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      如何在資源稟賦不占優(yōu)勢(shì)的情況下，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵資源的自主可控？氦氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑為我們提供了一個(gè)富有啟示性的案例。

      在半導(dǎo)體、航天、醫(yī)療等高端產(chǎn)業(yè)中極其重要的氦氣，在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)中，無(wú)論產(chǎn)能還是提取技術(shù)幾乎全被美國(guó)壟斷。氦氣基本是作為天然氣的副產(chǎn)品提取，因此這是一個(gè)非常依賴天然氣儲(chǔ)量的資源，中國(guó)資源量?jī)H為全球的2%，將近95%的氦氣消費(fèi)依賴進(jìn)口。在地緣政治的緊張時(shí)期，氦氣斷供已成為制約中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大“潛在瓶頸”。

      不過(guò)在過(guò)去十年里，中國(guó)對(duì)進(jìn)口氦氣的依賴程度，從原來(lái)的95%下降到了85%。雖然10%的降幅看上去不大，但這更多是因?yàn)橘Y源稟賦的先天限制。由于攻克了LNG-BOG提氦技術(shù)，中國(guó)更大進(jìn)步不在于本土產(chǎn)量的提升，更能夠向海外輸出先進(jìn)產(chǎn)能，讓俄羅斯等被美國(guó)制裁的國(guó)家恢復(fù)生產(chǎn)能力，以互利共贏的方式構(gòu)建一個(gè)不被美國(guó)控制的國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈。中國(guó)通過(guò)科技創(chuàng)新破解資源依賴?yán)Ь值呐?，也在重新塑造全球氦氣的產(chǎn)業(yè)格局…

被美國(guó)壟斷將近百年

1903年，在堪薩斯州的一次油井作業(yè)中，工人們意外發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無(wú)法燃燒的“氣體噴泉”。

雖然這一結(jié)果讓滿懷“發(fā)財(cái)夢(mèng)”的市長(zhǎng)和居民們感到氣餒，但卻意外引起了當(dāng)?shù)乜茖W(xué)家的注意。經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，這些氣體中含有72%的氮、15%的甲烷、1%的氫、以及12%的“未知惰性殘留物”。

學(xué)者將氣體樣本帶回了大學(xué)，又經(jīng)過(guò)一年多的研究，學(xué)者驚訝地發(fā)現(xiàn)，樣本中的氦含量居然達(dá)到了驚人的1.84%。

當(dāng)年發(fā)現(xiàn)天然氦氣的地方如今已樹(shù)立紀(jì)念牌

氦是元素周期表中排名第二的元素，是一種十分稀有的惰性氣體，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且不可燃。人類對(duì)氦氣的發(fā)現(xiàn)和利用非常晚，直到1895年，才有瑞典化學(xué)家通過(guò)加熱鈾礦石成功分離出氦氣，首次確認(rèn)了氦氣在地球上的存在。

地球上的絕大多數(shù)氦氣，都是通過(guò)鈾、釷等其他放射性元素衰變產(chǎn)生的，這一過(guò)程往往需要數(shù)千年。由于氦氣的重量很輕，且難以與其他元素結(jié)合，多數(shù)氦氣最終都會(huì)從大氣中溢出并逃逸到太空中，在自然界中很難發(fā)現(xiàn)天然的氦氣資源。

學(xué)者的發(fā)現(xiàn)迅速引起了美國(guó)政府的重視，美國(guó)政府意識(shí)到，這是一種和氫氣擁有同等舉升力，并且還不會(huì)燃燒爆炸、更加安全的氣體，在軍事和航空中將有十分廣泛的用途。1917年，美國(guó)政府撥款10萬(wàn)美元，用于開(kāi)發(fā)從天然氣中提取氦氣的技術(shù)，并建立了多個(gè)實(shí)驗(yàn)性工廠，生產(chǎn)用于氣球和飛艇的升空氣體。

1925年，美國(guó)通過(guò)《氦氣保護(hù)法案》（Helium Act of 1925），授權(quán)政府管理和利用氦氣資源，建立聯(lián)邦氦氣儲(chǔ)備保障國(guó)防和商業(yè)航空的需求，并將氦氣列為“國(guó)家戰(zhàn)略物資”，嚴(yán)格限制氦氣出口，只允許出口美國(guó)國(guó)內(nèi)用不了的氦氣，并且要得到商務(wù)部、內(nèi)政部、國(guó)務(wù)院、戰(zhàn)爭(zhēng)部（1947年解散）、海軍和總統(tǒng)的一致同意 。

