变压器油：电力系统的无声支柱

变压器是支撑现代国家安全、经济稳定和公共安全的关键基础设施。十年前，2015年一场变压器火灾迫使纽约市北部的印第安角核反应堆停运。该事故导致多地电力中断，变压器油泄漏入河，造成环境污染及高昂的清理成本。 
这只是众多案例之一，凸显了使用安全可靠的电网设备（包括变压器）为何至关重要——唯有如此才能避免电力系统和环境遭受连锁反应的冲击。

为何变压器油是可靠供电的关键

变压器的健康状况与电网健康息息相关，而变压器油作为关键决定因素，既是绝缘高压部件的介质，也是带走变压器绕组和铁芯热量的冷却剂。油品的选择对变压器的效率、安全性和使用寿命具有重大影响。

美国近70%的电网变压器已超过使用寿命。在电力需求空前增长的背景下，公用事业公司正加紧升级基础设施并更换老化设备。电力需求的增长势头也带动了变压器需求的激增，而任何变压器都离不开绝缘油。随着变压器市场趋势的变化，变压器油市场也正经历转型，采购偏好开始因以下因素而改变：

• 可持续发展目标

• 野火与风暴风险

• 采购规范

• 保险考量，以及 

• 基础油供应情况

这些因素促使买家考虑采用低碳变压器油方案。矿物油仍是基准选择，但市场正转向那些能增强设备韧性、降低环境影响并延长设备寿命的油品。

北美变压器市场概览

在深入探讨变压器用油之前，理解其市场动态至关重要，这为后续阐述变压器油的关键作用奠定基础。

已安装基数与需求概览

美国变压器机组规模庞大，在全球具有重要战略意义。每年，电力公司都会新增超过百万台变压器，以满足电气化进程、基础设施更新及可再生能源并网的需求。

从2024年的安装规模来看，北美电力公司共安装了约140万台油浸式变压器，其中美国占据了相当大的份额。 这波新增与更换浪潮不仅凸显了美国电网的庞大规模，更揭示了保障电力可靠输送所需资产的持续更新需求。

此次安装量激增并非一次性高峰，预计在若干结构性因素驱动下，至2030年将保持逐年增长态势：

• 电气化： 电动汽车、热泵及工业电气化的增长 正推动配电和变电站负荷上升，需要持续增设变压器。

• 老化的基础设施：老化的 基础设施困扰着美国电力变压器市场，极端天气导致停电次数翻倍，其中83%的停电事件可归因于天气相关因素。 

• 脱碳化：由于雄心勃勃的脱碳化目标，北美电力变压器市场将迎来显著增长。每年新增的风能、太阳能及储能装机容量均创历史新高，而每个项目都需要电网和并网变压器。

• 电网现代化：联邦及州级计划正将资金直接投入变压器采购，包括能源部电网韧性与创新伙伴关系（GRIP）提供的数十亿美元资金，用于更新老化设备并增强系统抵御极端天气的能力。

• 数据中心：数字化和人工智能催生了变压器需求的新重要领域——数据中心。据美国能源部（DOE）数据显示，2023年数据中心约占美国总用电量的4.4%，且预计未来几年这一比例还将持续攀升。

供应链：本土能力与进口

由于基础设施老化和大量新建项目，变压器需求持续快速增长，但市场正面临日益严重的供应短缺，这可能导致终端用户领域的运营压力加剧。美国正因多重因素陷入供应链困境，导致变压器交货周期延长且成本上升。以下是影响美国变压器供应链的主要因素：

• 原材料短缺：美国 变压器供应链正 面临日益增大的压力，主要源于原材料短缺，尤其是电气钢、铜和铝。全球需求上升叠加国内产能有限，导致供应趋紧且成本攀升。

• 地缘政治紧张局势：美国与中俄等国的地缘政治紧张关系正进一步加剧变压器供应链的复杂性。针对电气钢和关键矿产等核心材料实施的贸易限制、关税及制裁措施，已导致进口中断并推高了采购风险。

• 法规变更：美国能源部（DOE）的新能效标准要求制造商设计出具有更低铁芯和绕组损耗的变压器，这直接影响了材料选择和制造成本。法规同样在影响材料选用，例如Emorpha钢材强制令强调采用先进的取向电工钢。 

此外，更严格的防火、降噪及绝缘要求正迫使原始设备制造商重新设计产品以符合不断升级的标准，这给关键原材料的供应链带来了压力。

美国在满足中小功率变压器国内需求方面基本自给自足，当前产能达13万MVA。但在大型变压器领域则高度依赖进口，国内产能仅为7万MVA。 美国国际贸易委员会（USITC）2024年调查报告指出，韩国是低压变压器的主要供应国，而墨西哥在2023年成为最大非调查对象来源国。

