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產(chǎn)業(yè)深度:美國(guó)電網(wǎng),漫長(zhǎng)的凍結(jié)

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文 |唐曉園

視覺(jué)設(shè)計(jì):星船知造



文 |唐曉園

視覺(jué)設(shè)計(jì):星船知造

正文共計(jì):8408字

預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間:7分鐘

寒潮是一把刀,割開(kāi)的是美國(guó)電網(wǎng)剝洋蔥般的頑疾。表層的基礎(chǔ)設(shè)施老化、中層的能源轉(zhuǎn)型困局、貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵配件缺失——層層深入,越剝?cè)嚼薄?/p>

但每一刀下去,都會(huì)絕望地發(fā)現(xiàn):竟然仍沒(méi)有抵達(dá)問(wèn)題的核心。

2026年1月29日,美國(guó)東南部,田納西州。

隨著“費(fèi)恩”寒潮長(zhǎng)驅(qū)直入至墨西哥灣沿岸,再一路南下,席卷三分之二的美國(guó)國(guó)土——田納西州的降雨開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)?strong>凍雨。冰層在電線(xiàn)、屋頂和樹(shù)枝上悄悄積聚。

兩小時(shí)后,一棵超齡服役的南方松倒下了。它早在上世紀(jì)70年代就被制作成一根木質(zhì)電線(xiàn)桿——

美國(guó)南方黃松可以活200年以上。

但作為一根電線(xiàn)桿,其服役時(shí)間在40年左右。

今天美國(guó)的現(xiàn)狀則是:現(xiàn)役木質(zhì)電線(xiàn)桿中,大量黃松已服役超過(guò) 50 年。

電線(xiàn)桿被積雪和冰層壓垮。然后是第二根、第三根。

田納西州納什維爾地區(qū)的停電噩夢(mèng)開(kāi)始了。

居民區(qū)里,塔利亞一家拿出了所有的被子和毛毯,但無(wú)論裹上幾層,都無(wú)法阻止體溫的流失。

醫(yī)院里,老人賴(lài)以生存的制氧機(jī)發(fā)出了電池耗盡的警示聲。

醫(yī)生望著機(jī)器上閃爍的低電量警報(bào)感到絕望?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)的戰(zhàn)績(jī),在失去電力的那一刻,脆弱得不如一張紙。

寒冷還在加劇。被積雪包裹的橡樹(shù)不堪重負(fù)——這種美國(guó)南部最常見(jiàn)的樹(shù)木開(kāi)始接連斷裂,又壓斷了更多木質(zhì)電線(xiàn)桿。

它們倒下的幾百英里之外——變電站,工程師們?yōu)榱硪粋€(gè)問(wèn)題發(fā)愁:

一臺(tái)核心變壓器因過(guò)載而燒毀,但到處都沒(méi)有備件,最快要150周才能拿到貨。

根據(jù)美國(guó)能源部(DOE)和Wood Mackenzie相關(guān)報(bào)告,美國(guó)大型變壓器的交付周期已從2020年的80周激增至2025-2026年的 150-210周(即大約3-4年)。

這意味著,在2026年1月“費(fèi)恩”寒潮中燒毀的變壓器,可能要到2029年才能發(fā)貨。

《星船知造》同時(shí)綜合央視報(bào)道、美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理署(FEMA)、田納西州地方電視臺(tái)WSMV4、FlightAware和PowerOutage.us、CBS News等看到——

1,此次寒潮,全美光有明確統(tǒng)計(jì)的就有超過(guò)100萬(wàn)戶(hù)家庭和企業(yè)失去電力供應(yīng)(主要集中在德克薩斯、田納西、路易斯安那、密西西比等州。該數(shù)據(jù)還未統(tǒng)計(jì)整個(gè)冬季風(fēng)暴期間的相關(guān)累計(jì)數(shù))。

至于經(jīng)濟(jì)損失——1000億美元,應(yīng)該是一個(gè)保守的下限。

一些家庭為了取暖,拆毀木質(zhì)家具和地板燃燒取暖。

2,美國(guó)全村的希望——航空業(yè)也遭遇巨大打擊。從1月29日到2月4日的一周內(nèi),全美取消的航班總數(shù)接近14,000架次。達(dá)拉斯、亞特蘭大等樞紐機(jī)場(chǎng)一度癱瘓,導(dǎo)致全球相關(guān)物流鏈產(chǎn)生長(zhǎng)達(dá)數(shù)周的延誤。

3,甚至此次大規(guī)模停電不能完全算“天災(zāi)”。因?yàn)閺?021年的Uri風(fēng)暴(德州電網(wǎng)崩潰),到2022年的Elliott風(fēng)暴,再到此次2026年的費(fèi)恩寒潮(Fern),美國(guó)電網(wǎng)在五年內(nèi)至少已遭遇過(guò)三次系統(tǒng)性潰敗——但并未獲得實(shí)質(zhì)改進(jìn)。

和平年代,全球第一大經(jīng)濟(jì)體的美國(guó),其電網(wǎng)為何在寒潮面前屢屢不堪一擊?

