AI电荒，谁能救场

来源：第一财经

2025年11月，美国弗吉尼亚州阿什本（Ashburn），这一被称为“数据中心之都”的地方，正深陷一场电力短缺的危机。由于谷歌、亚马逊、微软、Meta等AI巨头集中在此建设数据中心，让这个小镇成为世界上70%互联网流量的必经之地。

在数据中心毫不起眼的外表下，隐藏着的却是名副其实的“电力黑洞”。它们每年耗电量超过20亿度（2太瓦时），相当于一座人口2000万级别超大规模城市一年的用电总量。当电力供应捉襟见肘，掌管输变电的变压器，俨然成为卡住AI巨头脖子的命门。

作为电网升级的“心脏部件”，变压器在美国本土产能严重不足，80%依赖进口。而且数据中心的变压器大多需要定制化，交货周期更是从50周延长至127周。咨询公司伍德麦肯兹警告，美国变压器市场已到危急关头，在建中的数据中心延期已成定局。

同一时刻，被称为“世界变压器之都”的常州，其数字化车间正热火朝天，与时间赛跑。为海外电网客户制造的同等级变压器，在定制的硅钢片制成主体上，需要进行严苛的72小时满负荷试验。温度、振动、局部放电量，所有指标都是绿色，方能放行。

厂区外，是整装待发的重型卡车，它们的目的地是沙特吉达、德国汉堡、印尼雅加达、智利安托法加斯塔。这些钢铁巨兽将在未来数月内，成为不同大陆电网的新心脏。

全球性的变压器短缺，让这颗星球上最大的两个经济体，被电力撕裂成两个平行宇宙：一边是AI算力需求指数级爆发，让羸弱的电网不堪重负；另一边是工业克苏鲁的订单纷至沓来，让基建狂魔的称号再次封神。

通过这场被称为“继芯片之后最严峻瓶颈”的危机，国家的命运，产业的兴荣，企业的变迁，以及几代工程师的人生轨迹，都被封印在被誉为“工业心脏”的高压变压器中。

1978~1990：铁与纸的交响曲

1978年，改革开放的初年，全中国发电量仅为2566亿千瓦时，不到美国的八分之一。每个中国人年均用电量仅为261度，相当于如今一个普通家庭十天的用量。对电力的巨大渴求，对于正准备起跑的中国经济来说，是不可言说的隐痛。

在当时的上海，外滩的夜色远不及如今绚烂，仍有大片区域笼罩在黑暗中。工厂普遍实行“开四停三”，居民区轮流限电也是家常便饭。

在这种饥渴中，中国开启了第一轮大规模电力建设。但一个残酷的现实摆在面前：我国无力研制500千伏及以上输变电设备，只能100%依赖进口。

改变命运的时刻，发生在1985年。葛洲坝电厂需要一台500千伏、360兆伏安三相有载调压自耦变压器。鉴于国内尚无成功先例，电厂选择了“双保险”：向日本日立公司订购一台作为主用，同时将研发任务交给沈变作为“备用”。

朱英浩带领团队开始了长达10个月的攻关。决定性能的关键是绝缘材料。日本产品采用当时最先进的Nomex纸，而中国只能获得性能差一等的普通绝缘纸。朱英浩团队并没有认命，反复死磕，终于创造性地发明了多层复合结构，通过改变纸层排列方式和浸渍工艺，硬是将绝缘性能提升了40%。

1986年6月，沈变的变压器率先运抵葛洲坝。在场所有人都屏住呼吸。最终结果，全部指标，一次试验通过！

作为主用的日立的产品，两个月后才姗姗来迟。安装、调试、合闸……运行不到10分钟，监控室突然警报大作，结果显示，变压器内部被击穿。现场的日方工程师忙作一团，反复检查，最终低头承认了设计存在缺陷，需要返厂。

现场总指挥当机立断：“启用备用变压器！”

沈变由备用转为主用，产业更替的序幕由此徐徐拉开。此后的三十多年间，它一直平稳运行，比设计寿命还长了十年。

1991~2008：特高压的无人区

进入上世纪90年代，与中国经济加速奔跑一样，电力需求也以每年超过10%的速度递增。一个新的结构性矛盾日益凸显：75%的煤炭资源分布在我国的北部和西部，而70%的电力负荷集中在东部沿海。

这意味着，要么“运煤”，要么“输电”。

当时的铁道部进行了多轮测算，但结果令人绝望。要将山西的煤运到上海，需要修建10条大秦铁路，且沿途损耗和污染巨大。唯一的出路是建设远距离、大容量、低损耗的特高压电网，将电压等级从500千伏直接跃升至1000千伏以上。

这种设想并非首创，可这种技术路线已经被西方判了“死刑”。美国在上世纪70年代投入巨资研究，最终因技术受阻而放弃；苏联建设了1150千伏的试验线路，但从未商业化运行。国际大电网会议（CIGRE）的权威专家断言：“特高压的经济性和可靠性无法兼顾。”

