先进复合材料在我国能源领域的应用

先进复合材料在我国能源领域的应用

水能与风能,风能机作用,风能的背景　　新能源是以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展的最终能源抉择。

　　水能与风能,风能机作用,风能的背景我们把煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、光伏、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。

　　伴随技术的进步和国家可持续发展的观念的树立，过去一直被视为垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

　　石油是一种非常宝贵的能源，在我国80%是采用传统的干泵抽油模式，这种模式存在大重量、易腐蚀、低疲劳性能、采油事故发生率高的缺点，而采用碳纤维复合材料连续抽油杆却克制了这些缺点，大大提高了采油效率，应用前景非常广。

　　目前我国深海油较丰富，更好更快的开发深海油气已成为石油战略发展的重要课题。因此，复合材料构件的研发是未来发展的方向。

　　碳纤维复合材料修复强是利用纤维材料的高强度 , 结合粘结树脂在服役的腐蚀或受损管道外包覆一个复合材料修复管道层 , 来恢复含缺陷管道的服役强度，在不影响生产的情况下对受损管体进行强度修复，适用于各种缺陷，是管道补强修复的主流方向。

　　纤维增强树脂基复合管主要用于输送石油、天然气、各种化工液、以替代传统的钢管、铝合金管、不锈钢管、塑料管等。大庆油田的输油工程使用了玻璃钢管。

　　风电叶片是接收风能的主要部件。复合材料在比强度、比模量上具有技术材料无可比拟的优越性，因此成为目前大型风力发电叶片的首选材料。

　　复合材料叶片一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成。复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90%以上。其中承力结构由玻璃纤维或碳纤维复合材料组成，赋予结构较强的力学性能。

　　叶片向着轻量化和智能化方向发展，目前已经采用高强轻质的碳纤维增强复合材料。玻璃钢复合材料叶片强度高、重量轻、耐老化，因此在大、中型风力机叶片中被广泛采用。

　　目前海上风电的发展，需要更长叶片、更大功率的风机，对碳纤维的需求也就更高，而海上风电的特殊性，使碳纤维在海上风电中应用的潜在机会更多。

　　碳/碳复合材料行业是国家重点扶持、优先发展的行业之一。政府主管部门先后出台了一系列政策对行业的发展予以支持，要求积极开发新型超大规格、特殊结构材料的一体化制备工艺，推进高性能复合材料生产制备低成本化、产品品种多样化和装备设计自主化。

　　光伏产业中所使用的碳碳复合材料主要是用于制造坩埚，作为熔炼多晶硅或单晶硅的器皿，在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭炉热场、太阳能电池镀膜等工艺作为关键设备。碳碳复合材料具有可设计性和良好的热物理性能,和石墨热场材料相比,具有非常大的优势。

　　在光伏行业及半导体行业，由于技术的发展及产品的快速迭代，硅片向高纯度、大尺寸发展是其基本的趋势，因此，高温热场系统应用中，碳/碳复合材料产品向高纯度、大尺寸的方向发展也是必然的趋势。

　　目前，中国氢能产业实现大陆区域全覆盖，以氢燃料汽车为例，我国氢燃料汽车销量明显增加，实现了阶段性目标。氢能的发展也可以解决风电光伏消纳问题，未来可期。

　　碳纤维技术在各行各业有着广泛的应用前景，其中， 碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被看作氢能储运的重要技术。碳纤维技术的提升，将助力氢能产业发展。

　　先进复合材料在氢能的主要应用就在于氢能的储存容器中。碳纤维复合材料的复合气瓶可以70MPa，单位储存的能量密度大幅增加，对于氢能的储存技术发展将带来覆盖性的突破。同时，氢能的发展将极大的带动碳纤维复合材料在氢能的应用市场。

　　未来，复合材料的发展空间将会越来越广，并且随着科技的发展和技术的改进，材料发展将会朝着更智能、更全面、更有利的方向发展。