張哲，王春燕，王秋晨，許新武

1.中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院；2.中國石油塔里木油田公司

0 引言

氦氣（He）是一種不可再生資源，具有沸點(diǎn)低（-269 ℃、4 K）、導(dǎo)熱性好、滲透性好、性質(zhì)穩(wěn)定、絕對零度不固化等獨(dú)特性能。因此，氦氣被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、潛艇、尖端科研、高端制造、醫(yī)療等領(lǐng)域，是國防軍工和高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的戰(zhàn)略性物資［1-2］。目前，氦氣消費(fèi)量已成為表征一個(gè)國家技術(shù)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。中國是貧氦國家，氦氣儲量僅占全球氦氣資源總量的2%，但需求量大，占全球總需求量的11%，對外依存度高達(dá)97.5%（2020年）［3］。從天然氣中提取氦氣是全球范圍內(nèi)唯一的工業(yè)化來源［2］。氦氣屬于稀有貴重氣體，和天然氣、氧氣、氮?dú)獾却笞跉怏w產(chǎn)品相比有其特殊性。目前，中國氦氣市場正處于自發(fā)形成的無序競爭狀態(tài)，尚無系統(tǒng)的市場研究。因此，針對氦氣市場進(jìn)行深入研究對中國氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。通過廣泛調(diào)研，研究組獲得氦氣市場大量新資料和數(shù)據(jù)，并通過深入分析總結(jié)氦氣市場產(chǎn)供銷的格局，為中國氦氣市場的政策制定提供借鑒。

1 全球氦氣市場分析

1.1 全球氦氣供銷情況

氦氣資源在全球范圍內(nèi)的分布極不均勻，美國是全球氦氣資源最豐富的國家，雖然已大規(guī)模開采超過60年，其氦氣儲量仍占全球總儲量的40%以上［4-5］。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）2020年的調(diào)查報(bào)告［6］：全球氦氣資源量為520×108m3，其中美國、阿爾及利亞、卡塔爾和俄羅斯擁有全球88%的氦氣資源。美國的氦氣資源量預(yù)計(jì)200×108m3左右，卡塔爾100×108m3，阿爾及利亞82×108m3，俄羅斯 68×108m3，加拿大 20×108m3，中國 11×108m3，波蘭3×108m3。圖1為全球氦氣資源分布格局。

圖1 全球氦氣資源分布格局（2020年）

截至2020年，美國主要氦氣氣田的可采儲量約為39×108m3，阿爾及利亞為18×108m3，俄羅斯為17×108m3，波蘭為0.23×108m3。美國仍是全球氦氣可采儲量最大的國家，占據(jù)絕對優(yōu)勢。

據(jù)Blue Star氦氣公司統(tǒng)計(jì)表明，除卡塔爾、阿爾及利亞和澳大利亞通過液化方式進(jìn)行工業(yè)制氦外，美國和俄羅斯主要通過天然氣的分離和提純生產(chǎn)氦氣，其中液化生產(chǎn)方式供應(yīng)比例約占54%。全球幾乎所有（＞95%）氦氣供應(yīng)都依賴于美國、卡塔爾和阿爾及利亞等7個(gè)國家或地區(qū)的液化廠。雖已生產(chǎn)逾60年，美國氦氣產(chǎn)量占比仍然最高，約為50%（見表1）。受美國關(guān)鍵供應(yīng)源（國家國土資源局管理的阿馬里洛氦氣產(chǎn)輸儲體系）資源量減少和法定最低庫存限制拍賣量的影響，以及俄羅斯、卡塔爾等國家新增產(chǎn)能的影響，美國氦氣份額由2016年的55%下降到2020年的50%，預(yù)計(jì)未來10年將繼續(xù)下降至20%以下。

表1 全球不同國家氦氣產(chǎn)量 單位：104 m3

國際上氦氣供應(yīng)實(shí)行配額制，現(xiàn)有氦氣產(chǎn)量已由?？松梨诠荆‥xxon Mobil）、空氣化工產(chǎn)品有限公司（Air Products and Chemical, Inc.）、法國液化空氣集團(tuán)（Air Liquide）、林德公司（The Linde Group）等幾個(gè)國際氣體公司通過長期貿(mào)易協(xié)議完成額度分配，除俄羅斯外，其余國家氦氣資源分配話語權(quán)由美國資本掌握。如，埃克森美孚不僅是北美最大氦氣生產(chǎn)商，而且還通過在卡塔爾液化天然氣工廠的股份間接掌控其氦氣生產(chǎn)。

