系统转型必要性

对于努力履行2015年《气候变化巴黎协定》中的气候承诺和实现2030年可持续发展目标的国家来说，对基于可再生能源的高效供暖和制冷服务的需求已成为一个紧迫的优先项。同时，向更清洁、更可持续的供暖和制冷解决方案过渡，有望吸引大量投资，创造数百万个新的就业机会，并推动全球Covid-19危机后的持久经济复苏。

供暖和制冷需求约占全球最终能源消耗的一半。其中，近50%用于工业生产过程，另外46%用于住宅和商业建筑，用于空间和水加热，其次用于烹饪。其余的则用于农业，不仅用于加热温室，还用于干燥、土壤加热和水产养殖。这些能源大多来自化石燃料或生物质的低效利用。因此，供暖和制冷是空气污染的主要来源之一，占全球能源相关二氧化碳排放量的40%以上。

供暖和制冷的需求将持续增长。自1990年以来，全球的制冷需求已经增加了三倍，而且随着气候变化增加了热浪的数量和严重性，为数十亿人提供空调和制冷的紧迫性增加。

能源转型对于目前无法获得清洁、低成本和可靠的供暖和制冷服务的人来说至关重要。仅在非洲，为家庭和小农户提供适当的制冷技术，每年就可以防止价值40亿美元的粮食变质。从化石燃料和生物质的低效利用转向现代可再生能源，还将大大减少室内外空气污染，减少空气污染造成的呼吸道感染和可避免的死亡。

这种过渡将创造就业机会，加强生计，刺激当地生产，并创造进一步的社会经济效益，同时加强各国的能源安全和独立。在缺乏电网或能源供应不足的地方，基于可再生能源的解决方案可以提供重要服务，减少(主要是妇女和儿童)收集燃料的时间，并使生产性经济活动成为可能。同样，基于可再生能源的供暖和制冷也可以刺激经济活动，改善人们的生活和福利。

尽管有这些好处，但迄今为止，对加快供暖和制冷向可再生能源过渡所需的政策关注还非常有限。截至2019年底，只有49个国家（大部分是欧盟国家）有可再生供暖和制冷的国家目标，而166个国家有可再生发电的目标。

外，近年来，对可再生供暖和制冷采取监管和财政政策的国家数量变化不大，地方政府采取的政策往往比国家更加雄心勃勃。截至2019年年中，全球已有数千个城市政府通过了可再生能源目标和行动计划，超过250个城市至少报告了一个100%可再生能源的部门目标。

为了使供暖和制冷所使用的能源脱碳，政府必须实施全面的一揽子政策，优先考虑效率和可再生能源，同时逐步淘汰化石燃料的使用。在 "Covid-19 "大流行的背景下，紧急的政策行动更为重要，因为它减少了对基于可再生能源的供暖和制冷服务的需求，削弱了家庭和小企业投资于基于可再生能源的解决方案的意愿，同时使许多发展中国家的能源获取条件更加恶化。

本报告重点介绍了一套提高可再生能源在供暖和制冷中的应用的政策组合。报告介绍了五种转型途径，包括基于可再生能源的电气化、可再生气体、可持续生物质能、直接使用太阳能热能和地热能，以及所需的有利基础设施。在分析阻碍每条道路的障碍时，本报告确定并评估了可用于克服这些障碍并从转型中获得巨大潜在利益的政策工具。

在某一特定情况下，不同政策工具、选择和技术的最佳组合将取决于当地的条件，如气候条件、是否已经存在必要的基础设施（如区域供热网络或燃气网），以及是否有资源（如当地生物质或地热供应）。所选择的可再生能源解决方案也将根据具体的应用而有所不同，从建筑物的供暖和制冷到为工业过程提供高温热能。

系统转型的障碍

主要的障碍包括前期成本高、基于化石燃料的监管和制度框架、消费者的惰性和技术障碍。

虽然可再生的供暖和制冷技术往往得益于低运营成本，但与基于化石燃料的选择相比，它们的前期成本通常较高。例如，就家庭供暖系统而言，现代高效生物质锅炉的资本成本为720-750美元/千瓦时，而燃气或燃油锅炉分别为80-120美元/千瓦时和120-150美元/千瓦时。虽然由于规模经济和技术改进，这些成本预计会随着时间的推移而下降，但它们仍然是发展可再生供暖和制冷的主要经济障碍。

政府以税收抵免、贷款计划、直接补贴和加速折旧等金融和财政激励措施形式提供的支持，对于克服高额前期成本的障碍至关重要。例如，德国的 "市场激励方案 "每年专门为热泵等小型可再生热力系统提供3亿欧元（约3.6亿美元）的赠款和贷款，使2000年至2020年期间安装了180多万套系统。

