百年历史设备正阻碍全球AI浪潮发展

在电力从发电端输送至用户端的整个过程中，约九成电力都需要先经过变压器处理。输电环节需借助变压器升压以降低传输损耗，入户前又需降压来保障用电安全。这一拥有百年历史的电力设备，如今却成为全球AI算力发展的关键瓶颈。

当前，全球大功率变压器正面临严重的产能瓶颈，价格持续攀升，AI算力基础设施的扩张进度也因此受到显著影响。英国能源研究机构伍德麦肯兹（Wood Mackenzie）高级分析师Benjamin Boucher直言：“没有变压器，数据中心就无法建设。”

以往变压器订单的交货期以月为单位，如今则动辄以年计算。部分型号的变压器价格在短短几年内几乎翻倍。更严峻的是，分析人士预测，供应紧张局面预计至少将持续到2030年。

注：图中为近十年来变压器的价格走势

短缺现状

前特斯拉工程师Drew Baglino曾感叹，美国电网已相当落后。终端技术飞速迭代，但支撑其运行的基础设施几十年来几乎没有实质性升级。他直言，21世纪的全球经济仍在依赖19世纪建造的电力系统运转，这显然无法满足现代需求。

当前，AI数据中心、可再生能源项目、交通电气化改造以及工业扩建等领域，都在争抢有限的电力设备产能。据美国AI数据分析机构SynMax分析，今年预计投产的美国数据中心项目中，有近40%面临延期风险。多位行业高管表示，电力设备短缺是导致延迟的主要原因之一，此外劳动力短缺和审批流程繁琐等长期问题也同样突出。

产能瓶颈根源何在？

令人惊讶的是，迄今为止变压器运行的核心原理，依然是法拉第在1831年发现的电磁感应定律。

变压器供应紧张的根本原因，主要集中在几个关键环节。首先是原材料方面，变压器铁芯专用的电工钢，全球仅有少数几家供应商，其产能难以跟上激增的需求；此外，作为绕组导电核心材料的铜材，同样因需求旺盛、价格波动剧烈，加之矿产开采产能有限，供应持续紧张。

但最关键的瓶颈并非原材料，而是人——能够完成复杂手工制造工序的熟练技工，存在严重短缺。全球领先的高压变压器制造商日立能源（Hitachi Energy）英国董事总经理Laura Fleming指出：“变压器生产高度依赖手工工艺和专业技术积累。” 此外，变压器的设计型号多达8万种，绝大多数需按需定制，单台生产周期长达3至6个月。

谨慎扩张产能，短期扩大进口

面对供不应求的现状，厂家为何不大力推进扩产？伍德麦肯兹高级分析师Benjamin Boucher解释称：经历过往多轮行业涨跌周期，设备制造商对盲目扩产持谨慎态度。

去年受特朗普政府关税政策影响，市场曾短期走弱，但今年年初各项数据再度印证了需求的韧性。2026年一季度，全球头部变压器厂商手中积压的订单已高达数百亿美元。西门子能源执行董事会成员Tim Holt透露，其欧洲工厂的产能已被预定一空，未来四到五年将满负荷运转。

有媒体报道，西门子能源、日立能源、GE Vernova等头部厂商已承诺投入数亿美元扩充变压器生产线。 业内人士也指出，美国开发商短期内仍将扩大变压器进口。美国大型电力变压器主要从欧盟、墨西哥、韩国、巴西采购，小型变压器则越来越多地来自中国。

伍德麦肯兹数据显示，美国大型电力变压器的总进口额已从2020年的9300万美元，飙升至2025年的3.36亿美元。分析师Boucher表示，本土投资不足，进口规模短期内难以显著下降。

注：左侧为美国2020年变压器进口规模及进口来源地分布，右侧为2025年进口规模及进口来源地分布。

巨头抢夺产能

亚马逊、Meta、微软和Alphabet等科技巨头，计划2026年合计投入7250亿美元布局AI基础设施，目前它们已成为电力设备的核心采购方。美国落基山国家实验室（NLR）工程研究主管Killian McKenna打了个比方：“一座大型数据中心的耗电量相当于一座小型城镇，两者配电变压器的架构高度相似。”

注：图中黄色部分为数据中心电量需求在总电量需求中的占比。

西门子能源的Holt指出，数据中心开发商的项目交付周期极短，对设备采购时效的要求近乎苛刻。 “对他们来说，速度就是一切。他们会直接询问厂商，2026、2027、2028年是否有闲置产能？有的话，我全包了。”

电网并网周期过长，促使AI企业转向“孤岛式供电”——自建发电和储能设施独立供电。这一方式虽能绕过公共电网的容量限制，却无法绕过变压器。英国能源研究机构Aurora Energy Research高级分析师Lizzie Bonahoom解释：“无论是否自建电站，数据中心升压、降压都离不开变压器，设备短缺问题无法根治。”

倒逼技术创新

AI发展和电气化转型带来的用电需求，彻底暴露了电网数十年来投资不足的问题。据美国落基山国家实验室估计，约1750万台美国配电变压器（约占已安装总数的四分之一）正在超期服役。

注：右侧黄色部分数据柱对应的纵轴为超期服役的变压器数量，横轴为超期年限。

前特斯拉工程师Baglino认为，电力行业亟需全面革新。其初创公司Heron Power正在开发模块化的固态变压器（SST），可动态适配波动的用电负荷。一台固态变压器可替代传统变压器外加四类配套设备，极大简化数据中心配电架构。传统变压器主要由钢材和铜材构成，无法实时监测和智能调控，而固态变压器能实现全程在线监控与动态电力调控。

Heron Power已拿下总容量超过40吉瓦的订单，客户包括美国头部AI基础设施服务商Crusoe，并已融资1.4亿美元用于在美国建厂。西门子能源的Holt表示，传统大型设备厂商也在密切跟进固态变压器技术，尝试将数据中心成熟的新型变电方案推广至公共电网。 “这项技术或将大幅加速行业迭代，产业发展将迎来全新机遇。”

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