中国氦气市场发展前景展望

张哲，王春燕，王秋晨，许新武

1.中国石油天然气股份有限公司规划总院；2.中国石油塔里木油田公司

0 引言

氦气（He）是一种不可再生资源，具有沸点低（-269 ℃、4 K）、导热性好、渗透性好、性质稳定、绝对零度不固化等独特性能。因此，氦气被广泛应用于航空航天、军工、潜艇、尖端科研、高端制造、医疗等领域，是国防军工和高科技产业发展不可或缺的战略性物资［1-2］。目前，氦气消费量已成为表征一个国家技术发展水平的重要指标。中国是贫氦国家，氦气储量仅占全球氦气资源总量的2%，但需求量大，占全球总需求量的11%，对外依存度高达97.5%（2020年）［3］。从天然气中提取氦气是全球范围内唯一的工业化来源［2］。氦气属于稀有贵重气体，和天然气、氧气、氮气等大宗气体产品相比有其特殊性。目前，中国氦气市场正处于自发形成的无序竞争状态，尚无系统的市场研究。因此，针对氦气市场进行深入研究对中国氦气产业发展具有重要意义。通过广泛调研，研究组获得氦气市场大量新资料和数据，并通过深入分析总结氦气市场产供销的格局，为中国氦气市场的政策制定提供借鉴。

1 全球氦气市场分析

1.1 全球氦气供销情况

氦气资源在全球范围内的分布极不均匀，美国是全球氦气资源最丰富的国家，虽然已大规模开采超过60年，其氦气储量仍占全球总储量的40%以上［4-5］。根据美国地质调查局（USGS）2020年的调查报告［6］：全球氦气资源量为520×108m3，其中美国、阿尔及利亚、卡塔尔和俄罗斯拥有全球88%的氦气资源。美国的氦气资源量预计200×108m3左右，卡塔尔100×108m3，阿尔及利亚82×108m3，俄罗斯 68×108m3，加拿大 20×108m3，中国 11×108m3，波兰3×108m3。图1为全球氦气资源分布格局。

图1 全球氦气资源分布格局（2020年）

截至2020年，美国主要氦气气田的可采储量约为39×108m3，阿尔及利亚为18×108m3，俄罗斯为17×108m3，波兰为0.23×108m3。美国仍是全球氦气可采储量最大的国家，占据绝对优势。

据Blue Star氦气公司统计表明，除卡塔尔、阿尔及利亚和澳大利亚通过液化方式进行工业制氦外，美国和俄罗斯主要通过天然气的分离和提纯生产氦气，其中液化生产方式供应比例约占54%。全球几乎所有（＞95%）氦气供应都依赖于美国、卡塔尔和阿尔及利亚等7个国家或地区的液化厂。虽已生产逾60年，美国氦气产量占比仍然最高，约为50%（见表1）。受美国关键供应源（国家国土资源局管理的阿马里洛氦气产输储体系）资源量减少和法定最低库存限制拍卖量的影响，以及俄罗斯、卡塔尔等国家新增产能的影响，美国氦气份额由2016年的55%下降到2020年的50%，预计未来10年将继续下降至20%以下。

表1 全球不同国家氦气产量 单位：104 m3

国际上氦气供应实行配额制，现有氦气产量已由埃克森美孚公司（Exxon Mobil）、空气化工产品有限公司（Air Products and Chemical, Inc.）、法国液化空气集团（Air Liquide）、林德公司（The Linde Group）等几个国际气体公司通过长期贸易协议完成额度分配，除俄罗斯外，其余国家氦气资源分配话语权由美国资本掌握。如，埃克森美孚不仅是北美最大氦气生产商，而且还通过在卡塔尔液化天然气工厂的股份间接掌控其氦气生产。

根据中国工业气体工业协会统计，2020年全球氦气需求量1.94×108m3，受疫情影响较2019年下降0.51%；而2020年氦气产量1.52×108m3，具体见图 2。氦气需求量按地区分，北美地区占 42%、亚太地区占32%、欧洲占20%、中东及非洲地区占5%；氦气需求量按应用领域分，医疗领域占 29%，高端制造领域占27%、航空航天领域占20%、大科学领域占8%、潜艇和深水领域合计占2%。随着5G、半导体、航空航天等领域的高速发展，预计未来几年氦气需求量将继续增长，预计2025年达到2.11×108m3。参考天然气增长速率，按照年均1.8%的需求增长预测，到 2030年全球氦气需求量预计可达2.3×108m3。