美國(guó)對(duì)氦氣的出口管制導(dǎo)致其他國(guó)家無(wú)法獲得更安全的氣體，不得不使用氫氣作為飛艇的填充氣體，這被認(rèn)為是導(dǎo)致1937年興登堡飛艇災(zāi)難的原因之一

自此，美國(guó)便長(zhǎng)期壟斷了全世界的氦氣資源，直到1960年，美國(guó)都是世界唯一的氦氣生產(chǎn)國(guó)。

二戰(zhàn)結(jié)束后，氦氣在軍事、科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用變得更加廣泛。美國(guó)海軍利用氦氣填充氣球，進(jìn)行反潛作戰(zhàn)和空中早期預(yù)警任務(wù)，填補(bǔ)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)間的空白。此外由于其極低的沸點(diǎn)和不與火箭燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，氦氣也成為了理想的冷卻劑和保護(hù)氣體，被用于火箭的制造。

1960年，為應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)的氦氣短缺，美國(guó)進(jìn)一步出臺(tái)了《氦氣法修正案》（The Helium Act Amendments of 1960），規(guī)定所有氦氣只能賣給美國(guó)政府，并授權(quán)政府以固定價(jià)格從私人來(lái)源購(gòu)買氦氣，同時(shí)成立了國(guó)家氦氣儲(chǔ)備庫(kù)(Federal Helium Reserve,FHR)，并在國(guó)內(nèi)建造了大量氦氣儲(chǔ)備裝置，以確保在太空競(jìng)賽和冷戰(zhàn)期間作為冷卻劑供應(yīng)液態(tài)氦氣，用于制造氧/氫火箭燃料等用途，并為和平時(shí)期的商業(yè)活動(dòng)提供服務(wù)。

作為最早在自然界中發(fā)現(xiàn)氦氣資源，并意識(shí)到氦氣重要性的國(guó)家，美國(guó)利用其早期技術(shù)積累和豐富的已探明資源，幾乎壟斷了全世界的氦氣供應(yīng)。在冷戰(zhàn)結(jié)束后，龐大的氦氣庫(kù)存對(duì)美國(guó)財(cái)政造成了巨大的負(fù)擔(dān)，美國(guó)政府開(kāi)始逐步出售其氦氣儲(chǔ)備，但時(shí)至今日，美國(guó)依然對(duì)全球氦氣產(chǎn)業(yè)鏈擁有“說(shuō)一不二”的巨大影響力。

95%需要進(jìn)口

隨著科技水平進(jìn)步，氦氣的作用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止給氣球充氣，其在醫(yī)療成像、航天工程以及半導(dǎo)體制造業(yè)等高科技領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色。

在核磁共振成像（MRI）技術(shù)里，氦氣被用于超導(dǎo)磁體的冷卻，確保設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行并提供清晰的醫(yī)學(xué)影像；而在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，氦氣不僅作為保護(hù)氣體防止材料表面污染或氧化，還在高溫處理環(huán)節(jié)中起到高效熱傳導(dǎo)的作用，保障生產(chǎn)流程的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，每年NASA都要消耗大量的氦氣，進(jìn)行空間探索任務(wù)。

中國(guó)各行業(yè)氦氣使用情況，受控氣氛包括光纖、半導(dǎo)體、光伏等，低溫應(yīng)用包括核磁共振、低溫超導(dǎo)、國(guó)防軍事、大科學(xué)研究等。

隨著國(guó)防建設(shè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，全球?qū)獾男枨笳阅昃?%的速度攀升，呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的局面。尤其是在中國(guó)，由于中國(guó)正大力推動(dòng)半導(dǎo)體等高新技術(shù)的發(fā)展，自2012年至2022年，氦氣的需求量從500萬(wàn)立方米激增至約2200萬(wàn)立方米，復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到了驚人的14%，需求十分巨大。