1995年，原国家科委组织了一场秘密论证会。会议连续开了三天，争吵激烈。最终，一张写着“同意启动特高压前期研究”的批件，送到了刚成立不久的国家电网公司。

特高压的成败，首先取决于变压器能否造出来。国家将攻关任务交给了四家企业：沈阳变压器厂（沈变）、保定天威保变（保变）、西安变压器厂（西变），以及当时还只是新疆小厂的特变电工。

当时的想法，是让每个企业资源聚焦，分别攻坚一块“硬骨头”：沈变负责1000千伏交流变压器的总体设计，保变攻关±800千伏直流换流变压器，西变主攻套管和分接开关，特变电工承担难度相对较低的并联电抗器。

真正的“鬼门关”，还是卡在了绝缘系统上。美国GE公司曾尝试用特种陶瓷材料，可造出的变压器成了重达7000吨的“怪兽”，根本无法运输安装。日本东芝的方案则将变压器分解为多个模块，但连接复杂，能否可靠运行，不得而知。

2003年，在西安召开的第三次联合攻关会上，气氛凝重。试验数据显示，所有方案都达不到设计要求的绝缘强度。会上有人提出，是不是可以尝试用纸做绝缘材料。但很快有人反对，认为这是被淘汰的技术。

这场争论给了技术团队灵感。他们发现，问题的关键不是材料本身，而是电场分布的均匀性。在一种叫芳纶纤维的材料上，有独特的“分层渐晕”结构，不仅可以耐高温，还让电场强度沿着绝缘纸表面呈梯度下降，避免局部放电。

更大的突破来自工艺。通过添加不同配比的短切纤维和沉析纤维，进行反复尝试，再采用真空浸渍和阶梯固化的工艺，终于将此前从未有人见过的特高压专用绝缘纸，从图纸变成了现实。

2005年春天，第一台1000千伏特高压试验变压器在西变车间组装完成。当它通过全部型式试验时，许多人流下了眼泪。这台变压器仅重580吨，还不到美国方案的十二分之一。

2009年1月6日，世界首条1000千伏特高压交流试验示范工程（晋东南—南阳—荆门）正式投运。从湖北荆门变电站的控制室，工程师按下了合闸按钮。瞬间，1000千伏的电力开始奔涌，将山西的煤电送往华中大地。

2009~2022：智能网的加速键

特高压的成功，让中国电力装备产业拿到了全球入场券。但新的挑战接踵而至：新能源革命和数字化浪潮。

到2015年，中国风电、光伏装机已居世界第一，但这些“靠天吃饭”的电源，给电网造成了巨大波动。同时，东部地区的数据中心如雨后春笋般涌现，这些“吞电巨兽”对供电质量极为敏感，要求达到了毫秒级。

早在2009年，国家电网就首次提出“坚强智能电网”概念。到了2013年，时任国家电网公司董事长刘振亚给出了定义：即网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的能源互联网。以他的构想，未来的电网，应该是电力流、信息流、业务流的高度融合。

这意味着，变压器不能只是被动的“电压转换器”，而是电网的“智能节点”——能够感知自身状态、与电网互动，甚至预测故障。

一场新的技术革命在产业层面展开。工信部启动了“智能电网装备专项”，科技部设立了“能源路由器”重点研发计划。2018年，中国电气装备行业诞生了一个新名词：数字孪生变压器。

这是一场人类历史上规模最大的能源转型升级史诗，其中的主角也已经变了模样。昔日的“老大哥沈变”，已经在2003年因经营不善被并购重组。主导此次交易的，正是当年的“老幺”特变电工。它的逆袭故事，浓缩了中国电力装备企业的进化史。

2009年，特变电工董事长张新做出了一个冒险决定：投资20亿元，建设自己的取向硅钢生产线。

“所有人都说我疯了。”张新回忆，“但我知道，没有核心材料，我们就永远受制于人。”

取向硅钢被称为“钢铁艺术品”，其磁畴取向必须高度一致。日本新日铁的技术严格保密，中国每年要花费数十亿美元进口。

特变电工变压器技术团队与宝钢股份硅钢事业部成立联合实验室。联合团队在1100摄氏度的退火炉旁一待就是几个月。他们发现，控制磁畴的关键在于冷却曲线中一个仅持续0.3秒的相变窗口。

2012年，第一批国产高端取向硅钢下线。检测数据显示，铁损值比进口产品低8%。这意味着，每台变压器每年可减少损耗数万千瓦时。

2022年，特变电工中标沙特电力公司的百亿级大单。这不是简单的设备出口，而是提供“变压器+传感器+云平台”的全套解决方案。

2023至今：AI狂潮的两重天

2023年，ChatGPT的横空出世，引发了全世界对算力的疯狂追逐。这背后隐藏着一个残酷的物理规律：算力的增长，本质靠的是电力的堆积。

英伟达CEO黄仁勋在一次演讲中展示了一张图：训练一个大语言模型的耗电量，相当于10万个美国家庭一年的用电量。

微软、谷歌、Meta纷纷公布千亿级的数据中心投资计划。但很快，他们撞上了一堵墙——电网容量。在爱尔兰，亚马逊的数据中心项目因电网无法接入被推迟；在美国亚利桑那州，谷歌不得不自建变电站。