根據(jù)中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2020年全球氦氣需求量1.94×108m3，受疫情影響較2019年下降0.51%；而2020年氦氣產(chǎn)量1.52×108m3，具體見圖 2。氦氣需求量按地區(qū)分，北美地區(qū)占 42%、亞太地區(qū)占32%、歐洲占20%、中東及非洲地區(qū)占5%；氦氣需求量按應(yīng)用領(lǐng)域分，醫(yī)療領(lǐng)域占 29%，高端制造領(lǐng)域占27%、航空航天領(lǐng)域占20%、大科學(xué)領(lǐng)域占8%、潛艇和深水領(lǐng)域合計(jì)占2%。隨著5G、半導(dǎo)體、航空航天等領(lǐng)域的高速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來幾年氦氣需求量將繼續(xù)增長，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到2.11×108m3。參考天然氣增長速率，按照年均1.8%的需求增長預(yù)測，到 2030年全球氦氣需求量預(yù)計(jì)可達(dá)2.3×108m3。

圖2 全球氦氣供需量

目前，北美是氦氣資源的絕對主力供應(yīng)區(qū)和需求區(qū)；卡塔爾是第二主力供應(yīng)區(qū)，但需求量較低；亞太地區(qū)氦氣產(chǎn)量極低，但是主力需求區(qū)。全球氦氣需求量穩(wěn)中有升，近幾年供應(yīng)相對緊張。2021—2025年，全球?qū)㈥懤m(xù)有俄羅斯阿穆爾處理廠（AMOUR處理廠，簡稱 AGPP）、卡塔爾 Ras Laffan-3、坦桑尼亞Helium One、阿爾及利亞提氦廠共4個(gè)提氦廠投產(chǎn)（見表 2），預(yù)計(jì)生產(chǎn)氦氣能力將增加 1.1×108m3/a，全球氦氣產(chǎn)量將達(dá)到 2.6×108m3/a，短期呈現(xiàn)供應(yīng)寬松態(tài)勢。自2026年起，按照供應(yīng)量年均增長率 1.5%保守估計(jì)，預(yù)計(jì)到 2030年全球氦氣產(chǎn)量可達(dá) 2.82×108m3，將出現(xiàn)超過 20%的供大于求。到21世紀(jì)20年代后期，全球氦氣供應(yīng)局勢將由美國占據(jù)半壁江山的現(xiàn)狀轉(zhuǎn)變?yōu)?5%來自卡塔爾、俄羅斯和阿爾及利亞（2020年上述三國供應(yīng)合計(jì)占比為50%）。

表2 全球部分天然氣提氦廠統(tǒng)計(jì)表

1.2 全球氦氣資源儲備與戰(zhàn)略情況

國外對氦氣資源保護(hù)與戰(zhàn)略儲備的重視由來已久，中國尚無戰(zhàn)略儲備、氦氣保護(hù)辦法與相關(guān)政策激勵措施。

美國作為全球最大的氦氣資源國和產(chǎn)氣國，早在1925年就頒布了《氦保護(hù)條例》（The Helium Act of 1925），并于1960年進(jìn)行了修訂，由美國內(nèi)政部（DOI）統(tǒng)籌全國氦氣提取、儲存及運(yùn)輸，規(guī)定了氦氣含量高于0.3%的天然氣必須提氦［7-9］。1963年，由美國內(nèi)政部土地管理局（BLM）建成運(yùn)營全球第一座儲氦庫——阿馬里洛氦氣產(chǎn)輸儲系統(tǒng)，儲氦能力能夠滿足當(dāng)時(shí)測算的100年需求，該儲氦系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營的虧損使美國聯(lián)邦政府負(fù)債 14×108美元。1995年 BLM開始出售儲氦庫的儲備資源以回收資金。2018年9月1日，BLM在德克薩斯州的阿馬里洛舉行了第五次粗氦氣拍賣，也是BLM最后一次粗氦氣拍賣。在本次拍賣的粗氦氣交付后，美國聯(lián)邦儲備系統(tǒng)的粗氦氣預(yù)計(jì)達(dá)到立法規(guī)定的最低水平——“30億立方英尺”（折合 9.14×108m3）。同年，美國總統(tǒng)簽署法令將氦氣列入至關(guān)重要的 35種關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄，要求供應(yīng)中國的氦氣在合同中注明不得用于軍事用途。2021年 10月起，該儲氦系統(tǒng)轉(zhuǎn)移給美國總務(wù)管理局（GSA），可進(jìn)一步擴(kuò)大該系統(tǒng)的影響力。

俄羅斯奧倫堡提氦廠年產(chǎn)氣能力 500×104m3，配套建有奧倫堡鹽穴、加里寧格勒2座儲氦庫，規(guī)劃再建4座儲氦庫，新增氦儲備能力達(dá)24×108m3。該國將天然氣通過AGPP處理后再輸往中國。

