如何實現能源轉型？複合型能源技術是關鍵。
它集電、熱、交通能於一身，並高效利用可再生能源。全球經濟“無碳化”路在何方？路，就在複合型能源這條“獨木橋”上。實現Energy Supply 4.0，數字化扮演拋磚引玉的角色，而複合型能源則是“鋪路人”。
緣由一：複合型能源讓能源體系更加高效
縱觀當今能源格局，可再生能源比例正不斷擴大。根據REN21發佈的《2018全球可再生能源利用報告》，2016年，全球最終能源消費中，可再生能源佔比近20%。此外，根據德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems）統計數據，2018年上半年，德國淨髮電量（即家庭、企業用電量）中，可再生能源貢獻佔比高達41%。論在全球能源供應中的地位，風能、光伏發電的地位不容小覷。唯一美中不足的是，太陽能、風能無法召之即來，因此，無法穩定供電。而一旦這兩種能源供應飽和，則會造成產能過剩，而需求側無法消化的情況。在這種情況下，只能減少電廠所發的可再生能源電力，多發出來的電，就會白白流失。
哪兒需要，就讓能源流向哪兒
勝任“指揮官”一職者，非複合型能源莫屬。它可讓能源在不同行業間自由流動。畢竟，能源種類繁多，電能只是其中之一。就拿供熱和交通兩大領域來說，當前，依然要靠化石燃料來供能。根據REN21發佈的《2018全球可再生能源利用報告》，在供熱行業，可再生能源佔10%，而在交通行業，僅佔3%。這個比例與傳統能源相比，乃是天壤之別，因此，趕超形勢依然嚴峻，但也愈加迫切，因為這兩大行業加在一起，佔總能源需求的80%左右（供熱和製冷佔48%，交通佔32%）。而能源生產活動中很大一部分二氧化碳排放量，都是源自這兩大行業。
有效協同，提升效益
複合型能源將能源相關行業，如電、熱、製冷、交通等有效整合，以在最大程度上有效利用太陽能、風能、生物質能等可再生能源。拿運輸行業來說，大力推廣使用電動、天然氣汽車，其能源可直接取自自然資源。這毫無疑問將提升能源利用效率。再來看供熱行業，目前，改造重點是供熱泵和熱元件。目標是利用可再生能源電力為家庭供暖。這便是“電+熱”協同效應，由此實現了，哪兒需要能源，便讓其流向哪兒的精準能源調配。
緣由二：只有複合型能源才能真正實現能源的可持續供應
利用可再生能源發電，如發生電能過剩情況，則可通過“電轉X”技術和電池儲能系統將其轉換為其他形式的能源，從而增加供熱、交通兩大行業可再生能源的佔比。上述“X”代表能源載體。電轉氣、電轉熱以及電池儲能技術是該領域最常見的三種技術。
電轉氣（簡稱P2G）
現階段，供氣網絡已能夠滿足大批量輸送、儲存能源的要求。而利用“電轉氣”技術，可再生能源亦可加入儲能行列。
例如，生物氣生產過程中產生的二氧化碳可用於生產甲烷，甲烷進入天然氣供氣網後，又可用作化工行業的原料、車輛和飛機的推進劑、或用於燃氣電廠的回收轉換工藝。
複合型能源家庭應用實例
電轉熱（簡稱P2H）
利用可再生能源發電，過剩電力還可用於供熱。電能隨即轉化為熱能，即可儲存，亦可加熱水。與P2G技術不同，電轉熱的轉換效率將近100%。因此，可以1:1的比率替換化石燃料。
電轉熱裝置屬於混合型設備，須配備一臺熱發生器，由傳統燃料如木材、天然氣等驅動。一旦出現電能過剩的情況，電能將轉換為熱能。否則，將繼續使用傳統燃料供熱。
熱能既可輸送到當地、地區供熱網，亦可用於向本地居民樓或企業供暖。熱能還可臨時儲存在一個緩衝罐中，需要時調用，從而實現供能平衡（即“負平衡能量“，示例請見緣由四）。
電池儲電