然而，氦氣資源的分布并不均衡。

由于歷史原因，美國(guó)掌握了世界上絕大多數(shù)的氦氣資源、儲(chǔ)量和產(chǎn)量，并且在世界氦氣產(chǎn)業(yè)鏈中掌握了絕對(duì)的話語(yǔ)權(quán)。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的調(diào)查數(shù)據(jù)，截至2021年底，美國(guó)仍控制了全球35%的氦氣資源量，全球71%的氦氣庫(kù)存量與48%的氦氣產(chǎn)量。而在2012年之前，美國(guó)更是第一家獨(dú)占了全球近80%的氦氣產(chǎn)量，即使近年來(lái)因儲(chǔ)量下降導(dǎo)致供應(yīng)有所減少，但仍是世界上第一的氦氣資源國(guó)。

全球氦氣資源量、儲(chǔ)量、產(chǎn)量情況 數(shù)據(jù)來(lái)源：USGS

與此形成鮮明對(duì)比的是，中國(guó)雖為氦氣消費(fèi)大國(guó)，卻幾乎不具備氦氣資源，國(guó)內(nèi)氦氣需求量約占世界總量的14%，而自身資源儲(chǔ)備僅占世界總量的2%左右，而中國(guó)氦氣產(chǎn)能更是只有全球的約0.63%，遠(yuǎn)無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)的需求。每年，中國(guó)都需要從海外進(jìn)口大量的氦氣，氦氣進(jìn)口量占據(jù)了總消費(fèi)量的95%，國(guó)產(chǎn)氦氣比例僅為5%。

全球氦氣產(chǎn)業(yè)鏈極為復(fù)雜，從上游的天然氣田中開(kāi)采、提取和純化精煉氦氣開(kāi)始，到最終將液氦安全地儲(chǔ)存在特制的ISO液氦冷箱，并通過(guò)嚴(yán)苛的技術(shù)手段在每個(gè)儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，確保氣體的質(zhì)量與安全，整個(gè)過(guò)程需要高度的專業(yè)技術(shù)和嚴(yán)格的操作規(guī)范。但由于這些環(huán)節(jié)門檻極高，只有少數(shù)企業(yè)能掌握，并且基本來(lái)自美國(guó)。在全球十大高純氦氣供應(yīng)商中，美國(guó)資本控股企業(yè)超過(guò)半數(shù)，在十大氦氣壓縮機(jī)生產(chǎn)商中，美企同樣占據(jù)了半壁江山。從氦氣中游的儲(chǔ)運(yùn)到下游的銷售，整個(gè)環(huán)節(jié)基本是被少數(shù)幾家外資氣體公司壟斷的。

2018年，美國(guó)政府將氦氣列入至關(guān)重要的35種資源目錄，要求所有的中國(guó)企業(yè)在進(jìn)口氦氣時(shí)，都必須在合同中寫明“不得用于軍事用途”。由于全球氦氣市場(chǎng)貨源地和渠道商高度集中，國(guó)際氦氣供應(yīng)在事實(shí)上實(shí)行的是“配給制度”，由林德（Linde）、液化空氣（Air Liquide）、空氣化工（Air Products and Chemicals,Ins.）等國(guó)際氣體公司按照長(zhǎng)期協(xié)議進(jìn)行額度分配。全世界除俄羅斯外，其他國(guó)家的氦氣資源分配話語(yǔ)權(quán)也基本由美國(guó)資本所掌握。

為了防止中國(guó)掌握相關(guān)技術(shù)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)相關(guān)氦氣制備設(shè)備有明確的限制。美國(guó)商務(wù)部制定的《出口管理?xiàng)l例》中明確規(guī)定，20K以下制冷機(jī)及核心部件禁止出口中國(guó)。日本從2015開(kāi)始也禁止冷壓縮機(jī)出口中國(guó)，歐盟方面也有類似的規(guī)定，要求低溫設(shè)備對(duì)中國(guó)出口必須報(bào)最終用戶，且設(shè)備賣方有現(xiàn)場(chǎng)檢查權(quán)和否決權(quán)，并且近年來(lái)禁止中國(guó)相關(guān)公司參觀其工廠。

