而，鉴于电网将进一步脱碳和可能完全脱碳在2050年，总二氧化碳减排潜力预计为5050年58吨二氧化碳（相当于美国制造业温室气体排放总量的5%），如图ES-1所示。该图还显示，到2050年，不同工业过程中的二氧化碳减排成本在49-160$/tCO2之间。由于具有高温提升（即热源和散热器温度之间的差异）的IHP应用的性能系数（COP）通常较低，在很少或不需要高温提升的工业部门（即大于100 K)的二氧化碳降低成本相对较低（例如，如图ES-1所示的汽车行业）。这意味着高温热源必须首先用于温度最高的散热器，以减少升升高和运行成本，并最大限度地提高热泵COPs。
就每个部门的二氧化碳减排成本排名而言，多种因素，包括当前特定工艺的锅炉效率、IHP的COP、所需的IHP能力，以及相应的投资和运营成本，影响了美国制造业中IHP应用的边际成本。其主要原因之一是造成较高的原因：降低成本是美国工业行业电力和燃料价格之间的差异。例如，美国工业的平均电价（即70 $/MWh）几乎比2021年的天然气的平均电价（即14 $/MWh）高出5倍。假设的热源温度，即25℃，是影响高成本的另一个因素，建议在较高的温度下探索和利用合适的废热源，以尽量减少温度升高，从而降低电力成本。
每个工业过程的二氧化碳减排成本对燃料和电价预测以及废热源温度相当敏感。进行了敏感性分析，以评估能源价格和源温度的变化对二氧化碳减排成本的影响。分析表明，如果IHP利用40℃的废热源（如果有的话），就可以显著降低成本，从而最大限度地降低温度升高，最大限度地提高COPs。因此，在高温下探索和利用热源来优化IHP的运行至关重要。进一步指出，如果天然气价格提高50%，kaiyun中国官方网站减排成本可以降低2-3倍。天然气价格必须提高到更接近电价的水平，以使IHP具有经济竞争力。
任何形式的碳价格计划（例如碳税或征税或限额交易制度等）这导致化石燃料价格上涨，可能会使通电过程中的热量供应大大提高成本效益。人们进一步认识到，如果电价比2050年的预期价格减半，成本最多可以降低6倍。这些情景结果表明，在未来降低电价可能是促进IHP在相关工业设施中的广泛应用的最具影响力的措施。