電池儲能系統安全可靠，能夠儲存可再生能源產生的過剩電力。系統由可充電式化學電池（電池蓄能裝置）組成，可吸收多餘的能量，並在需要時釋放。電池儲能系統與光伏系統搭配使用，可用於居家儲能，提高能源利用效率，並能在停電時，確保家庭正常供電。而應用於兆瓦級電廠，則可為保障正常運行提供後備電力。此外，電池逆變器可協助快速穩頻和臨時調電（含因系統慣性而造成的輸電波動情況）。這主要用於應對緊急用電的情況，因為短時間內調配大量電力，來滿足某地的高用電負荷這種情況是司空見慣的。例如，一座足球場的防汛燈系統啟動時，發電機轉子產生的動能可調用後備電力，從而短期內實現電網的供需平衡。相對於發電機這個轉動的龐然大物，電池逆變器具有其特殊優勢。傳統電廠的電量中，只有一小部分可以作為後備電力輸出，而電池儲能系統的全部額定電量均可作為後備調用。比如，一個功率為30兆瓦的電池儲能裝置，其後備電力輸出能力相當於一座1000兆瓦（1吉瓦）的電廠。
即使出現大面積停電，電池逆變器依然能做到迅速恢復供電, 這種技術被稱為“黑啟動”，意即，逆變器可不受電網影響，獨自啟動，從而確保供電不中斷。
緣由三：複合型能源助消費者實現能源獨立
乘複合型能源發展的“東風”，消費者可積極參與能源轉型，而不只做一名旁觀者。不少光伏和小型風機系統都已被廣泛應用於私人經營，甚至在公園也可見到。這本身也反映出，人們對於實現能源自給自足的意識正在增強。發展可再生能源，隨著新技術的不斷髮展及財政的支持，越來越多的家庭和企業用戶正逐漸告別供電公司以及化石燃料，實現電力的自給自足。通過智能型能源管理系統這個“大腦”協調指揮，光伏經營者可有效協調電力的消費和生產，從而實現“自己發電，自己消費”，最大限度上滿足自身對可再生能源電力的需求。
新趨勢：複合型能源讓消費者搖身一變，成為有機會參與能源供給體系的“產銷合一者”
從電力消費者到生產者的轉變
隨著發電不再由電廠“一家獨大”，以及數字化技術對能源轉型的影響不斷加深，光伏經營者自身也在完成從消費者到“產銷合一者”的轉型，並通過直銷手段，積極活躍於能源供給行業。放在以前，這只是大型供電公司和公用工程公司的專利。而得益於數字化技術的迅猛發展，現在，隨便一個經營者都能利用可再生能源發電，並將其出售給有需要的鄰居。此類經營模式有當今的直銷，以及未來的 P2P 或彈性市場（見緣由四）。就技術來看，目前的可再生能源發電系統甚至可讓家庭、企業或工廠獨立於電網之外，建起自己的供電系統。
緣由四：複合型能源保障電網穩定供電
全天候穩定供電：可再生能源電廠投入使用，可儲存後備電力，保障電網穩定供電。
當然，正如可再生能源的發電量會出現波動那樣，能源需求也並不是一成不變的。這就是為什麼，公用電網中發電和消費之間的偏差要由能源平衡市場來調節。為全天候保障電網穩定供電，電廠須在極短的時間內準備好平衡用電。
當用電需求超過發電量，須迅速向電網供電（即“正平衡能量”）。但是，當用電需求小於供電量，須從電網中抽出電量（即“負平衡能量“）。參與能源平衡市場的電廠經營者將付費購買平衡所需能源。
有效儲能，以備不時之需
說到大型電池儲能系統、電轉熱系統，不得不提一下兩者的優勢。運用這兩種技術，可在極短時間內調配電能、儲存過剩電能——這讓化石燃料電廠望塵莫及。
接入電網的電池儲能系統能夠在需要時，隨時調用儲備電力。另一方面，通過結合使用 P2H 系統，生物質電廠的電力無須立即輸出，而是能以熱能的形式暫時儲存起來。遇到陰天、無風的日子，儲存的熱能可作為後備電能使用，因此，無需像化石燃料電廠那樣一直保持運轉，從而間接減少了二氧化碳排放。
緣由五：複合型能源支持全球氣候保護
將能源生產和消費進行“複合型”改革，其根本目標是全面實現世界經濟的“無碳化”。
