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解决氦短缺,要有战略眼光

解决氦短缺,要有战略眼光 中科富海
2023-10-31
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文|辛尚吉

长期在政府和国际组织从事能源和环境政策调研工作,对国际能源市场、气候变化战略、能源科技创新等课题有深入独到见解和研究。

氦气素有气体稀土之称,是医疗、国防和高科技产业不可或缺的重要气体。


虽然氦在宇宙中是含量第二高的元素,但在人类现有科技条件下,氦生产主要依赖于从天然气中分离提取。此外,由于铀衰变会产生氦核,也可通过铀矿提取氦或通过衰变反应人工合成氦,但这种生产规模极小。


自2006年以来,全球氦供应已多次出现短缺状况。2022年初至目前,全球出现新一轮氦短缺状况,业内普遍称之为氦短缺4.0


一系列因素综合作用导致氦短缺状况再次出现。


一是美国内政部土地管理局运营的氦提纯装置于2022年初停产约半年,影响美国国内若干氦企业生产,全球氦产能减少10%以上。


二是针对近年来全球氦需求不断上升,俄罗斯天然气工业股份公司原计划上线3座氦工厂处置阿穆尔天然气,但有关建设投产计划被延误,其中一座工厂开工上线后遭遇事故很快停产。在俄乌冲突背景下,即便俄罗斯天然气工业股份公司后续氦工厂产能均能上线,俄罗斯氦出口也可能面临西方制裁,其供应存在较大不确定性。


此外,另一个氦生产大国卡塔尔的3座氦工厂中有两座在2022年的一段时间内进行计划维护,澳大利亚达尔文的氦工厂因天然气供应不足减产,美国堪萨斯州一座氦工厂发生火灾。


与其他大宗商品相比,全球氦价格相对不透明,通常是具体交易决定具体价格。

不过,在全球氦市场供需不平衡情况下,氦价格大幅蹿升是不争的事实。

有市场分析机构阐明,去年,氦价格从每百万立方英尺500美元一路蹿升至上千美元的水平。乐观估计认为,此轮氦短缺到今年下半年或今年底即可宣告结束;悲观估计则认为,氦短缺可能会持续到2025年。

从上世纪初美国堪萨斯州天然气田发现氦气以来,美国一直是全球最主要的氦生产国。数据显示,2022年美国氦产能约7500万立方米/年,高居首位。

近年来,天然气大国卡塔尔氦产能迅速提升,2022年卡塔尔氦产量达到6000万立方米,紧随美国排第二。

2022年阿尔及利亚、俄罗斯和澳大利亚的氦产量分别为900万、500万和400万立方米,排在第三至第五位,但产能与前两位相比差距巨大。

美国也是全球氦储量最多的国家。截至2022年,美国氦储量估计超过85亿立方米,超过排名第二的阿尔及利亚和排名第三的俄罗斯两国储量之和。

堪称氦生产超级大国的美国,在全球供应链中的地位举足轻重。

美国本身是全球最大的氦消费国之一,仍有大量氦产能出口。数据显示,2022年美国氦产量为7500万立方米,国内消费量约为4300万立方米,一小半产能用于出口。

就液氦存储和运输来说,美国相关专业化技术和设备高度集中,能进入有关市场领域与之分一杯羹的国家非常有限。

值得一提的是,在全球气候危机引发国际社会普遍关注的背景下,绿色环保理念持续深入人心,美国亦在绿氦开采方面先人一步。

所谓绿氦,是指勘探发现碳氢化合物含量极低的地下气体储量,主要为氮气,也包含一定的氦气,以尽可能减少二氧化碳排放的方式进行氦气分离。

近年来,已有数家美国初创企业投入绿氦创新探索,有关勘探工作已在北美加拿大和非洲坦桑尼亚等地取得一定成果。

数据显示,2021年,我国氦气需求总量达2086万立方米,氦气市场规模从2015年的9.95亿元增长至2021年的23亿元,今后有望进一步稳步增长。但是,我国氦储量仅占全球总储量的2%,氦消费对外依存度高达95%。此前,我国氦进口主要依赖美国,近期则扩大了从卡塔尔和其他国家的进口。

不过,即便是卡塔尔这样的氦生产大国,其产能也主要依赖美国的技术和设备。

相关调查显示,在2020年的氦进口商中,外企独资和合资企业占比达84%,我国氦进口和国内氦销售基本由外企掌控。此外,根据美国出口管控规定,美国出口的氦只能用于非军事目的,这也严重限制了我国氦的应用发展。

尽管面临诸多不利因素,我国在解决氦卡脖子问题上不断攻坚克难,并取得不少成绩。

2020年,宁夏盐池县工业园区天然气提氦项目成功投产,运用我国自主研发技术生产出高纯度液氦。2022年,该县天然气提氦项目液氦年产能已提升至12万升,二期工程建成后,液氦年产能将增至36万升。

尽管该县天然气提氦项目产能不算高,但胜在利用自主技术提氦成功。这就意味着后续该项目有望进一步推广,自主液氦制造有望迎来更大发展。

客观地说,解决氦供应是一项长期艰巨而复杂的任务,不可能一蹴而就,必须认真稳妥筹谋,积极有效推进。笔者建议如下:

——认清国内氦消费高度依赖进口的现实。
在这一局面不可能立即改观的前提下,考虑设立国家级战略氦储备,抓住设立战略储备和扩充战略储备容量的有利时间节点。

——强化氦产业与油气勘探产业的联动。
积极推进氦勘探工作,大力挖掘有商业开采潜力的氦资源,以前瞻性眼光进行绿氦勘探开采试点布局。

——加强氦产业链科研攻关。
密切关注国际前沿尖端科技发展走势和应用成果,结合试点项目,有针对性地在开采、分离、存储、运输等全产业链环节上开展攻关,力争有所作为、有所突破。

——制定相关产业政策,为自主氦产业提供资金、技术、人才等有力支持。
鼓励先行探索和产业合作,在国内产能提升的基础上培育自主氦产能的国内市场地位,引导国内消费市场支持上游产业发展。

文章转载《中国石油和化工产业观察》杂志,非商用途,仅作为科普传播素材。如有侵权请系:Jo0729,承诺三天内删除。 

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