变压器是电力系统的重要组成部分，美国市场需求旺盛，供不应求
思瀚产业研究院    2024-07-19

变压器是电力系统的重要组成部分

变压器的定义：变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件包含两组或以上的线圈（初级线圈、次级线圈）和铁芯，用途是升降交流电的电压、改变阻抗及分隔电路。

变压器不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

变压器是电力系统的重要组成部分，起到了电压调整和变换的作用，从而实现电力传输和分配的高效性和安全性。电力系统由五大环节构成，依次为发电、输电、变电、配电及用电。其中，输电、变电及配电，合称输配电系统，在整个电力系统中起到在发电厂与用电用户之间的输送、调节及分配电能的作用。

输电是将大量电力从源发电厂向供电区输送的主干渠道，同时也担任着电网之间互送电力的交互渠道；变电将电能电压进行升压或降压以保证终端设备能正常输入使用；而配电则是将传输至供电区之内的电能分配给各个用户的重要过程。变压器包括运行在主干电网的电力变压器和运行在终端的配电变压器两大部分，是电力行业中非常重要的组成部分。

变压器按照使用场景可以分成电力变压器和配电变压器。电力变压器，主要用于较高电压的输电网络。其电压额定值为 400kv、200kv、110kv、66kv、33kv，大多数电力变压器的额定电流在 200MVA 以上。

它们安装在需要大容量变压器的发电站、输电变电站。配电变压器，主要用于低压领域，负责从低中压电源切换到用于家用电器和工业的终端用户设备的电压。其电压额定值为 11kv、6.6kv、3.3kv、440v、230v，大部分配电变压器的额定电流低于 200MVA。

变压器按绝缘及冷却方式可分为干式变压器和油浸式变压器。干式变压器依靠空气对流进行自然冷却或增加风机进行冷却，绝缘介质一般为环氧树脂或Nomex 纸，一般用于综合建筑内（地下室、楼层中、楼顶等）及人员密集等要求防火、 防爆的场所。

油浸式变压器依靠变压器油作冷却介质和绝缘介质，根据防火防爆 要求，油浸式变压器一般安装在独立的变压器室内或室外。

美国变压器市场：需求旺盛，供不应求

需求端 1：存量基础设施老旧，超出使用年限存在更新需

变压器设计寿命 30-40 年，老旧设备会带来更高的安全隐患和维修成本。变压器在电网的设计寿命通常为 30-40 年，与变电站中的断路器和其他开关设备的年限相近。老化的电力设备可能会带来重大的安全和可靠性风险。比如，随着变压器中的绝缘材料的退化，电气故障、短路甚至火灾的风险增加。此外，老旧设备的维护和维修成本通常也会更高。

以美国为代表的发达经济体的电网基础设施使用年限 50%超 20 年，部分甚至运行了 50 年以上，急需现代化改造。根据 IEA 的数据，发达经济体由于电气化普及更早，他们的电网往往较为陈旧，部分基础设备甚至已经运行了 50 年以上，所以对于老化的基础设施进行现代化改造的需求更加迫切。

发达经济体只有23%的电网基础设施使用年限不到 10 年，超过 50%的电网基础设施使用年限超过20 年。美国大部分电网建于 20 世纪 60 年代和 70 年代，目前，美国 70%以上的输电系统已经超过 25 年的历史。

需求端 2：北美制造业回流、AI 算力发展等新场景带来用电需求激增

北美制造业回流累计金额超 9000 亿美金，支持电力设备多年的需求景气。近年来，北美地区大力推行制造业回流。根据伊顿公司 2023Q3 的公告材料，2021年起至 2023Q3，美国和加拿大已公告的大型项目已经超过 8590 亿美金。截至2023Q4，累计的项目额已经达到 9330 亿美金，其中只有 18%的项目开始启动建设，大部分都需要多年的建设周期，有望支撑电力设备较长维度的需求景气。

2022-2025 年数据中心市场有望复合增速 25%，对用电需求激增。据 IEA 数据，全球 8000 个数据中心中有 33%位于美国，16%在欧洲，近 10%在中国。美国的数据中心在 2022 年消耗了 200 太瓦时的电力，相当于美国电力需求的 4%。随着 AI 算力的高速发展，大量数据中心的建设带来用电量的激增，对于电网和变压器带来了巨大挑战。根据 Eaton 公司的公告，公司在 24Q1 的业绩说明会材料中，把对于数据中心市场的增速预期从此前的 16%的年复合增速进一步上修到了25%。

供给端：产能有限，交期拉长

美国电力变压器的交期已经拉长到 120 周，供不应求。根据 Wood Mackenzie数据，由于供不应求，美国变压器的交货时间在不断拉长，电力变压器的交期从2021 年的约 50 周增加到 2023Q4 的约 120 周，变压器已经成为美国公用事业供应链的瓶颈。在美国，只有大约 20%的变压器需求可以由国内供应来满足。同时供不应求也引发了整个变压器市场的价格上涨，自 2022 年 1 月以来，价格上涨了 40% 至 60%。

取向硅钢占变压器成本结构 20%的价值量。变压器类产品主要采购的原材料包括铜材、取向硅钢、电子元器件、绝缘材料、钢材、铝材等，其中占比最大的是铜材和取向硅钢。按重量来分，钢约占了变压器 50%的材料构成，其中取向硅钢（GOES）占了钢材的 60%，剩下 40%是建筑用钢。从价值量来看，取向硅钢占了约 20%，其他的材料还包括铜、铝、绝缘油、绝缘材料等，铝主要用于低压配电变压器、绝缘油主要用于各类变压器的绝缘。

美国本土取向钢材供应有限，也不具备成本优势。中国取向硅钢产能占全球比例达 56%，日本、美国、韩国分别占到 11%、7%、7%左右。美国的取向硅钢钢厂相对单一，集中度极高，主要厂商为 AK Steel，供应存在瓶颈；同时成本端，美国取向硅钢的价格也高于其他地区。

美国曾对 69kv 及以上电压等级的电力变压器实行进口限制，大容量的电力变压器出口美国恐仍有一定隐患，优先看好配电侧变压器出海。2020 年，美国特朗普政府通过 13920 号行政命令《大容量电力系统（BPS）安全行政命令》与《关键国防设施安全禁止令》，对中国 69kV 及以上电压等级的电力变压器实施了进口限制：禁止为 69kV 电压的关键国防设施（CDF）供电的公用事业公司收购、进口、转让或安装由中国实体提供的 BPS 电气设备。2021 年，拜登政府撤销了 13920 号行政命令。

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