工程7（2021）715意见和评论法国、德国和欧盟对未来氢能研究和创新的愿景Fermin Cuevas，Junxian Zhang，Michel Latroche巴黎大学Est Creteil，CNRS，ICMPE，UMR 7182，Thiais 94320，France氢（H2）是使我们的社会摆脱化石燃料并有效启动能源转型的重要载体。氢具有高能量密度，可用于各种规模的移动、固定或工业应用全世界越来越多的国家（例如，中国、德国、日本、大韩民国、澳大利亚和美国），这些国家在大量资金的支持下，正在发布法国氢能法国是这一动态的一部分。自二零一五年八月颁布《绿色增长能源转型法》及二零一五年十二月在巴黎主办第二十一届缔约方大会（COP21）以来，法国展现出减少温室气体排放的强烈雄心这些举措尤其促成了2018年6月的国家氢能计划（NHP），该计划有三个主要目标：生产用于工业用途的脱碳氢、氢的流动性和电网的灵活性，以及天然气网络的脱碳。截至2019年，NHP已投资1亿欧元开发至少26个H2加油站和380辆燃料电池电动汽车（FCEV）。目标也被纳入法国多年能源计划和能源气候法，目标是400个20 000辆FCEV，800辆重型车辆，20%脱碳到2028年工业H2为了与欧盟（EU）的雄心保持一致，法国拥有重要的资产来推广低碳排放的它受益于脱碳电力的大规模生产和大型制氢工业。到2050年，法国在国家层面，2005年至2012年期间，氢系统的研究资金主要集中在国家研究机构（ANR）[2]，然后是用于低技术准备水平（TRL）的HPACy计划，以及用于演示的技术过渡机构（ADEME）和FUIyy这些计划的后续拨款（ANR在七年内拨款1.23亿欧元）使国家科学研究中心（CNRS）和原子能和替代能源委员会（CEA）受益匪浅，并使法国的科学生产和专利申请数量大幅增加。这种有针对性的资金已经播下了氢生产，储存和转化领域正在出现的工业部门的种子今天，法国受益于这些专业知识和主要研究参与者，主要集中在氢研究联合会（CNRS FRH 2）和CEA实验室。此外，公共研究和工业之间的接口是目前正在建立的研究计划合同“法国氢倡议（IFHy）”的核心IFHy的目标是发展和协调公私合作伙伴关系，以确保科学研究和商业产品之间的连续性，以参与法国工业氢部门的结构和发展，从而为法国工业部门的增长做出2020年9月，法国政府宣布启动法国脱碳氢发展国家战略该战略（将在2021-2030年期间实施预计这三个优先事项中的最后一个将实现各种目标，包括在能源网络中开发氢，确定工业中减少二氧化碳排放的新用途，开发氢动力重型机动车（飞机和船舶），以及未来氢基础设施的概念为了加速这一优先研究计划，该战略将支持氢领域的研发工作，并保持在国际前沿，因为法国在该领域拥有领先的y 氢和燃料电池yy支持竞争力集群https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.04.0102095-8099/©2021 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engF. Cuevas，J. Zhang和M. 拉特罗什工程7（2021）715716Fig. 1.重新分配2020-2023年用于法国发展脱碳氢国家战略的预算（总计34亿欧元）德国氢能德国也是这一领域的重要参与者，其目标是到2050年实现碳中和，正如2030年气候行动计划所通过的那样。为了使德国成为温室气体中性国家并履行COP21巴黎协定的国际承诺，氢气已被确定为脱碳选择。德国政府只考虑可再生能源生产的氢（即，清洁绿色氢）是可持续的。一般来说，德国的研究资金对所有主题都是开放的。然而，作为一个例外，氢技术引起了联邦政府的关注。在2006年至2016年期间，根据氢和燃料电池技术国家创新计划批准了约7亿欧元，在2016年至2026年期间，将提供总计14亿欧元的资金。此外，联邦政府正在利用能源研究计划提供的财政资源来建立一个卓越的研究环境[3]。自2019冠状病毒病（COVID-19）疫情爆发以来，德国加强了对能源转型和绿色氢项目的支持。2020年6月，德国联邦政府通过了《国家氢能战略》，并成立了国家氢能委员会，通过项目提案和行动建议为国务秘书委员会提供建议和支持，以实施氢能战略[4]。计划的目标是：将氢作为替代能源，使氢成为工业部门的可持续材料，开发国内市场并建立国际市场，加强德国工业，最终使氢在经济上可行[5]。该计划特别支持运输、工业和建筑部门。对于运输，为了触发市场，3.6 10亿欧元的赠款可用于购买电动或气候友好型车辆。为了鼓励投资，将提供45亿欧元用于安装电力燃料和为基础设施建筑加油。在航空和海事领域，5000万欧元已被指定用于开发混合动力电动和氢动力飞机和船舶。对于工业，已经预见到从传统化石燃料到氢的各种替代工具最后，对于建筑行业，自2016年以来一直在实施能源效率激励计划，并将在2020-2024年期间继续提供7亿欧元的研究是支撑能源政策的一个战略要素在2020年至2023年期间，能源和气候基金将提供3.1亿欧元，用于绿色氢的实践基础研究，并计划在此期间再提供2亿欧元，以加强实践基础研究。氢能技术的能源研究。此外，将在2020年至2023年期间提供6亿欧元，以促进能源转型计划的常规沙箱，这有助于加快技术和创新从实验室向市场的转移。作为德国脱碳计划的一部分还有一些计划促进在制造业中使用氢气，并消除材料行业的碳排放。这些计划的目的是鼓励工业界投资氢解决方案。2020年6月3日，联盟委员会通过了一项2015年初，经济事务和能源部启动了能源转型研究和创新平台。在该平台的框架内，Kopernikus项目是德国在能源转型领域最大的研究计划之一[6]。 