西班牙要求在新的政府建筑中使用太阳能热水器等任务是非常有效的政策工具。各国政府还可以通过设定具体的目标来帮助加快能源转型，例如，在某一日期之前使用一定比例的可再生能源，在供暖和制冷方面实现具体的减排，以及在各部门或整个经济体实现净零排放。临近2020年底，超过12个国家和欧洲联盟已经通过或提出了围绕净零排放的法律。这些目标表明了国家对部署和发展可再生能源的承诺，并为投资者和消费者提供了确定性。

另一个主要障碍是，由于长期以来的优惠补贴和能源监管框架，化石燃料与可再生能源相比，仍然拥有最终用户价格优势。据估计，直接和间接补贴超过为可再生能源提供的支持的19倍，2017年达到约1660亿美元。

化石燃料的使用会产生环境和社会成本，而这些成本并未包含在这些燃料的当前价格中。这些所谓的负外部性包括空气污染造成的健康成本和气候变化日益严重的影响造成的损害。

因此，实现能源转型的关键的第一步是，通过逐步取消对化石燃料的补贴，并采取财政政策，如碳税或排放交易制度，来创造公平的竞争环境。然而，在采取这些干预措施之前，应先进行认真评估，以确保这些措施不会加剧低收入家庭的能源贫困或产生其他社会倒退效应。可以为低收入消费者或其他受影响严重的社会阶层提供专门的支持，帮助他们转向低碳供暖和制冷解决方案。

其他常见的障碍包括消费者的惰性，以及对现有的高效、基于可再生能源的解决方案、其有效性和好处缺乏认识。宣传活动是消除惰性和提高认识的重要工具。此外，在许多情况下，可以通过简化许可程序和进行直接投资，加快发展可靠的可再生燃料(如从农业剩余物中提取的可持续生物质)供应链和相关基础设施(如区域供热和制冷网络)。

一些领域仍然存在技术障碍，包括一些工业应用，在这些应用中，现有的一些可再生解决方案难以满足高品位热量稳定流动的要求。支持研究和开发以及试点和示范项目，在扩大可再生技术应用领域方面可以发挥关键作用。

在建筑和工业过程中采用可再生供暖和制冷的关键条件是能效政策，如更严格的建筑法规、支持建筑改造和设备标准。从中期来看，大多数都具有成本效益，可以提高可再生供暖和制冷应用的成本竞争力。斯堪的纳维亚国家利用建筑法规的要求，将向可再生能源供热的转变与新建筑的高能效标准相结合。

除了与具体途径有关的障碍外，要解决所有共同的障碍，就需要在各部门(如电力和热力)和不同治理水平(如国家和城市一级)之间进行强有力的协调，建立一个有利的体制结构。
 

转型的5条路径

以可再生能源为基础的电气化

从化石燃料转向以可再生电力为动力的高效电力技术，如建筑物的热泵和电器、工业中的电气化供暖和制冷技术以及生产用途的分散电气化技术，在减少温室气体排放方面具有巨大潜力。毋庸置疑，改用高效电器的努力必须与电力部门的低碳化相协调。

目前，热泵只满足了住宅热需求的一小部分，2019年约为5%。迅速增加这一份额是减少建筑中温室气体排放的最有效策略之一。能够有效加速其吸收的政策包括贷款、补助和补贴等财政和金融措施。为了从燃煤锅炉转向热泵，中国根据热泵的额定供热能力和效率，提供相当于热泵零售价10%左右的政府补贴。因此，2018年销售了超过50万台热泵。工业也为电气化带来了巨大的机会，食品饮料和纺织行业已经有了有竞争力的应用。热泵还可以与太阳能热预热（如丹麦的一些区域热网）或废热回收相结合，以进一步提高效率和降低成本。

改用高效电炉和其他电器可进一步降低费用。这可以得到最低能源性能标准的支持。

虽然供暖和制冷的广泛电气化可能会大大增加对电力的总体需求，但它也有可能通过改善需求响应为电力系统提供灵活性，从而促进将更多的可变可再生能源（如太阳能光伏和风能）纳入发电组合。热储存提供了及时转移与热有关的电力需求和适应电力供应变化的可能性。

然而，要开发这一潜力，需要采取有利于需求响应的积极政策。这些政策可能包括通过部署远程监测和控制技术来升级电力网络的措施，以及在电力市场上建立集合器和专用灵活性产品。此外，使用时间电价可以帮助用户将其需求与系统需求相匹配，并降低成本。

在离网的情况下，需要协调分散供热和制冷计划与农村电气化计划和政策，以确保所有计划和政策得到协同执行。协调措施应成为更广泛的发展计划的一部分，以确保技术的部署支持社会经济发展目标。需要采取的措施包括规章制度、财政奖励、捐助方赞助的研究和开发、提高规模经济效益的推广方案、促进融资的政策、最低能源性能标准、电器标签、提高公众认识运动、用户培训和手册以及消费者融资模式。