歐盟曾將氦氣列入27種關(guān)鍵原材料之一，盡管2020年已將氦氣從關(guān)鍵礦產(chǎn)清單中剔除，但因其供應(yīng)集中度過高，歐盟仍將持續(xù)關(guān)注氦的市場動態(tài)。

2 中國氦氣市場分析

中國氦氣消費(fèi)量較高，占全球氦氣消費(fèi)量的11%，且增速迅猛。近幾年氦氣價(jià)格較高，供銷兩旺（見圖3），但供應(yīng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口，對外依存度最高達(dá)98.5%（2018年）。隨著中國氦氣自產(chǎn)量提高，進(jìn)口量由最高時(shí)的2 311×104m3/a下降到2 076×104m3/a，對外依存度下降到97.5%（2020年），但其供應(yīng)安全仍面臨極大風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 中國氦氣供應(yīng)量

2.1 中國氦氣供應(yīng)端分析

中國氦氣進(jìn)口來源為卡塔爾、美國和澳大利亞，進(jìn)口集散地集中在上海海關(guān)。據(jù)調(diào)研，目前中國有十幾家氦氣進(jìn)口企業(yè)，主要為外資企業(yè)，占比達(dá)82%，中國進(jìn)口企業(yè)僅有廣州廣鋼氣體能源股份有限公司（簡稱廣鋼）及上海濟(jì)陽科技有限公司（簡稱上海濟(jì)陽）。其中林德公司、法國液化空氣集團(tuán)、空氣化工產(chǎn)品有限公司進(jìn)口量較高，分別占比21%、19%、18%；巖谷產(chǎn)業(yè)株式會社（簡稱巖谷）、廣鋼、大陽日酸株式會社（簡稱大陽日酸）分別占比13%、10%、8%（見圖 4）。2020年 3月，廣鋼完成收購林德公司剝離出來的總計(jì)每年約 425 t（238×104m3）的氦氣資源，打破外資壟斷格局，成為最大的內(nèi)資氦氣供應(yīng)商，減弱了因地緣政治問題而帶來的進(jìn)口風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 中國氦氣進(jìn)口企業(yè)進(jìn)口量市場占比（2020年）

2.2 中國氦氣消費(fèi)端分析

中國氦氣的主要需求地區(qū)為江蘇省、上海市、廣東省、浙江省、陜西省、北京市、遼寧省、天津市等，用戶領(lǐng)域?yàn)槭芸貧夥眨ü饫w、半導(dǎo)體、光伏）、低溫應(yīng)用（核磁共振、低溫超導(dǎo)、國防軍事、大科學(xué)研究）、檢漏氣體、焊接保護(hù)氣等。2020年中國氦氣應(yīng)用領(lǐng)域和地區(qū)占比見圖 5和圖 6。其中，國防軍工、航空航天、深海潛水、大科學(xué)（高速離子對撞機(jī)、人造太陽）等應(yīng)用涉及國家安全和科技發(fā)展等，是必須保障供應(yīng)的領(lǐng)域，但需求量較?。s幾十萬m3）。

圖5 中國氦氣應(yīng)用領(lǐng)域占比（2020年）

圖6 中國氦氣消費(fèi)量地區(qū)占比（2014—2020年）

2014—2018年，中國氦氣消費(fèi)量快速增長，平均增速11%。2019年、2020年氦氣市場理性回調(diào)，且受公共衛(wèi)生事件的影響，需求受到一定限制（見圖7）。2021年1—8月，中國氦氣總消費(fèi)量為1 397×104m3，同比增長4.4%。其中進(jìn)口 1 357×104m3（2 422.5 t）、自產(chǎn)約40×104m3。預(yù)計(jì)“十四五”期間中國氦氣消費(fèi)量繼續(xù)快速增長，按照年均增速5%測算，2025年消費(fèi)量將達(dá)2 500×104m3。其中，低溫超導(dǎo)、航空航天、國防軍事、核磁共振醫(yī)療、半導(dǎo)體、光纖、光伏、鋰電池、低溫物理研究等方面將是需求增長的主體。盡管自產(chǎn)氦氣量將不斷增長，但對外依存度仍將處于較高水平。

圖7 中國氦氣消費(fèi)量

2.3 中國氦氣價(jià)格分析

中國氦氣價(jià)格直接受供需關(guān)系影響，近幾年隨著需求量的不斷增長，價(jià)格也處于較高位。不同的進(jìn)口氣源價(jià)格有較大差異，美國價(jià)格高、波動大，澳大利亞和卡塔爾價(jià)格略低且較為穩(wěn)定（見圖8）。

