摘要：
台灣重電設備業者出了一個新招來爭取美國電廠訂單：買變壓器加購GIS開關設備。這個最新的一招等於跳過了美國電力設備系統業者，有機會「直供」美國電廠客戶。
本文介紹了美國當地製造商的擴產進度，以及遭遇的挑戰，幫助讀者更清楚美國變壓器短缺的情況可能延續多久。
2024年4月8日(優分析產業數據中心) - 美國是全球第二大能源消費國，因此擁有世界上最大的電力傳輸和配電（T&D，Transmission and Distribution）網路之一。
然而，該國的電網基礎設施相對較老，美國目前安裝的T&D系統已經老化。其中大部分已運行超過25年，使其不適合用於可再生能源集成和擁有電動車充電系統。為了提高供應的可靠性，配電變壓器必須採用新科技來進行更換/升級。
此外，由於可再生能源的迅速增長，電網穩定性已成為發展可再生能源國家的一個主要問題。
美國66%的可再生能源容量來自風能和太陽能，這些能源本質上是可變的能源。由於電力輸出的不穩定性與間歇性，傳統的T&D系統不適合進行可再生能源的傳輸和分配，需要升級或改造以配備與可再生能源溝通互動的智能電網技術。
如下圖所示橘色的區塊部分，這是由美國電力供應協會（EPSA）所估算的能源建設成本（以每MW計算）。傳統的核能與熱發電廠不會有與電網連接的成本產生，但是再生能源方面例如離岸風電（Off-shore Wind），與電網的連接成本就占了很大一部分的建廠成本，另外太陽能（Solar PV）也是，這都是與再生能源的間歇性有關。
美國政府確定了問題並擬定了一項現代化該國電網系統的戰略。2022年1月，美國政府在能源部（DOE）下啟動了一項名為“建設更好的電網”（Building a Better Grid Initiative）的聯邦計劃，旨在擴建和現代化該國的電力網路。
美國能源局（DOE）做了一項研究預估（參見下圖），2035年之前美國到底需要增加多少電力傳輸的產能？共分為三種情境分別以藍色框框、綠色及紫色呈現，且由於預估的變數太多，所以框框的長度代表預估的範圍，增加的幅度則是以中位數來呈現。
先看到圖表中上半部框起來的部分，這是指電網"區域內"的傳輸容量預估：
假設【中等負載＋再生能源建置量溫和成長】，那麼區域內的傳輸容量會增加20%。
最符合目前美國規畫的是，假設【中等負載＋再生能源建置量強勁成長】，那麼區域內的傳輸容量會增加64%。
假設是【高負載+再生能源建置量快速增長】，那麼容量會增加128%，相當於目前系統的兩倍以上。
再來看到下半部分，是不同州之間電網與電網之間的傳輸容量，同樣以上三種情境，電網之間的傳輸容量將分別增加25%/114%/412%。
為何供給跟不上？
變壓器會將電壓改變，以便供家庭、企業和工業設施使用，根據美國民營公用事業的數據，2022年，民營的公用事業在配電網上的資本支出比2020年增加了20%，這是根據Edison電力協會數據。
正常來說，需求如果已知會大幅度增加，供應量應該也會相對增長。這些變壓器供應商包括（但不限於）：西門子能源、日立能源Hitachi Energy、通用電氣GE Vernova、伊頓Eaton和施耐德電氣等。其中GE在台灣的合作伙伴及供應廠商就是華城(1519-TW)。
然而，美國能源部在對製造商進行調查後發現，變壓器擴大生產面臨著困難。
第一個困難是原料供應，銅和鋁等易變商品市場的波動，以及主要在亞洲生產的特殊鋼材的有限供應，都在減緩擴大生產的速度。
但更大的不確定性在於沒有足夠的熟練工人，也就是缺工。
在華城(1519-TW)的年報上就清楚指出，生產變壓器並不難，但很需要熟練的工人，因應對策是從海外直接採購半成品來解決人力不足的問題，這個情況正在美國上演，如果華城電機在台灣生產都會面臨缺工與工資高漲問題，那麼美國問題更為嚴重。
美國能源部副幕僚長布里奇特·巴托爾在接受彭博採訪時表示：“我們一直以為只是原物料的供應動態導致潛在的供需失衡，但實際調查後發現是勞動力問題。”“他們在現有的產線中遇到了重大的勞動力和留任問題。”
根據能源部的估算，增加班次和擴大人數可能會將配電變壓器的生產量增加25%甚至更多，但這25%的產量增幅還遠不及剛剛所預估的需求上升程度。
Hitachi Energy北美區域負責人安東尼·阿拉德表示，基礎設施和氣候法律“專注於可再生能源設備，如太陽能電池板、電池等，風扇葉片，但並沒有專注於基礎設施，即你建立電網所需的基礎元件的投資。”
變壓器大廠的產能規劃
以下是各家廠商擴產進度與時程的整理：
GE Vernova：承諾滿足威斯康辛州、北卡羅來納州和路易斯安那州變壓器日益增長的需求。通過向後者的工廠投資2,850萬美元擴大產能，創造了153個就業機會。
西門子能源：計畫在美國投資1.5億美元建設變壓器工廠。工廠建設預計於今年開始，製造業務預計於2026年初開始。
Hitachi Energy：位於北卡羅來納州羅利的北美總部同時擴建了位於美國的三家工廠，兩家在維吉尼亞州，另一家在密蘇里州。於2022年4月，宣布對位於密蘇里州傑佛遜城的配電變壓器設施進行超過1,000萬美元的擴建和改進計畫，提供額外產能並增強製造能力。
WEG Transformer USA：這家巴西的大廠同時在美國也有產線，宣布對位於美國的配電變壓器業務進行重大擴展，並持續增加來自南美洲及巴西以外地區的資本支出。
但是，設立廠房速度可以很快，但可能還是因為缺乏熟練的工人，產線與產量的增加還是個變數。
西門子能源執行委員會負責電網技術業務的成員蒂姆·霍爾特表示：“如果建立一個變壓器工廠，在不具備激勵措施的情況下，很難吸引廠商願意把工廠設立在美國，因為美國缺工嚴重，且勞動成本很高。”
霍爾特舉了該公司位於密西西比州傑克遜的工廠的例子，該工廠生產電力開關裝置。他說：“旁邊就有一大片空地，但我在附近找不到500個合格的人。所以很難在短時間內建立製造能力，同時還能夠生產出客戶接受的優質產品。”
以上所列出的擴產計畫，以時程來看，都是在2026年之後才會大規模的進入生產，距離現在還有大約兩年的時間。
台灣廠商結盟，拚外銷美國電廠
這種情況讓位於台灣的變壓器及GIS開關設備工廠如華城(1519-TW)、亞力(1514-TW)、士電(1503-TW)、與中興電(1513-TW)等，都具有拓展美國外銷市場的機會。
像是華城(1519-TW)的美國客戶就是GE，GE在本土產能不夠用的部分，就是由華城電機所供應。
根據經濟日報今日(4/8)的報導，在一場閉門法說會中，台灣廠商正結盟以「變壓器帶 GIS」模式，拿下電廠的訂單。
目前以這種模式已經初步取得約1,900 萬美元（約新台幣 6億元）。
去年（2023年），美國第三大發電量的維吉尼亞電力公司(Virginia Electric & Power)曾來台與華城電機商談供貨事宜，未來能否因為美國缺貨而取得更多外銷商機，是接下來市場的觀察重點。