中国缺He究竟有多严重？

氦气的广泛用途

在元素周期表里，氦是仅此于氢的原子量第二小的元素。也是氢元素热核聚变的直接产物，所以太阳上完全不缺氦，在晚年还会有“氦闪”的可能。

而且氦元素还位于周期表最右边一列，和“氖 氩 氪 氙 氡”同属惰性气体。由于本身密度很低，又不能像氢一样形成水等各种化合物，氦作为单质气体非常容易逸出到大气层之外，长年累月，地球上的氦就越来越少了。

氦除了密度和惰性的特点，还是已知熔点和沸点最低的元素，并且具有低溶解度、高导热率这些独特的物理、化学性质。

这些属性让氦气在工业各领域应用广泛。

由于氦气是很轻的惰性气体，不像氢气那样易燃易爆，所以很适合填充气球和飞艇。也常用来检测管道、容器、设备内是否有气体泄漏。

氦气熔点超低的特点，让它可以在极低温度下保持液态，所以液氦是一种重要的冷却介质，广泛用于冷却超导磁体、核磁共振仪器和激光设备这些高精密仪器。

在先进制造领域，氦还会用于液体燃料火箭、载人深潜、第四代核反应堆、半导体制造、量子计算机、精密分析仪器、核磁共振。

可以说，氦已经是一种不可或缺的新兴战略资源。2021年全球对氦气的需求大概是2.04亿ｍ^３（2.04×10^８ｍ^３），而且保持着约５％的年增长速度。

储量与产能高度集中

虽然按照最新的勘探结果，全球氦气资源的挖掘潜力很大，但这其实是一个细分且技术门槛很高的市场，资源开发严重不足，整体上仍然是供不应求。

而且这有限的氦气，还是高度集中于少数国家。

目前，全球的工业用氦气基本是从含氦的天然气里提取出来的，所以氦的生产和天然气高度相关。据美国地质调查局的数据，截止2021年底，全球氦气总资源量约484亿m³（484×10⁸m³），其中美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯四国合计占了87％。

氦气资源量多的国家基本也是天然气巨头▼

氦气的生产格局也基本是这样，美国、卡塔尔产量占全球的80％，阿尔及利亚、俄罗斯占14％，还有少量来自澳大利亚和波兰。和他们相比，亚太地区的氦气产量几乎可以忽略不计。

！横屏-全球氦气藏分布与产能格局示意图（2022年）▼

这里面，美国无论是资源量还是产量，都是无可争议的第一，美国从上世纪初就开始开发利用氦气。到2012年之前，美国的氦气供应量一直接近全球的80％。

但老美产得多，用得更多，毕竟这种气体多用于高端制造，美国企业本来就是用氦大户，以至于美国的氦气战略储备都快被用光了。2012-2020年，美国氦气供应量从1.33亿m³减至0.83亿m³，减少了四成。到2021年，美国氦气供应量进一步降至0.77亿m³。

此消彼长，卡塔尔的氦气产量在十年间快速增长，2021年达到了5100万m³（0.51×10⁸m³），和第二梯队的阿尔及利亚1400万m³、俄罗斯900万m³相比，可谓遥遥领先。

卡塔尔本就是天然气大户，又有美国设备的支持

在生产氦气这件事上有着天然的优势▼

在这四大巨头之外的国家，一方面受制于探明储量不足，一方面也受限于技术，因为氦气提纯的难度非常高，涉及一系列复杂技术，这还不包括储存、运输、使用所需的设备和规范。

由于可开采的氦气通常和天然气混杂在一起，需要通过质量分离等技术，先把“粗氦”从天然气里提取出来，再对粗氦进行精制，以美国AMGAS在堪萨斯州Lenexa的气田为例，其2022年8月以来的天然气日产量大约2832m³，从里面可以提取出14.16m³的氦气。

目前人类提取氦气主要有两条技术路线：天然气直接提氦和液化天然气闪蒸汽提氦(LNG-BOG)。后者的效率更高，发展潜力巨大，但是对原料气的规模和提取技术有很高要求，而“天然气直接提氦”，才是目前唯一的工业化获取氦的方法，。

