本年以來，碳纖維在電網(wǎng)中的使用不斷增多：4月28日，河南鄭州電網(wǎng)首次在110千伏線路上使用碳纖維復合芯導線；5月15日，碳纖維導線在陜西電網(wǎng)首次露臉；10月16日，國家電網(wǎng)公司科技項目"國產(chǎn)碳纖維在復合資料導線中的使用技能研究"經(jīng)過驗收。碳纖維導線使用于電網(wǎng)中有哪些優(yōu)勢？現(xiàn)在的工業(yè)開展形勢是怎樣的？
碳纖維：被寄予厚望的新資料
近年來，無論是我國政府還是國家電網(wǎng)公司，都在大力推動新資料、新技能、新工藝的使用。這里所說的新資料，是指新出現(xiàn)的或正在開展的、具有傳統(tǒng)資料所不具有的優(yōu)異性能和特殊功能的資料。從這個角度看，碳纖維無疑算是新資料的典型代表。
碳纖維是一種首要由碳元素組成的高性能纖維，其含碳量隨種類不同而異，但一般在90%以上。碳纖維既具有碳素資料的固有特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱、耐腐蝕，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟性和可加工性。因此，碳纖維是一類性能奇特、用途廣泛的化工新資料，有人甚至賦予其"新資料"和"夢幻資料"的美譽。
在碳纖維的眾多性能中，其力學性能z.ui為人所津津樂道--密度不到鋼的四分之一，抗拉強度卻是鋼的7~9倍，抗拉彈性也高于鋼。
因為新資料都具有優(yōu)異性能，以碳纖維為代表的新資料工業(yè)開展受到我國高度重視，并被寄予厚望。
2009年11月，國務院總理溫家寶發(fā)表《讓科技引領中國可持續(xù)開展》的講話，新資料工業(yè)由幕后走向臺前，工業(yè)扶持方針相繼推出。
2012年2月發(fā)布的《新資料工業(yè)"十二五"開展規(guī)劃》中，碳纖維低成本化與高端創(chuàng)新示范工程成為十項嚴重工程之一，可見方針制定部門對于碳纖維工業(yè)的重視。
根據(jù)《規(guī)劃》，"十二五"期間，國家將要點建設江蘇連云港、山東威海、吉林碳纖維及其復合資料基地，安排開發(fā)聚丙烯腈基碳纖維的原絲工業(yè)化生產(chǎn)技能，圍繞聚丙烯腈基碳纖維及其配套原絲開展技能改造，進步現(xiàn)有纖維的工業(yè)化水平。到2015年，完成碳纖維產(chǎn)能1.2萬噸，基本滿足航空航天、能源電力等領域的需求。
本年5月30日，國務院常務會議討論經(jīng)過《"十二五"國家戰(zhàn)略性新興工業(yè)開展規(guī)劃》，其中說到"新資料工業(yè)要大力開展新型功能資料、先進結(jié)構(gòu)資料和復合資料"。其中，要"大力開展"的"先進結(jié)構(gòu)資料"和"復合資料"都與碳纖維有關(guān)。
碳纖維復合芯導線：抱負的架空輸電線路資料
現(xiàn)代經(jīng)濟的快速開展對電網(wǎng)的輸電能力提出了更高要求。為了進步輸電線路的輸送容量，在現(xiàn)有線路走廊的基礎上盡可能多地輸送電力，各國都在努力尋求抱負的架空輸電線路用導線，以取代傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線。2003年，美國復合技能有限公司首次推出碳纖維復合芯導線，使得這種新資料導線迅速成為輸電線路領域的明星。
碳纖維復合芯導線與傳統(tǒng)的鋼芯導線比較，有很多長處：