表面看,美國(guó)大量老舊木頭電線(xiàn)桿和樹(shù)木因覆冰過(guò)重成批折斷是導(dǎo)致一開(kāi)年帝國(guó)就大規(guī)模停電的關(guān)鍵原因。

但僅僅因?yàn)闃?shù)嗎?

又或者,因?yàn)锳I巨頭的數(shù)據(jù)中心正和“非法植物種植”一起瘋狂搶電?

因?yàn)槊绹?guó)買(mǎi)不到變壓器?

這些都只是表象。

電網(wǎng)的陣痛,本質(zhì)是美國(guó)無(wú)法逆轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)空心化在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的全方位投射。



煤與氣,被資本反噬的能源轉(zhuǎn)型

此次美國(guó)電網(wǎng)崩潰多集中于南部的田納西州、得克薩斯州、路易斯安那州、密西西比州。

乍一看,“天災(zāi)”的說(shuō)法也說(shuō)得過(guò)去:

因?yàn)檫@些州的冬天大多是溫暖的。

1月白天氣溫在10°C到15°C左右。

而此次“費(fèi)恩”冬季風(fēng)暴是在一天之內(nèi),讓田納西等地平均氣溫迅速拉低了近30攝氏度。

溫暖的南方,突遇寒潮,基礎(chǔ)設(shè)施缺乏防寒設(shè)計(jì),似乎是崩潰主因。

但問(wèn)題是,2021年就有過(guò)席卷德克薩斯州的Uri風(fēng)暴、2022年又有過(guò)Elliott風(fēng)暴——慘痛歷歷在目,美國(guó)南部電網(wǎng)為什么還是在“看天吃飯”?


source:unsplash

《星船知造》注意到,此次美國(guó)南部大規(guī)模電網(wǎng)癱瘓,原因之一是陷入了一個(gè)“先有雞,還是先有蛋”的死局。

根據(jù)北美電力可靠性公司NERC的報(bào)告,美國(guó)南方大部分地區(qū)的天然氣井口閥門(mén)缺乏伴熱帶(Heat Trace)等防凍設(shè)施,一旦遇到寒潮,這些地方就是“高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)”:

因?yàn)闃O寒會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)水汽結(jié)冰,氣井被迫關(guān)停。


信息來(lái)源NERC; 冬季“電力風(fēng)險(xiǎn)地圖”

今天美國(guó)電網(wǎng)已經(jīng)十分依賴(lài)天然氣。而天然氣管網(wǎng)的加壓泵又依賴(lài)電力。

一旦極寒天氣凍結(jié)了天然氣井與管道,就會(huì)形成“沒(méi)氣就發(fā)不出電,沒(méi)電導(dǎo)致氣泵停轉(zhuǎn),能用的氣更少”的無(wú)盡螺旋。

比如,寒潮中,一旦海恩斯維爾(Haynesville)頁(yè)巖區(qū)的天然氣產(chǎn)量迅速下降,就會(huì)威脅到東海岸的發(fā)電。

這種“先有雞還是先有蛋”的“天然氣VS電力相互依賴(lài)”結(jié)構(gòu),一旦遇上極寒天氣設(shè)備凍結(jié),就導(dǎo)致了電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰。

破局的辦法,大家應(yīng)該也想到了。一是,不那么依賴(lài)天然氣不就行了?畢竟,堆積如山的煤堆,完全可以在風(fēng)雪中維持?jǐn)?shù)周甚至數(shù)月的發(fā)電。

二是,為南部地區(qū)的天然氣閥門(mén)等設(shè)備做好足夠的防凍準(zhǔn)備。

那么,美國(guó)電力系統(tǒng)為何先拋棄了更具“安全冗余”的煤炭,又完全沒(méi)有打上“防凍補(bǔ)丁”呢?


source:pexels

過(guò)去的二十年里,美國(guó)電力結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了大幅轉(zhuǎn)型。

《星船知造》綜合美國(guó)能源信息署(EIA)等統(tǒng)計(jì)——美國(guó)燃煤電廠的數(shù)量自2005年開(kāi)始大幅下降。2005年,美國(guó)燃煤電廠供能占比達(dá)到50%,但到2025年時(shí)已不足17%。取而代之的是天然氣發(fā)電額升至43%以上。

僅2011至2019年間,就有超過(guò)100座煤電廠被改建或被天然氣機(jī)組通過(guò)“退役置換”的方式取代。具體見(jiàn)下圖



推力有二。

如果說(shuō)資本市場(chǎng)是美國(guó)“無(wú)形的手”,那環(huán)保就是美國(guó)“有形的手”。二者同時(shí)發(fā)力,轟轟烈烈的去煤炭化運(yùn)動(dòng)就這么開(kāi)始了