由于西方國(guó)家長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)實(shí)施技術(shù)封鎖，中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)在過(guò)去一直是處于有“業(yè)”而無(wú)“鏈”的狀態(tài)，相關(guān)的技術(shù)、裝備都非常不完善。任何氣源地產(chǎn)能、地緣政治、海運(yùn)設(shè)施、天氣因素、海關(guān)政策等因素的細(xì)微變動(dòng)，都有可能經(jīng)過(guò)層層傳導(dǎo)，導(dǎo)致全球氦氣市場(chǎng)供應(yīng)出現(xiàn)劇烈波動(dòng)。自2006年以來(lái)，全球氦氣市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了4次氦氣“大短缺”，對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈安全造成了巨大的負(fù)面影響。

2021年7月，美國(guó)土地管理局下屬大型氦濃縮廠開(kāi)始了為期4個(gè)月的檢修，氦氣供應(yīng)市場(chǎng)開(kāi)始出現(xiàn)了緊張情緒。2022年2至3月，卡塔爾實(shí)施氦氣工廠維護(hù)，減少產(chǎn)量，加之2022年2月開(kāi)始的俄烏沖突導(dǎo)致俄羅斯阿穆?tīng)枤庠吹毓庋舆t，進(jìn)一步加劇了供應(yīng)緊張形勢(shì)，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)氦氣進(jìn)口價(jià)格明顯上漲。

2000年以來(lái)全球各地區(qū)氦氣進(jìn)口價(jià)格趨勢(shì) 數(shù)據(jù)來(lái)源：AKAP ENERGY

由于美國(guó)壟斷了世界上的大部分氦氣資源，且供應(yīng)鏈也基本被美國(guó)資本所掌控，中國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的氦氣庫(kù)存量通常只能維持其1至2個(gè)月左右的使用量。一旦美國(guó)決定將氦氣作為戰(zhàn)略武器，對(duì)中國(guó)實(shí)施斷供，將會(huì)對(duì)中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生巨大的沖擊。

攻克關(guān)鍵技術(shù)

為了應(yīng)對(duì)潛在的“斷供”風(fēng)險(xiǎn)，這幾年中國(guó)正在努力擺脫對(duì)美國(guó)氦氣的依賴。

首先是進(jìn)口來(lái)源的多樣化，放眼全世界來(lái)看，并不是只有中國(guó)想要減少對(duì)美國(guó)氦氣的依賴，歐洲同樣有這個(gè)想法。在整個(gè)冷戰(zhàn)時(shí)期，歐洲的氦氣資源同樣幾乎100%依賴美國(guó)，因此早在上世紀(jì)90年代，歐洲就已經(jīng)開(kāi)始在美國(guó)以外，尋找新的氦氣進(jìn)口來(lái)源。到目前為止，已經(jīng)在兩個(gè)地區(qū)取得了比較好的進(jìn)展，分別是阿爾及利亞和卡塔爾。

阿爾及利亞的氦氣是其天然氣資源開(kāi)發(fā)的副產(chǎn)品。1991年，應(yīng)阿爾及利亞當(dāng)局請(qǐng)求，美國(guó)空氣產(chǎn)品公司（Air Products）、阿爾及利亞國(guó)有石油和天然氣公司（Sonatrach）以及法國(guó)液化空氣集團(tuán)（Air Liquide）共同加入了該國(guó)的氦氣項(xiàng)目，并成立了合資企業(yè)Helios，開(kāi)始開(kāi)發(fā)其氦氣資源。截至2023年底，阿爾及利亞的氦氣產(chǎn)量約為1000萬(wàn)立方米，在全球氦氣生產(chǎn)國(guó)中排名第三，通過(guò)法國(guó)出口到其他歐洲國(guó)家。

不過(guò)由于地理位置與經(jīng)濟(jì)效益等原因，阿爾及利亞的氦氣資源主要向歐洲供應(yīng)。對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，影響更大的是卡塔爾的氦氣資源。

卡塔爾與伊朗共享的北地平原氣田是全球最大的氦氣儲(chǔ)藏地之一，約占全球氦氣儲(chǔ)量的28%以上，但由于伊朗方面缺乏相關(guān)的技術(shù)，無(wú)法從氣田中開(kāi)采出氦氣。而卡塔爾則借助歐美國(guó)家的資本和技術(shù)，成功開(kāi)采出了氦氣。2005年，在法國(guó)液化空氣集團(tuán)（Air Liquide）的幫助下，卡塔爾第一個(gè)氦氣生產(chǎn)設(shè)施成功投產(chǎn)，開(kāi)始成為世界氦氣出口國(guó)之一。2014年，在埃克森美孚（ExxonMobil）、液化空氣集團(tuán) (Air Liquide)、林德公司（The Linde Group）等企業(yè)的幫助下，卡特爾第二座氦氣工廠Helium 2正式投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，規(guī)模是前者的兩倍，是世界上最大的氦氣生產(chǎn)設(shè)施。

