國(guó)內(nèi)氦氣市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局與長(zhǎng)期安全供應(yīng)保障應(yīng)對(duì)策略分析

王勻

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031）

氦氣（He）是一種稀缺的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，因其稀少而珍貴，故有“黃金氣”之說(shuō)。雖然150 年前法國(guó)天文學(xué)家Jules Janssen 就在一次日全食中首次發(fā)現(xiàn)了稀有氣體——氦氣（helium，意為希臘語(yǔ)“太陽(yáng)”），但由于空氣中氦氣含量只有百萬(wàn)分之五，直到上世紀(jì)中葉天然氣提氦工藝技術(shù)成熟后氦氣才得以廣泛應(yīng)用。

一、常用制備方法

氦是放射性衰變的產(chǎn)物，僅在少部分天然氣中有較高濃度存在。當(dāng)前，世界上消費(fèi)的氦氣主要來(lái)自含氦天然氣，天然氣提氦是當(dāng)前商業(yè)氦獲取的唯一來(lái)源。近些年，隨著液化天然氣（LNG）產(chǎn)業(yè)的興起，氦氣可在LNG 的尾氣中富集提取，進(jìn)一步減少了氦氣的提取成本。天然氣提氦氣工藝有低溫冷凝法與非低溫冷凝法之分，低溫冷凝法是目前各國(guó)從天然氣中提氦所廣泛采用的方法。通常包括氣源預(yù)處理凈化、粗氦提取及氦氣精制等工序構(gòu)成[2]。

二、氦氣資源全球分布情況

氦（He）在宇宙中的含量占24%，是僅次于氫的第二豐富的元素，但地球所含的氦為放射性衰變產(chǎn)物，資源很有限，只在少部分鈾礦附近的天然氣中有較高濃度存在，而且由于氦核較輕，導(dǎo)致地球的引力難以束縛它，氦氣一旦進(jìn)入大氣層，就會(huì)飄逸到太空的真空中，隨著太陽(yáng)風(fēng)一起被吹走，而從地球上消失。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（BLM）2016 年的報(bào)告，目前已探明的全球氦氣資源約為519 億立方米，且分布極不均勻。美國(guó)、阿爾及利亞、卡塔爾、俄羅斯和波蘭（俗稱(chēng)“氦五國(guó)”）擁有占世界88%的氦氣資源，具體全球氦氣資源量分布如下：美國(guó)206 億立方米，卡塔爾101 億立方米，阿爾及利亞82 億立方米，俄羅斯68 億立方米，波蘭26 億立方米，加拿大20 億立方米，中國(guó)11 億立方米，其他國(guó)家31 億立方米[3]。

三、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

（一）國(guó)際氦氣生產(chǎn)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

1.氦氣生產(chǎn)供應(yīng)情況。2018 年，全世界生產(chǎn)了約1.5 億m3 的A 級(jí)氦，其中美國(guó)占0.9 億m3，卡塔爾生產(chǎn)0.5 億m3，其余大部分為俄羅斯和波蘭生產(chǎn)。美國(guó)氦氣資源非常豐富，也是世界上最主要的氦氣生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)A 級(jí)氦（純度99.995%以上）占世界總產(chǎn)量的50%以上，其中1/3（約3000 萬(wàn)m3）在國(guó)際市場(chǎng)銷(xiāo)售。美國(guó)的氦氣銷(xiāo)售大部分由美國(guó)聯(lián)邦土地管理局BLM 通過(guò)拍賣(mài)形式進(jìn)行掌控。美國(guó)國(guó)會(huì)在1925 年就建立了國(guó)家氦儲(chǔ)量，2007年，美國(guó)將氦氣裁定為戰(zhàn)略物資從而限制粗氦產(chǎn)量。2018年9月，美國(guó)BLM 在德克薩斯州阿馬里洛召開(kāi)2019 財(cái)年的聯(lián)邦儲(chǔ)備粗氦拍賣(mài)會(huì)，由于受最低庫(kù)存水平的限制，引發(fā)當(dāng)年的出售量比近些年來(lái)都少（拍賣(mài)總量?jī)H為345 百萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方英尺，比上一年900 百萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方英尺大幅下降），從而導(dǎo)致拍賣(mài)價(jià)從2018 年的平均119.31 美元/千標(biāo)準(zhǔn)立方英尺上漲到160.64 美元/千標(biāo)準(zhǔn)立方英尺，價(jià)格上漲35%[4]。近年隨著波斯灣新探明的大型天然氣田的開(kāi)采，卡塔爾每年氦產(chǎn)量已躍居全球第二，近幾年的氦氣年生產(chǎn)量約0.5 億方，占到全球總產(chǎn)量的30%；阿爾及利亞的氦氣田主要集中在地中海沿岸，年產(chǎn)量為1699 萬(wàn)方；俄羅斯也是氦氣的主要生產(chǎn)國(guó)，東西伯利亞地區(qū)和薩哈共和國(guó)的15 個(gè)高產(chǎn)氣田，年產(chǎn)氦氣約為560 萬(wàn)方。

