如何实现能源转型?复合型能源技术是【shì】关键。它集电【diàn】、热、交【jiāo】通能于一身，并【bìng】高效【xiào】利【lì】用【yòng】可再生【shēng】能源。全球经济“无碳【tàn】化”路【lù】在【zài】何方?路，就在复合型能源【yuán】这条“独木桥”上。实现Energy Supply 4.0，数字化扮演抛【pāo】砖引玉的角色，而复合【hé】型【xíng】能源则是“铺路人”。
缘由一：复合型能源让能源体系更加高效
纵观当今能源格【gé】局【jú】，可再生能源比【bǐ】例正【zhèng】不断【duàn】扩大。根据REN21发布的《2018全球可【kě】再生能源利用报告》，2016年，全球【qiú】最终能源消费中，可再生能源【yuán】占比【bǐ】近20%。此外，根据德国弗【fú】劳恩霍夫太【tài】阳【yáng】能【néng】系统研究所(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems)统计数【shù】据，2018年上【shàng】半年，德国净发电【diàn】量【liàng】(即【jí】家【jiā】庭、企业用电量)中，可再【zài】生能源贡【gòng】献【xiàn】占比高达41%。论在全球能源供应中的【de】地位【wèi】，风能、光伏发电的地位不【bú】容小觑【qù】。唯一美中【zhōng】不足的【de】是，太阳能【néng】、风【fēng】能无法召之即来，因此【cǐ】，无法稳定【dìng】供电。而一旦这两种能源【yuán】供【gòng】应饱和，则会造成产能过【guò】剩，而需求侧无法消化【huà】的情况。在这种情况下，只能减少电厂所发的可再生能源电力，多发出【chū】来【lái】的【de】电，就会白【bái】白流失。
胜任“指挥官”一【yī】职者，非复合型能源莫属。它【tā】可让【ràng】能源在不同行业间自由流动【dòng】。毕竟，能源种类繁多【duō】，电能【néng】只【zhī】是【shì】其中【zhōng】之一【yī】。就拿供热和【hé】交通两大领域来说，当前，依然要【yào】靠化【huà】石燃料来供能。根据REN21发布【bù】的《2018全球可再生能源利【lì】用报告》，在供热行【háng】业【yè】，可再生【shēng】能【néng】源【yuán】占10%，而【ér】在交通行业，仅【jǐn】占【zhàn】3%。这个比例与传统能源相比【bǐ】，乃是天壤之别，因此，赶超形势依【yī】然严峻，但也愈加迫【pò】切，因为这两大行业【yè】加在一起，占总【zǒng】能源需【xū】求的80%左右(供热和制冷占48%，交通占32%)。而能源生【shēng】产活动中【zhōng】很大一部分二氧化【huà】碳【tàn】排放量，都是源自【zì】这两大行【háng】业【yè】。
有效协同，提升效益
复合型能源将能源相关行业，如电、热、制冷、交【jiāo】通等有效整合，以【yǐ】在最大程度上【shàng】有【yǒu】效利【lì】用太阳【yáng】能、风能、生物质能等【děng】可再生能源。拿运输行【háng】业来说，大力【lì】推广【guǎng】使用电动、天然气汽车【chē】，其能源可直接取自自【zì】然资源。这毫无疑问【wèn】将提【tí】升能源利用效率。再来看【kàn】供热行业，目前，改造重点是供热【rè】泵和热【rè】元件【jiàn】。目【mù】标是利用可再生能源电力为家庭【tíng】供【gòng】暖。这便【biàn】是“电+热”协【xié】同【tóng】效应，由此实现了，哪【nǎ】儿需要能源【yuán】，便【biàn】让其流向哪儿的精准【zhǔn】能源调【diào】配。
缘由二：只有复合型能源才能真正实现能源的可持续供应
利用可再生能源发电【diàn】，如发【fā】生电能过剩【shèng】情况，则可通【tōng】过“电【diàn】转X”技术和电【diàn】池【chí】储能系统将【jiāng】其转【zhuǎn】换【huàn】为其他形【xíng】式【shì】的能【néng】源，从而增加供热【rè】、交通两【liǎng】大行业可再生能源的占比。上述“X”代表能源载【zǎi】体。电转【zhuǎn】气【qì】、电转热以及电池储能技术是该领域【yù】最常见【jiàn】的三种技术。
电转气(简称P2G)
现阶段，供气【qì】网络已能够【gòu】满足大批量输送、储存能源的要求。而【ér】利用【yòng】“电转【zhuǎn】气”技术，可再【zài】生【shēng】能源亦可加入储能【néng】行列。