卡塔爾Helium 2項(xiàng)目落成

Helium 2的投產(chǎn)算是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，自此以后，卡塔爾逐漸取代美國(guó)，成為了中國(guó)氦氣最主要的進(jìn)口來(lái)源地。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，截至2023年，在中國(guó)進(jìn)口的全部氦氣中，源自美國(guó)的比例已經(jīng)銳減至9.7%，而來(lái)自卡塔爾的氦氣占比高達(dá)81%，成為無(wú)可爭(zhēng)議的最大供應(yīng)國(guó)。

分地區(qū)的中國(guó)氦氣進(jìn)口來(lái)源，美國(guó)來(lái)源在近幾年快速減少，逐漸被卡塔爾所取代 數(shù)據(jù)來(lái)源：AKAP ENERGY

但也要實(shí)事求是地說(shuō)，隱憂仍然是存在的。

卡塔爾在氦氣資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，借助了大量歐美資金和技術(shù)的幫助。美國(guó)資本如?？松梨冢‥xxonMobil）等企業(yè)，在卡塔爾氦氣資源如何分配這一問(wèn)題上，仍然掌握著巨大的話語(yǔ)權(quán)。如果美國(guó)執(zhí)意要實(shí)施“長(zhǎng)臂管轄”，以類似“利用了美國(guó)資本或技術(shù)”為理由，禁止卡塔爾向中國(guó)出口氦氣，那中國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈安全還是難以保障。

因此，想要真正地做到自主可控，擁有自己的氦氣產(chǎn)業(yè)鏈仍然是必要的。

雖然氦氣在地球上十分稀有，但在整個(gè)宇宙中，氦氣是含量?jī)H次于氫氣的第二大元素。在空氣中都有氦氣，只不過(guò)含量太少了，大約只有5ppm（等于0.0005%），不具備提取的價(jià)值。只有達(dá)到一定的濃度，才能滿足工業(yè)化提氦的需求。

從富氦天然氣中提氦，是目前全球范圍內(nèi)唯一可行、并且具有商業(yè)化價(jià)值的工業(yè)提取氦氣的方式，常規(guī)天然氣的氦含量一般在10ppm（0.001%）到5000ppm（0.5%） 之間，只要大于0.3%，就被認(rèn)為具有商業(yè)化開(kāi)發(fā)的價(jià)值。目前絕大多數(shù)的氦氣，都是開(kāi)采天然氣過(guò)程中收集的“副產(chǎn)品”，世界上90%的氦氣，都是從氦含量大于0.1%的天然氣中獲得的。

氦氣田的工業(yè)劃分標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)0.5%即為特富氦

但受限于我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的基本國(guó)情，中國(guó)的天然氣資源整體也比較缺乏。

做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，美國(guó)含氦天然氣中氦氣含量在0.66%～8.2%之間，俄羅斯含氦天然氣氦含量平均在0.15%～0.6%之間，而在我國(guó)已探明的氦資源儲(chǔ)地，如塔里木盆地、鄂爾多斯盆地及長(zhǎng)慶氣田，這些儲(chǔ)地中的天然氣含氦濃度普遍在0.1%～0.3%之間，整體并不算高。

因?yàn)楹ち枯^低，我國(guó)的工業(yè)化提氦面臨許多挑戰(zhàn)，如果使用傳統(tǒng)的方法，直接從低含氦的天然氣中直接提氦，不僅工藝設(shè)備多、技術(shù)路線長(zhǎng)，成本也極高，從經(jīng)濟(jì)的角度看并不劃算。

直到近幾年，液化天然氣（LNG）產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)利用低氦天然氣提供了新的“解法”。

液化天然氣（LNG）在儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中，由于溫度的升高或壓力的降低，部分LNG會(huì)從液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，形成閃蒸氣（Boil off Gas，BOG）。閃蒸氣形成后會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐壓力升高，為了避免爆炸，過(guò)去的工廠要么是把這部分氣體再次循環(huán)液化，要么是直接燃燒掉，要么是直接釋放到大氣中排掉。

