風電產業：復合材料產業的中流砥柱
作為復合材料重要的終端市場，風電是當前碳纖維最大下游需求來源。風力發電產業的發展直接影響復合材料行業的市場規模，進而影響企業收入規模。
風電葉片主要由樹脂基體（36%）、增強材料（28%）、芯材（12%）、粘接劑（11%）等組成，樹脂基體主要提供葉片的韌性與耐久度，增強纖維材料則主要提供葉片結構的剛度與強度。
復合材料在比強度、比模量上具有技術材料無可比擬的優越性，因此成為目前大型風力發電葉片的首選材料。復合材料在整個風電葉片中的重量一般占到90%以上。其中承力結構由玻璃纖維或碳纖維復合材料組成，賦予結構較強的力學性能。復合材料葉片一般由根部、外殼和加強筋或梁三部分組成，與同級別高模玻纖主梁相比，采用碳纖維可實現減重20-30%。以122m長葉片為例，葉片重量的減輕可以大幅降低因自重傳遞到主機上的載荷，進而可以減少輪轂、機艙、塔架和樁基等結構部件15%～20%的重量，有效降低風機10%以上的整體成本。
風電葉片迎風面碳纖維主梁
第一批大規模的商業風力發電場包括額定功率為1 MW或更小的渦輪機，通常配有玻璃纖維增強葉片，長度通常在10至15米之間。如今，海上渦輪機的額定功率通常為6至9MW，葉片長65-80米，并且越來越長，例如2021年維斯塔斯（丹麥Vestas）推出的15MW、115米長的V236-15.0兆瓦海上風機葉片。
風電碳纖維主梁與葉片長度的關系
此外，在海上風電領域，許多開發工作都與浮動海上風電平臺有關。漂浮在水面上的平臺使風能開發比許多安裝在淺水的固定基礎渦輪機更靠近海岸。在不同的開發階段有許多不同的浮動平臺概念，其中許多使用復合材料。
復合材料TC接頭取代了海上風力發電機應用中傳統的導管架基礎接頭
在過去幾年中，除了堆放在垃圾填埋場之外，如何在其壽命終期（end of life ，EOL）處理退役的風力渦輪機葉片也一直是風能公司關注的焦點。風電葉片供應鏈上的公司正在開發許多解決方案。
例如，2021年，西門子Gamesa率先將其可回收葉片推向海上風電市場，并于2022年7月在德國安裝了首批葉片。2022年，該公司還為陸上風電項目推出了新的可回收葉片版本Recyclable Blade。可回收葉片采用環氧樹脂和Aditya Birla的可回收胺固化劑制成，使樹脂在葉片的EOL時更容易與纖維分離。
目前海上風電的發展，需要更長葉片、更大功率的風機，對碳纖維的需求也就更高，而海上風電的特殊性，使碳纖維在海上風電中應用的潛在機會更多。
我國風電連續多年新增機居全球首位，全球第一風電大國，也是全球最大的風電零部件制造供應鏈基地。超大型風電光伏基地、海上風電和低速風電開發持續發展中，伴隨著這些發展方向，像整套風電機組、海上升壓站、海底電纜、運輸吊裝設備和大型化的葉片、齒輪箱等也會跟著發展。風力發電機葉片正朝著大型化方向發展，這對材料的比強度、比剛度和耐疲勞性提出了更高的要求。
從工藝上看，碳纖維復合材料主梁的成型工藝主要有碳纖維織物真空灌注、預浸料成型、拉擠工藝3種。其中前兩者在葉片中應用較早，技術成熟，但隨著葉片大型化對重量要求提高，拉擠工藝逐漸成為主流。
復合材料為光伏設備帶來新的曙光
光伏作為新能源發電的最佳選擇之一，是未來最具確定性的產業賽道。碳纖維在光伏中應用在這幾年異軍突起，這得益于光伏領域對大尺寸熱場的要求。傳統的石墨材料無法滿足大尺寸坩堝的強度要求，碳碳復合材料成了主流。
碳-碳復合材料是碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料。具有低密度(<2.0g/cm³)、高強度、高比模量、高導熱性、低膨脹系數、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩定性高等優點，是如今在1650℃以上應用的少數備選材料，最高理論溫度更高達2600℃，因此被認為是最有發展前途的高溫材料之一。
光伏產業中所使用的碳-碳復合材料主要是用于制造坩堝，作為熔煉多晶硅或單晶硅的器皿，在氫化爐熱場、直拉單晶熱場、多晶鑄錠爐熱場、太陽能電池鍍膜等工藝作為關鍵設備。以往此類坩堝主要利用高純石墨制造，但高純石墨為國外控制，而且隨著拉硅單晶爐和多晶鑄錠爐生產設備的大型化，石墨材料難以滿足。碳碳復合材料具有可設計性和良好的熱物理性能,和石墨熱場材料相比，具有非常大的優勢。
光伏產業中使用的碳碳復合材料坩堝
此外，碳纖維輥可以用于光伏膜的生產、分切中。傳統的金屬輥筒，自身重量大，機器啟動速度慢，慣性大，不僅耗能多、原料損耗大，對生產效率也產生一定的影響。而碳纖維輥具備輕量化、不易磨損、壓力均勻、易調節、高精度等優點。
光伏行業中的碳纖維刮膠片和用于光伏膜生產的碳纖維輥
在光伏電池組件中，玻璃纖維增強聚氨酯復合材料邊框，擁有優秀的材料性能。同時，作為一種非金屬材料解決方案，玻璃纖維聚氨酯復合材料邊框還擁有金屬邊框所不具備的優勢，可以為光伏組件制造商帶來明顯的降本增效。玻璃纖維聚氨酯復合材料力學性能優異，其軸向拉伸強度遠遠高于傳統鋁合金材料。同時，其還具有很強的耐鹽霧和耐化學腐蝕性能。
光伏組件采用非金屬邊框封裝后，大大降低了形成漏電回路的可能性，有助于減少PID電勢誘導衰減現象的產生。PID效應的危害使得電池組件的功率衰減，減少發電量。因此，減少PID現象可以提高電池板的發電效率。
光伏的支架，也正從傳統的金屬材料慢慢轉向復合材料，玻纖增強復材光伏支架多應用于地域空曠、環境惡劣的戶外，常年經受高低溫、風、雨、強日照的影響，在實際運行中面臨的是諸多因素共同影響下的老化，其老化速度更快，而在復合材料諸多老化研究中，目前大多研究的是單一因素下的老化評估，因此開展支架材料多因子老化試驗，評估老化性能，對光伏系統的安全運行具有重要意義。
支架的增強材料除了玻璃纖維，也有很多企業選擇了高強耐腐蝕性能好、耐侯性能更好的玄武巖纖維。例如，2022年10月，濰坊中創新材料科技有限公司宣布成功開發出國內首臺玄武巖纖維光伏支架。
2023年3月5日，北京連續玄武巖纖維科技有限公司與中能華安大數據有限公司就玄武巖纖維光伏支架生產供應訂單簽署合作協議。
在其他可再生能源技術中的應用
還有其他可再生能源部門也采用復合材料。例如，一種有前途的海洋能源技術是波浪能轉換器（wave energy converters，WEC），它可以利用海浪運動來發電。2021，瑞典CorPower Ocean公司建造了第一個全尺寸的纖維纏繞玻璃纖維增強復合材料（GFRP）浮標狀WEC的原型，該公司希望到2025年將其擴大為工業規模的海洋能源農場。截至2022年10月，該公司已成功對許多系統部件進行了干態測試，并于2022年11月前將其第一個原型安裝在海上進行水中測試。
