能源问题的加剧为社会经济的健康可持续发展带来了极为不利的影响，为能实现经济可持续发展的目标，我国加强了对节能减排工作的投入，且在本年度的5月15日正式印发了《2022-2022年节能减排低碳开展行动方案》，其中指出实现节能减排是促进生态文明建设的重要手段，也是实现经济提质增效的必要途径。在节能减排政策的引导下，要求各个行业和领域均需落实节能减排的生产计划，尤其是那些能源消耗量较大的行业，需要积极响应国家的号召。碳纤维复合材料作为一种轻量化和高强度材料在多个领域中均发挥了较好的技术优势，可以解决技术层面的难题，是实现节能减排目标的重要技术内容。
1.碳纤维复合材料在新能源项目中的应用
1.1风力发电项目建设的困境
电力生产属于资源消耗量较大，且对大气环境影响较为突出的能源生产行业，在电力能源需求量逐步增大的形势下，资源消耗量呈现出持续上升的态势，虽然近些年推出了节能减排的政策要求，但受到技术水平的限制，资源损耗现象仍旧存在，对环境的威胁也不可忽视。针对此类问题，我国大力倡导建设新能源项目，即利用太阳能和风能代替煤炭资源，以达成节能减排的目标。但风力发电的过程中可以发现，风力发电水平会受到叶片长度、刚性和质量的直接影响，而受到风机能量输出水平的限制，其长度和质量存在极值，一旦超出特定的值，则会影响电力输出质量，这导致风力发电机组的容量始终处于较小的状态，制约了新能源发电项目的进一步建设与发展。
1.2碳纤维复合材料在风力发电项目建设中的作用
风力发电项目的容量之所以难以有效提升，与其自身的叶片材料性能相关，如能将原本的玻璃纤维材料更换为轻量化、高刚度的材料，则可进一步增大叶片的长度和刚度，使其在不超过风机能量输出限值的基础上，增大风电机组的容量和发电水平。碳纤维复合材料作为一种轻量化、高强度、高刚度的复合型材料可以被作为叶片制作中的首选材料，同时碳纤维复合材料还具备较强的耐腐蚀性和耐疲劳性，可有效延长叶片的全生命周期，对于降低新能源项目建设成本也具有积极作用。在3MW的风力发电机组中，将碳纤维复合材料应用于叶片主要承力部位的制造中，可使其叶片长度增加至40m，而在5MW的风力发电机组中的应用，可使其叶片长度增加至61.5m，最大旋转直径为126.3m，可显著提升风力发电机组的容量和发电效率。
2.碳纤维复合材料在石油开采领域中的应用
2.1石油开采作业面临的困境
石油作为社会生产中的主要能源之一，为了满足生产需求，石油开采的深度不断增大，其中不乏一些深井、超深井以及部分腐蚀井的开采作业，相对来说开采难度较大，且由于所处环境比较复杂，机械化开采的程度增大。现阶段较为常用的开采机械为抽油杆，在早期开采的过程中可以发现，抽油杆表现出自重大，易于腐蚀和疲劳等弊端，在一定程度上制约了油田开采的效率，且增大了石油开采的成本投入。目前，我国现有的油井共8万余口，超过95%的油井需要采取机械开采技术，而有近2万余口油井属于深度较大，存在腐蚀特性的油井，开采难度可想而知。此部分开采难度偏大的油井均需要借助抽油杆技术完成开采作业，但由于抽油杆技术自身的限制，会造成大量的成本投入，不利于石油开采事业的良性发展。因此，当前的工作要点应为采用新技术和新材料代替抽油杆提高石油开采效率的同时，控制开采成本。
2.2碳纤维复合材料在石油开采作业中的作用
基于石油开采作业中抽油杆耐腐蚀性差和易于疲劳损伤的问题，相关技术研发部门相继开展了针对碳纤维复合材料的抽油杆制造工艺的研究，目的在于发挥碳纤维复合材料的性能优势，改善抽油杆的耐腐蚀性和抗疲劳性，增强抽油杆的环境适应能力，以降低石油开采的成本。现阶段，以碳纤维复合材料为制造原材料的石油开采装备已经陆续投入使用。相关统计数据显示，我国既有的抽油设备总量超出10万台，其中电动机的装机总量为3500MW，年耗电量约为百亿千瓦，而采用碳纤维抽油杆进行作业时可节能50%左右，如果碳纤维抽油杆的应用占比20%，则每年可节约10亿kWh左右的电能，可见其节能效益十分明显。此外，石油开采的作业环境十分复杂，尤其是进行超深层开采或者腐蚀井开采时，井下空间中存在大量腐蚀性气体，将直接威胁抽油机械的性能，而碳纤维抽油杆则具备较强的抗腐蚀性，表现出了较强的抗腐蚀能力，在环境较为恶劣，腐蚀性气体较多的空间内，仍旧可以持续作业。
3.碳纤维复合材料在节能技术中的应用
3.1电力传输中面临的困境
电能需求不断增大的基础上，也加大了电网运行的压力，致使部分输电线路始终处于超负荷运行的状态下。实践表明，通过提高导线的运行温度，可起到提高线路输电能力的作用，当其温度高达140℃，其输电能力可以增长一倍，有效改善了线路输电能力不强的问题。但实际上，如果导线的温度长时间处于高温状态下，会使其自身的弹性变形转变为永久性变形，并带来机械强度损失的问题，这意味着，即便是导线恢复正常温度，也无法使输电线路恢复最佳机械强度系数。当其机械强度损失达到一定值时，会引发导线弧度增大、摇摆不定和抗振能力下降等问题，对线路使用寿命和使用安全带来极大威胁。
3.2碳纤维复合材料在电力传输中的作用
电力传输中面临的主要问题便是传输过程中的线损问题和输电线路负荷偏大的问题，将碳纤维复合材料应用于导线制作中，形成复合芯线导线可充分发挥碳纤维复合材料的耐高温性能，有效消除电力传输中的热效应。据统计数据分析，碳纤维芯线导线的应用可使相同传输容量下的线损率降低8%左右，以年发电量为32559亿kWh为计算依据，其每年最少可减少260kWh的电能损失，表现出了显著的节能优势。
结语：目前来看，碳纤维复合材料已经被应用于多个领域，除在上文中提到的几个领域发挥较好的节能减排效果以外，在航空制造和交通运输等领域中的节能减排作用也十分明显。其高强度、高刚度以及轻量化等特点可以有效代替一些自重大和强度、刚度较小的生产材料，为工业生产的进步提供可靠的材料支持。从材料应用性能的层面来分析，其在节能减排中的作用还不局限于此，如能不断加大对碳纤维复合材料的技术研发，必定使其具备更好的应用前景。
参考文献：
[1]刘浏.碳纤维表面处理及其复合材料性能研究[D].长春工业大学,2019.
[2]解江浩.节能减排背景下汽车碳纤维复合材料应用的关键技术研究[J].小型内燃机与车辆技术,2018,47(05):87-91.