这些政策有可能提供相当大的健康效益。这些都可以通过获得清洁烹调技术来实现，也可以通过在农业中应用节粮技术来实现。例如，以可再生能源为动力的电力技术所产生的热量可用于对牛奶和干燥食品进行巴氏杀菌，对作物进行消毒，以减少收获后因污染和变质而造成的损失，并帮助小农将生产品转化为更有价值的产品。

可再生能源气体

由于并非所有的供暖和制冷终端用途都能以有竞争力的成本实现电气化，因此可再生气体，如绿色氢气、沼气和生物甲烷等，可以替代化石气体。可再生气体往往可以利用为化石气体建立的广泛的现有网络和基础设施，降低过渡的总体成本。许多国家已经将生物甲烷注入其天然气网，一些国家已经开始探索将氢气混入天然气网或对其进行升级，以提高未来的合规性。

除了避免使用化石燃料产生的碳排放和废物有机分解产生的甲烷排放外，可再生气体还具有若干潜在的优势。这些优势包括提高能源系统的灵活性，因为它们可以在可再生资源供应量大的时期生产，然后储存起来供以后使用。例如，利用电解法生产绿色氢气，可以帮助将更多的可变可再生能源纳入电网。

沼气和生物甲烷还可以带来环境效益，如降低地下水污染。例如，在肯尼亚内罗毕，一些家禽养殖户正在使用沼气池和鸡粪来生产供暖燃料，并改善其废物管理。如果在当地生产，可再生气体可以为没有化石燃料资源的国家的能源安全作出贡献。

将大量可再生气体注入现有基础设施的可行性和安全性仍然令人关切。然而，生产成本高是短期内的主要挑战。

为了增加使用可再生气体供暖和制冷，本报告建议为发展可再生气体产业和相关市场建立雄心勃勃、明确和长期的框架。这种框架可以包括路线图、产业战略和具体目标。例如，法国制定了一个目标，即到2030年使该国消费的天然气有10%是可再生能源；丹麦的目标是到2035年使注入其电网的天然气100%是可再生能源。

其他可能帮助创建可再生天然气产品市场的政策包括：要求更多使用可再生天然气的低碳燃料标准；降低成本的直接投资支持和生产补贴；对天然气传输管道进行彻底评估，以确定它们是否可以用于氢气；新的监管框架；以及证明可再生天然气减排量的机制。
 

生物质的可持续利用

生物能源是目前最大的可再生供暖能源，2018年提供了全球21%的热能消费。然而，其中三分之二来自于生物质的低效利用，如木材、农作物残渣和动物粪便，用于在缺乏能源的地区做饭和取暖。这种使用通常与砍伐森林以及室内空气污染和苦役有关，对妇女和儿童的影响尤为严重。

向更有效地利用生物质的过渡将包括采用改进的炉灶和现代生物燃料。

许多国家已经在实施政策，增加生物质的可持续利用。一些撒哈拉以南国家，包括埃塞俄比亚、加纳、马拉维、尼日利亚、卢旺达、塞内加尔和乌干达，正在发展资金的支持下，启动或扩大国家炉灶方案。同样，西非清洁烹饪联盟的目标是到2030年向西非国家经济共同体的所有公民提供清洁、高效和负担得起的炉灶和燃料(如颗粒或煤球或酒精燃料)。还可以通过贷款、小额贷款和现收现付的商业模式，鼓励使用更清洁的烹饪替代品，用于炉灶设备和可再生燃料。

同时，标准、认证和测试在确保清洁烹饪解决方案满足用户需求、符合空气质量标准并得到可持续燃料供应链的支持方面发挥着关键作用。

在更广泛的能源获取方面，认证计划同样重要，因为生物能源可用于建筑供暖--包括通过区域供暖系统--以及工业流程。这种支持性的政策和监管制度对于确保生物质原料的可靠和稳定供应以及避免增加生物质开发可能带来的负面环境后果至关重要。生物能源认证制度往往与其他生物产业已经建立的制度相一致，例如森林管理委员会和可持续森林倡议的制度。此外，财政激励措施可以帮助克服现代高效生物质锅炉与燃气或燃油锅炉相比较高的资本成本。例如，法国的Fonds Chaleur(热能基金)为住宅、商业和工业可再生热能提供补贴，包括小规模的生物质应用。