y.i，重量輕，密度小。碳纖維復合芯的密度為1.90克每立方厘米，而鋼芯為7.8克每立方厘米。這意味著，使用碳纖維復合芯的話，可以使塔桿間距增大，從而減少16%的桿塔，相應地減少占地面積，節(jié)約出資。
第二，強度高，拉斷的抗破壞力大。碳纖維復合芯的拉伸強度是普通鋼絲的1.97倍，是高強度鋼的1.7倍。實驗表明，前者比鋼的抗破壞力進步了30%左右。
第三，導電率高，載流量大。在相同直徑條件下，碳纖維復合芯導線的載流量進步了29%。
第四，線路損耗小。碳纖維復合資料是一種非磁性資料，當導線經(jīng)過溝通電時，不會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，呈現(xiàn)出較小的溝通電阻。一般來說，可減少輸電損耗6%。
此外，碳纖維復合芯還耐腐蝕，使用壽命長，熱膨脹系數(shù)小。條件試驗表明，碳纖維復合芯導線比普通鋼芯導線更加適應晝夜溫差大、冬夏溫差大的地區(qū)。
現(xiàn)在，碳纖維復合芯導線在全球范圍內(nèi)已經(jīng)進行了幾萬千米的掛網(wǎng)實驗，我國也有130多條線路掛線運行，總長超過7000千米。
國內(nèi)工業(yè)現(xiàn)狀：
開展空間大并有待進步水平。我國從20世紀60年代起就注意到開展碳纖維的重要性，基本與國外一起起步。多年來盡管取得了一些進展，但總體來說開展較為緩慢，與國外先進國家有較大差距，研制和生產(chǎn)水平大約相當于國外上世紀70年代末期水平，可謂是研發(fā)"老人"，工業(yè)化"新手"。
當時，我國碳纖維工業(yè)開展面臨著三大問題：首先，原絲質(zhì)量不過關(guān)。原絲水平落后是制約我國碳纖維工業(yè)開展的一大因素，不僅影響碳纖維的質(zhì)量，也影響其產(chǎn)量、生產(chǎn)成本和商場競爭能力。因此，建設高質(zhì)量的原絲生產(chǎn)線，保證碳纖維生產(chǎn)安穩(wěn)、質(zhì)量優(yōu)異，才能在關(guān)鍵技能上打破國外的封鎖與壟斷。其次，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)線規(guī)模小。價格無疑是制約碳纖維使用的重要因素之一。當時世界首要碳纖維生產(chǎn)廠商都在致力于降低碳纖維生產(chǎn)成本，但國內(nèi)很多企業(yè)的生產(chǎn)成本甚至要高于國外企業(yè)的碳纖維銷售價格。z.ui后，產(chǎn)品質(zhì)量有待進步。與國外企業(yè)已經(jīng)完成安穩(wěn)生產(chǎn)高質(zhì)量碳纖維比較，國產(chǎn)碳纖維現(xiàn)在還存在毛絲較多等質(zhì)量問題。
盡管存在著諸多問題，但是也應看到，我國碳纖維的研發(fā)和工業(yè)化正處于歷史z.ui好時期--國家投入大量資金對碳纖維的基礎理論及使用進行研究；許多地方政府正在積極招商引資；相關(guān)企業(yè)也有大手筆的出資。
使用初期，碳纖維導線的價格約為普通鋼芯鋁絞線的10倍，現(xiàn)在則已經(jīng)降至3~4倍。盡管采用碳纖維復合芯導線的一次性出資仍然較大，但是跟著經(jīng)濟的不斷開展，我國部分地區(qū)電力供需矛盾將更為突出，使用碳纖維復合芯導線改造現(xiàn)有輸電線路，依然是一個較有誘惑力的選擇。一起，使用碳纖維復合芯導線在降低線路損耗上具有比傳統(tǒng)鋼芯鋁絞線更明顯的優(yōu)勢，這進一步增強了碳纖維復合芯導線在電網(wǎng)中使用的優(yōu)勢。
現(xiàn)在，我國每年新增輸電線路約100萬千米，改造老化線路約20萬千米。跟著碳纖維導線滲透率的進步，碳纖維的用量也將增加。
