美、澳等多國開始布局天然氫勘探研究。

天然氫是大自然中天然生成的氫氣資源，有著可再生、資源相對豐富等特點。截至2020年，全球濃度超過10%的天然氫發現案例已超過300例，估算地面逸出量達到2千萬噸/年以上。最近，海外各國在天然氫方面的研究與勘探動作頻繁，更多新天然氫礦藏不斷被發現，比如2023年7月份在法國發現了儲量約4600萬噸的天然氫，緊接著10月份澳大利亞進行首次試鉆得到了濃度73%的天然氫。

在天然氫的商業利用方面，目前仍處于探索階段。美、澳、西班牙等國已有多家企業開始布局探索天然氫的商業開采，其中高濃度天然氫礦藏的尋找、各國管理法規配套、開采技術及開采成本等是這些開采計劃的主要關注焦點。

能景研究根據相關文獻資料，總結歸納天然氫的相關基本信息以及現有開發利用現狀，以供行業參考。

01天然氫是一種自然生成的、可持續的氫源

自上世紀初以來，進行石油礦物開采時常發現有天然生成的氫氣逸出，地質勘探界稱之為“天然氫”( Natural hydrogen)。經過國內外研究發現，天然氫廣泛分布于在自然界大氣圈、地殼、地幔、地下水等系統中。其中，分布在大陸殼、洋殼和火山熱液等地質環境中、且可在地表檢測到較高濃度的氫源，也稱之為“地質氫”，即地質成因的氫。另外為與氫能中的“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”區分開，也有報告及論文中使用“金氫”或“白氫”來描述天然氫。

相對電解制氫，天然氫開采擁有較低的成本下限。尤其對高濃度天然氫礦藏，其開采成本可遠低于其他制氫途徑。海外可再生能源制氫的成本約為20-35元/kg，天然氣制氫成本也在10元/kg以上，而高濃度天然氫的開采成本可低至天然氣制氫的十分之一以下。如截至目前已經運營了5年多的北非馬里Bourakebougou氫井，氫氣天然濃度約98%，開采成本僅約3.5元/kg。另據西班牙天然氫開采企業Helios Aragon披露，天然氫開采的盈虧平衡成本可能在3.5-5元/kg之間。

天然氫的存在形式相對多樣，氣液固皆存�，F有相關文獻中，根據天然氫在地球內部的賦存狀態初步將之分為游離態、包裹體、溶解氫三大類。游離態一般指氣態，是目前國內外勘探到的主要天然氫來源，一般分布在淺層地表中，可以在地下巖石或地層孔隙裂隙中自由擴散運移，有時會逸出地面。包裹體指包裹或吸附在巖石內的氫，一般分布在壓力較高的深層地質中，隨著地質變動、礦物開采等而被發掘出來，如煤盆地、沉積巖或變質巖、巖鹽礦床等。溶解氫，即溶解在水中的氫氣，一般在氫礦藏周圍的地下水中有較多存在。

關于天然氫地下形成機理目前有多種解釋，其中大多符合可持續、可再生的特點。目前國內外對地質氫的系統研究尚處于起步階段，現有研究觀測到的天然氫形成和發現的地質環境多樣，因此天然氫可能是多種成因機制下的產物。其中，大致可分為“深層釋放”、地質化學生成、生物生成三大類成因解釋�！吧顚俞尫拧鳖惱碚撜J為地球的地核、地幔中存在極為豐富的氫，隨著地質運動會逐漸釋放到地表，即因為資源近似無限而近似可再生。地質化學生成、生物生成類理論認為巖石破裂產氣、巖石與流體的氧化作用、水的裂解、有機生物與非生物分解等地下化學反應有可能產生氫氣，也可以歸進可再生一類。

02天然氫儲量可觀，勘探定位可根據已有地質資料進行

從近年來的勘探結果來看，天然氫具有較大的資源總儲量及可開采利用潛力。目前，國內外對天然氫的勘探調查尚處于起步階段，世界上已有30多個國家陸續發現了富含天然氫的地方。在馬里、阿曼、美國等國，都有從地下泄漏的氣體中都檢測到90% 以上氫氣的案例，可利用價值較高。天然氫儲量規模方面，根據2020年的一篇綜述文獻統計，截至2020年全球已發現的天然氫地面逸出量估算值為1.5-3.1千萬噸/年，相當于200-400 GW電解槽制氫規模。而且由于目前地質深層氫氣量無法估算，以及中國等國家和地區尚未展開天然氫的系統檢測和資源量計算，因此實際天然氫資源儲量應該更為可觀。