2.氦氣市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。當(dāng)今世界形成了國(guó)際氣體行業(yè)的兩大三小五個(gè)巨無(wú)霸企業(yè)，雄霸國(guó)際氣體市場(chǎng)。排名第一的是今年10 月剛完成對(duì)等合并的德國(guó)林德Linde 與美國(guó)普萊克斯Praxair 聯(lián)合體，第二大公司是法國(guó)法液空Air Liquide，三小公司分別是美國(guó)空氣化工公司APCI、德國(guó)梅塞爾Messer 和日本大陽(yáng)日酸Taiyo Nippon Sanso，五大公司合計(jì)全球份額達(dá)到94%（2014 年數(shù)據(jù)）。由于需要建造和維護(hù)昂貴的氣體生產(chǎn)裝置和廣泛的管道基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)氣體的生產(chǎn)是資本密集型業(yè)務(wù)，在這項(xiàng)業(yè)務(wù)中保持競(jìng)爭(zhēng)力所需的大量資本支出是新供應(yīng)商進(jìn)入的主要障礙，五大公司基本壟斷了國(guó)際工業(yè)氣體的生產(chǎn)與供應(yīng)，其他廠家基本只能作為二級(jí)供應(yīng)商寄托于這五大公司維持生存。國(guó)際市場(chǎng)氦氣的生產(chǎn)和銷(xiāo)售大部分被五大跨國(guó)公司壟斷，據(jù)美國(guó)Intelligas 咨詢(xún)公司的數(shù)據(jù)，2017年全球氦氣市場(chǎng)規(guī)模為1.5 億方（約550 萬(wàn)立方英尺），美洲市場(chǎng)占有40%的市場(chǎng)份額，亞洲市場(chǎng)占有約30%的市場(chǎng)份額，而中國(guó)是最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)引擎，每年以10-12%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率在增長(zhǎng)。

（二）中國(guó)氦氣生產(chǎn)與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

1.中國(guó)氦氣生產(chǎn)供應(yīng)情況。中國(guó)為貧氦國(guó)家，氦氣資源貧乏，含量較低，提取難度大、成本較高。中國(guó)目前主要有2 個(gè)氦源氣田，位于四川盆地的威遠(yuǎn)氣田是首個(gè)實(shí)現(xiàn)氦氣商業(yè)化利用的氣田，氦含量平均為0.2%，另外陜西渭河盆地探明的氦氣資源含量達(dá)到了0.8-1.2%，有豐富的水溶氦氣可供開(kāi)采。四川威遠(yuǎn)氣田，2012 年在四川省榮縣東興場(chǎng)鎮(zhèn)新建成一套天然氣提氦裝置，該裝置設(shè)計(jì)日處理天然氣40 萬(wàn)m3，其中氦含量0.18%，年產(chǎn)純氦約21 萬(wàn)m3。產(chǎn)品的粗氦純度90%～95%，粗氦經(jīng)過(guò)氦氣純化精制后，生產(chǎn)出純度99.999%～99.9999%的產(chǎn)品供應(yīng)用戶(hù)。在“十二五”期間，成化總廠將氦儲(chǔ)存能力從2 萬(wàn)m3 提高到8 萬(wàn)m3，氦精制產(chǎn)能達(dá)到30 萬(wàn)m3。