这条技术路线，又可以分为“深冷法”和“非低温法”。

深冷法最为经济有效，同时也是氦气液化和运输的最佳方案，主要原理是将净化合格的天然气通过制冷，低温精馏获得一次粗氦（这里的“一”发1声），经过进一步提浓获得浓度30%-80%的粗氦。再使用低温吸附或低温冷凝、冷冻法，在低压低温的环境下去除粗氦中的杂质气体，再通过氦液化器把高纯度的氦气液化。

近几年，“非低温法”，也就是“常温法”提氦，已经研发成功，这就要用到膜法了！操作方式主要是多级膜法、多级变压吸附、或者膜法＋多级变压吸附。但这套操作的功耗太高、工艺复杂，还不适合大规模提氦。

综上所述，氦气在现代工业中用途广泛，但是储量与产能却高度集中，提纯、液化的技术门槛也很高，这就必然导致供不应求。

中国缺氦，怎么办？

而供需矛盾最紧张的就是咱们国家了。目前我国已经是世界上最大的氦气消费国之一，但是严重依赖进口，近年来对外依存度高达95％以上。

而且随着我国科学研究、医疗技术和高科技产业的发展，对高纯度氦气的需求越来越大。

2017年以来，中国的氦气进口量长期保持在2000万m³以上（2000×10⁴m³），2018年进口量高达2311万m³（2311×10⁴m³），约占全球氦气产量的14.4％，对外依存度98.51％。(2018年全球产量1.6亿立方米)

2014-2021年中国氦气产量与进口量走势图▼

由于全球的产氦大国就那么几家，所以中国进口也没啥选择余地，主要来自卡塔尔、美国和澳大利亚，少量来自俄罗斯。

在企业层面，我们进口的氦气主要来自“六大”外资，包括林德、液化空气、空气化工、岩谷产业株式会社、大阳日酸株式会社和吴江梅塞尔，这六家占了总进口量的82％。

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2020年以后，由于产量、船运、关税等原因，来自美国的进口快速减少，直接制约了中国的氦气进口量。

作为替代，来自卡塔尔的氦气弥补了美国的缺口，2021年，卡塔尔对我国出口了1684万ｍ^３氦气，占了82％。

中国对卡塔尔氦气依赖可以说是很严重了▼

但卡塔尔的氦气价格偏高，技术与设备其实都来自美国，美国如果想的话，也一样能卡住卡塔尔这条路。

而且除了氦气的气源，氦气液化器和液氦罐箱的制造商也基本是美国企业，为了便于垄断气源，再加上自身产能不足，他们就长期限制对中国供货。这些因素，都导致中国在氦气方面很容易被“卡脖子”。

为了应对缺氦难题，中国正在加强勘探工作和技术攻关，以提高氦气的产量和提取效率。

自2003年以来，自然资源部下属的地质调查机构就已经在各地调查氦气资源。

中西部的大型叠合盆地和陆内裂谷盆地，是中国氦资源的主要富集区。根据初步预测，四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、汾渭五大盆地的氦气远景资源量，可达80亿m³以上（80×10⁸m³）。这些就是我国快速实现产能的主力勘探区。

中国的氦气多为油气同源氦，存在深层藏气

使得中国氦气资源的开采难度和成本较高

（中国含油气盆地氦气分布图）▼

在技术方面，目前我们从天然气中提取粗氦、粗氦精制、气氦储运的技术已经比较成熟。但是大型氦气液化和液氦储存的技术还在攻关阶段。

国产的氦气液化器虽然已经研制成功，但性能和可靠性尚有提升空间。而且液氦储罐还没有国产化，卡在结构设计和绝热材料上，要完全自主生产还要时间。

缓解缺氦问题，除了开源，还可以节流。说白了就是省着用，提高回收和再利用率，减少浪费，或者研发氦气的替代品，也能减少对氦的需求，把对外依存度降一点儿是一点儿。

至于在海外寻找更多的氦气来源，鉴于资源和技术的双重集中，努力是要努力的，但主要取决于别国的产能和态度。

当然，有的人可能想着太阳上不全是氦么，能不能搞一点儿下来，这在技术难度上应该不亚于可控核聚变了，有这能力，基本上也不缺啥了。

中国的缺氦问题虽然很严峻，但办法总比困难多，从2018开始，对外依存度一直在降，实现氦气的稳定可持续供应，应该是可以期望的。

END

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