資本著眼的是經(jīng)濟(jì)效益。

2008年以前,天然氣價(jià)格昂貴且波動(dòng)巨大,與之對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)煤炭就被視為廉價(jià)且穩(wěn)定的能源。

然而,隨著水力壓裂和水平鉆井技術(shù)的累積和成熟,美國(guó)天然氣產(chǎn)量迎來(lái)了一波爆發(fā),導(dǎo)致天然氣和煤炭的價(jià)格對(duì)比發(fā)生了根本性逆轉(zhuǎn)——

過(guò)去十幾年里,美國(guó)天然氣基準(zhǔn)價(jià)格(Henry Hub)長(zhǎng)期維持在低位,而煤炭的開(kāi)采和運(yùn)輸成本卻在上漲。

具體見(jiàn)下圖



另一方面,對(duì)于電力投資商,無(wú)論是受監(jiān)管的公用事業(yè)公司還是獨(dú)立發(fā)電商來(lái)說(shuō),建造燃?xì)怆姀S的資金效率也都遠(yuǎn)高于燃煤電廠。

相對(duì)于煤電廠需要復(fù)雜的運(yùn)煤系統(tǒng)、巨大的鍋爐以及昂貴的脫硫脫硝設(shè)備,建設(shè)一座天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)電廠,其每千瓦造價(jià)($/kW)通常僅為燃煤電廠的一半甚至更低。

建設(shè)周期也更快。

燃?xì)怆姀S的建設(shè)周期通常為2-3年,而煤電廠往往需要4年以上。在資本成本(利率)敏感的市場(chǎng)環(huán)境中,更短的周期意味著資金回籠更快,風(fēng)險(xiǎn)更低。





點(diǎn)擊上圖可放大

根據(jù)EIA(美國(guó)能源信息署)發(fā)布的《公用事業(yè)規(guī)模發(fā)電技術(shù)資本成本和性能特征估算》(Capital Cost and Performance Characteristic Estimates for Utility Scale Electric Power Generating Technologies)報(bào)告,見(jiàn)上圖——

燃?xì)饴?lián)合循環(huán)的隔夜資本成本(Overnight Capital Cost)顯著低于燃煤發(fā)電。

上述圖表列出了每種發(fā)電技術(shù)(煤、氣、風(fēng)、光、核、儲(chǔ)能)的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)與物理參數(shù)。

可以看到,只要天然氣價(jià)格不飛漲,僅憑造價(jià)優(yōu)勢(shì),燃?xì)怆姀S就是投資首選。

更大的誘惑在于,燃煤電廠需要巨大的堆煤場(chǎng),這意味著大量資金被積壓在庫(kù)存中,而燃?xì)怆姀S依賴(lài)管道輸送,不需要在現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)燃料。

《星船知造》看來(lái),這種“隨用隨取”(Just-in-Time)的模式完美迎合了資本市場(chǎng)的零庫(kù)存策略,極大地釋放了現(xiàn)金流,美化了資產(chǎn)負(fù)債表,使得電力公司在華爾街眼中更具投資價(jià)值。



source:giphy

當(dāng)然,光迎合華爾街是不夠的。畢竟,經(jīng)濟(jì)帳上美好的“煤轉(zhuǎn)氣”,在寒潮中會(huì)被打的狼狽不堪。

此時(shí),美式環(huán)保為“煤轉(zhuǎn)氣”徹底定下了調(diào)子。

美國(guó)環(huán)保署(EPA)推出的《汞和空氣有毒物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(MATS)等法規(guī),要求電廠大幅減少汞、硫和顆粒物排放。老舊煤電廠為了合規(guī),就必須安裝昂貴的脫硫脫硝裝置(Scrubbers)。

許多電力公司經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),與其花幾億美元改造哪怕只有20年壽命的舊煤廠,不如直接關(guān)停,統(tǒng)統(tǒng)改成燃?xì)怆姀S。

就這樣,美國(guó)發(fā)電嚴(yán)重依賴(lài)天然氣。最終陷入極寒天氣下“沒(méi)氣發(fā)不出電,停電導(dǎo)致沒(méi)氣”的死循環(huán)。

位于“電網(wǎng)心臟”地帶的 PJM Interconnection(服務(wù)于東部13個(gè)州及華盛頓特區(qū))——由于天然氣管道凍結(jié)導(dǎo)致發(fā)電燃料中斷,PJM電網(wǎng)的備用容量一度跌至臨界值。

總之,美國(guó)電力系統(tǒng)多年來(lái)進(jìn)行了一場(chǎng)豪賭:

為了更多的現(xiàn)金流、為了更漂亮的財(cái)報(bào),要不要拋棄更能扛事兒的煤炭?