在 2015年12月舉行的巴黎氣候變化大會（COP 21）上，國際社會一致同意，將全球平均氣溫升幅與工業革命前相比，控制在2℃以內。《巴黎協定》於 2016年11月正式生效，在國際法框架下，對各方均有約束力。還有一個小插曲。儘管美國於 2017年夏天宣佈退出《巴黎協定》，並且按照美國總統特朗普的說法，至少是“暫時性”退出，但國際社會其他成員從自身安全出發，還是堅定不移地恪守該《協定》。這個局面還是令人欣慰的，畢竟，那些意識到氣候變化是真實存在，而並非假新聞的有識之士現在也看清了：如想在長期內落實氣候保護，只能走可再生能源這一條路。並且，越早越好。
是綠色電力，還是紙上談兵？
儘管已達成共識，但仍須儘快將理論落實到行動上。一方面，是各種可再生能源在全球“遍地開花”，另一方面，迄今為止，卻幾乎沒見到哪一座化石燃料電廠關停。這樣來看，如果化石燃料電廠和核電站仍源源不斷地排放有害氣體、生產核廢料，給人類健康和自然環境帶來損害，那麼，綠色電力豈不是一紙空文？
而複合型能源證明了，化石燃料電廠無須以基本負載發電，來在需要時提供平衡電力。通過將各個能源領域靈活互聯，可在快速響應、成本優化以及氣候保護方面，更好地實現這一點。
複合型能源是減少二氧化碳排放，拯救全球氣候的唯一途徑。只有走綜合性、可再生能源道路，才能成功實現能源轉型。在這方面，我們要深挖機遇，積極探索打造靈活的系統，開發前景廣闊的分佈式能源技術，並用好數字化這個引擎。無論是對於實現穩定的能源供應，還是打造更有利於生存的氣候條件而言，複合型能源無疑是一條雙贏之路。
複合型能源給我們帶來什麼？優點一覽：
• 通過能源的可持續利用，以及減少破壞氣候的二氧化碳排放，來實現能源轉型
• 減少向大氣中的有害物排放，從而降低相關的發病率/死亡率。燃燒化石燃料不僅會產生二氧化碳，還有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、顆粒物、一氧化二氮、汞、鉛、鎳、銅以及砷等物質
• 可替代核電，因此，降低了核風險（運行和廢料）
• 減少水消耗（在德國，化石燃料電廠的冷卻用水消耗佔全球總用水量的44%）
• 增強了能源供應的穩定性：能源生產中的原料取之不盡，可替代自然界中有限的資源；由於原料可就地取材，無須從政治不穩定的地區進口，因此，實現了原材料的自給自足
• 消費者可享受更低廉的電價：光伏和風電越來越便宜。反之，化石燃料和核電的成本則日趨高昂
• 供能方式更靈活，話語權更加分散：若干家大企業獨攬“紅利”的時代終結，分散式經營者和用戶將更多受益
• 為無電地區送“福音”：可再生能源技術打造穩定的能源供應，從而促進當地的經濟發展
參考文獻：
https://www.bdew.de/presse/presseinformationen/
erneuerbare-ueberholen-
erstmals-braun-und-steinkohle-bei-der-stromerzeugung/
https://www.bee-ev.de/unsere-positionen/sektorenkopplung/
https://www.iea.org/newsroom/news/2018/june/weo-2018.html
https://www.ise.fraunhofer.de/
http://www.ren21.net/status-of-renewables/global
-status-report/http://www.ren21.net/
https://www.unendlich-viel-energie.de/themen/strom/
sektorenkopplung/sektorenkopplung-neuer-rahmen
-fuer-wirtschaftlichkeit-notwendig
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