例【lì】如【rú】，生物【wù】气【qì】生产过【guò】程中产生的二【èr】氧化碳可用于生产【chǎn】甲烷，甲烷进入天然气供气网后，又可用作化工行业的原料、车辆【liàng】和【hé】飞机的推进【jìn】剂、或用于【yú】燃气电厂的回收【shōu】转换工【gōng】艺。
电转热(简称PH2)
利【lì】用可再生能源【yuán】发【fā】电，过剩电【diàn】力还可用于供热【rè】。电能随即转化为热【rè】能，即【jí】可储【chǔ】存【cún】，亦可加热水【shuǐ】。与P2G技术不同【tóng】，电转热的转换效率将近100%。因此，可【kě】以1:1的比率替换化石燃料。
电转热装置属于混合型设备，须配备【bèi】一台热发生【shēng】器，由【yóu】传统【tǒng】燃料如木材、天【tiān】然气等驱动。一【yī】旦出现电能过剩的【de】情况【kuàng】，电能【néng】将转换为热能。否【fǒu】则，将继【jì】续使用传【chuán】统燃料供热【rè】。
热能既可输【shū】送到【dào】当地、地区供热【rè】网，亦可用【yòng】于向本地居民楼【lóu】或企业【yè】供暖。热能还可临【lín】时【shí】储存在【zài】一个缓【huǎn】冲罐中，需【xū】要时调用【yòng】，从而实现供能【néng】平衡(即“负平衡能量“，示例请见缘由四)。
电能储电
电池储能【néng】系统【tǒng】安全可【kě】靠，能够储存可再【zài】生能源产生的过【guò】剩【shèng】电力。系统由可充电式化学电池(电池【chí】蓄能装【zhuāng】置【zhì】)组成，可吸收多余的能量，并在【zài】需【xū】要时释放。电池储能系统与光【guāng】伏系统搭配使用，可用于居家储能，提高能源利用效率，并能【néng】在停【tíng】电时，确保【bǎo】家【jiā】庭正常供【gòng】电。而应【yīng】用【yòng】于兆瓦级【jí】电厂【chǎng】，则可为保障正【zhèng】常运行提供后备电力。此【cǐ】外，电池逆变【biàn】器可协助快【kuài】速稳频【pín】和临【lín】时【shí】调电(含因系【xì】统惯性而造成的【de】输电波动情【qíng】况【kuàng】)。这主要用于【yú】应对紧急用电的【de】情况，因为短【duǎn】时间内调配大量电力，来满足【zú】某【mǒu】地的高用【yòng】电负荷这种情况是【shì】司空见惯的。例如，一座足【zú】球场的防汛灯【dēng】系统启动【dòng】时，发【fā】电机转子产生【shēng】的动能可调用后【hòu】备电力，从而短期内实现电网【wǎng】的供需平衡。相对于发电机这个转动【dòng】的庞然【rán】大物，电池逆变器【qì】具有其特殊优势。传统电【diàn】厂的电量中，只有一【yī】小部分可【kě】以作为后备【bèi】电力输出，而电池储能系【xì】统的全部【bù】额定电量均可作【zuò】为后备调用【yòng】。比如，一个【gè】功率【lǜ】为【wéi】30兆瓦【wǎ】的电【diàn】池【chí】储能装【zhuāng】置，其后备电【diàn】力输出能力相【xiàng】当【dāng】于【yú】一座1000兆瓦(1吉瓦)的电厂。
即使【shǐ】出【chū】现大面【miàn】积【jī】停电，电池逆【nì】变器依然能做到迅速恢复供【gòng】电【diàn】, 这【zhè】种【zhǒng】技术被称为“黑启动”，意【yì】即，逆变【biàn】器可不受电网影响，独自启【qǐ】动，从而确保供电不中断。
缘由三：复合型能源助消费者实现能源独立
乘【chéng】复合型能源发展的“东风”，消【xiāo】费【fèi】者【zhě】可积极参与能源【yuán】转型，而不只做一名旁观者【zhě】。不少光【guāng】伏和小型风机系统都已【yǐ】被广泛应用于私人【rén】经营，甚【shèn】至【zhì】在公园也可见到。这本身也反映出，人们【men】对于实【shí】现能【néng】源自【zì】给【gěi】自【zì】足的意识正【zhèng】在增强。发展可【kě】再生【shēng】能源，随着【zhe】新【xīn】技术的不断发展【zhǎn】及【jí】财政【zhèng】的支持，越来越【yuè】多的家庭和企【qǐ】业用户正逐渐告【gào】别供电公【gōng】司以及化石燃料，实现【xiàn】电力的【de】自给自【zì】足。通过智【zhì】能型能源管理系【xì】统这个“大脑”协调指挥，光伏经营者可有效【xiào】协【xié】调电力的消费和生产，从而【ér】实现“自己【jǐ】发电，自己消费”，最大限度上【shàng】满足自身对【duì】可再生能【néng】源电力的需求。
