马进：从北京绿色冬奥场馆到鄂尔多斯零碳机场—零碳能源体系创新产业化的展望

8月12日下午，2026分布式能源大会专题论坛“分布式能源与热泵融合应用”举行。论坛由中国节能协会热泵专委会副主任许海生主持，邀请来自科研机构、工程设计、公共机构、园区应用、综合能源服务及设备制造等领域的六位专家，围绕零碳场馆、零碳机场、工业冷热联供、浅层地热多源耦合、再生水源热泵、县域供热、光伏直驱热泵等典型案例，分享热泵与分布式能源融合的前沿技术与实践路径。

北京大学鄂尔多斯能源研究院高级专家马进带来《从北京绿色冬奥场馆到鄂尔多斯零碳机场—零碳能源体系创新产业化的展望》。

以下为现场速记：

马进：各位来宾下午好，非常高兴在鄂尔多斯气候最好的这个季节，能和大家分享分布式能源的发展，以及零碳产业给整个行业带来的利好。今天我汇报的题目是《从北京的绿色冬奥场馆到鄂尔多斯零碳机场》，两个标志性项目背后是一套零碳能源体系的创新，目前通过这些项目验证，这套体系创新的技术路线已经走通，后续具备产业化发展条件。

7月25号，我们在鄂尔多斯举办了基于二氧化碳冷热一体化的风光储冷热电零碳能源系统全球首个零碳机场技术成果发布会，会议就在机场候机楼内举办。

鄂尔多斯云泰机场这套系统核心实现四大目标： 第一，零氟化。目前市面上常规制冷剂大多是强温室气体，温室效应潜能值是二氧化碳的上千倍，蒙特利尔议定书要求逐年削减、迭代，该机场完全摒弃这类高GWP氟化制冷剂。 第二，零化石燃料。不再依靠天然气等化石燃料进行供热。 第三，节水。西北地区整体水资源紧缺，这套系统大幅降低冷热系统耗水量，区域适配价值突出。 第四，无地热依赖。浅层、中层地热受地域资源限制，本项目全程依靠绿电构建冷热系统，同时实现电能多倍高效利用。

最关键的是整套示范项目测算后具备经济可行性，这套技术体系不局限于机场，是可复制的分布式零碳能源通用路线。整套技术沉淀源于北京大学二十余年基础研究，北大张宁教授深耕二氧化碳相关研究20年，在二氧化碳发电、动力热泵领域完成完整技术积累，才支撑起本次机场成果落地。

整套标志性技术路线起步于2022年北京绿色冬奥场馆，迭代落地2026年鄂尔多斯零碳机场。当前技术路线已经跑通，但产业化仍有漫长道路，下面分三部分展开汇报。

2022年北京冬奥会核心关键词是绿色、精彩。冬奥前期国内绿色能源已经起步，当时依靠张家口风电、光电，搭配世界电压等级最高、输送容量最大的直流电网，通过跨区域绿电交易实现赛事基础绿电供给。但冬奥核心场景冰上场馆存在独特制冷难题，冰雪项目中雪可依靠自然低温成型，所有冰面均为人工制冰，制冰环节必须同步实现绿色环保。

传统大型制冷系统存在百年矛盾，安全与环保无法兼顾，氨制冷换热效率优异，但本身有毒、具备可燃性，在北京核心城区大型场馆大规模应用存在安全隐患;氟利昂类制冷剂，主流型号GWP值极高，R134aGWP一千多，R404A、R507 高达四千以上，属于强温室气体，无法满足冬奥绿色要求，奥组委直接否决氟利昂方案。

冬奥12个产生绝对世界纪录的速滑项目集中在400米短道速滑馆，成绩不受运动员对抗干扰，完全由装备、冰面环境、体能决定。北京海拔仅40余米，空气阻力大，且速滑连体服、冰刀装备二十余年无重大革新，想要创造纪录，冰面温度均匀度成为核心变量。顶尖运动员可感知0.5℃以内冰面温差，制冰师需要全程动态调控冰面状态，冰面需要分层浇筑，完整成型周期长达一周。

