风电产业：复合材料产业的中流砥柱
作为复合材料重要的终端市场，风电是当前碳纤维最大下游需求来源。风力发电产业的发展直接影响复合材料行业的市场规模，进而影响企业收入规模。
风电叶片主要由树脂基体（36%）、增强材料（28%）、芯材（12%）、粘接剂（11%）等组成，树脂基体主要提供叶片的韧性与耐久度，增强纤维材料则主要提供叶片结构的刚度与强度。
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。复合材料叶片一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成，与同级别高模玻纤主梁相比，采用碳纤维可实现减重20-30%。以122m长叶片为例，叶片重量的减轻可以大幅降低因自重传递到主机上的载荷，进而可以减少轮毂、机舱、塔架和桩基等结构部件15%～20%的重量，有效降低风机10%以上的整体成本。
风电叶片迎风面碳纤维主梁
第一批大规模的商业风力发电场包括额定功率为1 MW或更小的涡轮机，通常配有玻璃纤维增强叶片，长度通常在10至15米之间。如今，海上涡轮机的额定功率通常为6至9MW，叶片长65-80米，并且越来越长，例如2021年维斯塔斯（丹麦Vestas）推出的15MW、115米长的V236-15.0兆瓦海上风机叶片。
风电碳纤维主梁与叶片长度的关系
此外，在海上风电领域，许多开发工作都与浮动海上风电平台有关。漂浮在水面上的平台使风能开发比许多安装在浅水的固定基础涡轮机更靠近海岸。在不同的开发阶段有许多不同的浮动平台概念，其中许多使用复合材料。
复合材料TC接头取代了海上风力发电机应用中传统的导管架基础接头
在过去几年中，除了堆放在垃圾填埋场之外，如何在其寿命终期（end of life ，EOL）处理退役的风力涡轮机叶片也一直是风能公司关注的焦点。风电叶片供应链上的公司正在开发许多解决方案。
例如，2021年，西门子Gamesa率先将其可回收叶片推向海上风电市场，并于2022年7月在德国安装了首批叶片。2022年，该公司还为陆上风电项目推出了新的可回收叶片版本Recyclable Blade。可回收叶片采用环氧树脂和Aditya Birla的可回收胺固化剂制成，使树脂在叶片的EOL时更容易与纤维分离。
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。
我国风电连续多年新增机居全球首位，全球第一风电大国，也是全球最大的风电零部件制造供应链基地。超大型风电光伏基地、海上风电和低速风电开发持续发展中，伴随着这些发展方向，像整套风电机组、海上升压站、海底电缆、运输吊装设备和大型化的叶片、齿轮箱等也会跟着发展。风力发电机叶片正朝着大型化方向发展，这对材料的比强度、比刚度和耐疲劳性提出了更高的要求。
从工艺上看，碳纤维复合材料主梁的成型工艺主要有碳纤维织物真空灌注、预浸料成型、拉挤工艺3种。其中前两者在叶片中应用较早，技术成熟，但随着叶片大型化对重量要求提高，拉挤工艺逐渐成为主流。
复合材料为光伏设备带来新的曙光
光伏作为新能源发电的最佳选择之一，是未来最具确定性的产业赛道。碳纤维在光伏中应用在这几年异军突起，这得益于光伏领域对大尺寸热场的要求。传统的石墨材料无法满足大尺寸坩埚的强度要求，碳碳复合材料成了主流。
碳-碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(<2.0g/cm³)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。
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。以往此类坩埚主要利用高纯石墨制造，但高纯石墨为国外控制，而且随着拉硅单晶炉和多晶铸锭炉生产设备的大型化，石墨材料难以满足。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。
光伏产业中使用的碳碳复合材料坩埚
此外，碳纤维辊可以用于光伏膜的生产、分切中。传统的金属辊筒，自身重量大，机器启动速度慢，惯性大，不仅耗能多、原料损耗大，对生产效率也产生一定的影响。而碳纤维辊具备轻量化、不易磨损、压力均匀、易调节、高精度等优点。
光伏行业中的碳纤维刮胶片和用于光伏膜生产的碳纤维辊
在光伏电池组件中，玻璃纤维增强聚氨酯复合材料边框，拥有优秀的材料性能。同时，作为一种非金属材料解决方案，玻璃纤维聚氨酯复合材料边框还拥有金属边框所不具备的优势，可以为光伏组件制造商带来明显的降本增效。玻璃纤维聚氨酯复合材料力学性能优异，其轴向拉伸强度远远高于传统铝合金材料。同时，其还具有很强的耐盐雾和耐化学腐蚀性能。
光伏组件采用非金属边框封装后，大大降低了形成漏电回路的可能性，有助于减少PID电势诱导衰减现象的产生。PID效应的危害使得电池组件的功率衰减，减少发电量。因此，减少PID现象可以提高电池板的发电效率。
光伏的支架，也正从传统的金属材料慢慢转向复合材料，玻纤增强复材光伏支架多应用于地域空旷、环境恶劣的户外，常年经受高低温、风、雨、强日照的影响，在实际运行中面临的是诸多因素共同影响下的老化，其老化速度更快，而在复合材料诸多老化研究中，目前大多研究的是单一因素下的老化评估，因此开展支架材料多因子老化试验，评估老化性能，对光伏系统的安全运行具有重要意义。
支架的增强材料除了玻璃纤维，也有很多企业选择了高强耐腐蚀性能好、耐侯性能更好的玄武岩纤维。例如，2022年10月，潍坊中创新材料科技有限公司宣布成功开发出国内首台玄武岩纤维光伏支架。
2023年3月5日，北京连续玄武岩纤维科技有限公司与中能华安大数据有限公司就玄武岩纤维光伏支架生产供应订单签署合作协议。
在其他可再生能源技术中的应用
还有其他可再生能源部门也采用复合材料。例如，一种有前途的海洋能源技术是波浪能转换器（wave energy converters，WEC），它可以利用海浪运动来发电。2021，瑞典CorPower Ocean公司建造了第一个全尺寸的纤维缠绕玻璃纤维增强复合材料（GFRP）浮标状WEC的原型，该公司希望到2025年将其扩大为工业规模的海洋能源农场。截至2022年10月，该公司已成功对许多系统部件进行了干态测试，并于2022年11月前将其第一个原型安装在海上进行水中测试。