這三種其實(shí)都不是最好的處理方式，前者需要消耗更多的能源，而后兩者既浪費(fèi)了“資源”，也不是很環(huán)保。

在閃蒸氣中，氦氣的濃度一般可以達(dá)到1%以上，已經(jīng)具有了商業(yè)化提取的價(jià)值，特別是在部分富氦BOG的尾氣中，氦氣的濃度甚至可以達(dá)到15%左右，如果能對(duì)其充分利用，不僅具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還兼顧了環(huán)保的需求。

LNG-BOG氦氣提取流程的示意圖

但LNG-BOG提氦對(duì)技術(shù)、對(duì)裝備有很高的要求，因此在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，這一技術(shù)只有少數(shù)歐美巨頭才掌握。

2017年，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所開(kāi)始聯(lián)合相關(guān)企業(yè)，研究采用低溫精餾結(jié)合低溫液化等技術(shù)，從液化天然氣閃蒸氣（LNG-BOG）中提取高純度氦氣。經(jīng)過(guò)兩年多時(shí)間的開(kāi)發(fā)，中科院理化所的研發(fā)人員成功攻克了一系列技術(shù)和工程難題，研制出了國(guó)內(nèi)首套LNG-BOG低溫提氦裝置，并順利生產(chǎn)出液氦產(chǎn)品。2020年10月，中科富海與寧夏深燃眾源公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)建設(shè)的國(guó)內(nèi)首套LNG-BOG低溫提氦項(xiàng)目在寧夏鹽池建成投產(chǎn)，最大液氦產(chǎn)能達(dá)49L/2.h，氦氣提取率高達(dá)98%。

盡管歐美對(duì)中國(guó)實(shí)施嚴(yán)格的出口管制和技術(shù)封鎖，限制核心器件出口，以遏制中國(guó)氦氣提取能力的發(fā)展，但中國(guó)科研人員還是憑借不懈地努力和創(chuàng)新的精神，逐步打破了這些“技術(shù)壁壘”。通過(guò)自主研發(fā)，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了大型低溫設(shè)備的全面國(guó)產(chǎn)化，大幅減少了對(duì)進(jìn)口技術(shù)和裝備的依賴。中國(guó)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在提氦技術(shù)的差距正在逐步縮小。

中科富海公司研發(fā)的寧夏鹽池BOG提氦裝置現(xiàn)場(chǎng)圖 中科院理化技術(shù)研究所

在關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備取得突破后，中國(guó)各地都陸續(xù)上馬了不少LNG-BOG提氦的項(xiàng)目。

2020年12月，四川空分設(shè)備開(kāi)發(fā)的“大型液化天然氣裝置閃蒸氣提取高純氦氣”項(xiàng)目在內(nèi)蒙古鄂爾多斯杭錦旗投產(chǎn)，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)產(chǎn)能超過(guò)百萬(wàn)的提氦項(xiàng)目，同時(shí)氦氣的純度達(dá)到了99.999%。2021年5月，內(nèi)蒙古森泰能源BOG提氦項(xiàng)目投產(chǎn)，年產(chǎn)量20萬(wàn)立方米；6月，瑞華能源在甘肅慶陽(yáng)的LNG-BOG提氦項(xiàng)目投產(chǎn)，年產(chǎn)能25萬(wàn)立方米。

全鏈路的自主可控

隨著越來(lái)越多提氦裝置在國(guó)內(nèi)投產(chǎn)，截至2024年底，中國(guó)氦氣的總產(chǎn)能已經(jīng)突破了1000萬(wàn)立方米每年，產(chǎn)量也有望達(dá)到380萬(wàn)立方米的量級(jí)，和上一年比大幅增長(zhǎng)了將近40%。中國(guó)對(duì)進(jìn)口氦氣的依賴程度也有所下降，從原先的高達(dá)95%已經(jīng)逐漸降低到了約85%。

畢竟中國(guó)的氦氣資源量只有世界的2%，且天然氣資源也不算豐富，資源稟賦決定了中國(guó)很難只靠國(guó)內(nèi)資源實(shí)現(xiàn)完全的“自足”，仍然有大量的氦氣需要從國(guó)外進(jìn)口。

但減少的這10個(gè)百分點(diǎn)，同樣是巨大的突破，它象征著中國(guó)在保障氦氣供應(yīng)鏈安全方面正在取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

