正如所言,“物之不齐,物之情也!” 全球资源的分布从来都不平衡,氦气尤为如此……
美国拥有全球最多的氦气储备,而中国则面临着95%依赖进口的尴尬境地。
氦气虽然无色无味,且似乎不起眼,但在多个关键领域中发挥着无可替代的作用,堪称推动现代科技进步的“催化剂”。
然而,我国对氦气的高度依赖进口,显然给国家的发展埋下了许多隐患。那么,我们应当如何破解这一氦气困局呢?
【中国95%的氦气都靠进口】
由于国内氦气资源稀缺,提取成本较高且经济效益有限,导致我国工业用氦气的进口依赖度超过95%。我国氦气需求已占全球总消费量的11%,并且需求增长迅速。
我国氦气的主要进口来源国有卡塔尔、美国和澳大利亚。其中,卡塔尔近年来已经取代美国,成为中国最大的氦气进口国。
尽管如此,我国正加速推进氦气产业的发展,并加强技术攻关,旨在提升氦气的产能和自给能力。
2022年,中国的氦气需求量达到约2414.1万立方米,较上一年增长了10.03%;2021年,中国氦气的总需求量为2086万立方米。
2021年至2023年间,中国的氦气需求量从2118万立方米增至2618万立方米,年均复合增长率达到11.18%。
预计在2021年至2025年,中国的氦气需求将保持快速增长。按年均5%的增长率计算,预计到2025年,氦气消费量将达到2500万立方米。
由于下游光导纤维、电子领域以及医用核磁共振成像需求的不断增长,预计未来几年中国的氦气需求量将持续迅速攀升。
卡塔尔是全球第二大氦气生产国,同时也是最大的氦气出口国,氦气的产量已满足全球需求的30%。
近些年,由于中美关系趋于紧张,美国对中国的氦气出口受限,促使中国开始依赖从卡塔尔进口氦气。如今,卡塔尔已成为中国最大的氦气供应国,其进口量占中国总进口的80%以上。
但由于卡塔尔生产氦气的技术和设备全部来自美国,这也为美国可能向我们中国采取的“卡脖子”限制埋下了隐患。
美国曾是全球最大的氦气出口国之一,但自2010年代起,美国逐步收缩了氦气的出口战略,更倾向于保留国内储备,以优先满足本国的需求。
2021年,中国大陆从美国进口氦气346.1吨,约占全国总进口量的9%。
尽管如此,美国依然位列全球十大高纯工业氦气生产商之中,占据了重要的市场份额。
【美国储量最多】
美国的氦气储备在全球范围内占有重要地位,约占全球总储量的40%。
据ITBEAR报道,全球氦气储量高达519亿立方米,其中美国以206亿立方米的储量位居首位,占据了全球市场的40%。
我国大陆的氦气储量约为11.82亿立方米,占全球总量的2%……
1903年,美国发现了富含氦气的天然气资源,随后在全球氦气市场中确立了主导地位。当时,美国不仅通过分离技术从富氦天然气中提取氦气,还主要依靠深冷法进行氦气的提纯加工。
自1961年起,美国开始对所有含氦气浓度超过0.3%的气体采样场进行氦气储量评估。在实施原油氦气采购计划之前,许多气体田被用于生产燃料,这导致每年约有8亿立方英尺的氦气被浪费。
在该计划实施期间,从1963年到1973年,美国每年大约节省了35亿立方英尺的氦气。
近年来,虽然美国依然是全球最大的氦气生产和净出口国,但其氦气产量与储量却在逐年减少。据估计,2022年美国国内Grade-A氦气的消费量显著,达到了43万立方米。
2018年前后,美国的氦气库存被清空,导致国际氦气价格迅速上涨,如今价格已是当时的四倍多。
这表明,美国的氦气库存曾经面临枯竭的风险,这种情况进一步影响了全球氦气市场的供需平衡。
氦气在火箭液体燃料的压送和增压过程中发挥着关键作用,因此广泛应用于导弹、宇宙飞船以及超音速飞机中。
在核磁共振成像设备中,超导磁铁的冷却工作也离不开氦气的支持。每台MRI机器每年大约需要消耗700升氦气。
氦气在军工和科研等领域也有广泛应用,因其化学性质稳定,常被用于焊接、泄漏检测以及超导材料的制造。
【中国如何才能破局?】
在初期,为了解决我国对氦气进口的高度依赖问题,国家积极探索了“分国进口”的策略。
我国从卡塔尔、澳大利亚等国家进口氦气,其中卡塔尔的氦气进口量曾一度占到总进口量的 61%。
尽管我国在进口渠道上有所扩展,但很快意识到这种方式存在技术瓶颈。由于卡塔尔的氦气提炼技术在很大程度上依赖美国,我国的氦气供应仍然面临潜在风险。
如果美国在技术层面进行干预,我国的氦气进口依然可能面临严重阻碍。因此,仅仅依赖“分国进口”无法作为长久之策,我国亟需探索更加稳定且可靠的氦气供应渠道。
2020年,国内某公司创新性地提出了“闪蒸汽提氦法”。经过多次试验,该方法成功从天然气废料中提取出氦气。
我国随之自主研发了提氦设备,这一突破标志着我国在氦气生产领域迈出了重要且关键的一步。
目前,我国已在宁夏地区部署了 BOG 提氦设备,每小时可生产 40 升氦气。
尽管目前提取氦气的效率尚未达到理想水平,但这一设备的成功运行,充分向世界展示了我国具备自主生产氦气的能力。
经过两年多的研发努力,我国成功研发出首套国内液化天然气闪蒸汽低温提氦装置,实现了 BOG 提氦联调的全流程,并顺利生产出液氦产品,达到了设计目标。
这一装置的成功研发不仅填补了国内空白,还捍卫了国家氦气战略安全。
我国在氦气资源开发技术上不断取得突破,为降低“卡脖子”风险提供了坚实保障。
我国成功研发了液化天然气闪蒸汽低温提氦装置,该装置能够从LNG闪蒸汽中提取高纯度氦气,并已在宁夏盐池实现了商业化运营。这一成果标志着大型低温制冷装备的全面国产化,突破了国外技术壁垒……
【结语】
尽管我国在氦气资源方面面临严峻挑战,但通过不断加强资源勘探、加快技术创新与应用、深化国际合作交流、构建战略储备体系以及培养专业人才队伍等多项举措,未来我国有望实现氦气自给自足,并在多个领域引领全球发展。
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