美国到底有多缺变压器？

　　“一年前，美国短缺的是芯片。现在，芯片短缺已经成为过去。很容易预测，下一个短缺将是变压器等关键电力基础设施。那么，接下来，两年内你会看到一个残酷的现实，美国，甚至是全球，将没有足够的电力供应来运行越来越多的人工智能芯片。”一年前，马斯克在一档播客节目中对美国能源前景忧心忡忡地预言道。

　　这番当时看起来杞人忧天的话，现在却一语成谶。此前，视知产研院曾报道过英国能源转型面临严重的变压器的供应瓶颈的掣肘。（链接：）而美国电力系统也正面临同样的严峻挑战。

　　那么，美国究竟有多缺变压器呢？

　　据美国国家可再生能源实验室（NREL）的研究预测，到 2030 年，高级计算和经济电气化的需求将推动电力需求增长近 16%，这无疑会增加对更多、更大变压器的需求。

　　据 NREL 报告，到 2024 年底，美国系统将拥有 6000 万至 8000 万台配电变压器，2050 年的需求与 2021 年的水平相比可能会增加高达 260%。

　　Xcel Energy 发言人 Kevin Coss 表示，目前的短缺始于 COVID 大流行期间，当时制造业停工和全球供应链放缓。他说，许多因素继续推动变压器需求走高。

　　“我们正在接近一个对变压器空前需求的时代，不断增长的电力需求正在使接近其使用寿命的基础设施紧张，包括可再生能源、数据中心以及电动汽车充电站和热泵等建筑和车辆电气化。” NREL 变压器供应研究的作者、高级研究员兼配电边缘组经理 Killian McKenna表示。

　　与此同时，极端天气事件如同“不速之客”，频繁地给电力系统带来重创。飓风、野火等灾害不仅破坏了电力设施，还导致大量变压器损坏。在洛杉矶野火和东海岸飓风等灾害后，本就紧张的变压器供应更加捉襟见肘，重建配送系统的需求进一步加剧了对变压器的渴求。

　　“飓风和野火等极端天气事件会进一步造成配电系统变压器损失，更换需求超过了公用事业库存，以满足日常故障和新客户要求。”McKenna 表示。

　　根据2024年 11 月的报告，在飓风海伦和米尔顿过后，杜克能源公司需要更换约 16000 台变压器。WoodMac 的 Boucher 说，这比其他公用事业公司一年所需的变压器还要多。

　　据美国市政府官员称，洛杉矶的重建工作尚未真正开始。据该公用事业公司发言人杰弗里·蒙福德 （Jeffrey Monford） 报告，截至 2 月 2 日，南加州爱迪生公司的工作人员、承包商和互助合作伙伴已在伊顿和帕利塞兹野火地区安装了近 400 台变压器。

　　更令人担忧的是，许多美国的变压器已经“年事已高”，接近使用寿命。NREL 的报告显示，约 55% 的住宅变压器已接近使用寿命，许多变压器已经使用了 40 多年。这些老化的变压器就像电力系统中的“老弱病残”，随时可能“罢工”，进一步加剧了供应的紧张局势。

　　在高需求的增长下，美国却面临亟待解决的变压器供应链困境。

　　“今天订购的新变压器的交付可能需要长达三年的时间，五年前，等待时间是四到六周。” Peter Ferrell 说。

　　供应链受掣肘的原因主要是，美国特殊电气钢等关键材料的供应不足，进一步加剧了变压器生产的困难。

　　此外，美国电力系统中有超过80,000种不同类型的变压器，这也增加了生产和供应的复杂性。

　　根据 Wood Mackenzie 或 WoodMac 4 月份的一份报告，较大的变压器交货时间从80周到120周不等。WoodMac说，对降低变压器功率损耗至关重要的特殊电工钢仍然昂贵且难以在美国国内获得。

　　各个制造商的减速情况各不相同。日立能源的 Wolken 表示，地面安装式配电变压器的交货时间是疫情前的“两倍或三倍”。“输电规模装置的交货时间现在是 3 到 6 年，专用变压器花费的时间最长，”他补充道。

　　WoodMac 供应链数据和分析高级分析师 Ben Boucher 表示，“实际上，预计这些交货时间的增加在短期内不会改善。”