该项目包括四个支柱，每个支柱都有自己的目标：EUSURE开发未来的电网; P2 X研究将可再生能源中的二氧化碳、水和电转化为气体、燃料、化学品和塑料; SynErgie研究能源密集型工业流程如何更加灵活，以适应可再生能源的可用性;最后，Ariadne[7]作为科学和社会之间的联合学习过程，分析政策措施如何从单个部门到全局。欧盟氢能在大陆层面，欧盟的政策强烈支持实施氢基能源系统，作为实现欧洲绿色协议[8]和欧洲清洁能源转型的关键工具这一执行符合COP21巴黎协定，并有助于欧盟到2050年实现碳中和的目标[9]。此外，它旨在限制欧洲对碳氢化合物的依赖，并为欧盟的经济增长做出贡献结合欧盟早在21世纪初，欧盟委员会（EC）就已经确定需要制定一项有效的战略，在2050年之前发展以氢为导向的能源经济，目标是2020年。在第六框架计划（FP 6; 2002-此外，2004年 1月，欧盟委员会启动了所谓的欧洲氢和燃料电池平台。通过这个公共平台，欧盟委员会旨在促进商业上可行的氢和燃料电池应用，并启动适当的氢基础设施。该工具是2008年创建燃料电池和氢联合企业（FCH-JU）伙伴关系的跳板。如今，FCH-JU是欧洲支持氢能研究和技术开发（RTD）的最重要工具。这是一个协调公共和私营利益攸关方的努力被确定为在欧盟部署氢经济的必要条件。2008年，第一个FCH-JU RTD计划启动F. Cuevas，J. Zhang和M. 拉特罗什工程7（2021）715717···图二.燃料电池和氢联合事业（FCH-JU）公私合作伙伴关系。2007-2013年期间的总预算为9.47亿欧元欧洲共同体通过研究计划FP7贡献了一半的萌芽，而其余部分则由工业法律实体的实物捐助所覆盖[13]。接下来，在欧盟计划地平线2020（2014-2020）的保护伞下运行的第二个FCH-2-JU RTD计划FCH-2-JU计划的核心目标如图3所示[15]。为了在2027年之前促进欧洲的科学举措，一项名为“地平线欧洲”的新欧盟研究和创新计划将于2021年生效，预算为1000亿欧元。该计划提供的全套工具将支持运输活动，包括电池、清洁氢、低碳钢铁制造、循环生物部门和建筑环境。关于氢能，一个名为“欧洲清洁氢”的新伙伴关系这一伙伴关系将成为实施欧盟委员会于2020年7月发布的最新欧洲路线图的关键参与者。该路线图题为该路线图立足于从生产到传输到移动、工业、能源和加热应用的整个氢工业价值链，同时考虑相关技能和交叉问题（即，法规、安全、教育和培训、社会经济研究等）。欧洲氢路线图将开发主要使用风能和太阳能的可再生能源生产的清洁氢作为其最终目标。然而，与目前由化石燃料生产的氢（1.5在能源转型的早期阶段，必须考虑使用化石氢和碳捕获和储存，估计成本约为2欧元kg-1。在此背景下，欧洲路线图定义了三个阶段①2020-钢铁制造和铁路和海事应用），加氢站，每日或季节性能量储存，电网平衡，本地氢网络，以及提供图三. FCH-2-JU计划的核心目标[15]。F. Cuevas，J. Zhang和M. 拉特罗什工程7（2021）715718③ 2030- 2050年，需要额外的投资来资助这一路线图。例如，从2020年到2030年，电解氢生产及其运输、分销和储存以及加氢站将获得约1000亿欧元的支持。这将伴随着巨大的努力（约300亿欧元），致力于使用太阳能和风能生产清洁电力。这些投资将得到欧洲清洁氢联盟（European CleanHydrogen Alliance）[18]，该联盟将工业、国家和地方公共当局、民间社会和其他利益相关者聚集在一起。欧洲路线图还确定了在两个层面上进行国际合作的必要性：首先，与邻国（即，第一，与全球行动者合作，制定国际标准，建立共同定义和方法。后者将通过国际机构进行，如国际氢能和燃料电池经济伙伴关系（IPHE）[19]，国际能源署（IEA）和国际可再生能源机构（IRENA），以及二十国集团（G20）合作。最后，在欧盟的支持下，法国和德国正在国家一级作出相当大的努力，在氢基能源过渡领域开展研究和创新。这些路线图和雄心勃勃的计划旨在开发尖端技术，为无碳世界铺平道路，造福人类数百年。引用[1] 欧盟参考情景2016 [互联网]。卢森堡：欧洲委员会能源总司; c2016 [引自2020年11 月 24 日 ] 。 可 从 以 下 网 站 获 取 ： https://ec.europa.eu/energy/data-analysis/energy-modelling/eu-reference-scenario-2016_en。[2] PAN-H国家氢行动计划[互联网]。巴黎：Agence Nationale de la Recherche; [引自 2020 年 11 月 24 日 ] 。 可 查 阅 ： https://anr.fr/en/call-for-proposals-details/call/plan-daction-national-sur-lhydrogene-et-les-piles-a-combustible-pan-h/。法语[3] dfg.de [互联网]。波恩：Deutsche Forschungsgemeinschaft; c2010可从以下网址获得：https://www.dfg.de[4] 默滕斯湾确保氢技术的全球领导地位[互联网]。柏林：联邦经济事务和能源部;2020 年 10 月 6 日 [ 引 用 于 2020 年 11 月 24 日 ] 。 可 查 阅 ：https://www.bmwi.de/Redaktion/EN/Pressureteilungen/2020/20200610-securing-a-global-leadership-role-on-hydrogen-technologies.html。