2.中國(guó)氦氣市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體、光纖等行業(yè)的飛速發(fā)展，中國(guó)已成為當(dāng)前國(guó)際氦氣市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力，從2010 年以來(lái)需求年增長(zhǎng)率約為10-12%，2017 年達(dá)到2160 萬(wàn)方的市場(chǎng)規(guī)模，約占全球氦產(chǎn)量的15%；根據(jù)Matheson Tri-Gas 全球氦氣公司副總裁Steve Eckhardt 的預(yù)計(jì)，未來(lái)中國(guó)的氦氣需求量增長(zhǎng)仍將強(qiáng)勁、快速，預(yù)計(jì)每年增長(zhǎng)5-8%，年增長(zhǎng)率約為40-60 MMCF。同國(guó)際氦氣市場(chǎng)供應(yīng)情況相似，中國(guó)的一級(jí)氦氣市場(chǎng)基本也由五大跨國(guó)公司壟斷。五大氣體巨頭都很重視中國(guó)業(yè)務(wù)，其中林德-普萊克斯氣體的中國(guó)業(yè)務(wù)總量最大，占到集團(tuán)整體的8%，APCI 的中國(guó)業(yè)務(wù)量占比最高，而且保持著相對(duì)較高的增長(zhǎng)速度。

3.當(dāng)前國(guó)內(nèi)氦氣市場(chǎng)供應(yīng)狀況。國(guó)內(nèi)威遠(yuǎn)和渭河氣田每年生產(chǎn)的氦氣不超過(guò)30 萬(wàn)方，僅能滿(mǎn)足少量軍用重要用戶(hù)的需要。伴隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)氦氣的需求量逐年增加。面對(duì)近年來(lái)氦氣需求量的增大，受制于國(guó)內(nèi)氦氣資源的匱乏，國(guó)內(nèi)氦氣消費(fèi)主要依賴(lài)進(jìn)口，氦氣供應(yīng)嚴(yán)重受制于人。2018 年9 月以來(lái)，氦氣市場(chǎng)現(xiàn)多重利好，支撐市場(chǎng)價(jià)格大幅上揚(yáng)。首先美國(guó)BLM 宣布其2019 財(cái)年的發(fā)行價(jià)為160 美元/千立方英尺，相比之前119 美元/千立方英尺增加了56 美元，提高了整個(gè)全球氦供應(yīng)鏈的成本。隨后AP 宣布從2019 年9 月12 日后，上調(diào)所有含氦產(chǎn)品單價(jià)，均上漲70%。此消息一出，市場(chǎng)陷入恐慌，中間貿(mào)易商出現(xiàn)囤貨待市，進(jìn)口企業(yè)則收緊二級(jí)銷(xiāo)售的分銷(xiāo)渠道；同時(shí)，由于大陽(yáng)日酸計(jì)劃在9 月到港的液槽延后，導(dǎo)致多家分銷(xiāo)商貨源緊缺，市場(chǎng)緊張情緒進(jìn)一步蔓延。另國(guó)務(wù)院關(guān)稅稅則委員會(huì)決定對(duì)原產(chǎn)于美國(guó)的5207個(gè)稅目、約600 億美元商品，加征10%或5%的關(guān)稅，自2018 年9 月24日12 時(shí)01 分起實(shí)施。自美國(guó)進(jìn)口氦氣關(guān)稅將上漲5%，這也進(jìn)一步提升了氦氣進(jìn)口成本。綜合上述的多重因素疊加導(dǎo)致當(dāng)前國(guó)內(nèi)氦氣市場(chǎng)貨源緊缺，氦氣市場(chǎng)大幅上漲。2019 年9 月上旬自AP 調(diào)價(jià)以來(lái)，國(guó)內(nèi)氦氣市場(chǎng)價(jià)格開(kāi)始上升，林德、法液空等進(jìn)口企業(yè)多以保證終端為主，收緊分銷(xiāo)貨源，中間貿(mào)易商拿貨出現(xiàn)困難，也以維持老客戶(hù)為主，市場(chǎng)呈現(xiàn)一“氣”難求局面。