很明顯,華爾街會(huì)繼續(xù)贏。

同時(shí),并沒(méi)有人為美國(guó)南部的基礎(chǔ)設(shè)施打上補(bǔ)丁——南部電網(wǎng)的各項(xiàng)設(shè)備像裸奔一樣,拿著多年前的防凍標(biāo)準(zhǔn),迎戰(zhàn)2026年的寒潮。

美國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)就這樣默認(rèn)、無(wú)視這個(gè)明顯、卻從未被修補(bǔ)的傷口。



哭泣的南方松

作為上海80后,作者的記憶中就沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)“木頭電線(xiàn)桿”。

中國(guó)水泥電桿早已被廣泛使用。

水泥電桿因其強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng),是我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的標(biāo)配。

中國(guó)“木頭電線(xiàn)桿”現(xiàn)在基本只會(huì)出現(xiàn)在部分偏遠(yuǎn)山區(qū),主要在運(yùn)輸困難時(shí)臨時(shí)使用。或者出現(xiàn)在景區(qū),作為一種仿古裝飾

但來(lái)到美國(guó)2026年的這場(chǎng)寒潮——

田納西州的一棵黃松已在此處筆直站立了50年,它也曾枝干圓潤(rùn),肩膀能牢牢扛起沉重的陶瓷絕緣子和銅芯電線(xiàn)。小鳥(niǎo)會(huì)在它身上嘰嘰喳喳歇歇腳。孩子們放學(xué)路上會(huì)以它為路標(biāo)。

年輕時(shí),它也曾是帝國(guó)工業(yè)的脊梁

南方黃松是一種廣泛分布于美國(guó)南部和東南部的軟木樹(shù)種。它的樹(shù)皮紋理粗糙,像勞動(dòng)者的雙手。樹(shù)脂濃重,像銹帶烈日下美國(guó)工人額頭上淌不盡的汗珠——它的黃金歲月曾和美國(guó)工業(yè)的盛衰綁定在了一起。

●造房子,美國(guó)夢(mèng)的締造者

二戰(zhàn)后,美國(guó)工業(yè)打遍天下無(wú)敵手——一定程度上是建立在“廉價(jià)能源”“廉價(jià)木材”基礎(chǔ)上的。

廉價(jià)木材,就是皮實(shí)的南方黃松。



制圖:星船知造。南方松一天就能搭起郊區(qū)幾十棟房子的骨架。

●基建,塑造工業(yè)大動(dòng)脈

上世紀(jì)50年代,美國(guó)十分重視工業(yè)發(fā)展,大規(guī)模投資工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。大量南方黃松被用作鐵路的枕木。



source:unsplash

●電線(xiàn)桿,美國(guó)電網(wǎng)大躍進(jìn)

1950 年代開(kāi)始,不計(jì)其數(shù)的南方黃松被豎立在美國(guó)公路旁、田野間。它肩扛高壓線(xiàn),腳踩紅土地,讓無(wú)數(shù)美國(guó)家庭的空調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng),電視亮起。

2026年,零下五度的夜晚。冰雨落下,黃松再也無(wú)法像之前幾次那樣——卸掉冰雪的沖擊力。它的身體斷了?;鸹ㄋ臑R。它和它守護(hù)了半個(gè)世紀(jì)的小鎮(zhèn)一起墜入了黑暗。

是的,科技日新月異,但美國(guó)電網(wǎng)依然依賴(lài)早已老朽的樹(shù)。



source:unsplash

如果將美國(guó)電網(wǎng)比作一棵大樹(shù),那么上文提到的發(fā)電廠是它的根,此刻連接起千家萬(wàn)戶(hù)的配電網(wǎng)(Distribution Grid)就是枝葉,見(jiàn)下圖



此次美國(guó)寒潮,多地發(fā)生了發(fā)電廠恢復(fù)運(yùn)行,但居民家中依然漆黑一片的情況——原因就出在配電層

兩種“樹(shù)木”讓配電網(wǎng)成為了此次災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)。

一是大量超齡服役的木頭電線(xiàn)桿。

根據(jù)美國(guó)相關(guān)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì),美國(guó)目前約有1.8億根在服役的電線(xiàn)桿,其中木頭電線(xiàn)桿的比例高達(dá)85% - 90%

南方黃松是最主流的選擇。

這些木頭電桿很多安裝于上世紀(jì)70年代甚至更早。超期服役的老兵,外表看著還行,但經(jīng)過(guò)幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨,強(qiáng)度早已大幅下降

●凍雨在電線(xiàn)上形成 >1.3 cm(0.5英寸)冰層,就會(huì)使單根電線(xiàn)增重 500磅(約227公斤);

