一种气体,小到气球、大到火箭都离不开它,中国年消费量超过2000万立方米,位列全球第二,但曾经有近99%依赖进口,这个数字甚至比石油的对外依存度还要高。
当美国储量占到全球四成以上,还牢牢握着开采设备和提纯技术的时候,一旦断供,中国究竟拿什么来接招?
这种气体就是氦气。在元素周期表中,氦位列第二,紧挨着氢。
与氢的活泼相比,氦显得沉着稳重——无色无味,不易液化,不易燃烧,稳定性极强。热气球、高空飞艇都用它作为填充物提供浮力;火箭发射时,它是燃料舱的增压剂,保证发动机正常工作。
除此之外,芯片制造、量子计算机、核磁共振仪一旦脱离氦气,都无法正常运转。可以说,从民用到尖端科技,氦气几乎无处不在。
中国是制造业大国,无论是传统制造还是先进制造,都广泛使用氦气,这也导致国内需求量特别大,年消费量超过2000万立方米,排名全球第二。问题在于,国内所需的大部分氦气都要靠进口,一度占比接近99%。
这一数据着实惊人,比石油的对外依存度还要高。而与石油进口国相比,中国在氦气上受美国牵制的风险也偏高。
之所以形成这种"先天不足"的格局,根子在于中国自身的资源禀赋。国内氦气储量仅占全球2.1%左右,而且品质偏低,多为含氦量只有百分之零点几的贫氦资源,商业化开采难度大、成本高。
过去很长一段时间,行业选择"以进养需",主要因为国外价格相对实惠,自产反而更贵,勘探和开发的动力自然不足。
美国的氦气储量位居全球第一。上世纪,美国曾是制造业霸主,需要大量氦气配套,因此开采量也一直是全球第一。
2013年之前,美国是中国氦气进口最多的国家。氦气很难通过化学合成获得,基本都是从地下开采以及从天然气中伴生提取,因此现在的天然气主要供应国,如卡塔尔、俄罗斯、澳大利亚,也都是氦气的主要供应国。
2013年之后,美国意识到这种自然资源越开采越少,于是减少了对外供应。此后,卡塔尔、俄罗斯等国的供应量开始增长。
尤其是卡塔尔,在2013年后超越美国,成为中国第一大氦气供应国。2021年,中国从卡塔尔进口了接近1700万立方米的氦气,占进口总量的82%。
如今,这一比例可能已经提高到了90%,而美国对应的比例则降到了5%以下。
即便如此,中国依然存在被外方限制的风险。原因很简单,美国一直把氦气当作战略资源,除了控制其本身出口,还对开采设备、提纯技术做出了明确的限制,防止中国获取核心机密。
恰好像卡塔尔这样的资源国,除了气源是自家的,设备与技术都来自美国,缺乏自主性,一旦美国对其施压,中国有可能受制于人。也正因如此,业内常把这种局面称为"遥控式断供"——不必美国亲自动手,只要拧一拧上游阀门,下游就得跟着停摆。
不过,美国要想在氦气上动歪心思,也没那么容易得逞。首先,除了美国、卡塔尔、澳大利亚这些国家有氦气工厂之外,俄罗斯也有,而且自主性强,不必看美国脸色。
比如,俄罗斯的伊尔库茨克州工厂自去年开始,就通过黑龙江黑河口岸向中国供应氦气。而俄乌冲突爆发后,欧洲主动减少了来自俄罗斯的氦气进口,这部分多出来的产能,也迅速向中国倾斜,形成了新的补位。
除了外部渠道的多元化,另一则让人欣喜的数据是,国内氦气的自产比例近几年也在稳步提升——从2016年的不到2%,到2021年提升至5%,再到如今已达到10%左右。虽然自产比例提升速度并不算快,但足以说明中国对外依赖性正在逐步下降。
有朋友可能好奇,在储量并不占优的情况下,这一切是怎么办到的?