四、應(yīng)對(duì)策略

（一）長(zhǎng)期應(yīng)對(duì)之策

氦氣在航天發(fā)射、導(dǎo)彈武器工業(yè)、低溫超導(dǎo)研究、半導(dǎo)體生產(chǎn)等方面具有重要用途。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，下一代的超導(dǎo)技術(shù)、新一代運(yùn)載火箭、核潛艇、浮空平臺(tái)等應(yīng)用，氦氣資源是重要的保障。但在國(guó)際市場(chǎng)，美國(guó)占據(jù)全球一半的氦氣生產(chǎn)量，導(dǎo)致美國(guó)有很強(qiáng)勢(shì)的氦氣主導(dǎo)權(quán)。雖然我國(guó)關(guān)鍵科研領(lǐng)域用氦已經(jīng)擺脫完全依靠進(jìn)口的狀態(tài)，但面對(duì)國(guó)外氣體巨頭的市場(chǎng)壟斷，國(guó)內(nèi)相關(guān)應(yīng)用仍然面臨巨大的用氣壓力。昂貴的氦氣價(jià)格，使許多裝備的正常工作難以開(kāi)展，隨著國(guó)際形勢(shì)的變化，未來(lái)氦氣的進(jìn)口將更加受制于人。同時(shí)，由于氦氣的無(wú)可取代，若不考慮氦氣的回收利用，按照當(dāng)前的氦氣消耗速度，全球的氦儲(chǔ)量?jī)H夠200～300 年的使用。因此，為應(yīng)對(duì)稀缺，早在六十年代，美國(guó)一直就在德克薩斯州阿馬里洛布什丘的地下水庫(kù)進(jìn)行氦氣的儲(chǔ)備，至上世界七十年代，就已儲(chǔ)存了12 億方的國(guó)家氦氣儲(chǔ)備。因此，針對(duì)氦氣未來(lái)供應(yīng)的不確定性，在循環(huán)利用有限氦氣資源的同時(shí)，研究開(kāi)發(fā)先進(jìn)的天然氣提氦技術(shù)加大國(guó)產(chǎn)氦氣產(chǎn)量，未雨綢繆的建立國(guó)家氦氣供應(yīng)與儲(chǔ)備，對(duì)于提高氦氣生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、保障國(guó)家用氦安全和促進(jìn)我國(guó)天然氣提氦工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

（二）當(dāng)前應(yīng)對(duì)之策

面對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)氦氣供應(yīng)短缺、價(jià)格飛漲的形勢(shì)，尋求能夠提供安全穩(wěn)定供應(yīng)的生產(chǎn)商是當(dāng)務(wù)之急，應(yīng)從開(kāi)展市場(chǎng)調(diào)研工作入手，尋求氦氣的多元化供應(yīng)和安全長(zhǎng)期的穩(wěn)定供應(yīng)。同時(shí)從中國(guó)國(guó)情出發(fā)，針對(duì)性地建立國(guó)家性質(zhì)的氦氣保障體制，降低國(guó)際氦氣貿(mào)易市場(chǎng)波動(dòng)對(duì)我國(guó)正常經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、科研生產(chǎn)及火箭發(fā)射等重要任務(wù)的影響，保障國(guó)家的戰(zhàn)略安全。