●田納西、密西西比、阿肯色等州出現(xiàn)“整排電線(xiàn)桿倒塌”;

二是大量樹(shù)木因?yàn)槿狈π藜艉途S護(hù),扛不住風(fēng)雪的侵襲。

根據(jù)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)(FERC)的初步評(píng)估,超過(guò)70%的配電網(wǎng)斷電是被樹(shù)木壓垮。





根據(jù)USDA(美國(guó)農(nóng)業(yè)部)的兩張圖,我們可以看到——

圖1,美國(guó)東南部的植被明顯最多。

圖2,歷年來(lái),與植被相關(guān)導(dǎo)致的停電,東部地區(qū)明顯高于西部地區(qū)。

什么導(dǎo)致了這種情況的出現(xiàn)呢?

一是私人資本主導(dǎo)下的美國(guó)電網(wǎng),缺乏動(dòng)力為災(zāi)害提前做好準(zhǔn)備——比如,定期對(duì)樹(shù)木進(jìn)行修剪和維護(hù)。



點(diǎn)擊上圖可放大。美國(guó)電網(wǎng)主要玩家

對(duì)占比最大的私營(yíng)電力公司而言,修剪樹(shù)木屬于運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本,這部分支出會(huì)直接減少企業(yè)利潤(rùn)。因此,在非監(jiān)管強(qiáng)制的區(qū)域,電力公司往往傾向于延長(zhǎng)修剪周期,比如從3年拉長(zhǎng)至5年乃至更多。

此外,由于美國(guó)的土地私人化——美國(guó)電力走廊也往往穿過(guò)大量私人土地,尤其是富豪們大片連綿的土地。電力公司在修剪私人領(lǐng)地上的樹(shù)木時(shí)面臨巨大阻力和訴訟風(fēng)險(xiǎn)。



source:unsplash

此外,當(dāng)然不能全賴(lài)樹(shù)。美國(guó)本身的配電網(wǎng)絡(luò)早已殘破不堪。

《星船知造》往期文章中也數(shù)次提到過(guò)美國(guó)基建的問(wèn)題:

根據(jù)美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)ASCE的報(bào)告,一方面美國(guó)供電需求正大幅增加。電動(dòng)汽車(chē)(EV)的增加和數(shù)據(jù)中心的增加——僅到2030年就將需要35吉瓦(GW)的電力。意味著美國(guó)需要將現(xiàn)有輸電容量翻倍,才能滿(mǎn)足這一目標(biāo)。

另一方面是現(xiàn)有設(shè)施的極度老化。美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模興建于上個(gè)世紀(jì)50、60年代。早在二十年前——2003年8月14日下午,美國(guó)紐約、底特律、克里夫蘭和加拿大的多倫多、渥太華等城市的電力供應(yīng)就發(fā)生過(guò)長(zhǎng)時(shí)中斷。美國(guó)前能源部長(zhǎng)比爾·理查德森說(shuō),美國(guó)的電力系統(tǒng)還停留在第三世界國(guó)家的水平。所以,在這個(gè)陳舊的電網(wǎng)版圖里,出現(xiàn)那么多古董級(jí)的電桿,也算合情合理。

另一大bug來(lái)自于過(guò)時(shí)的美國(guó)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

NESC (National Electrical Safety Code)將全美劃分為重、中、輕三個(gè)覆冰負(fù)荷區(qū)(Loading Districts)。此次受災(zāi)影響嚴(yán)重的田納西州、得克薩斯州等南部地區(qū)長(zhǎng)期被劃為“中等”“輕度”負(fù)荷區(qū),其配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)僅能承受 0.25英寸 的徑向覆冰?,F(xiàn)實(shí)則是,此次“費(fèi)恩”寒潮帶來(lái)的實(shí)際覆冰超過(guò) 0.5至0.75英寸。

總之,如果說(shuō)寒潮是此次美國(guó)大規(guī)模斷電的兇手,那么過(guò)時(shí)的NESC標(biāo)準(zhǔn)就是遞上刀子的幫兇。

那么,是不是給南方天然氣設(shè)備“打上防凍補(bǔ)丁”、更換老舊的電線(xiàn)桿、再定期修剪樹(shù)木,就能解決美國(guó)電網(wǎng)的問(wèn)題呢?

