北美：在制造业回流及新能源渗透率提升的背景下，美国电网陈旧的问题不断暴露，其电网未来的投资潜力大。变压器是电力系统的核心设备，2021至今美国变压器交付周期由几十周拉高至近200周，供需仍然紧张。考虑其本土制造能力有限，部分已经进入市场或者供应链的供应商将受益。国内：电网投资整体稳中有升，变压器有望受益装备更新；国内2021年开始执行新国标，近期再提能效标准，对新生产变压器节能要求提高，可能也会促进部分存量低效变压器换新。
摘要
变压器是电力系统核心设备。电力系统中，变压器实现多各电压等级变换、电气隔离等，完成能量传输，是电网装的核心装备。变压器原副边由电磁感应完成AC/AC功率变换，从材料结构角度，依据绝缘冷却介质差异分为干式及油浸式，依据铁芯差异分为硅钢、非晶合金变压器。从应用电压等级等角度看，又可分为配电、输电变压器等。
北美电网建设潜力大，供需比较紧张。美国用电量近十几年低速增长，体量在4万亿kWh左右，近年来美国出台IRA等多项政策支持本土制造，2022、2023年美国制造业支出同比增速达39.8%、71%，其用电量有增长抬头态势；同时，美国新能源发展、AI等产业的飞速发展，又对其电网也提出挑战：美国电力系统大部分变压器运行寿命达30-40年，未来可能越来越难以满足安全稳定供电的要求，某个时间，北美电网特别是输电网设施可能开始规模更新，变压器作为核心设备所受影响也会首当其冲。美国本土变压器制造产能及上游配套有限，参考WoodMac统计大致占其总需求20%左右，大部分依赖进口，墨西哥、加拿大、中国为其主要变压器进口国。目前北美变压器供应比较紧张，排产周期拉长。而国内产业链反馈，虽然存在关税等因素影响，但出口北美的变压器盈利表现仍显著好于国内。
国内电网的需求与要求也在提升。因为国内用电量的持续增长以及输配电价的提升，电网企业投资支撑能力较之前有所加强。从电力系统来看，在供给快速新能源+终端电气化的发展态势，电网投资确实有长期和客观需求。另外，近期中央财经委员会第四次会议召开研究大规模设备更新等问题，我们分析用能行业的能效提升是重要的方向之一，变压器损耗占电网损耗近40%，提效意义重大。今年1月末，发改委等部门发布《重点用能产品设备能效先进水平、节能水平和准入水平（2024年版）》，变压器提效更新持续落实。截至2020年末我国在网运行变压器台数为1700万台，在网运行变压器总容量为110亿KVA，替代空间仍然巨大。预计高牌号硅钢变压器等高效变压器应用比例会逐步提升，海外市场的高牌号硅钢变与部分非晶合金变压器也会较快发展。
风险提示：电网投资不及预期、电源建设进度不及预期、地区宏观经济风险。
具体推荐及投资建议，请参照正式报告
一、变压器概况
变压器原副边由电磁感应完成AC/AC功率变换，电力系统中变压器实现多各电压等级变换、电气隔离等，完成能量传输，是电网装的核心装备。
■从材料结构角度，依据绝缘冷却介质差异分为干式及油浸式：油浸式变压器自然冷却性能更好，绝缘过载能力更优，成本更低，应用广泛，尤其高压大容量市场以油变为主。相较油变，干变体积小，安全性更优，且所需的后续维护更少，但由于冷却绝缘介质的限制，高压、过载能力相对不及油变，因而主要适配高安全要求、低电压等级的场景，如新能源发电、工商业及公共事业配电等。
■依据铁芯差异分为硅钢、非晶合金变压器：变压器铁芯构成磁路，目前以取向硅钢为主，高牌号硅钢在相同磁场强度下，能获得较高的磁感应强度，减省硅钢、铜线和绝缘材料用量，性能更好。除常规铁芯外，铁基非晶态金属磁化及消磁均较一般磁性材料容易，且非晶合金带材厚度更低，电阻率更高，可以有效减少涡流损耗，但加工难度更高，维护便利性不及硅钢变。
■从应用电压等级等角度看，又可分为配电（35kV及以下）、输电变压器（110-330kV高压、330-750kV超高压、1000kV及以上特高压）等。
