揭秘美国AI热潮最大瓶颈：技术突破的卡点在哪？
财联社早在今年8月就曾介绍过，美国AI浪潮里最缺的或许不是英伟达芯片，而是变压器。而供应链人工智能公司Exiger首席执行官Brandon Daniels的眼中，大型变压器也与燃气轮机、超大型核电站锻件和组件以及钢材一同，被列为了万亿AI基建潮急缺的“四宝”之一。
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那么，美国变压器行业当前的供应究竟有多么紧张？其产能瓶颈又主要面临哪些挑战呢？以下我们不妨来具体了解一番……
变压器在电力系统中扮演着“隐形心脏”般的核心角色，其主要功能是通过电磁感应原理改变电压等级，以适应电能的高效传输和安全使用需求。在发电端，变压器将发电厂产生的电能电压升高，以便将电力输送到电网。在用电端，变压器则将高压电逐步降低至适用的电压等级，以供城市、社区及工厂、数据中心、油气设施等大用户使用。
每当新增发电源或大用户接入电网时，就需要安装新的变压器。而近来AI电力需求的激增正导致这种关键设备的等待周期长达数年。
变压器可以像建筑物一样大，也可以像垃圾桶一样小。例如，日立能源公司(Hitachi Energy)在美国弗吉尼亚州南波士顿工厂制造的那些重达285000磅的巨型变压器，大约相当于24头大象或65辆皮卡车的重量。
据伍德麦肯兹公司的数据显示，今年美国大型变压器的订单量已超过供应量约1.4万台。相关的供应链障碍正在延缓了天然气发电厂和燃气轮机的建设，这些项目的积压已持续多年。
美国变压器产能最大瓶颈：缺熟练工
而缺乏熟练的工人，已成为美国变压器产业面临的最大瓶颈挑战之一。
Robin Cisco是日立能源变压器工厂里的一位“绕线工”，她日常会徒手将电线缠绕在巨型圆筒上。这些线圈最终将构成电力变压器的核心部件——这种设备需耗时四到六周制造，体积大的堪比小型车库。
美国电网的扩张依赖着像Cisco这样的工厂工人——他们需要三到五年才能掌握这门无法完全自动化的手艺。而当前，手工操作的精密要求和特殊材料需求，正是美国难以满足人工智能热潮下激增电力需求的原因之一。
日立能源北美区负责人Anthony Allard在评价绕线工时表示：“请相信我，他们堪称艺术家——这是极度依赖手工的工种，操作必须精确无误，否则设备后期必将出现故障。”
日立能源的南波士顿工厂目前已实行三班倒生产，且仍在扩建——毗邻场地新建的4.57亿美元厂房已破土动工，日立能源计划自2028年起在此生产更大规格的变压器。
然而，潜在瓶颈在于：在仅有3.4万人口的县域内，需额外招聘约800名员工（含绕线工）。
Cisco也是花了近一年才适应绕线工岗位。“我至今仍有手忙脚乱的时候，”现年65岁的Cisco表示，她在南波士顿工厂已工作近15年。“这是我对新员工的第一句话：这份工作并非人人适合。”
另一位从事类似工作的工人Derrick Petty表示，即便他有着在日立能源工作一年、另有一家变压器工厂十四年的经验，他仍在适应这份工作的特殊性。“这可不是在快餐店打工，”Petty强调，“线圈并非千篇一律。而每个操作者和每组线圈都独一无二。我见过不少人刚入职就转身离开。”
根据2024年人口普查数据，日立能源南波士顿工厂的制造业岗位时薪起薪为19.33至24美元，整体收入接近该县约49200美元的家庭年收入的中位数。
进口成为美国电力“隐形心脏”的生命线
电流在变压器中的流动，如同水流在粗细管道间的穿行。绕制完成的铜线圈经起重机吊装，缠绕在由数百片毫米级薄钢板叠成的磁芯上。正是铜线在磁芯中蜿蜒盘旋的轨迹，通过电流的感应效应实现电压的升压或降压转换。
大型变压器最终成品是庞大的灰色钢制箱体，内含9至12匝线圈——总计约9英里长的铜线，足以铺满160个足球场。
而安装在基座或电杆上、为社区和企业供电的小型配电变压器，目前在美国也面临着严重的供应短缺——伍德麦肯兹公司估算今年相关缺口约达12.3万台。
据统计，今年美国所需的大型电力变压器中有80%将依赖进口，而配电变压器的进口比例则约为50%。
美国电力行业的变压器制造商长期以来一直缺乏增产动力，也是造成眼下这一短缺局面的关键原因之一——在2020年前二十年美国电力需求基本陷于停滞。
但AI引发的基建热潮显然正在颠覆这一切。根据咨询公司ICF的预测，2024至2030年间美国电力需求将激增25%，主要得益于数据中心和工业增长。美国能源部与劳伦斯伯克利国家实验室也预计，到2028年数据中心耗电量将占全美总用电量的12%。
伍德麦肯兹高级分析师Benjamin Boucher指出，无论何种规格的变压器，采购取向电工钢板、高纯度绝缘铜线等原材料都面临困难，同时工厂增产和招聘也同样受限。
鉴于美国的变压器生产几乎完全无法跟上需求的脚步，其国内变压器需求目前正主要依赖于进口——尤其是韩国、墨西哥等国。这场由AI相关数据中心增长和全方位电气化趋势推动的供应缺口，正威胁着美国电网可靠性和整个数据中心建设布局。
“美国变压器市场正处于关键时刻，供应限制可能会损害美国的能源转型和电网可靠性目标，”Boucher在今年早些时候表示，“电力需求加速增长、基础设施老化以及供应链脆弱性等因素共同造成了诸多制约，这些因素预计将持续到2030年代。”
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