答案仍然是否定的。

美國(guó)電網(wǎng)的頑疾就像千層餅一樣,每每深入都能發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題。

此次寒潮暴露出了帝國(guó)最深層的隱憂(yōu):自80年代產(chǎn)業(yè)空心化以來(lái)累積的惡果。



斷裂的供應(yīng)鏈

美國(guó)有“戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備”,卻沒(méi)有“戰(zhàn)略變壓器儲(chǔ)備”。

電線(xiàn)桿倒了,還能搶修。但如果有錢(qián)也買(mǎi)不到關(guān)鍵設(shè)備,就巧婦難為無(wú)米之炊。

此次寒潮中,多地變電站因負(fù)載突增,導(dǎo)致大型電力變壓器(LPT)損毀。

根據(jù)美國(guó)能源部(DOE)和Wood Mackenzie的報(bào)告,大型變壓器的交付周期已從2020年的80周激增至2025-2026年的 150-210周(即大約3-4年)。

這意味著,2026年1月燒毀的變壓器,可能要到2029年才能由工廠發(fā)貨,還不包含漫長(zhǎng)的運(yùn)輸過(guò)程。



陷入“先有雞還是先有蛋”無(wú)盡螺旋的“燃?xì)怆姀S”處于美國(guó)電網(wǎng)最上游,戰(zhàn)死的南方黃松處于電網(wǎng)最下游的配電層——而變壓器不屬于單一環(huán)節(jié),它是貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的“關(guān)節(jié)點(diǎn)”。見(jiàn)下圖



在此次美國(guó)南部寒潮災(zāi)難中,最缺貨的,就是屬于“配電層”的變壓器。它們隨著倒下的黃松電桿一起摔在了地上。

在搶修現(xiàn)場(chǎng),人們可能有足夠的電線(xiàn)和木桿。但變壓器是精密電氣設(shè)備——美國(guó)本土已經(jīng)失去制造它的能力。

變壓器的上游原材料、中游制造和下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)中,美國(guó)主要卡在上游原材料和核心制造能力上,都存在本土制造瓶頸。

上游原材料:核心是取向硅鋼(GOES)、銅、絕緣油。

美國(guó)高磁感取向硅鋼嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口。加征關(guān)稅則進(jìn)一步推高了進(jìn)口成本。

變壓器中的高磁感取向硅鋼(High Magnetic Induction Grain-Oriented Silicon Steel,簡(jiǎn)稱(chēng) Hi-B 鋼),是高效節(jié)能變壓器鐵芯的核心材料,廣泛應(yīng)用于高壓、超高壓乃至特高壓電力變壓器、配電變壓器等設(shè)備中。

美國(guó)目前僅剩下AK Steel(現(xiàn)屬克利夫蘭-克里夫斯公司 Cleveland-Cliffs)一家公司具備高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)能力。

在去年五月,Cleveland-Cliffs 曾計(jì)劃在西弗吉尼亞州建設(shè)一座新的變壓器制造廠,被業(yè)界視為“美國(guó)制造回歸”的象征。但由于財(cái)務(wù)等原因,該項(xiàng)目最終被取消。

這一項(xiàng)目的流產(chǎn),疊加此次寒潮——傳遞出一個(gè)實(shí)際上已經(jīng)反復(fù)出現(xiàn)的信號(hào):

制造業(yè)空心化讓國(guó)家在危機(jī)時(shí)刻失去了自力更生的能力。而每當(dāng)美國(guó)試圖重建本土供應(yīng)鏈時(shí)——永遠(yuǎn)在資本回報(bào)率(ROI)面前敗下陣來(lái)。

相比美國(guó)大部分高端硅鋼不得不依賴(lài)進(jìn)口——目前中國(guó)寶武鋼鐵是高磁感取向硅鋼的全球領(lǐng)先者,掌握0.18mm超薄取向硅鋼量產(chǎn)技術(shù)(全球領(lǐng)先)。



source:unsplash

中游變壓器制造、測(cè)試和運(yùn)輸:

美國(guó)的情況是——勉強(qiáng)能造,但產(chǎn)能?chē)?yán)重不足。(通用電氣(GE)、西屋(Westinghouse)都具備大型變壓器制造能力)

美國(guó)主要是高端制造產(chǎn)能與技工短缺的問(wèn)題。比如熟練技術(shù)工人(如繞線(xiàn)工)極度缺乏。導(dǎo)致本土產(chǎn)能?chē)?yán)重不足。

即使現(xiàn)在立刻建廠,培訓(xùn)一名合格的專(zhuān)業(yè)繞線(xiàn)工也需要至少一年。這也是為什么即便有錢(qián),產(chǎn)能也拉不起來(lái)的原因。

下游應(yīng)用領(lǐng)域:電力電網(wǎng)、新能源(風(fēng)電/光伏)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)制造等。

這些領(lǐng)域需求激增,尤其是AI數(shù)據(jù)中心的爆發(fā)。導(dǎo)致需求(尤其是大型變壓器)自2019年以來(lái)增長(zhǎng)超過(guò)100%,遠(yuǎn)超美國(guó)本土供給能力。