天然氫多分布于煤層、礦石資源周圍，可依據歷史勘探開采資料定位。相關研究者在間歇泉、溫泉、煤井、油氣井等中都發現過富氫氣體，其含量在不同地質環境中在1%-100%之間變化，其中，煤層、鹽巖等具有較好儲氫能力的地層中有多項天然氫發現案例。同時，油氣、礦產公司手中有較多的地質勘探數據，其中包含了較多的氫氣礦藏線索。如2023年10月澳大利亞Gold Hydrogen公司首次進行天然氫開采試鉆的地點選擇，便是根據上世紀初的油氣勘探數據決定的，最終首次試鉆氫氣濃度高達73%。

03天然氫的商業化開采，還需在成本、法規、市場等多方面進一步突破

盡管國際上已有較多天然氫發現案例，油氣礦產開發企業也掌握有著較多天然氫分布相關的資料，但目前仍未有真正商業化的天然氫開采項目落地。能景研究認為，高濃度天然氫礦藏的勘探定位、法規配套、市場消納尋找是項目落地慢的三大要素。

高濃度天然氫礦藏是項目降低開采難度、降低開采成本的關鍵。天然氫中往往伴有二氧化碳、甲烷、氮氣等多種雜質，且不同產地的成分相差較大，某些礦藏中還含有高濃度硫化物等對氫燃料電池有害的物質，提高了提純技術的要求，也提高了開采成本�，F階段，天然氫開采探索尚未完全起步，技術尚未完全成熟，因此相關開發商仍在以勘探高濃度氣源為重心。

配套法規完善是項目落地、正常運營的前提。天然氫與石油、天然氣類似，理論上屬于礦產資源，開采、出售等均需受到相關部門把控。但與石油、天然氣已具有相對完善的項目登記、管理體系不同，天然氫的資源類型定位、管理方法、管理部門等均未明確。因此，現階段天然氫項目面臨落地審批無法可依、即使落地后也存在因政策變動而終止運營的風險。典型如西班牙2021通過的氣候變化和能源轉型法案禁止新建碳氫化合物開采項目，而導致其國內天然氫項目因天然氫分類不明而難以推進。

氫能市場規模尚未完全展開也是天然氫項目保持觀望的一大原因。油氣井開發屬于高成本投入項目，項目建設前需充分考量消納市場。以天然氣氣田為例，根據中石油某氣田數據，單氣井建設成本在5000萬元以上，單井采氣量50萬方/天以上。若天然氫單井采氣量也為50萬方/天，則單井采氣規模約相當于一項250 MW的電解制氫項目，一座4井的氣田采氣規模則相當于GW級電解制氫項目，僅在氣田周圍存在大型醇、氨等化工廠時，或燃料電池汽車市場充分起量后才可實現有效消納。

04國外天然氫利用已到試采階段，國內尚待進一步重視

近年來，海外在天然氫領域涌現了一批新興企業，資源勘探正在加快。這些企業最早勘探布局已有5年以上，定位到多個有開采價值的天然氫礦藏地點，并從2023年開始逐漸展開商業化開采布局。除澳大利亞Gold hydrogen在2023年11月于南澳試鉆成功外，在美國，NH2E、HyTerra兩家天然氫企業已確定北美中部裂谷系為天然氫富含地，開始布局國際上第一口商業化天然氫礦井開發建設；在歐洲，西班牙、法國均有天然氫開采規劃；在韓國，韓國國家石油公司也宣布發現了5處潛在天然氫源。

國內現階段尚無天然氫的勘探及開采項目披露，但在天然氫的資源分布數據及研究也已有一定的積累。依托于已覆蓋國內大部分地區的油氣和礦產資源勘探開發活動，國內已有較多的天然氫發現案例。如在在松遼盆地的個別鉆井中發現氫氣含量高達85. 54%，在柴達木盆地三湖地區2號井的巖屑罐頂氣中,檢測到了含量最高可達99%的氫氣。此外，在云南騰沖部分熱泉、山西沁水煤礦和煤井、渤海灣盆地、松遼盆地等多地我國均有低濃度天然氫發現案例。在這些地區，中石化、中煤，以及地質勘探機構等油氣、礦產企業機構或已掌握了較為可觀的天然氫分布資料。

05小結

天然氫資源豐富、開采可行性較高。目前海外已涌現了一批天然氫開發企業，部分傳統油氣企業也在利用自身油氣勘探積累優勢探索天然氫方面的開發。同時，海外各國政府也在立項、資金、法規等方面給予了較多支持。相較國外，國內天然氫方面的探索主要集中于科學研究階段，基于能源領域勘探數據及技術積累，也已發現了多天然氫資源地。

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來源：能景研究

作者：南枝

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       原文標題 : 洞見|天然地質氫的潛力有多大？