此次美國寒潮，多地發(fā)生了發(fā)電廠恢復(fù)運行，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桿。

根據(jù)美國相關(guān)市場研究機構(gòu)的統(tǒng)計，美國目前約有1.8 億根在服役的電線桿，其中木頭電線桿的比例高達 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)過幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨，強度早已大幅下降

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

●田納西、密西西比、阿肯色等州出現(xiàn)“整排電線桿倒塌”；

二是大量樹木因為缺乏修剪和維護，扛不住風(fēng)雪的侵襲。

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

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

上圖：美國東南部的植被明顯最多。

下圖：歷年來，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)下的美國電網(wǎng)，缺乏動力為災(zāi)害提前做好準(zhǔn)備——比如，定期對樹木進行修剪和維護。

美國電網(wǎng)主要玩家

對占比最大的私營電力公司而言，修剪樹木屬于運營與維護成本，這部分支出會直接減少企業(yè)利潤。因此，在非監(jiān)管強制的區(qū)域，電力公司往往傾向于延長修剪周期，比如從3年拉長至5年乃至更多。

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

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

《星船知造》往期文章中也數(shù)次提到過美國基建的問題：

根據(jù)美國土木工程師協(xié)會ASCE的報告，一方面美國供電需求正大幅增加。電動汽車（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。意味著美國需要將現(xiàn)有輸電容量翻倍，才能滿足這一目標(biāo)。

另一方面是現(xiàn)有設(shè)施的極度老化。美國基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模興建于上個世紀(jì)50、60年代。早在二十年前——2003年8月14日下午，美國紐約、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)生過長時中斷。美國前能源部長比爾·理查德森說，美國的電力系統(tǒng)還停留在第三世界國家的水平。所以，在這個陳舊的電網(wǎng)版圖里，出現(xiàn)那么多古董級的電桿，也算合情合理。

另一大bug來自于過時的美國配電網(wǎng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

NESC (National Electrical Safety Code)將全美劃分為重、中、輕三個覆冰負荷區(qū)（Loading Districts）。此次受災(zāi)影響嚴重的田納西州、得克薩斯州等南部地區(qū)長期被劃為“中等”或“輕度”負荷區(qū)，其配電線路的設(shè)計僅能承受 0.25英寸 的徑向覆冰。現(xiàn)實則是，此次“費恩”寒潮帶來的實際覆冰超過 0.5至0.75英寸。

總之，如果說寒潮是此次美國大規(guī)模斷電的兇手，那么過時的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“打上防凍補丁”、更換老舊的電線桿、再定期修剪樹木，就能解決美國電網(wǎng)的問題呢？

答案仍然是否定的。

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

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

斷裂的供應(yīng)鏈

美國有“戰(zhàn)略石油儲備”，卻沒有“戰(zhàn)略變壓器儲備”。

電線桿倒了，還能搶修。但如果有錢也買不到關(guān)鍵設(shè)備，就巧婦難為無米之炊。

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

根據(jù)美國能源部（DOE）和Wood Mackenzie的報告，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，還不包含漫長的運輸過程。 

陷入“先有雞還是先有蛋”無盡螺旋的“燃氣電廠”處于美國電網(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)，它是貫穿整個產(chǎn)業(yè)鏈的“關(guān)節(jié)點”。見下圖

在此次美國南部寒潮災(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，人們可能有足夠的電線和木桿。但變壓器是精密電氣設(shè)備——美國本土已經(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。

美國高磁感取向硅鋼嚴重依賴進口。加征關(guān)稅則進一步推高了進口成本。

變壓器中的高磁感取向硅鋼（High Magnetic Induction Grain-Oriented Silicon Steel，簡稱 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“美國制造回歸”的象征。但由于財務(wù)等原因，該項目最終被取消。

這一項目的流產(chǎn)，疊加此次寒潮——傳遞出一個實際上已經(jīng)反復(fù)出現(xiàn)的信號：

制造業(yè)空心化讓國家在危機時刻失去了自力更生的能力。而每當(dāng)美國試圖重建本土供應(yīng)鏈時——永遠在資本回報率（ROI）面前敗下陣來。

相比美國大部分高端硅鋼不得不依賴進口——目前中國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）。

中游變壓器制造、測試和運輸：

美國的情況是——勉強能造，但產(chǎn)能嚴重不足。（通用電氣（GE）、西屋（Westinghouse）都具備大型變壓器制造能力）

美國主要是高端制造產(chǎn)能與技工短缺的問題。比如熟練技術(shù)工人（如繞線工）極度缺乏。導(dǎo)致本土產(chǎn)能嚴重不足。

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

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年以來增長超過100%，遠超美國本土供給能力。

2025年美國80%大型電力變壓器依賴進口——主要來自韓國、墨西哥、中國轉(zhuǎn)口。

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

很明顯，無論整機貼上哪國的標(biāo)簽，供應(yīng)鏈的最上游依然握在中國手中。

最后，美國電網(wǎng)即使跨越了上述種種問題——南方基建的“防凍補丁”也打起來了、樹木也修剪到位了、電線桿都換新了、變壓器也堆積如山了——它仍然要面對一個痼疾。這個痼疾也是上述問題會產(chǎn)生的原因之一。

