從 " 缺芯 " 到 " 缺電 "
馬斯克摘下了前世界首富的桂冠，當起了 " 預言家 "。
這位 " 鋼鐵俠 " 的驚天語錄裏，既有中二科幻迷的 AI 威脅論，也曾經成功預言過芯片短缺的情況，沒人比馬斯克更懂得販賣焦慮。
對人工智能的關注，人們總是在探讨算力需求的極限，因爲這代表着英偉達市值的成長空間。而最近馬斯克毫不客氣地潑了盆冷水，他表示，算力增長目前已經快面臨着瓶頸。
什麽瓶頸？
到 2025 年，我們将缺少足夠的電力來運行芯片。
01
從 " 缺芯 " 到 " 缺電 "，馬斯克曾表示，當 2030 年全球電動車滲透率達到 50% 後，我們需要更多的電力，" 無論你認爲需要多少電力，實際需要的都不止于此 "。
随着争奪 AI 軍備競賽日趨白熱化，這一次，缺電可能還會阻礙 AI 的發展。
據 Digital Information World，數據中心爲訓練 AI 模型産生的能耗将爲常規雲工作的三倍，預計到 2030 年，美國數據中心的電力需求将以每年約 10% 的速度增長。
AI 需要算力扶持，而保證算力能夠高效大規模運行的，一靠高性能芯片，二靠電力。
二者的聯系比你想象得要緊密。
芯片作爲 AI 訓練推理的核心，需要穩定的電力供應才能正常運轉。如果供給不穩定或者出現故障，可能會導緻芯片運行不正常甚至損壞，從而影響 AI 訓練效果。其次，芯片生産也需要大量的電力支持，運行過程中也需要消耗大量的電力。歸根結底，電力的正常供應是發展基礎。
特斯拉的宏偉計劃 3.0 裏爲解決未來能源供應，用太陽能發電，用锂電池來儲存電能，是對發電側和用電側進行改造，但馬斯克口中真正的燃眉之急，實際發生在輸送電能的電網裏，" 接下來短缺的會是降壓變壓器 "。
從新能源發電并網，到下遊人工智能的崛起，爲避免出現第二次芯片危機，電網改造升級的需求陡然倍增！
02
事實上，随着能源轉型的進程加深，全球範圍的電網新一輪投資周期已經鋪開。
2022 年全球電網投資總額約 2740 億美元，其中中國和美國合計起來占全球一半。發、輸、變、配、用五個環節裏，電網投資于輸變電（46%）和配用電（54%）兩個部分，需求主要來自線路新建（41%）、線路升級（40%）以及線路替換（19%）。
國内方面，中國已經連續十年領跑電網投資額，遼闊的覆蓋面、龐大的用電需求，加上不斷新增的新能源發電需要消納，用電側随着海量分布式電源、充放電設施的來回返送，對電力系統的可靠性、靈活性、穩定性提出了新的挑戰。
根據中電聯，" 十四五 " 期間，我國的電網投資規模有望達到 3 萬億元，較 " 十三五 " 新增四千億元的額度。
而海外，有些發達國家的電網投資來自于更新換代需求，如歐洲、美國均存在不同程度的電網老齡化問題，老化嚴重的電網設備在輸電過程中會帶來更大損耗，容易發生危險，因此存在擴容升級需求。
歐洲投資電網的需求同中國類似，是爲了解決新能源消納，遠距離輸送、配電網擴容以及數字化升級。據 BloombergNEF，2022 年，僅英法、西班牙和意大利四國等待并網的風光發電項目容量就相當于現有裝機容量的兩倍，以及 2023 年目标的 85%。
而美國因爲本土制造業回流開始增加的用電需求，電網設備端的改造升級緊迫性更爲突出。自 2019 年，美國、歐洲先後加大電網投資，2018-2022 年，電網投資額複合增速分别爲 8% 和 5%。
另一些是爲了消化新能源帶來的新增發電量，比如說亞非拉國家們，擁有良好的風力、光伏發電的地理條件，發電量、裝機量增速都非常快，這就更需要升級配套的電網基礎設施，未來可能将成爲電網設備的增長主力。
可以看出，在全球能源轉型的大勢下，電網和電力設備的需求是非常明确的。未來三十年裏，由于各個國家實現低碳的共識，發電側的并網預計會有一個相對穩定的節奏，可控性高。根據西門子能源和 IEA 的測算，2022-2050 年預計将有 6 倍的并網容量是提供給新增的新能源，同時終端電力消費也要翻一倍。
但其實，用電側的需求是難以預估的。
如馬斯克所說，一個新興産業爆發所帶來的電力需求，完全有可能颠覆原來的想象，更何況需要電力的不隻是 AI，還有電動車、機器人、電解水制氫等等。
未來電力甚至會成爲地球上最緊缺的能源。
令馬斯克擔憂的問題所在，是輸電項目和新能源發電的建設周期存在錯配，輸電線路施工時間一般會比新的風光項目耗時得多。