[5] 国家氢战略[互联网]。柏林：联邦经济事务和能源部; 2020年10月6日[引用于2020年11月24日网址：https：//www.example.comwww.bmwi.de/Redaktion/EN/Publikationen/Energie/the-national-hydrogen-strategy.html。[6] [Internet]. 波恩：联邦教育和研究部; [引自2020年11月24日可从以下网址获得：https://www.kopernikus-projekte.de/en/home。[7] 梅西纳湾如何哥白尼项目阿里阿德涅打算作为一个指南，通过能源周转[互联网]。波恩：联邦教育和研究部; [引自2020年11月24日]。可从以下网址获得：https：//www. kopernikus-projekte.de/en/projects/ariadne网站。[8] 欧洲绿色协议。通信从委员会到欧洲议会，欧洲理事会，理事会，欧洲经济和社会委员会和委员会的地区[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会; 2019年12月11日[引用2020年11月24日]。网址：https：//ec。europa.eu/info/sites/info/files/european-green-deal-communication_en.pdf网站。[9] 2050年长期战略[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会; [引用2020年11月24日]。可从以下网站获得：https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2050_en。[10] 欧洲氢和燃料电池技术平台。部署战略[互联网]。布鲁塞尔：欧洲氢和燃料电池技术 平 台 咨 询 委 员 会 ; 2005 年 8 月 [ 引 用 2020 年 11 月 24 日 可 从 以 下 网 址 获 得www.fch.europa.eu/sites/default/files/documents/hfp_ds_report_aug2005：PDF.[11] 燃料电池和氢联合事业（FCH-JU）[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会; [引用2020年11月24日]。可从以下网址获得：https：//www. fch.europa.eu/网站。[12] Hydrogen Europe [Internet].布鲁塞尔：欧盟委员会;[引用2020年11月24日]。可从以下网址获得：https://hydrogeneurope.eu/[13] 燃料电池和氢联合事业，2010年年度活动报告[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会;2010年11月[引用2020年11月24日]。可查阅：https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/FCH%20JU%20Annual%20Activity%20Report%202010_0.pdf。[14] 燃料电池和氢联合事业，2014年年度活动报告[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会;2015年2月[引用于2020年11月24日]。可查阅：https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/FCH-annualreport2014-D-15May2015-WEB.PDF。[15] 计划审查报告2017 [互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会; c2018 [引用2020年11月24日]。可查阅：https://www.fch.europa.eu/publications/program-review-report-2017。[16] 清洁氢为欧洲[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会;[引用2020年11月24日]。可从以下网站获得：https://hydrogeneurope.eu/clean-hydrogen-欧洲。[17] Hydrogen roadmap Europe [Internet].卢森堡：欧盟出版办公室; 2019年1月[引用 于 2020 年 11 月 24 日 可 从 以 下 网 址 获 得 ： https ： //www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report 。PDF.[18] 内部市场、工业、企业家精神和中小企业[互联网]。布鲁塞尔：欧盟委员会; 2020年[引用2020年11月24日]。网址：https：//ec。europa.eu/growth/industry/policy/european-clean-hydrogen-alliance_en网站。[19] iphe.net [互联网]。国际氢能和燃料电池经济伙伴关系; c2020 [引用2020年11月24日]。可从以下网址获得：https://www.iphe net/.