原材料价格波动对变压器成本影响较大。直接材料占变压器成本约9成，其中铜材/铝材、硅钢、变压器油/绝缘树脂等为主，原材料价格变化对变压器价格、盈利影响较为明显。
二、北美电网建设潜力大，供需比较紧张
1、用电需求增加、电源结构变化拉动变压器需求
1.1 制造业回流，用电量增长抬头
本土制造趋势拉动电力需求。美国用电量近十几年低速增长，体量在4万亿kWh左右。近年美国出台IRA等多项政策支持本土制造，在基础设施、新兴产业制造等领域着力，2022、2023年制造业支出同比增速达到39.8%、71.3%，其用电量有增长加速态势，对电网基础设施提出更高的要求。
电动车、AI等新兴用电量需求涌现。AI的技术突破引发了海外在数据中心等相关设施上的大投入，由此而带来的电力需求问题引起了广泛关注。根据AI算力、通用数据中心的大致功耗及建设进度，我们估算5年后包含AI的数据中心设施有望给美国带来接近10%的用电量增量。此外美国新能源车销量也在持续增长，新兴用电需求涌现，对美国比较老旧的电力系统形成挑战。
1.2 新能源并网压力
新能源装机并网也对电网提出新的扩建要求。全球风光装机持续增长，在未来相当长时期内，波动性电源装机、出力结构占比仍将提升。消费侧，参考BP预测数据，零排放假设条件下，2050年终端电气化比例将提升超过30pcts至50+%。
美国发电侧以燃煤（16%）+燃气（45%）为主力，但新增装机结构上基本上以可再生能源为主，电源整体结构向可再生能源调整，而电网建设滞后限制能源结构调整转型。
截至2024年，合计超过2500GW发电及储能项目待审批，其中光伏、储能均超过1000GW，风电366GW。从历史数据来看，尽管只有约14%的待审批项目会最终实现并网，但待审批项目的规模增长趋势很明显。
美股核电资产受关注。VISTRA、Constellation为代表的核电相关标的过去也受到资本市场的广泛关注，最近一年内涨幅突出，最大涨幅接近200%。
1.3 电力设施老旧，更新压力越来越大
电网陈旧，改造需求逐步体现。美国电力系统分区域运行，相对国内电网投资主体更分散，且过去总体用电增量有限，电力设备更新频次低于国内，存量系统中大部分设备偏老旧，大部分变压器应用寿命达到30-40年，未来十几年间面临着较强的更新诉求。
1.4 电网建设潜力大，变压器供需比较紧张
国内电网投资由国网、南网执行，计划性强。美国电力系统运营、建设模式也与国内有差异，其电力系统投资主体为数千家区域电力公司，电力实际需求及电力企业的投资回报情况影响整体电网投资强度。
在支持本土制造，新能源、AI等产业的飞速发展的趋势下，美国用电需求有加速增长态势，北美电网投资强度也有望逐步加强。2022年美国电网投资规模为近年新高，预计未来几年电网开支仍将较快增长。
Mordor Intelligence统计预计2024年北美变压器市场规模在88.6亿美元，考虑到北美输电网设施可能开始规模更新，变压器作为核心设备所受影响也会首当其冲。
2、美国变压器以进口为主，关注出海机遇
美国变压器主要供应商包括GE、伊顿、施耐德等，格局偏分散且相对稳定，变压器本土制造产能及上游配套有限，参考WoodMac统计大致占需求的20%左右，大部分依赖进口。需求增长的背景下，北美变压器供应偏紧张，变压器交付周期逐步拉长。
■由于此前美国电网需求增量有限且变压器制造项目投资回报期长，本土产能扩充有限。
■主要硅钢等原材料本土制造能力有限，本土仅AK Steel具备硅钢规模化供应能力。
过去几年美国变压器进口量整体维持增长，以样本所选变压器统计口径，2022年进口金额达到38.4亿美元，同比增长33.3%。结构上，墨西哥、加拿大、中国为其主要的变压器进口国。从国内出口数据看，2022、2023年美国地区出口额增速达66%、27%，北美市场贡献增量。
