“一年前，美國短缺的是芯片。現在，芯片短缺已經成為過去。很容易預測，下一個短缺將是變壓器等關鍵電力基礎設施。那么，接下來，兩年內你會看到一個殘酷的現實，美國，甚至是全球，將沒有足夠的電力供應來運行越來越多的人工智能芯片。”一年前，馬斯克在一檔播客節目中對美國能源前景憂心忡忡地預言道。

　　這番當時看起來杞人憂天的話，現在卻一語成讖。此前，視知產研院曾報道過英國能源轉型面臨嚴重的變壓器的供應瓶頸的掣肘。（鏈接：）而美國電力系統也正面臨同樣的嚴峻挑戰。

　　那么，美國究竟有多缺變壓器呢？

　　據美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究預測，到 2030 年，高級計算和經濟電氣化的需求將推動電力需求增長近 16%，這無疑會增加對更多、更大變壓器的需求。

　　據 NREL 報告，到 2024 年底，美國系統將擁有 6000 萬至 8000 萬臺配電變壓器，2050 年的需求與 2021 年的水平相比可能會增加高達 260%。

　　Xcel Energy 發言人 Kevin Coss 表示，目前的短缺始于 COVID 大流行期間，當時制造業停工和全球供應鏈放緩。他說，許多因素繼續推動變壓器需求走高。

　　“我們正在接近一個對變壓器空前需求的時代，不斷增長的電力需求正在使接近其使用壽命的基礎設施緊張，包括可再生能源、數據中心以及電動汽車充電站和熱泵等建筑和車輛電氣化。” NREL 變壓器供應研究的作者、高級研究員兼配電邊緣組經理 Killian McKenna表示。

　　與此同時，極端天氣事件如同“不速之客”，頻繁地給電力系統帶來重創。颶風、野火等災害不僅破壞了電力設施，還導致大量變壓器損壞。在洛杉磯野火和東海岸颶風等災害后，本就緊張的變壓器供應更加捉襟見肘，重建配送系統的需求進一步加劇了對變壓器的渴求。

　　“颶風和野火等極端天氣事件會進一步造成配電系統變壓器損失，更換需求超過了公用事業庫存，以滿足日常故障和新客戶要求。”McKenna 表示。

　　根據2024年 11 月的報告，在颶風海倫和米爾頓過后，杜克能源公司需要更換約 16000 臺變壓器。WoodMac 的 Boucher 說，這比其他公用事業公司一年所需的變壓器還要多。

　　據美國市政府官員稱，洛杉磯的重建工作尚未真正開始。據該公用事業公司發言人杰弗里·蒙福德 （Jeffrey Monford） 報告，截至 2 月 2 日，南加州愛迪生公司的工作人員、承包商和互助合作伙伴已在伊頓和帕利塞茲野火地區安裝了近 400 臺變壓器。

　　更令人擔憂的是，許多美國的變壓器已經“年事已高”，接近使用壽命。NREL 的報告顯示，約 55% 的住宅變壓器已接近使用壽命，許多變壓器已經使用了 40 多年。這些老化的變壓器就像電力系統中的“老弱病殘”，隨時可能“罷工”，進一步加劇了供應的緊張局勢。

　　
全國電氣制造商協會 （NEMA） 政府關系總監 Peter Ferrell 說，很快還會出現比特幣挖礦、訓練人工智能和量子計算、美國制造業回流以及系統現代化計劃中的大量新用電。“對于一個生產基地和供應鏈規模僅能滿足五年前市場需求的系統來說，需求已經呈指數級激增。”

　　在高需求的增長下，美國卻面臨亟待解決的變壓器供應鏈困境。

　　“今天訂購的新變壓器的交付可能需要長達三年的時間，五年前，等待時間是四到六周。” Peter Ferrell 說。

　　供應鏈受掣肘的原因主要是，美國特殊電氣鋼等關鍵材料的供應不足，進一步加劇了變壓器生產的困難。

　　此外，美國電力系統中有超過80,000種不同類型的變壓器，這也增加了生產和供應的復雜性。

　　根據 Wood Mackenzie 或 WoodMac 4 月份的一份報告，較大的變壓器交貨時間從80周到120周不等。WoodMac說，對降低變壓器功率損耗至關重要的特殊電工鋼仍然昂貴且難以在美國國內獲得。

　　各個制造商的減速情況各不相同。日立能源的 Wolken 表示，地面安裝式配電變壓器的交貨時間是疫情前的“兩倍或三倍”。“輸電規模裝置的交貨時間現在是 3 到 6 年，專用變壓器花費的時間最長，”他補充道。

　　WoodMac 供應鏈數據和分析高級分析師 Ben Boucher 表示，“實際上，預計這些交貨時間的增加在短期內不會改善。”