新【xīn】趋势：复合型能源让消【xiāo】费【fèi】者摇身【shēn】一变，成为有机会参与能【néng】源供给体系【xì】的“产【chǎn】销合一者”。
从电力消费者到生产者的转变
随着发电不再由电厂“一家【jiā】独大”，以及数字化技术对【duì】能【néng】源【yuán】转型的影响不断【duàn】加深，光伏【fú】经营者自身也在完【wán】成从消费者【zhě】到“产【chǎn】销【xiāo】合一【yī】者”的转型【xíng】，并通过直销手段，积极【jí】活跃于能源供【gòng】给行业。放【fàng】在以前，这【zhè】只是大型【xíng】供【gòng】电【diàn】公司和公用工程公【gōng】司的【de】专利。而【ér】得【dé】益于【yú】数字化技【jì】术的迅猛发展，现在，随便一个经营者都【dōu】能利用可再生能源发电，并【bìng】将其出售给有需要【yào】的邻居。此类【lèi】经营模式有当今【jīn】的【de】直销，以及未来的 P2P 或弹性【xìng】市场(见缘由四)。就技术来看【kàn】，目前的可再生能源发电系统甚至可让家庭【tíng】、企业或工厂独立【lì】于【yú】电【diàn】网之外【wài】，建起自己的供电系【xì】统。
缘由四：复合型能源保障电网稳定供电
当然，正如可再【zài】生能源【yuán】的发电量会出现波动那样，能源需求也并不【bú】是一成不变【biàn】的。这就是【shì】为【wéi】什么，公用电网中【zhōng】发电【diàn】和【hé】消费之间的偏【piān】差要由【yóu】能源平衡市场来【lái】调节。为全天候【hòu】保障【zhàng】电网【wǎng】稳定供电【diàn】，电厂须在【zài】极【jí】短的时间内准备好平衡用电。
当用【yòng】电【diàn】需求超过发电量，须【xū】迅【xùn】速【sù】向电网供电(即“正平衡能量”)。但【dàn】是，当用电需求小于供电量【liàng】，须从电网中抽出【chū】电量(即“负平衡能【néng】量“)。参与能源平衡市【shì】场的电厂【chǎng】经营者【zhě】将付【fù】费【fèi】购买【mǎi】平衡所需能源。
有效储能，以备不时之需
说到大型电池储【chǔ】能系统、电转热系统【tǒng】，不【bú】得不提一下两者的优【yōu】势。运【yùn】用【yòng】这两种技术，可在极短时间【jiān】内调配电能【néng】、储存过【guò】剩电【diàn】能——这让化石燃料电厂望尘莫【mò】及。
接【jiē】入电网【wǎng】的电池储能【néng】系统【tǒng】能够在需要时，随时调【diào】用【yòng】储备【bèi】电力。另一【yī】方面，通过结合使用 P2H 系统，生物质电厂的电力无【wú】须立即输出，而是能以【yǐ】热能的形【xíng】式【shì】暂时【shí】储存起来。遇到阴天、无风的日子，储存的热【rè】能【néng】可作为后备【bèi】电能【néng】使【shǐ】用，因此【cǐ】，无需像化石燃【rán】料电【diàn】厂那样一直保持【chí】运【yùn】转，从而间接减少了【le】二氧化碳【tàn】排放。
缘由五：复合型能源支持全球气候保护
将能源生【shēng】产和【hé】消费进行“复合【hé】型”改革，其根本【běn】目标是全【quán】面【miàn】实现世【shì】界经济的“无碳化”。
在 2015年12月【yuè】举行的巴黎【lí】气候变化大会【huì】(COP 21)上，国际【jì】社会一致同意【yì】，将全球平均气温升幅与工业革命前【qián】相比，控制【zhì】在【zài】2℃以内。《巴黎协定》于【yú】 2016年11月正式生效【xiào】，在国【guó】际法框架下，对各【gè】方均【jun1】有约【yuē】束【shù】力【lì】。还有一个小插曲。尽管美国于 2017年夏天宣布退出《巴黎协定【dìng】》，并且按【àn】照美国总统特朗普的说法，至少是“暂时性”退【tuì】出，但【dàn】国际社会【huì】其他成【chéng】员从自身安【ān】全出【chū】发，还【hái】是坚【jiān】定【dìng】不【bú】移地恪守该《协定》。这个【gè】局【jú】面还是令人【rén】欣慰的，毕【bì】竟，那【nà】些意识到气候变化是真实存在，而并非【fēi】假新闻的有识之士现在也看清【qīng】了：如想在【zài】长期内落实气候保护，只能走可再生能【néng】源这一条路。并且，越早越好。
是绿色电力，还是纸上谈兵?