一條超高壓架空線路審批和建造短則 5 年，長甚至要 10 年以上，而風光項目一般 4 年内即可完成，所以輸電項目是需要提前規劃，以免用時方恨少，這個歐洲已經有大量風光項目在等着電網擴建了。
關注氣候目标的機構鮮少像馬斯克那樣從需求側看待電網投資的規模，電網側投入滞後的問題的确已經成爲了卡住上下遊發展的掣肘，每年能帶來的市場增量遠遠不止萬億元規模，電氣設備廠家也已經提前進入了景氣周期。
03
海外電網改造惠及了大批不同種類的電氣設備廠家，國内企業有望憑借這波升級紅利，拓展新的市場。
電網升級改造投資中需要增加的電氣設備包括：變壓器（改變能量等級，匹配電網和新能源電站的電壓差異），開關設備（控制電能流動，包括斷路器、隔離開關和熔斷器），電容器（改善電網的功率因數，減少無功消耗），智能電表（監測和記錄電能消耗和生産），儲能系統（平衡電網實時供需），通信系統（傳輸數據和控制信号）。
拿美國十分緊缺的變壓器來說，通過它提高電壓輸送到用電區域，然後再降低成各種電壓送到最終用戶。根據應用場景，可分爲用在主幹電網的電力變壓器，和靠近用電側的配電變壓器兩大類。海外市場長期由日立、伊頓、西門子、ABB、施耐德電氣等傳統電氣巨頭所占據，格局高度集中。
面臨變壓器供應短缺的區域市場，是産能和需求長期錯配導緻的結果。
以美國爲例，上一輪大規模電力投資要追溯到上世紀 50-80 年代，使得電網大多數變壓器的使用年限超過了平均 30-40 年的設計壽命，當前每年大約 2/3 的變壓器銷售是用于存量替換。同時要考慮外部新能源并網消納、大規模制造業回流帶來的電力需求，更加驅動這個市場增長。
由伊頓這家龍頭公司的訂單表現可以證明這個市場的景氣程度，截至 2023Q4，公司積壓的訂單量幾乎是曆史平均水平的 3 倍，預計足夠支撐公司業務增長到 2025 年。伊頓的營收和毛利潤從 2022 年開始明顯放量增長，很大程度即受益于高産能利用率導緻的漲價紅利。
從周期規律看，這剛好是一輪資本周期的底部。近十年海外大型電力設備企業的資本性支出整體呈現下行趨勢，占當年收入比例下滑至隻有 3% 左右。針對變壓器的産能投資往往需要數十年時間以實現收支平衡，海外大廠在北美擴廠動作保守，導緻本土供應鏈僅能滿足 20% 的需求。
但想要提高産量并不容易。其一，擴産需要耗費大量時間和資源來修建；其二，招聘工人需要進行專門培訓，很少教育機構提供變壓器相關的學位來增加對口勞動力；還有，變壓器的制造取決于能否獲得足夠的晶粒取向矽鋼（GOES），在成本結構中占約 25%，這種材料還被用于充電樁和電動車發電機，量少價增，進一步驗證産能緊缺。
如前所述，這是國内企業出海的機會。去年變壓器的出口總金額同比增長 27%，大中型變壓器占 66%，增長接近 70%。地域上，主要出口亞歐、南美，而且歐美地區的增長幅度超過 1 倍。
企業的出海路徑，包括作爲核心供應商，跟随大型央國企在海外的投資項目，設備企業如中國西電、特變電工、正泰電器等可通過其國際工程 EPC 參與。
或者通過并購、海外建廠，自行出海收獲業務增量。發達國家市場産品認證技術門檻高、耗時長、費用高；與國内大包大攬集采不一樣，海外電力市場下遊分散，打開市場考驗銷售渠道的先發優勢。
政策性限制是企業出海的不确定因素。2020 年美國曾對中國 69kV 以上變壓器設置進口禁令，随後撤銷，仍然保留謹慎性解釋。但 69kV 以内的增量需求有望由國内企業補足，目前已經有部分上市公司在墨西哥布局了變壓器産能，有望繞開潛在的出口限制。
設備廠商提高市場份額，一是靠技術闖關；二是靠海外布局産能。國内龍頭廠商—特變電工在超、特高壓、大型水電核電等關鍵輸電設備研制已達到世界領先水平。與海外廠商相比，國内企業産能更充沛，響應速度更快，目前正在加速出海布局。
在行業下遊景氣推動下，與電力設備出海有關的相關公司在去年扛住了整個電新闆塊的大幅調整，有些公司甚至積累了翻倍的漲幅，已經是難得的逆勢反彈。
而且，變壓器和開關櫃等電力設備同時支撐着數據中心對于電力的需求，随着生成式 AI 等計算負載驅動數據中心功率密度大幅增加，也提升了對數量和性能的要求。
根據伊頓預測，數據中心驅動的電氣設備市場空間有望在 2022-2025 年以 16% 的速度增長。
AI 和算力的上限無法預估，眼前唯一有确定性的，就是新一輪建設周期的來臨，還有一大批新能源等着并網，正如 22 年爲景氣驅動，估值猛漲數倍的戶儲和逆變器，電氣設備的景氣周期已經開始。