为满足区域需求，大量投资正推动国内产能扩张，预计到2030年大容量变压器产能将翻倍。但配电变压器市场预计将获得有限投资。 

哪种油能维持电网运转？技术对比

全球范围内使用多种变压器油系列。由于我们关注美国电网，多数变压器设备仍采用矿物油运行。此类油品通常从石油中提取，经精炼后分为环烷基或石蜡基等级。

酯类油品可分为合成型与天然型（可生物降解）两种。该系列油品因具备更高的防火安全等级和更低的环境足迹而日益受到关注。

比较基础：油品化学与性能

为更深入理解两种变压器油系列的技术基础与规格参数，下文提供参考表格，对矿物油与酯类油进行对比分析。 

表1：环烷基与石蜡基矿物油性能对比
来源：PTR公司

表2：合成酯油与天然酯油的性质对比
来源：PTR公司

从矿物油到酯类油：美国变压器油的转型之路

美国变压器油市场仍由矿物油主导，其占据了绝大多数已安装设备。然而，酯类油正逐渐成为具有潜力的细分市场。下图展示了美国变压器油市场格局，呈现出矿物油在新建项目中的主导地位，以及天然酯与合成酯在细分市场中不断扩大的份额。

美国变压器油市场受其庞大老化的设备群及持续的改造需求所驱动，环烷基矿物油仍占据主导地位。在可再生能源、数据中心及城市变电站等新建项目中，酯类或低碳油的采用比例日益提升；而既有设备仍以矿物油为主，仅出现局部改造填充案例。

与此同时，电力公司正试点采用天然酯类变压器以提升防火安全性和可持续性，并扩大回收计划以支持循环经济目标。例如南加州爱迪生公司已在特定区域用酯类油变压器替换架空配电变压器。

以下是对这两类变压器油在美国市场的性能特性、应用领域及发展趋势的详细概述。

图2：美国变压器油应用市场趋势
来源：PTR Inc.

供给侧动态：石油、参与者与实用选择

美国变压器油由国内炼油厂和全球生产商共同供应。主要供应商包括：

• 埃尔贡（在美国矿物油市场占有50%的份额）

• 卡卢梅特（美国环烷基专家，但被埃尔贡公司所掩盖）

• 壳牌（拥有广泛矿物油产品组合的企业）

• 尼纳斯（全球环烷基领军企业）

• 嘉吉（天然酯类流体领域的先驱）

• 埃克森美孚（变压器级矿物油供应商）

• 雪佛龙（多元基础油生产商）

这些公司共同覆盖了传统矿物基料领域和新兴酯类细分市场。

变压器油操作手册

这些油品供应商涵盖了全系列产品，从主导车队的矿物油到推动新型可持续应用的酯类油品。以下是供应商的产品概况：

• 环烷油主要由Ergon、Nynas和Calumet供应。

• 石蜡油由壳牌公司负责维护，该公司是该市场的主要参与者。 

• 在酯类领域，嘉吉公司主导天然酯供应，而M&I Materials等专业企业则为特定应用领域提供合成酯。

采购力量：公用事业公司制定规则

大型公用事业公司如PG&E、杜克能源和田纳西河谷管理局在塑造供应商格局方面发挥着举足轻重的作用。其采购政策日益重视ESG目标、防火安全及全生命周期成本，这在推动特定项目采用酯类产品的同时，也确保矿物油在车队维护领域保持销量领先地位。

石油市场下一步将流向何方

美国变压器油市场仍以矿物油为主导，特别是与大量老旧设备兼容的环烷基油品。但市场格局正在转变：在可再生能源项目、城市变电站及易燃场所，酯类油品正凭借其生物降解特性，在融资政策和可持续发展要求的支持下开拓市场空间。石蜡基油品同样稳步增长，其中异构石蜡配方因在严苛环境中表现出更高稳定性而备受青睐。 

供应商竞争已超越价格维度。供应可靠性与环保合规性正成为关键制胜因素。未来市场将平衡传统矿物油的根深蒂固优势与绿色替代品的崛起趋势。

阿扎尔·法亚兹

PTR公司高级市场分析师

阿扎尔·法亚兹是PTR公司的高级市场分析师。他在电力技术研究公司参与电网相关项目，负责收集配电公用事业的网络结构数据、估算输配电设备的装机基数，并通过数据分析预测未来市场趋势。在PTR担任市场分析师期间，他针对区域内不同企业开展竞争分析，测算其特定产品的市场份额。此前他曾在查什玛发电站担任高级轮值工程师逾五年。阿扎尔拥有技术背景，持有电力工程硕士学位。   

关于PTR：  

在电力电网与新能源领域拥有逾十年的经验， PTR公司 已从核心市场研究机构转型为全方位战略增长伙伴，助力客户在可再生能源领域及电动出行（特别是电气基础设施制造领域）实现转型与增长。

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