中國氦氣批發(fā)主要分為管束高純氦氣、液氦、40 L瓶裝高純氦氣3種。根據(jù)對中國主要氦氣供應(yīng)商的調(diào)研統(tǒng)計(jì)，近3年管束高純氦氣價(jià)格（分銷商批發(fā)價(jià)）處于高位，約140～210元/m3。2015—2017年5月，市場供需失衡下，氦氣價(jià)格維持在成本線附近（60～65元/m3），部分低價(jià)在 55元/m3左右。至2017年6月卡塔爾斷交事件發(fā)生后，管束氦氣價(jià)格先漲后跌，6月市場價(jià)格漲至105元/m3，部分高價(jià)在120～150元/m3，后價(jià)格回落至2017年底的90元/m3左右維持穩(wěn)定。2018年1—8月，管束高純氦氣市場維持在90～100元/m3。2018年9—12月在多重利好支撐下，除部分長期客戶批發(fā)價(jià)基本不變外，市場價(jià)格大幅上漲至160元/m3。2019年，管束高純氦氣批量中間商批發(fā)價(jià)均價(jià) 210.8元/m3，較 2018年同期上漲88.7%。2020年管束氦氣價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢，截至2020年10月，整體氦氣市場表現(xiàn)平淡，下游需求支撐仍顯乏力，貨源充足下，管束氦氣價(jià)格延續(xù)下滑走勢，跌勢放緩。2021年 1—6月，受供需影響中國管束氦氣呈現(xiàn)上漲趨勢（見圖9）。

圖9 管束高純氦氣價(jià)格走勢

2016—2020年液氦走勢與管束高純氦氣走勢基本相當(dāng)，整體延續(xù)先漲后降走勢。除個(gè)別月份外，液氦價(jià)格比管束高純氦氣高30～50元/m3。

2015—2017年5月，40 L瓶裝高純氦氣市場價(jià)格處于395～421元/瓶之間震蕩，直至2017年6月卡塔爾斷交事件發(fā)生后，中國氦氣市場價(jià)格上漲至800元/瓶，之后有所下滑。2018年受多重利好支撐，氦氣市場價(jià)格再度上漲至1 050元/瓶。2019年氦氣市場受貨源緊張等因素影響，價(jià)格先漲后跌，整體表現(xiàn)優(yōu)異，如40 L瓶裝高純氦氣均價(jià)1 555元/瓶，比去年同期上漲98.3%。2021年1—2月，受春節(jié)因素影響，下游需求偏弱，成交價(jià)格偏低，略有下行，3—6月，中國需求恢復(fù)正常，加之美國、卡塔爾裝置短期檢修，氦氣市場價(jià)格開始上漲。

2021年上半年，受國際氦氣資源收緊影響，中國氦氣市場整體先漲后穩(wěn)。下半年雖需求有所好轉(zhuǎn)，但因市場供應(yīng)充足，仍存在下跌趨勢。8月，中國進(jìn)口氦氣均價(jià)81美元/kg（合93元/m3），較7月漲7.43%，主要進(jìn)口來源地為卡塔爾、澳大利亞、美國，占比分別為79%、13%、8%，其中，澳大利亞進(jìn)口量進(jìn)一步增加，美國進(jìn)口量下降。未來，若不考慮極端國際形勢條件，在隨著全球市場由當(dāng)前的供應(yīng)相對緊張趨于供應(yīng)寬松，再到長期的供大于求的趨勢下，預(yù)計(jì)中國氦氣價(jià)格將波動下降，趨于穩(wěn)定。

3 認(rèn)識及展望

目前，全球氦氣資源供應(yīng)相對緊張，“十四五”期間氦資源需求量仍將保持快速增長。伴隨四大提氦工程的陸續(xù)投產(chǎn)，短期內(nèi)全球氦氣市場呈供應(yīng)寬松態(tài)勢。

中國氦氣資源對外依存度非常高，極端國際形勢下，自產(chǎn)氦氣量能夠滿足必保領(lǐng)域的需求，供應(yīng)安全受到一定挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)2030年全球氦氣市場將出現(xiàn)供大于求20%的局面，是中國獲取進(jìn)口資源建立氦氣儲備的戰(zhàn)略機(jī)遇。

“十四五”期間，中國氦氣消費(fèi)量繼續(xù)快速增長，預(yù)計(jì)2025年消費(fèi)量將達(dá)2 500×104m3。隨著中國提氦工程的陸續(xù)投產(chǎn)，自產(chǎn)氦氣量將不斷增長，但遠(yuǎn)低于需求量，對外依存度仍將處于較高水平。

受公共衛(wèi)生事件影響，近兩年氦氣價(jià)格逐步下降至2018年水平。隨著全球市場供應(yīng)寬松，中國氦氣價(jià)格波動下降，再至逐步穩(wěn)定。