图2 全球氦气供需量

目前，北美是氦气资源的绝对主力供应区和需求区；卡塔尔是第二主力供应区，但需求量较低；亚太地区氦气产量极低，但是主力需求区。全球氦气需求量稳中有升，近几年供应相对紧张。2021—2025年，全球将陆续有俄罗斯阿穆尔处理厂（AMOUR处理厂，简称 AGPP）、卡塔尔 Ras Laffan-3、坦桑尼亚Helium One、阿尔及利亚提氦厂共4个提氦厂投产（见表 2），预计生产氦气能力将增加 1.1×108m3/a，全球氦气产量将达到 2.6×108m3/a，短期呈现供应宽松态势。自2026年起，按照供应量年均增长率 1.5%保守估计，预计到 2030年全球氦气产量可达 2.82×108m3，将出现超过 20%的供大于求。到21世纪20年代后期，全球氦气供应局势将由美国占据半壁江山的现状转变为75%来自卡塔尔、俄罗斯和阿尔及利亚（2020年上述三国供应合计占比为50%）。

表2 全球部分天然气提氦厂统计表

1.2 全球氦气资源储备与战略情况

国外对氦气资源保护与战略储备的重视由来已久，中国尚无战略储备、氦气保护办法与相关政策激励措施。

美国作为全球最大的氦气资源国和产气国，早在1925年就颁布了《氦保护条例》（The Helium Act of 1925），并于1960年进行了修订，由美国内政部（DOI）统筹全国氦气提取、储存及运输，规定了氦气含量高于0.3%的天然气必须提氦［7-9］。1963年，由美国内政部土地管理局（BLM）建成运营全球第一座储氦库——阿马里洛氦气产输储系统，储氦能力能够满足当时测算的100年需求，该储氦系统建设运营的亏损使美国联邦政府负债 14×108美元。1995年 BLM开始出售储氦库的储备资源以回收资金。2018年9月1日，BLM在德克萨斯州的阿马里洛举行了第五次粗氦气拍卖，也是BLM最后一次粗氦气拍卖。在本次拍卖的粗氦气交付后，美国联邦储备系统的粗氦气预计达到立法规定的最低水平——“30亿立方英尺”（折合 9.14×108m3）。同年，美国总统签署法令将氦气列入至关重要的 35种关键矿产目录，要求供应中国的氦气在合同中注明不得用于军事用途。2021年 10月起，该储氦系统转移给美国总务管理局（GSA），可进一步扩大该系统的影响力。

俄罗斯奥伦堡提氦厂年产气能力 500×104m3，配套建有奥伦堡盐穴、加里宁格勒2座储氦库，规划再建4座储氦库，新增氦储备能力达24×108m3。该国将天然气通过AGPP处理后再输往中国。

欧盟曾将氦气列入27种关键原材料之一，尽管2020年已将氦气从关键矿产清单中剔除，但因其供应集中度过高，欧盟仍将持续关注氦的市场动态。

2 中国氦气市场分析

中国氦气消费量较高，占全球氦气消费量的11%，且增速迅猛。近几年氦气价格较高，供销两旺（见图3），但供应严重依赖进口，对外依存度最高达98.5%（2018年）。随着中国氦气自产量提高，进口量由最高时的2 311×104m3/a下降到2 076×104m3/a，对外依存度下降到97.5%（2020年），但其供应安全仍面临极大风险。

图3 中国氦气供应量

2.1 中国氦气供应端分析

中国氦气进口来源为卡塔尔、美国和澳大利亚，进口集散地集中在上海海关。据调研，目前中国有十几家氦气进口企业，主要为外资企业，占比达82%，中国进口企业仅有广州广钢气体能源股份有限公司（简称广钢）及上海济阳科技有限公司（简称上海济阳）。其中林德公司、法国液化空气集团、空气化工产品有限公司进口量较高，分别占比21%、19%、18%；岩谷产业株式会社（简称岩谷）、广钢、大阳日酸株式会社（简称大阳日酸）分别占比13%、10%、8%（见图 4）。2020年 3月，广钢完成收购林德公司剥离出来的总计每年约 425 t（238×104m3）的氦气资源，打破外资垄断格局，成为最大的内资氦气供应商，减弱了因地缘政治问题而带来的进口风险。

图4 中国氦气进口企业进口量市场占比（2020年）

2.2 中国氦气消费端分析

中国氦气的主要需求地区为江苏省、上海市、广东省、浙江省、陕西省、北京市、辽宁省、天津市等，用户领域为受控气氛（光纤、半导体、光伏）、低温应用（核磁共振、低温超导、国防军事、大科学研究）、检漏气体、焊接保护气等。2020年中国氦气应用领域和地区占比见图 5和图 6。其中，国防军工、航空航天、深海潜水、大科学（高速离子对撞机、人造太阳）等应用涉及国家安全和科技发展等，是必须保障供应的领域，但需求量较小（约几十万m3）。