2025年美國(guó)80%大型電力變壓器依賴(lài)進(jìn)口——主要來(lái)自韓國(guó)、墨西哥、中國(guó)轉(zhuǎn)口。

中國(guó)轉(zhuǎn)口,即中國(guó)生產(chǎn)核心的取向硅鋼半成品組件→出口到墨西哥或加拿大→在當(dāng)?shù)亟M裝成整機(jī)→貼上“墨西哥制造”的標(biāo)簽→銷(xiāo)往美國(guó)。

很明顯,無(wú)論整機(jī)貼上哪國(guó)的標(biāo)簽,供應(yīng)鏈的最上游依然握在中國(guó)手中。

最后,美國(guó)電網(wǎng)即使跨越了上述種種問(wèn)題——南方基建的“防凍補(bǔ)丁”也打起來(lái)了、樹(shù)木也修剪到位了、電線(xiàn)桿都換新了、變壓器也堆積如山了——它仍然要面對(duì)一個(gè)痼疾。這個(gè)痼疾也是上述問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生的原因之一。

美國(guó)電網(wǎng)是“分裂的”。

當(dāng)災(zāi)難需要全國(guó)一盤(pán)棋的響應(yīng)時(shí),仍然會(huì)陷入各自為政的僵局。

由于美國(guó)大部分電網(wǎng)由私營(yíng)企業(yè)運(yùn)營(yíng),其商業(yè)邏輯由華爾街主導(dǎo)。投入數(shù)十億美元應(yīng)對(duì)“難得一遇”的寒潮,在財(cái)務(wù)模型上是缺乏吸引力的。見(jiàn)下圖



與擁有統(tǒng)一規(guī)劃的電網(wǎng)不同,美國(guó)電網(wǎng)被分割為數(shù)千個(gè)實(shí)體,受聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)和各州公用事業(yè)委員會(huì)(PUC)雙重監(jiān)管。



北美主要電力系統(tǒng)(BPS)六個(gè)區(qū)域?qū)嶓w

建設(shè)一條能夠平衡南北電力負(fù)荷、跨越州界的特高壓輸電線(xiàn)路,通常需要耗時(shí)10年以上來(lái)通過(guò)各州的審批。每個(gè)州都只關(guān)心本州的利益——“國(guó)家電網(wǎng)”的概念在美國(guó)的政治生態(tài)中幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

尾聲

2008年1月,一片雪花自湖南郴州上空飄落。兩片,三片。雪不斷覆蓋到電線(xiàn)和鐵塔上。

這一年,我國(guó)南方遭遇雪災(zāi)。電力設(shè)施損毀嚴(yán)重。

之后,其實(shí)2018、2021、2024我國(guó)又遭遇顯著寒潮。包括本文發(fā)稿時(shí)《星船知造》所在的上海,剛發(fā)布寒潮藍(lán)色預(yù)警。

但“大規(guī)模停電”的事,大家都很少聽(tīng)到了。

因?yàn)槲覀円?008南方雪災(zāi)為界——用工業(yè)硬實(shí)力重新撰寫(xiě)了與嚴(yán)寒的契約。2008年起,我國(guó)不斷筑起更強(qiáng)大、更具韌性的電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。我們已從陣痛中逆襲。



攝影:星船知造 2026年2月攝于上海,漢口路的架空線(xiàn)入地和修剪整齊的樹(shù)木枝葉。

從中美兩種模式的對(duì)比,可以看到——在大自然面前,工業(yè)合力,才是最堅(jiān)實(shí)的防波堤。

從供應(yīng)鏈韌性看,我國(guó)已形成了一套從取向電磁鋼特高壓變壓器的完整國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈。寒潮期間,若變壓器受損,我國(guó)已具備極強(qiáng)的產(chǎn)能調(diào)度能力和備件儲(chǔ)備。

2025年,我國(guó)全年出口變壓器總額達(dá)到641億元,刷新歷史紀(jì)錄。

江西銅業(yè)的導(dǎo)線(xiàn)材料到寶武鋼鐵的取向硅鋼,我們擁有全球最完整的電網(wǎng)上游供應(yīng)網(wǎng)。憑借“工業(yè)母機(jī)”級(jí)別的制造能力,能在災(zāi)害發(fā)生時(shí),于數(shù)天內(nèi)調(diào)集美國(guó)需要數(shù)年才能生產(chǎn)的電力設(shè)備

從上游銅礦開(kāi)采到下游智能巡檢機(jī)器人的全鏈路都掌握在自己手中。

從技術(shù)路線(xiàn)看,面對(duì)突發(fā)寒潮,美國(guó)更像“被動(dòng)防御”。要等寒潮來(lái)了,才依靠工人人工物理除冰。

中國(guó)則是“主動(dòng)防御”。2008年中國(guó)南方冰災(zāi)時(shí),我們當(dāng)時(shí)也全靠電力工人“徒手敲冰”。救援全靠解放軍,黨員沖在第一線(xiàn)。

但08年之后,我國(guó)普及了幾個(gè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了極寒天氣下的機(jī)器替人——