尽管已达成共识【shí】，但仍须尽快【kuài】将理论落【luò】实到【dào】行动上【shàng】。一方面，是各种可再生能源在全【quán】球“遍地开【kāi】花”，另一方【fāng】面，迄今【jīn】为止，却几乎没见【jiàn】到哪一座化石燃料电厂关停。这【zhè】样来看，如果化【huà】石【shí】燃料【liào】电【diàn】厂和【hé】核【hé】电站仍源【yuán】源不断地排放有害气体、生产核废【fèi】料，给人类【lèi】健康和自然【rán】环境带【dài】来损害，那么，绿色【sè】电力岂不是一纸空文?
而复合型能【néng】源证【zhèng】明了，化【huà】石燃料电厂无须以基本负载发【fā】电，来【lái】在需要时提供平衡电力。通过将各个【gè】能【néng】源领【lǐng】域灵活互联，可在快速响应、成本【běn】优化【huà】以及【jí】气候保护【hù】方面，更【gèng】好地实现这一点。
复合型能源是减少二氧化碳排放，拯【zhěng】救全球【qiú】气候的【de】唯一途径。只【zhī】有走综【zōng】合性、可再生能源【yuán】道路【lù】，才【cái】能成功实现能源转型。在这方面，我们要深挖机遇，积【jī】极探【tàn】索打造【zào】灵活的【de】系统，开发前【qián】景广阔的分布【bù】式【shì】能源技术，并用好数字化这个引擎。无论是【shì】对于实【shí】现【xiàn】稳定的能源供应，还是打造【zào】更有利于生存的气【qì】候【hòu】条件【jiàn】而【ér】言【yán】，复合型【xíng】能源无疑是一条双赢之路。
复合型能源给我们带来什么?优点一览：
• 通过能源的可持续【xù】利用【yòng】，以【yǐ】及减少【shǎo】破坏气候【hòu】的二氧化【huà】碳【tàn】排放，来实现能源转型
• 减少向大气中的有害物排【pái】放【fàng】，从而降低相关的发病率/死亡率。燃烧化石燃【rán】料不【bú】仅会产生二【èr】氧化【huà】碳【tàn】，还有【yǒu】硫氧化物、氮氧【yǎng】化物、一【yī】氧【yǎng】化碳、颗粒物、一【yī】氧化二氮【dàn】、汞、铅、镍、铜以【yǐ】及砷等物质
• 可替代核电，因此，降低了核风险(运行和废料)
• 减少水消【xiāo】耗(在德【dé】国，化石燃料电厂【chǎng】的冷【lěng】却用水【shuǐ】消耗占全球总用水量的44%)
• 增强了【le】能源【yuán】供应的稳定性：能源生产中的原料【liào】取之不【bú】尽，可替代【dài】自然界中有限的资源【yuán】;由于原料可就地取材【cái】，无须从政【zhèng】治不【bú】稳定的地【dì】区【qū】进口【kǒu】，因此，实现了原材【cái】料的自给自足
• 消费者可享【xiǎng】受更【gèng】低廉的电价：光伏【fú】和风电越来越便宜。反之，化石【shí】燃料和核电的成本则日趋【qū】高昂【áng】
• 供能【néng】方【fāng】式更灵活，话语权更加分散：若干家大企业独揽“红利”的时代终【zhōng】结，分散【sàn】式经【jīng】营者和【hé】用户将更多受益【yì】
• 为无电地区送“福音【yīn】”：可再【zài】生能源技术【shù】打【dǎ】造【zào】稳定的能源供应，从而促进当【dāng】地的【de】经济发展