图5 中国氦气应用领域占比（2020年）

图6 中国氦气消费量地区占比（2014—2020年）

2014—2018年，中国氦气消费量快速增长，平均增速11%。2019年、2020年氦气市场理性回调，且受公共卫生事件的影响，需求受到一定限制（见图7）。2021年1—8月，中国氦气总消费量为1 397×104m3，同比增长4.4%。其中进口 1 357×104m3（2 422.5 t）、自产约40×104m3。预计“十四五”期间中国氦气消费量继续快速增长，按照年均增速5%测算，2025年消费量将达2 500×104m3。其中，低温超导、航空航天、国防军事、核磁共振医疗、半导体、光纤、光伏、锂电池、低温物理研究等方面将是需求增长的主体。尽管自产氦气量将不断增长，但对外依存度仍将处于较高水平。

图7 中国氦气消费量

2.3 中国氦气价格分析

中国氦气价格直接受供需关系影响，近几年随着需求量的不断增长，价格也处于较高位。不同的进口气源价格有较大差异，美国价格高、波动大，澳大利亚和卡塔尔价格略低且较为稳定（见图8）。

中国氦气批发主要分为管束高纯氦气、液氦、40 L瓶装高纯氦气3种。根据对中国主要氦气供应商的调研统计，近3年管束高纯氦气价格（分销商批发价）处于高位，约140～210元/m3。2015—2017年5月，市场供需失衡下，氦气价格维持在成本线附近（60～65元/m3），部分低价在 55元/m3左右。至2017年6月卡塔尔断交事件发生后，管束氦气价格先涨后跌，6月市场价格涨至105元/m3，部分高价在120～150元/m3，后价格回落至2017年底的90元/m3左右维持稳定。2018年1—8月，管束高纯氦气市场维持在90～100元/m3。2018年9—12月在多重利好支撑下，除部分长期客户批发价基本不变外，市场价格大幅上涨至160元/m3。2019年，管束高纯氦气批量中间商批发价均价 210.8元/m3，较 2018年同期上涨88.7%。2020年管束氦气价格呈现下降趋势，截至2020年10月，整体氦气市场表现平淡，下游需求支撑仍显乏力，货源充足下，管束氦气价格延续下滑走势，跌势放缓。2021年 1—6月，受供需影响中国管束氦气呈现上涨趋势（见图9）。

图9 管束高纯氦气价格走势

2016—2020年液氦走势与管束高纯氦气走势基本相当，整体延续先涨后降走势。除个别月份外，液氦价格比管束高纯氦气高30～50元/m3。

2015—2017年5月，40 L瓶装高纯氦气市场价格处于395～421元/瓶之间震荡，直至2017年6月卡塔尔断交事件发生后，中国氦气市场价格上涨至800元/瓶，之后有所下滑。2018年受多重利好支撑，氦气市场价格再度上涨至1 050元/瓶。2019年氦气市场受货源紧张等因素影响，价格先涨后跌，整体表现优异，如40 L瓶装高纯氦气均价1 555元/瓶，比去年同期上涨98.3%。2021年1—2月，受春节因素影响，下游需求偏弱，成交价格偏低，略有下行，3—6月，中国需求恢复正常，加之美国、卡塔尔装置短期检修，氦气市场价格开始上涨。

2021年上半年，受国际氦气资源收紧影响，中国氦气市场整体先涨后稳。下半年虽需求有所好转，但因市场供应充足，仍存在下跌趋势。8月，中国进口氦气均价81美元/kg（合93元/m3），较7月涨7.43%，主要进口来源地为卡塔尔、澳大利亚、美国，占比分别为79%、13%、8%，其中，澳大利亚进口量进一步增加，美国进口量下降。未来，若不考虑极端国际形势条件，在随着全球市场由当前的供应相对紧张趋于供应宽松，再到长期的供大于求的趋势下，预计中国氦气价格将波动下降，趋于稳定。

3 认识及展望

目前，全球氦气资源供应相对紧张，“十四五”期间氦资源需求量仍将保持快速增长。伴随四大提氦工程的陆续投产，短期内全球氦气市场呈供应宽松态势。

中国氦气资源对外依存度非常高，极端国际形势下，自产氦气量能够满足必保领域的需求，供应安全受到一定挑战。预计2030年全球氦气市场将出现供大于求20%的局面，是中国获取进口资源建立氦气储备的战略机遇。

“十四五”期间，中国氦气消费量继续快速增长，预计2025年消费量将达2 500×104m3。随着中国提氦工程的陆续投产，自产氦气量将不断增长，但远低于需求量，对外依存度仍将处于较高水平。

受公共卫生事件影响，近两年氦气价格逐步下降至2018年水平。随着全球市场供应宽松，中国氦气价格波动下降，再至逐步稳定。