一是直流融冰技術(shù)(DC De-icing)??梢院?jiǎn)單理解為,一旦有一定程度的冰雪覆蓋,電線(xiàn)會(huì)通過(guò)十分微小的“短路”,讓覆冰自動(dòng)脫落。

二是大規(guī)模應(yīng)用“蟒式”全地形搶修車(chē)和智能除冰機(jī)器人。

國(guó)網(wǎng)湖北送變電工程有限公司出動(dòng)過(guò)超過(guò)11米長(zhǎng)的“蟒式”全地形履帶車(chē),碾過(guò)濕滑的冰雪山路,將智能飛行除冰機(jī)器人及作業(yè)人員,安全運(yùn)抵山頂塔位。



source:國(guó)網(wǎng)湖北

美國(guó)發(fā)布的許多防寒標(biāo)準(zhǔn)都不是強(qiáng)制性的。特別是在德克薩斯等南部州,防寒往往被視為“額外成本”。

2008年冰災(zāi)后,中國(guó)全面修訂了《輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范》,強(qiáng)化了覆冰設(shè)計(jì)要求。此外,直流融冰技術(shù)被納入特高壓工程設(shè)計(jì)。

最后,一個(gè)荒誕的小事件,卻揭示了大系統(tǒng)的穩(wěn)健。

2026年1月24日,中國(guó),四川省巴中市某村。有村民用無(wú)人機(jī)吊運(yùn)年豬下山,結(jié)果豬一不留神掛在了高壓電線(xiàn)上——村子停電了。迅速搶修后,豬最終慘死了。但電網(wǎng)保住了。

“吊豬事件”背后是我國(guó)電網(wǎng)快速響應(yīng)、基層供電全覆蓋、電網(wǎng)設(shè)計(jì)具備冗余等能力的體現(xiàn)。

此次“費(fèi)恩”寒潮下,美國(guó)電網(wǎng)的陣痛,本質(zhì)是美國(guó)產(chǎn)業(yè)空心化在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的投射——當(dāng)一個(gè)國(guó)家無(wú)法自主生產(chǎn)變壓器和特種鋼、當(dāng)替換部件需要等待數(shù)年、當(dāng)各自為政的電力玩家無(wú)法統(tǒng)一抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)……受苦的就是無(wú)數(shù)普通人。

希望更多中國(guó)技術(shù)、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)產(chǎn)品——變壓器、無(wú)人機(jī)、蟒式全地形車(chē)、智能巡檢機(jī)器人可以更快走向廣闊天地。庇天下寒士俱歡顏。



主要參考資料:

[1]Entergy Louisiana restores power to majority of customers impacted by winter storm.

[2]Winter Reliabilty Assessment.NERC

[3]Cleveland-Cliffs to stop investment in Weirton transformer project. WEIRTON DAILY TIMES

[4]The winter storm exposed the grid’s real weakness: Lots of old poles.Grist

[5]Live Tracker: Winter Storm Fern Triggers a National Winter Emergency.Severe Weather Europe

[6]Dozens confirmed dead as extreme coldcontinues to grip large part of U.S.CBS News

[7]Transformer troubles: manufacturing and policy constraints hit US transformer supply.Wood mackenzie

[8]Deep-Dive Supply Chain Assessment of Grid Energy Storage and Electric Grid Components

[9]Energy Infrastructure Report Card.ASCE(美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì))

[10]Report on Vegetation Management and Outages.聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)FERC/NERC

[11]IEEE Xplore: Review of NESC Loading Districts vs. Modern Climate Reality

[12]美國(guó)能源信息署EIA:Electricity explained——Electricity in the United States

[13]美國(guó)環(huán)境保護(hù)署EPA:Mercury and Air Toxics Standards (MATS) Final Rule (2024 Update)

[14]美國(guó)環(huán)境保護(hù)署EPA:Resources for the Future: EPA Power Plant Rules Could Speed Up Coal Plant Retirements

[15]PJM年度市場(chǎng)報(bào)告Monitoring Analytics (PJM Market Monitor) Reports

[16]美國(guó)能源信息署EIA: Average Operating Heat Rate for Selected Energy Sources

[17]美國(guó)能源信息署EIA:More than 100 coal-fired plants have been replaced or converted to natural gas since 2011

[18]美國(guó)冬季風(fēng)暴和嚴(yán)寒天氣已造成逾百人死亡.新華社

[19]訂單已排到2027年底!“電力心臟”,全球爆單.新華網(wǎng)

[20]南網(wǎng)超高壓梧州局重載無(wú)人機(jī)助力筑牢高海拔線(xiàn)路防冰防線(xiàn).中國(guó)能源網(wǎng)

本文基于訪談及公開(kāi)資料寫(xiě)作,不構(gòu)成任何投資建議

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