近年來(lái)，美國(guó)對(duì)中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的限制日益加劇，幾乎每隔幾個(gè)月都會(huì)有新的限制出臺(tái)，如果美國(guó)對(duì)中國(guó)的氦氣資源進(jìn)行限制，將會(huì)極大地影響中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從底線思維的角度考慮，即使沒(méi)有豐富的氦氣資源，中國(guó)也一定要掌握這一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，有備才能無(wú)患。

即使只從現(xiàn)實(shí)的角度出發(fā)，發(fā)展獨(dú)立自主的氦氣產(chǎn)業(yè)鏈也是有必要的。

過(guò)去，中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不是很完善，主要是因?yàn)楹鈨r(jià)格總體比較“便宜”，所以這方面沒(méi)有太大的需求，但這種“便宜”持續(xù)不了很久。

過(guò)去的氦氣價(jià)格便宜，主要是因?yàn)闅v史原因，美國(guó)政府儲(chǔ)備了太多的氦氣，對(duì)財(cái)政造成了巨大的壓力，不得不以低于市場(chǎng)的價(jià)格大量銷售，以此來(lái)“去庫(kù)存”。但這幾年美國(guó)的氦氣儲(chǔ)備也已經(jīng)不多了，但全世界對(duì)氦氣的需求卻是一年比一年高，從2000年到現(xiàn)在，全球氦氣的價(jià)格已經(jīng)漲了五倍多，未來(lái)還會(huì)繼續(xù)漲。

如果我國(guó)沒(méi)有獨(dú)立自主的氦氣產(chǎn)業(yè)鏈，那么就無(wú)法在氦氣進(jìn)口上掌握“定價(jià)權(quán)”，那些壟斷了世界絕大多數(shù)氦氣供給的歐美巨頭就隨時(shí)有可能“坐地起價(jià)”。從穩(wěn)定氦氣進(jìn)口價(jià)格和供應(yīng)穩(wěn)定的角度出發(fā)，擁有自主的氦氣產(chǎn)業(yè)也能為我們?cè)黾雍蜌W美巨頭“討價(jià)還價(jià)”的籌碼。

更為重要的是 ，掌握了關(guān)鍵技術(shù)的中國(guó)，亦可以通過(guò)產(chǎn)能的海外布局，確保氦氣進(jìn)口來(lái)源的“可靠性”。

2021年9月3日，由中國(guó)能建葛洲壩集團(tuán)承建的俄羅斯阿穆?tīng)柼烊粴饧庸S首套氦提純液化裝置成功投產(chǎn)。預(yù)計(jì)到2025年，阿穆?tīng)柕奶烊粴饧庸S就會(huì)達(dá)到最大產(chǎn)能，每年提供約6000萬(wàn)立方米的氦氣，相當(dāng)于目前世界總供應(yīng)量的近三分之一，同時(shí)純度高達(dá)99.9999%。這座位于遠(yuǎn)東的天然氣加工廠生產(chǎn)出來(lái)的氦氣，將會(huì)通過(guò)專用的管道輸送到中俄邊境。此外，俄羅斯還計(jì)劃在東西伯利亞開(kāi)發(fā)多個(gè)富含氦氣的氣田，以滿足全世界（但主要是中國(guó)）的氦氣需求。

和卡塔爾、阿爾及利亞相比，俄羅斯的天然氣中含氦量更高，提取起來(lái)更容易，背后也沒(méi)有美國(guó)資本和技術(shù)的參與，不僅在氦氣資源如何分配的問(wèn)題上可以更加獨(dú)立自主，從開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)輸成本等角度上考慮也是更劃算的。2023年以來(lái)，中國(guó)從俄羅斯進(jìn)口的氦氣量大幅增加，從原來(lái)的不到1%，到2023年底已經(jīng)占了總進(jìn)口量的7.7%，并且即將超過(guò)美國(guó)，成為中國(guó)第二大氦氣進(jìn)口來(lái)源地。

2024上半年，因阿穆?tīng)柟S維護(hù)，進(jìn)口量有所下降，但下半年開(kāi)始，中國(guó)大幅增加了從俄羅斯進(jìn)口的氦氣

在完成了自主產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)和海外產(chǎn)能布局之后，中國(guó)最后一個(gè)需要突破的環(huán)節(jié)，便是氦氣的跨國(guó)運(yùn)輸問(wèn)題。