总的来说，本报告强调，需要在更大的可再生能源和低碳战略中对生物能源采取一致的长期政策方法。这些因素是为投资者和项目开发商提供信心所必需的。

直接利用太阳热能

来自太阳的能量可以直接用于空间和水加热、工业过程、食品干燥和废水处理等用途。当太阳能集热器与吸收式或吸附式制冷机配套使用时，太阳能也可用于制冷。

单户住宅和多户建筑中的太阳能热水系统代表了太阳能热利用的最大用途（2018年几乎占总容量的90%），而区域供热网（以丹麦为首）、工业过程和空间供暖和制冷只占装机容量的4%。

太阳能热能在空调方面有着巨大的潜力，因为制冷需求最大的地方恰好是太阳能潜力最大的地方。将太阳能热能用于制冷和工业过程需要研究和示范项目的支持，以克服技术障碍。

虽然根据地区和应用的不同，太阳能热系统在生命周期内具有很高的成本竞争力，但大多数系统的前期成本都很高。有效的支持政策包括财政和金融激励措施，如贷款、赠款、税收抵免或补贴，并结合目标、任务和建筑规范来扩大市场规模。例如，丹麦利用税收激励措施帮助建设大规模的太阳能区域供热工厂。在卢旺达，通过SolaRwanda方案提供的赠款和贷款，到2018年有3 000多个家庭安装了太阳能热水器。

公众意识的提高，如南非的太阳能热水器运动，可以增加消费者对现有太阳能热解决方案及其好处的了解。

太阳能热水器可以大幅降低能源费用，同时为当地创造就业机会和产业。2018年，太阳能热水器行业占据了超过81万个工作岗位。以制造和安装1万户单户家庭的太阳能热水器为例，分别需要41 280和130-560个工作日，而所需的技能在任何国家的劳动力中都是现成的，很容易被其他行业的从业者，如水电工和电工所掌握。

地热的直接使用

储存在岩石和地球表面下的水中的热能可被广泛利用，从空间加热和冷却到水产养殖和其他商业和工业过程。

到目前为止，大部分的潜力还没有被开发出来。地热能是目前最小的可再生热源，总容量约为30千兆瓦。其中，75%仅在中国、冰岛、日本和土耳其四个国家。2019年，约44%的热利用总量是用于洗澡和游泳。

如果能够克服障碍，这一用途可以大幅增加。这些障碍中最主要的是前期投资成本高，地热资源的规模和最佳位置不确定（导致勘探和打井风险高），以及政策和监管框架不完善。

政府鼓励收集和分享关于地热资源的详细而全面的数据的倡议和计划有助于吸引投资者，贷款担保、赠款和直接支持示范项目也是如此。

支持在农业中使用地热能可以带来重要的社会经济效益。最近的例子中，2019年肯尼亚安装的一台地热谷物烘干机将农民的烘干成本降低了一半以上。
 

基础设施建设

因此，在部署新的地区基础设施和在现有地区网络中更多地使用可再生能源方面，政策可以发挥关键作用。这些政策可以在国家或国家以下各级设计和实施，包括：供热图谱和连接任务，以减少投资的不确定性；可再生能源一体化的目标；贷款担保，以最大限度地降低潜在投资者的风险；在难以获得地方融资的情况下，由多边开发银行提供优惠融资；以及补贴、赠款或税收抵免，以抵消高昂的资本成本。一个例子是德国2016年的《热电联产法》，该法根据区域供热管道的长度和直径提供补贴；该立法已经导致了对新系统和现有系统的大量投资。通过城市规划，政府还可以将管网的部署与交通建设同步进行，以降低成本，并尽量减少对交通的干扰。

地区管网往往会造成自然垄断的局面。在这种情况下，可能需要规范的收费、透明的定价和对竞争的监督来维护消费者的信心。
 

呼吁行动

部署政策必须与可再生能源供热和制冷的整合和扶持政策齐头并进。与总体能源使用一样，平衡的一揽子政策将使各国能够克服障碍，最大限度地扩大过渡的社会经济足迹。

- 可再生能源供暖和制冷需要积极的政策--既要创造公平的竞争环境，保持成本的竞争力，又要最大限度地提高社会、经济、环境和其他效益。

- 扩大可再生供暖和制冷规模的措施可以而且应该与广泛的社会经济政策和目标相一致。这些政策和目标可以包括改善弱势群体的条件，发展关键经济部门，制定长期能源计划，以及追求国际气候和可持续性目标。

- 可以对长期存在的区域供暖和制冷网络进行调整，以适应可再生能源份额的增加。

地球的未来取决于社会转型的低碳化，而这又取决于使用清洁、可持续、可再生能源来满足世界人口的供暖和制冷需求。解决办法和承诺的回报都是现成的。然而，一直以来缺乏的是政治意愿和长期的全面规划。

采取行动的必要性是明确而紧迫的。各国政府、民间社会、消费者、研究机构和私营部门必须联合起来，引发变革。