　　面對如此嚴峻的形式，制造商表示，更快地獲得變壓器需要時間和投資。

　　“短期內對于大型投資領域來說似乎是痛苦的，而且項目已經推遲了一到兩年，”制造商施耐德電氣北美變壓器業務總經理 Jeffrey DeSain 說。“供應鏈和制造商需要各種投資去風險解決方案才能迎頭趕上。”

　　據開發人員稱，由配電系統資源組成的虛擬發電廠的繁榮可以減輕系統壓力。但 Scheider Electric 的 DeSain、NREL 的 McKenna 等人表示，電動汽車充電或電熱泵的顯著增加負載可能需要更大或更多的配電變壓器。

　　一些制造商已經開始采取行動，例如，施耐德電氣宣布將在北美變壓器業務上投資數億美元，以擴大產能。日立能源北美公司也計劃到2027年投資5億美元，用于變壓器制造能力的提升。日立能源的 Wolken 補充說，這是 15 億美元全球變壓器生產投資的一部分，該投資基于預計至少持續 10 年的需求。

　　然而，這些投資可能仍不足以滿足未來的需求，行業還需要其他更具創新性的解決方案。

　　制造商和分析師表示，現有基礎設施的負載增長壓力可能會持續數年，甚至可能持續十年或更長時間。與此同時，許多人表示，變壓器供電解決方案，如標準化變壓器設計或組織和資助儲備供應，如果能夠實施，將需要政策制定者的合作。

　　在 NIAC 報告中描述的7種解決方案中，制造商、公用事業公司和其他利益相關者已經在使用其中3種。

　　目前在使用的三種解決方案包括更準確的需求預測和長期協議、公用事業彈性規劃與“風暴庫存”以及綜合規劃。

　　愛迪生電氣研究所 （EEI） 安全和準備高級副總裁 Scott Aaronson 表示，更準確的需求預測和電力公司、制造商和電工鋼等原材料供應商之間的長期協議已經在實踐中。

　　Aaronson 表示，針對極端天氣事件的公用事業彈性規劃導致了“風暴庫存”庫存，即配電系統基礎設施的內部供應。“大型公用事業公司可能可以通過互助網絡獲得大型電力變壓器和 10,000 臺或更多配電變壓器，”他說。

　　Xcel 的 Coss 說，綜合規劃允許預測何時何地需要變壓器，并與制造商合作以確保供應。“直到最近，很少有公用事業公司、制造商和供應鏈合作伙伴達成戰略調整，但五年預測計劃和長期協議正在成為常態，”施耐德電氣的 DeSain 說。

　　“更換老化的基礎設施可能是一個巨大的機會，也可能是一個失去的機會，”NREL 的 McKenna 說。“不預測未來負載增長和對彈性日益增長的需求的短期決策將帶來高昂的勞動力成本，”但他說，為長期需求而建造可能是一個使它們成為一次性成本的機會。

　　NIAC 報告呼吁為擴大變壓器生產提供聯邦政策和資金支持，作為剛剛發布的 Moran-Cortez Masto 法案提交 2025 年國會。

　　NIAC 報告還提議設立虛擬變壓器儲備，美國政府作為最后買方。“儲備不會是一個實物庫存，而是一種保留備用制造能力的方式，”NEMA 的 Ferrell 說。“這將是維持中長期制造能力確定性的承諾，但目前尚不清楚如何確定所需的聯邦投資、誰將提供投資以及如何管理儲備。”

　　NIAC 報告最重要的建議可能是變壓器設計的標準化。

　　EEI 的 Aaronson 認為，標準化將使共享設備變得更加容易，并更快地生產更多的變壓器以滿足不斷增長的需求。

　　但NEMA的Ferrell指出，由于變壓器的類型很多，可能無法顯著縮短生產時間。施耐德電氣的DeSain和日立能源的Wolken也表示，美國電力系統是針對非常特定的本地配電系統復雜性設計和制造的，這使得標準化成為一個真正的挑戰。。

　　據 Wolken 稱，平均而言，美國配電系統上每 1000 臺變壓器可能會有 200 種不同的變壓器設計。“但是，在某些領域，在公用事業公司的領導下，一定程度的標準化是可能的。”

　　EEI 的 Aaronson表示即使變壓器種類從80,000種減少到60,000種，也會允許更高效的制造過程。

　　WoodMac的Boucher認為，標準化的規格和設計是現實的，可以成為解決當前短缺的關鍵。“標準化似乎很復雜，但是，當惡劣天氣事件發生時，公用事業公司會拿走他們能得到的任何變壓器，這表明標準化的規格和設計是現實的，可以成為解決當前短缺的關鍵。”