一、氢能技术
法国是最早发现氢能在解决温室气体排放上具有潜力的国家之一。自2018年以来,法国未来投资计划中就将氢能项目列为重点投资项目。随后在2020年9月9日,法国生态部部长芭芭拉·庞皮利(Barbara Pompili)和经济、金融复苏部部长布鲁诺·勒梅尔(Bruno Le Maire)向法国氢能和燃料电池协会以及相关产业伙伴介绍了法国发展低碳氢能的国家战略,对法国未来对“绿氢”技术的开发和使用做出部署。氢能是法国仅有的几个面对单一的技术和市场发布专门的战略规划之一。
(一)技术概况
氢气已经在工业领域频繁使用,特别是石油业和化学工业之中。在法国,相关工业每年需要消耗90万吨氢气,其中很大一部分依然是含碳的氢能,这导致每年需要排放900吨二氧化碳。但是随着无碳制氢和氢气储存、运输和使用技术的发展,氢能已经成为了实现碳中和目标中的重要途径。
(二)技术应用场景
未来氢气和制氢技术主要使用在以下三个方面:
氢气在工业去碳化中的作用。现在的氢能主要被使用在石油和化学工业之中。从全球范围上看,工业领域总高消耗氢能6 000万吨,具体到法国约为100万吨。在2018年,如果采用传统的使用矿石燃料的制氢方式,其成本在1.5至2.5欧元左右。但是,此种制氢方式只适合于大规模生产,如果加上运输和保存的费用,终端的使用价格在10到20欧元每公斤之间,最少不可能低于8欧元每公斤。因此,电解制氢能够就地制造,免去了运输成本,终端使用成本会低于传统制氢模式,具有广阔的市场前景。法国政府预计在2023年绿氢在工业领域的能源使用占比达到10%,到2028年增加到20%至40%。
发展氢能在交通工具上的使用技术。理论上,氢能可以更好地适应大型运输货车对能源使用方式的需求,因为前者需要极大的能源储量、快速的储能方式以及符合空气污染标准和碳排放标准的需求。由于氢能汽车的普及度有限,其持有成本相较于一般的燃料汽车而言要高出20%到50%之间。但是,在经过初期的普及阶段以后,其持有成本可以与柴油车趋同。随着,电解制氢技术的发展,到2030年左右,氢气站所提供的氢气应该在7欧元每公斤左右,足以支持100公里的行驶距离。法国估计在2023年轻型氢能源汽车数量将达到5 000辆,到2028年将达到20 000到50 000辆。而重型氢能源汽车在2023年和2028年将分别达到200辆和800至2 000辆。
作为储能方案的氢能。作为一种能源载体,通过电解产生的氢气从长远来看是一种结构性的储能解决方案。如与电池储能方案的高成本和后续污染问题相比,电解制氢储能在可再生能源的储存和入网,以及跨季节储能手段上选择上都更具优势。但是,值得注意的是,2019 年RTE(Gestionnaire duRéseau de Transport d'Electricité)发布的研究显示,尽管从长期上来看电解制氢储能的方式对电网的帮助巨大,但是在2035年以前其所给电网带来的价值还极其有限。法国政府预计在2023 年打造1 到10 个电解制氢项目,到2028增加到10至100个。
(三)重点优先技术
法国的氢能计划着重发展以下技术:
电解水制氢技术。法国投资15亿欧元参与了“欧洲共同利益重大项目”(PIIEC/IPCEI)制氢项目,旨在以更大的规模工厂化的电解水制氢,降低氢气的制造成本。
发展重型氢动力汽车。虽然现在已经有一些不同的氢动力汽车的技术路线,但是还需要在其可靠性、运输功能性和生产及维修成本上继续研究。法国在2020年的研究招标项目中资助了3.5亿欧元。
区域性氢气基础设施技术。该技术旨在为一定区域内交通和工业用氢的协同创设共同的基础设施,以提高氢能使用的便利性和经济型。以该技术设立的政府招标项目资助金额达到2.75亿欧元。
其他氢能利用的探索研究。
(四)技术发展前景
法国政府在发展氢能技术方面做出了很大的努力:(1)法国未来投资计划已经支出大量资金用来支持氢能示范项目和投资具有极大潜力的公司;(2)国家研究机构在过去10年中支出11亿欧元给相关公立研究机构进行氢能技术研究;(3)法国国家投资银行(Bpifrance)已经支持了许多初创企业和中小企业的技术创新和发展项目;(4)法国环境与能源管理署(Ademe)提供8亿欧元来支持氢能在交通工具上的部署;(5)地区银行也支持了很多地方政府开展的氢能项目;(6)法国发展低碳氢能国家战略预计的总投资额为70亿欧元,其中2020年至2023年总投资额在34亿欧元左右。
总体来说,法国在氢能技术产业领域有一个非常活跃的工业和研究生态系统,并且由极具潜力的公司引领投资并起到积极的示范作用。
随着氢能技术的不断发展,法国预期在2030年达到以下目标:第一,安装足够数量的电解水制氢装备,年制氢量达到6.5吉瓦;第二,随着氢能汽车技术的进步与成熟,法国将进一步发展氢能邮轮和氢能客机;第三,创造一个完整的氢能产业,提供5万到15万的就业岗位。