　　面对如此严峻的形式，制造商表示，更快地获得变压器需要时间和投资。

　　“短期内对于大型投资领域来说似乎是痛苦的，而且项目已经推迟了一到两年，”制造商施耐德电气北美变压器业务总经理 Jeffrey DeSain 说。“供应链和制造商需要各种投资去风险解决方案才能迎头赶上。”

　　据开发人员称，由配电系统资源组成的虚拟发电厂的繁荣可以减轻系统压力。但 Scheider Electric 的 DeSain、NREL 的 McKenna 等人表示，电动汽车充电或电热泵的显著增加负载可能需要更大或更多的配电变压器。

　　一些制造商已经开始采取行动，例如，施耐德电气宣布将在北美变压器业务上投资数亿美元，以扩大产能。日立能源北美公司也计划到2027年投资5亿美元，用于变压器制造能力的提升。日立能源的 Wolken 补充说，这是 15 亿美元全球变压器生产投资的一部分，该投资基于预计至少持续 10 年的需求。

　　然而，这些投资可能仍不足以满足未来的需求，行业还需要其他更具创新性的解决方案。

　　制造商和分析师表示，现有基础设施的负载增长压力可能会持续数年，甚至可能持续十年或更长时间。与此同时，许多人表示，变压器供电解决方案，如标准化变压器设计或组织和资助储备供应，如果能够实施，将需要政策制定者的合作。

　　在 NIAC 报告中描述的7种解决方案中，制造商、公用事业公司和其他利益相关者已经在使用其中3种。

　　目前在使用的三种解决方案包括更准确的需求预测和长期协议、公用事业弹性规划与“风暴库存”以及综合规划。

　　爱迪生电气研究所 （EEI） 安全和准备高级副总裁 Scott Aaronson 表示，更准确的需求预测和电力公司、制造商和电工钢等原材料供应商之间的长期协议已经在实践中。

　　Aaronson 表示，针对极端天气事件的公用事业弹性规划导致了“风暴库存”库存，即配电系统基础设施的内部供应。“大型公用事业公司可能可以通过互助网络获得大型电力变压器和 10,000 台或更多配电变压器，”他说。

　　Xcel 的 Coss 说，综合规划允许预测何时何地需要变压器，并与制造商合作以确保供应。“直到最近，很少有公用事业公司、制造商和供应链合作伙伴达成战略调整，但五年预测计划和长期协议正在成为常态，”施耐德电气的 DeSain 说。

　　“更换老化的基础设施可能是一个巨大的机会，也可能是一个失去的机会，”NREL 的 McKenna 说。“不预测未来负载增长和对弹性日益增长的需求的短期决策将带来高昂的劳动力成本，”但他说，为长期需求而建造可能是一个使它们成为一次性成本的机会。

　　NIAC 报告呼吁为扩大变压器生产提供联邦政策和资金支持，作为刚刚发布的 Moran-Cortez Masto 法案提交 2025 年国会。

　　NIAC 报告还提议设立虚拟变压器储备，美国政府作为最后买方。“储备不会是一个实物库存，而是一种保留备用制造能力的方式，”NEMA 的 Ferrell 说。“这将是维持中长期制造能力确定性的承诺，但目前尚不清楚如何确定所需的联邦投资、谁将提供投资以及如何管理储备。”

　　NIAC 报告最重要的建议可能是变压器设计的标准化。

　　EEI 的 Aaronson 认为，标准化将使共享设备变得更加容易，并更快地生产更多的变压器以满足不断增长的需求。

　　但NEMA的Ferrell指出，由于变压器的类型很多，可能无法显著缩短生产时间。施耐德电气的DeSain和日立能源的Wolken也表示，美国电力系统是针对非常特定的本地配电系统复杂性设计和制造的，这使得标准化成为一个真正的挑战。。

　　据 Wolken 称，平均而言，美国配电系统上每 1000 台变压器可能会有 200 种不同的变压器设计。“但是，在某些领域，在公用事业公司的领导下，一定程度的标准化是可能的。”

　　EEI 的 Aaronson表示即使变压器种类从80,000种减少到60,000种，也会允许更高效的制造过程。

　　WoodMac的Boucher认为，标准化的规格和设计是现实的，可以成为解决当前短缺的关键。“标准化似乎很复杂，但是，当恶劣天气事件发生时，公用事业公司会拿走他们能得到的任何变压器，这表明标准化的规格和设计是现实的，可以成为解决当前短缺的关键。”