最终项目确定采用跨临界二氧化碳冷热一体化能源系统，配套超长不锈钢二氧化碳排管、场馆分区环境精准控制四大核心技术：

第一是二氧化碳制冷制冰天然环保，饱和压力、温度落差小，极易打造温差均衡冰面，直冷制冰模式相较传统方案效率提升20%以上;

第二是跨临界二氧化碳系统制冰过程中无需额外热泵，自身余热可产出80℃以上高温热水，直接用于冰面修复，替代原有锅炉、电加热产热模式，实现冷热全流程综合利用;

第三是项目落地全球单套最大3兆瓦跨临界二氧化碳冷热一体化装置，打破行业 “二氧化碳系统无法大型化” 的固有认知，全周期满足建筑冷热需求，兼顾极致节能与低碳排放。

项目落地成效显著，系统综合节能率超50%，冰面温差稳定控制在0.5℃以内，优于奥组委1.5℃的标准要求;赛事期间累计打破十项速滑世界纪录，追平二十年前盐湖冬奥会纪录，此后再无场馆实现同等成绩。刚结束的米兰冬奥会仅打破七项纪录，其场馆改造受预算限制未采用二氧化碳制冷，仅依靠低阻力速滑面料降低8%空气阻力。如果同步配套大型二氧化碳冰场系统，有望突破十项纪录，这是我个人预判。

冬奥项目验证技术可行后，结合双碳战略推广需求，我们将技术拓展至北方机场场景。传统北方机场依靠燃气锅炉供热，空调单独配电，整套冷热电体系运行成本高、能效低、碳排放强度大，距离零碳目标差距明显。我们复用冬奥二氧化碳技术路线，落地鄂尔多斯伊金霍洛机场改造项目，打造全场景零碳能源体系。

机场项目核心创新点：设备功率升级。冬奥单套装置3兆瓦，机场二氧化碳冷热一体系统提升至 10 兆瓦;新增跨季节土壤冷热储能。冬奥仅实现当日冷热调蓄，鄂尔多斯冬夏冷热负荷失衡，通过土壤储热实现全年能量平衡，降低绿电装机规模，提升冬季运行能效;构建本地冷热电耦合分布式体系。冬奥依靠跨区域绿电交易，机场配套自有风光绿电，自发自用，真正实现本地零碳供能。

项目覆盖航站楼、办公区、宾馆、员工宿舍、运维维修车间，总建筑面积近20万㎡，形成完整区域分布式能源系统，整合电、冷、热、储多维度能源供给，具备稳定经济效益。

目前整套零碳能源技术路线已经走通。双碳战略驱动下，以二氧化碳跨临界冷热一体系统为核心，耦合跨季节土壤储能、风光储电设备的零碳能源体系，可全面替代传统化石能源供能模式。但产业化落地存在明显短板，上下游产业链配套严重不足。现阶段兆瓦级系统依靠千瓦级部件堆叠组装，缺乏标准化大型集约装备，核心短板集中在压缩机、换热器、膨胀功回收装置三大核心部件。

产业化分三步走：第一阶段持续技术攻关与多场景示范验证;第二阶段规模化系统集成推广;第三阶段产业成熟、全域场景覆盖。只有实现大型装备国产化、标准化，才能大幅降低项目初始投资，产业链成熟后整体建设投资有望减半，同步提升系统可靠性、简化集成流程。

经济性测算：现阶段使用不成熟部件落地，整套零碳能源体系投资回收期控制在15年以内;优化设备选型、扫清政策约束后，回收期可压缩至10年以内;全产业链成熟后理想状态下回收期仅5-6年。

该技术应用场景广阔，市场规模达四百亿级别：零碳园区，整合园区内冷热错配负荷，统一调配冷热电资源，削减园区整体碳排放;北方全域清洁采暖，替代北方、长江以北燃气、燃煤采暖，依靠跨季节储能平衡绿电全年供需;大型体育场馆、零碳矿山、城市低碳公共建筑;冷链冷库、农业产业园、乡村分布式能源项目。

以上就是我的全部汇报，不足之处欢迎各位同仁指正，谢谢大家。