美國電網(wǎng)是“分裂的”。

當(dāng)災(zāi)難需要全國一盤棋的響應(yīng)時，仍然會陷入各自為政的僵局。

由于美國大部分電網(wǎng)由私營企業(yè)運營，其商業(yè)邏輯由華爾街主導(dǎo)。投入數(shù)十億美元應(yīng)對“難得一遇”的寒潮，在財務(wù)模型上是缺乏吸引力的。見下圖

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

建設(shè)一條能夠平衡南北電力負荷、跨越州界的特高壓輸電線路，通常需要耗時10年以上來通過各州的審批。每個州都只關(guān)心本州的利益——“國家電網(wǎng)”的概念在美國的政治生態(tài)中幾乎無法實現(xiàn)。

尾聲

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

這一年，我國南方遭遇雪災(zāi)。電力設(shè)施損毀嚴重。

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

但“大規(guī)模停電”的事，大家都很少聽到了。

因為我們以2008南方雪災(zāi)為界——用工業(yè)硬實力重新撰寫了與嚴寒的契約。2008年起，我國不斷筑起更強大、更具韌性的電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。我們已從陣痛中逆襲。

從中美兩種模式的對比，可以看到——在大自然面前，工業(yè)合力，才是最堅實的防波堤。

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

2025年，我國全年出口變壓器總額達到641億元，刷新歷史紀(jì)錄。

從江西銅業(yè)的導(dǎo)線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”級別的制造能力，能在災(zāi)害發(fā)生時，于數(shù)天內(nèi)調(diào)集美國需要數(shù)年才能生產(chǎn)的電力設(shè)備

從上游銅礦開采到下游智能巡檢機器人的全鏈路都掌握在自己手中。

從技術(shù)路線看，面對突發(fā)寒潮，美國更像“被動防御”。 要等寒潮來了，才依靠工人人工物理除冰。

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

但08年之后，我國普及了幾個技術(shù)，實現(xiàn)了極寒天氣下的機器替人——

一是直流融冰技術(shù)（DC De-icing）?？梢院唵卫斫鉃?，一旦有一定程度的冰雪覆蓋，電線會通過十分微小的“短路”，讓覆冰自動脫落。

二是大規(guī)模應(yīng)用“蟒式”全地形搶修車和智能除冰機器人。

國網(wǎng)湖北送變電工程有限公司出動過超過11米長的“蟒式”全地形履帶車，碾過濕滑的冰雪山路，將智能飛行除冰機器人及作業(yè)人員，安全運抵山頂塔位。

2008年冰災(zāi)后，中國全面修訂了《輸電線路設(shè)計規(guī)范》，強化了覆冰設(shè)計要求。此外，直流融冰技術(shù)被納入特高壓工程設(shè)計。

最后，一個荒誕的小事件，卻揭示了大系統(tǒng)的穩(wěn)健。

2026年1月24日，中國，四川省巴中市某村。有村民用無人機吊運年豬下山，結(jié)果豬一不留神掛在了高壓電線上——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”背后是我國電網(wǎng)快速響應(yīng)、基層供電全覆蓋、電網(wǎng)設(shè)計具備冗余等能力的體現(xiàn)。

此次“費恩”寒潮下，美國電網(wǎng)的陣痛，本質(zhì)是美國產(chǎn)業(yè)空心化在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的投射——當(dāng)一個國家無法自主生產(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法統(tǒng)一抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)……受苦的就是無數(shù)普通人。

希望更多中國技術(shù)、中國標(biāo)準(zhǔn)、中國產(chǎn)品——變壓器、無人機、蟒式全地形車、智能巡檢機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：

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[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（美國土木工程師協(xié)會）

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

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

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

[13] 美國環(huán)境保護署EPA：Mercury and Air Toxics Standards (MATS) Final Rule (2024 Update)

[14] 美國環(huán)境保護署EPA：Resources for the Future: EPA Power Plant Rules Could Speed Up Coal Plant Retirements

[15] PJM年度市場報告Monitoring Analytics (PJM Market Monitor) Reports

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

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

[18] 美國冬季風(fēng)暴和嚴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人機助力筑牢高海拔線路防冰防線.中國能源網(wǎng)