国际能源署在2024年报告中警告：“全球数据中心耗电量将在三年内翻番，其中AI占比超过三分之一。”

危机给AI巨头们关上了门，却为中国电力装备企业打开了一扇前景无限的窗。

2024年，中国企业境外电力项目签约总额达到672.8亿美元，同比增长高达31% 。其中，直接关乎电网建设的输变电领域斩获了99.1亿美元的订单，同比增长18.4%。中国电力技术装备有限公司更是在境外输变电项目签约额上拔得头筹。全球对稳定高效电力基础设施的渴求，正迅速转化为对中国解决方案的庞大采购需求。

更重要的是，在欧美厂商普遍需要18至24个月甚至更长的交付周期时，中国企业能提供10至14个月的快速响应。对于全球数据中心现存的海量GPU芯片来说，每天都在产生亿计的折价，时间差就成了最昂贵的竞争力。

也在同一年，“东数西算”这一国家战略从蓝图走向大规模建设。在甘肃庆阳，一个投资超过2000亿元、规划建设80万架标准机架的全国一体化算力网络枢纽正加速成形。

能托举起“中国算谷”雄心的，是背后强大的电力基座。为此，国家电网开辟了供电服务绿色通道，超前规划电网布局，并启动建设专用的330千伏和110千伏变电站，只为确保数据中心集群“电等项目”，而非“项目等电”。这种将算力布局与电网规划深度协同的模式，使庆阳园区在2024年底即形成超19000P的算力规模。

“煤都”山西大同的故事更具戏剧性。2024年，其大数据产业用电量占全市用电量的两成以上，首次超过了煤炭行业。

依托丰富的风光新能源，大同成功将数据中心PUE值（电源使用效率）控制在1.2以下，打造出“高绿电+低能耗”的全球绿色算力成本洼地。中国高端电力装备产业所支撑的，不仅是稳定的电力，更是高质量、低碳的“绿电算力”，这是中国在AI时代参与全球竞争的坚实底气！

2025年6月，国际电工委员会绝缘套管分技术委员会（IEC/SC36A）年会在北京召开。会议研讨的“电容式套管”，是超高压变压器的“咽喉”部件，负责将内部高电压引出油箱，其可靠性直接决定整台变压器的安危。

就在这次会议上，中国不仅成功主导立项了“电容式套管抽头适配器”的新国际标准项目，更首次担任了该委员会工作组召集人。这意味着，在决定超高压变压器“咽喉要道”技术规则的顶层舞台上，中国首次掌握了议程设置权和主导起草权。

从朱英浩院士带队攻克设备，到中国企业领军制定国际规则，中国电力装备产业从低谷一点点向上攀爬。经过近四十年的风雨，从追赶，到并跑，实现了从“产品输出”到“技术输出”，迈向“标准与规则输出”的最终超越。

如今，全球电力装备产业版图上，中国不仅在制造端所向披靡，更是将标准插上世界之巅。

尾声

2025年12月17日，美国加州英伟达总部，黄仁勋邀约了25家电力领域的顶级初创公司，针对AI时代数据中心电力短缺问题，进行闭门研讨。他充满焦虑地预警：若电力问题无法破解，再先进的芯片、再强大的模型，都只是“无法启动的空壳”。

而美国能源部《变压器供应链安全评估报告》的数据则充满无奈：美国电力变压器的平均交货期已延长至42个月，缺口达35%。报告还说：“如果不采取紧急措施，到2030年，变压器短缺将直接导致2.3万亿美元的经济损失。”

巧合的是，一个月后的2026年1月17日，中国国家能源局向全世界宣布：2025年，中国全社会用电量首次突破10万亿千瓦时！这刷新了人类历史的新纪录，它不仅相当于美国全年用电量的两倍多，也高于欧盟、俄罗斯、印度、日本四大经济体全年用电量的总和。

根据中国电力企业联合会的《2025年全国电力工业统计快报》，信息传输和软件服务业用电量同比增长17%。更关键的是：中国变压器出口额同比增长39.2%，高端产品占比首次超过50%。

在AI浪潮以前所未有的速度重塑世界时，再次验证了一个古老真理：任何宏伟的数字未来，都必须建立在坚实的物理基座之上。备受关注的变压器，表面上是产品和技术的竞争，实则是对发展哲学的考验：到底是选择投资下一个时代，还是只对下一个财报负责？

所幸，在四十年前，朱英浩院士和中国电力装备人做出了响亮的回答。

（作者系品牌战略与市场营销高管，商业传记作家）

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