氦氣的儲(chǔ)運(yùn)主要有液氦和氣氦兩種形式，其中氣氦通過(guò)氣氦高壓管束車進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)，而液氦則需要特制的低溫絕熱容器，也就是液氦罐箱。但由于氦氣是一種比空氣還輕的氣體，直接運(yùn)輸氣氦非常不劃算，其成本約是液氦的四倍，只能用于短距離運(yùn)輸。世界上絕大多數(shù)的氦氣跨國(guó)運(yùn)輸，基本上都是“液氦”的形式。

而制約中國(guó)液氦儲(chǔ)運(yùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在于液氦儲(chǔ)罐的數(shù)量。液氦罐箱的低溫溫度接近絕對(duì)零度（-269°C，僅比絕對(duì)零度高4.2度），材料需要在極低的溫度下仍然保持其機(jī)械強(qiáng)度，不發(fā)生脆裂或變形，同時(shí)還要防止外界熱量傳入導(dǎo)致液體蒸發(fā)，同時(shí)涉及到了材料科學(xué)、工程力學(xué)、熱物理學(xué)等多個(gè)復(fù)雜領(lǐng)域，對(duì)裝備制造工藝的要求非常高。

即使把全球液氦罐箱的數(shù)量加起來(lái)，也不過(guò)2000多個(gè)，并且其設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)基本掌握在少數(shù)歐美巨頭企業(yè)手中，如美國(guó)的格南登福、法國(guó)的液化空氣集團(tuán)、德國(guó)的林德公司等。為了壟斷氣源和制造能力，這些企業(yè)往往對(duì)中國(guó)限制供貨，國(guó)內(nèi)的氦氣進(jìn)口商如廣州廣鋼氣體，每年只能購(gòu)入2到3個(gè)液氦罐箱，長(zhǎng)期需要通過(guò)“租借儲(chǔ)罐”的方式進(jìn)口液氦。

即使中國(guó)掌握了氦氣提取技術(shù)，仍然可能因液氦罐箱的供應(yīng)受限而面臨氦氣的“斷供”問(wèn)題。但就在最近幾年，中國(guó)企業(yè)正在這一關(guān)鍵領(lǐng)域取得突破。

2022年，中集安瑞科研發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)液氦罐箱，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)空白， 并且在2023年5月在蘇州啟動(dòng)了10臺(tái)液氦罐箱的批量化生產(chǎn)計(jì)劃。去年11月，杭氧集團(tuán)自主研制的40ft液氦罐成功從俄羅斯阿穆?tīng)柖須庋b載液氦，并運(yùn)抵吉林琿春口岸，并在今年7月實(shí)現(xiàn)了液氦罐箱的量產(chǎn)交付。這不僅是對(duì)中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力的一次檢驗(yàn)，也為未來(lái)大規(guī)模氦氣進(jìn)出口奠定了基礎(chǔ)。

中集安瑞科研發(fā)的首臺(tái)液氦罐箱

即便是在資源稟賦不占優(yōu)勢(shì)的情況下，中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)還是通過(guò)科技創(chuàng)新，走出了一條自己的發(fā)展道路。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)際合作和資源布局的縱深延展，中國(guó)正逐漸為自身的高新技術(shù)與國(guó)防安全等領(lǐng)域打造出一條“不再受制于人”的氦氣生命線。中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)正朝著更加獨(dú)立、更具競(jìng)爭(zhēng)力的方向穩(wěn)步邁進(jìn)。

隨著未來(lái)更多自主研發(fā)的項(xiàng)目和技術(shù)落地生根，一個(gè)擁有全鏈路自主可控能力的氦氣產(chǎn)業(yè)體系將不僅服務(wù)于國(guó)內(nèi)需求，還將為中國(guó)在全球氦氣貿(mào)易中贏得更多的話語(yǔ)權(quán)。在這個(gè)充滿不確定性的全球化時(shí)代，只有掌握核心科技，才能真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)安全與發(fā)展主動(dòng)權(quán)的有機(jī)統(tǒng)一。中國(guó)在這條道路上所邁出的每一步，都是對(duì)未來(lái)不確定性的一種有力回應(yīng)。

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