从全球储量看,美国第一,占40%以上;卡塔尔第二,占19%左右;阿尔及利亚第三,占16%;俄罗斯第四,占约13%;而中国仅占全球储量的2%左右。但需要注意的是,全球氦气资源并未被充分勘探,还有很多有潜力的区块。
前些年,研究人员在坦桑尼亚的东非大裂谷发现了巨量氦气田,被认为是"改变游戏规则"的发现。研究小组初步估计,仅这一处储量就多达540亿立方英尺,足以生产120万台医用核磁共振仪。
在国内,经过近几年的探勘,人们也发现了多个有潜力的区块。例如鄂尔多斯、塔里木、四川、松辽、渤海湾、柴达木等盆地,都有氦气田的发现。不过,氦气的资源品位有高有低,需要进一步的勘探研究,才能评估其是否具备商业开发价值。
之前之所以没有进行大范围勘察,还是因为国外主要氦气供应国给到的销售价格比较实惠,自产成本反而更高。同时,勘探的滞后也拖累了氦气设备的国产化进度,进一步阻碍了国内氦气提纯技术的进步。
这是一个环环相扣的循环,不勘探就没有需求,没有需求就没有设备研发,没有设备又反过来制约勘探开发。
转折发生在2019年美国发起科技封锁之后。中国认识到,在关键领域必须自主。于是,氦气资源的勘探和氦气开发的技术都被提上日程。
以此为起点,国内氦气自产份额逐年上升的趋势变得非常明显,预计到2028年将达到40%左右。这一目标一旦实现,供应格局将出现根本性改变。
如今,中国已经初步练就了氦气工业化能力。2020年,宁夏盐池县建成了国内首座大型氦气提取厂。
尽管产能仍比较低,工厂运行成本也偏高,只能满足少量需求,但它证明了一件事:在美国设备与技术的封锁下,中国照样能建厂,照样能开发、提取氦气。这一步的意义,远比产量数字本身更重要。
除了在宁夏建设首座大型氦气厂,中国科研人员又在甘肃研制出煤层气氦气提取装置,从煤层气中提取氦气,纯度达到99.999%,并成功开车运行,这意味着中国完全掌握了煤层气提氦的成套工艺与工程化能力。
这一路径也扩大了原料来源,让贫氦资源具备了商业化的可能。
此外,中国科研人员也在弯道超车,寻找氦气的替代品。比如中科院的专家发现了一种量子核磁材料,理论上可以在不依赖氦气的情况下实现超低温度,相关成果已经发表在《自然》杂志上。这类前沿突破一旦走向工程化,将从需求端直接削弱氦气的战略稀缺性。
从多元化氦气供应,到加大境内勘探,再到提升自身工业化能力,做这些事的最终目的,并非为了完全转向自产。因为中国本身的资源储量,决定了无法彻底自给自足。
那么做这些事的意义何在?这些东西可以成为底线,可以成为筹码,让外商不敢随意涨价,不敢随意"卡脖子"。
有了多个气源选择,有了自主设备、自主技术,就不会被人宰割。
这与国内油气资源的供应是一个道理:既要从中东进口,也要从俄罗斯、中亚进口,同时还要加大本土勘探力度,大力发展国产开采技术与开采设备,这样才能避免被资源"卡脖子",从而获得相应的话语权。氦气这条战线,走的正是同一套逻辑。
回过头看,中国在氦气上的处境曾经近乎被动——储量仅占全球2.1%,品质偏低,商业化开采难度大成本高,长期依赖进口维系需求。
而美国储量占比40%以上,又控制着开采设备和提纯技术,卡塔尔等资源国的自主性有限,随时可能被"遥控"断供。
正是在这种压力下,国产替代从被动应付走向主动布局,勘探、装备、工艺、替代材料齐头并进,逐步撑开腾挪空间。
从盐池县首座大型氦气厂到甘肃煤层气提氦装置,再到量子核磁材料的突破,中国的底气不是完全自给,而是让别人不敢轻易断供。
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