北美出口盈利表现更好。相较国内市场，虽然存在关税等因素影响，但出口北美的变压器售价更高，盈利表现仍显著好于国内，部分已经进入市场或者供应链的供应商将受益。
三、国内电网对变压器的需求与要求也在提升
1、消纳问题凸显
2023年我国光伏、风电累计装机规模达到609、441GW，合计占总电源装机的37%，发电量占比超过12%，预计未来仍将持续提升，在可再生能源渗透率逐步提升向主力电源切换的过程中，需要在电源出力波动的情况下，保持系统稳定，新能源消纳问题更加迫切。
2、电网投资稳中有升
因为国内用电量的持续增长以及输配电价的提升，电网企业投资支撑能力较之前有所加强。从电力系统来看，在供给快速新能源+终端电气化的发展态势，电网投资确实有长期和客观需求。
■由于过去电力系统长期保持超前建设，导致电力系统资产冗余较大，特别在2014-2015年经济下行周期过程中（2015年电力消费增速创新低），电力系统资产利用率偏低的现象尤为明显，国家电网公司在2016年之后调低电网投资规模。
■过去几年国内用电量持续增加，且峰值负荷增速更快，用电侧对电力系统的要求更高。发电结构上新能源成为主要的新增电源，也在不断挑战原有的电网运行体系。在用电量持续增加、终端电气化、电源清洁化的趋势下，电力系统一二次设备投资需求不断提升。电网投资整体稳中有升，2023年完成5275亿，同比增加5.4%。
3、政策推动变压器升级更新
2024年1月末，发改委等部门发布《重点用能产品设备能效先进水平、节能水平和准入水平（2024年版）》，相关设备的节能减碳推广应用、存量改造逐步提速，变压器执行标准与2022版维持一致，继续推进节能变升级。2月中央财经委员会第四次会议召开研究大规模设备更新和消费品以旧换新问题，用能行业的能效提升是重要的方向之一，加速电网设备更新。
对变压器能效要求更高。2020年12月，工信部、市场监管总局、能源局联合印发《变压器能效提升计划（2021-2023年）》。“计划”要求到2023年，高效节能变压器在网运行比例提高10%，当年新增高效节能变压器占比达到75%以上。2024年2月，发改委、能源局发布《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》，形成当前配网建设的基本原则和建设目标。文件明确指出2025年，电网企业全面淘汰S7（含S8）型和运行年限超25年且能效达不到准入水平的配电变压器，全社会在运能效节能水平及以上变压器占比较2021年提高超过10个百分点。
输配电网损耗大致为全国发电量的6-7%，其中配电变压器的损耗在40-50%，持续推动变压器减排升级对系统运行效率意义重大。
高效节能变压器是符合GB 20052-2020 《电力变压器能效限定值及能效等级》中1级、2 级能效标准的电力变压器。从技术路线上主要分为高牌号硅钢变压器和非晶合金变压器两类。
■高牌号硅钢变压器：通常是指变压器的铁心采用高牌号硅钢（75、80、85）作为主要材料。通常硅钢牌号越高，在相同磁场强度下，能获得较高的磁感应强度，减省硅钢、铜线和绝缘材料用量。
■非晶合金变压器：以铁基非晶态金属作为铁芯。非晶态金属磁化及消磁均较一般磁性材料容易。且非晶合金带材厚度更低，电阻率更高，可以有效减少涡流损耗。
2021年新产变压器中，节能型2级及以上变压器占比21%，2022年新产变压器中节能型2级及以上占比62%。统计截至2021年，我国在网运行变压器台数为1700万台，在网运行变压器总容量为112亿KVA，替代空间仍然巨大。预计高牌号硅钢变压器等高效变压器应用比例会逐步提升。
风险提示
1、电网投资不及预期
2、电源建设进度不及预期
3、地区宏观经济风险
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