近年,我国力推双策应对氦气困境,力求打破美国垄断,保障供应多元化。
海外供应源需扩大,减少对美依赖;同时,强化科技创新,提升本土产量是关键。
双管齐下已见成效,技术突破再添新彩,我国技术进展令人瞩目。
科技强国氦需量大增,我国早年未显,今已截然不同。
美国在氦气领域起步早,需求与利用策略远超我国,措施推行亦早于我们。
中国与美国在氦气供需上截然不同:我国氦气需求激增,但储量有限;而美国则储备丰富,满足需求游刃有余。
氦气资源遍布全球,总量预估达490亿立方米,而已确认的储量则为76亿立方米。
美、阿、卡、俄四国天然气储量领先,美国独占鳌头,其资源总量超四成,储量更超五成,彰显资源分布不均之势。
氦气常与天然气共生,因此天然气资源丰富的国家,也往往拥有可观的氦气储量。
百年前,科技尚不发达,对氦气需求不如今日迫切,各国未曾预见其珍贵价值。
早年间,美国某地发掘天然气,不料氦气混入,令天然气难以点燃。当时人们困惑不解,误以为该地天然气质量欠佳。
科学家深入研究后,发现天然气内混有一种特殊气体,此气体在美国科技跃进的20世纪中,地位日益显赫,变得至关重要。
美国凭借天然气资源丰富,主要从天然气中提炼氦气,因此其氦气产业规模庞大。
为何我国天然气虽丰,氦气却稀缺?答案复杂多样,引人深思。
我国氦气资源仅占全球2%,不仅总量有限,且低浓度氦气占比也较低。
自贡曾尝试从天然气田提取氦气,但产量极低,年仅5万立方米,且在2004年前就已停止,距今已有二十年。
自那年起,国内氦气需求激增,供应多依赖进口。2020年,进口量高达2076万立方米,国产仅53万立方米,凸显了对外依赖的严峻形势。
氦气供应的极度不足,凸显出我国几乎完全依赖外部进口,进口率高达97.5%,近乎百分之百的进口需求。
我国氦气需求激增,供不应求现象凸显。十年间,我国跃居全球第二大需求国,年需求量由500万方猛涨至超2200万方。
我们严重依赖国外进口,让美国觉得能借此牵制我们,实属无奈。
2022年,中国学者忧虑发声:全球氦气资源及提取核心技术多被美国垄断,若其限制对华出口,恐致我国氦气供应遭遇全面断供危机。
我国氦气主要源自卡塔尔进口,去年该渠道占比高达82%,是主要的海外供应源。
美国位列次席,为我国提供多达9%的进口氦气,紧随其后的是澳大利亚,占据8%的供应份额。
尽管美国非最大进口源,但不容忽视其在氦气提取领域的领先技术实力。
若美国在全球贸易中采取极端措施制衡我国,这将波及我国从其他国家进口的贸易活动,带来不确定性影响。
面对急迫形势,我们自主加快资源勘探,强化技术突破,近年来持续推动进展。
和田河畔的塔里木盆地藏有富氦宝藏,预示着中国首个大型氦气田的诞生。
渭河盆地蕴藏丰富氦气,开采前景广阔。四川、柴达木、松辽盆地同样具备显著的氦气资源开采潜力。
已确认的几个区域富含氦气,然而其浓度却较为稀薄,仅在0.1%至0.3%间徘徊。
开采成本高昂源于浓度难增,但好消息是,国内去年底技术取得重大进展,降低了开采难度。
氦气自然蕴藏不仅限于天然气,亦隐匿于煤炭中的煤层气。煤层气,乃非传统天然气一族,其构成较传统天然气更为繁复,因此从中提炼氦气之技术挑战重重。
去年研发的氦气提取设备,已成功用于海石湾煤矿,该矿煤层气资源稀有,富含国内少见的氦气成分。
自2021年起,煤炭科工集团研究院攻坚克难,针对提取挑战潜心研发。数载努力后,独创变压吸附融合膜分离及精制纯化法,成功破解提取难题。
年末初用此技术,氦气提纯破纪录,纯度超99.999%。大获成功,为后续氦气研究开辟崭新方向。
国内不仅去年已成功掌握天然气氦气提取技术,当前还正致力于研发更先进的提取技术,力求在这一领域实现新的突破。
提纯氦气需精细步骤方告终。此法虽成熟,国内沿用,但氦气含量低,能耗高,故探索高效提取新法势在必行。
中科院过程工程所正全力研发新技术,名为膜分离耦合低温吸附,至去年初,该技术已进入关键突破期。
科研团队称,通过新技术初步提取,氦气纯度可达八成。随后,经低温深加工,最终可制得高纯度氦气。
新技术攻关中,力求突破传统局限,大幅降低提取成本。核心挑战:优化分离膜材料,解决塑化难题,及应对材料长期使用下的老化现象。
氦气储量丰富的盆地,即将引入革新提取技术,为新技术应用铺平道路,三大难题攻克后,未来应用无忧。
回收氦气后,通过精心提取与净化,可循环再用。此法较从天然气提取简单,成本也易于掌控。
核心挑战在于氦气因低密度而极易升空逃逸。为有效回收,亟需探索经济高效的工艺方案,实现大规模应用。
尽管技术有望近期突破,但实际应用尚需时日,当前仍需依赖海外进口来满足需求。
随着国内提取技术的持续进步与创新,预计我们每年的氦气自产量将大幅增长,有望达到国内总消耗的四成左右。
预测显示,至2028年,国内约六成氦气需求或将依赖海外进口,以保障充足供应。
即便未来技术取得飞跃,自我供给也难以确保百分百实现。
只要自产率大幅提升,近半自足,我们便能依赖长期储备摆脱依赖困境。那时,价格上再无忧供应商任意提价之虞。