全球首創(chuàng)仿生自發(fā)電混凝土問世!儲能技術再突破 2025年或迎產業(yè)化落地

根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布《2025-2030年中國儲能行業(yè)市場需求預測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃研究報告》顯示分析，2025年全球建筑行業(yè)正經歷一場由“高能耗”向“能源綜合體”轉型的革命。東南大學繆昌文院士團隊研發(fā)的仿生自發(fā)電-儲能混凝土技術，通過將水泥基材料轉化為能源生產者與儲存者，直擊建筑行業(yè)碳排放占比超50%、能耗占比超45%的痛點。該技術不僅填補了清潔能源受天氣制約的供應缺口，更以“發(fā)電+儲能”一體化模式重塑能源格局。從服務區(qū)可充電道面到低空經濟跑道，從偏遠地區(qū)基站到建筑儲能墻板，其應用場景覆蓋交通、建筑、通信等多領域，標志著混凝土材料從“環(huán)境負擔”向“生態(tài)伙伴”的跨越式發(fā)展。本文結合最新技術突破、市場數據與產業(yè)案例，深入剖析仿生自發(fā)電混凝土的技術原理、產業(yè)化瓶頸及商業(yè)化路徑，為企業(yè)戰(zhàn)略布局與政策制定提供參考。

市場現狀分析

2.1 技術突破與產品特性

自發(fā)電水泥基超材料：團隊研發(fā)的N型和P型熱電水泥，通過溫差驅動熱電轉換，實現持續(xù)發(fā)電。N型水泥在1℃溫差下可產生約40.5毫伏電壓，P型水泥熱電效率較傳統(tǒng)材料提升40倍以上。其抗壓強度提升60%、韌性增強10倍，破解了傳統(tǒng)熱電材料力學性能不足的難題。

自儲電水泥基超級電容器：通過在混凝土內部搭建離子通道，將離子導電率提升6個數量級，2萬次充放電循環(huán)后仍能保持95%以上初始電容，使用壽命與建筑同步?；谔胤N磷酸鎂水泥的儲能材料，離子電導率達101.1mS/cm，超越現有商用固態(tài)電池材料。

雙向冷凍冰模板法：通過模擬植物維管微觀形態(tài)，實現水泥基材料高強、高韌、高離子導電率的統(tǒng)一。該方法已獲國家專利，為技術規(guī)?；瘧玫於ɑA。

根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布《2025-2030年中國儲能行業(yè)市場需求預測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃研究報告》顯示分析

2.2 應用場景與商業(yè)化進展

交通基礎設施：與浙江省交通集團合作的可充電道面將于2025年底或2026年初落地，新能源車主在服務區(qū)停車即可充電。測算顯示，每公里道面年發(fā)電量可達10萬度，滿足20戶家庭年用電需求。

建筑領域：儲能墻板可存儲居民住宅約一天用電量，與光伏配套使用可提升光伏利用率30%以上，降低用電成本超50%。南京某試點項目顯示，采用該技術的建筑綜合能耗降低40%，碳排放減少35%。

偏遠地區(qū)通信：無人基站、環(huán)境監(jiān)測傳感器等設備可依靠水泥自發(fā)電特性穩(wěn)定運行，解決傳統(tǒng)電源供應難題。在青藏高原某試點中，基站維護成本降低60%，數據傳輸穩(wěn)定性提升80%。

低空經濟：自供電混凝土跑道可為飛行器提供無障礙起降場地，并在停留時補充續(xù)航能量。測算顯示，單條跑道年可為500架次飛行器補充電量，相當于減少燃油消耗10萬升。

2.3 市場規(guī)模與競爭格局

全球市場：據預測，2025年全球智能建筑材料市場規(guī)模將達1200億美元，其中自發(fā)電-儲能材料占比超15%。中國作為全球最大建筑市場，潛在需求超千億元。

國內競爭：目前，東南大學團隊技術處于全球領先地位，但已有多家企業(yè)布局相關領域。例如，中國建材集團與清華大學合作研發(fā)的“光伏-儲能一體化混凝土”進入中試階段，海螺水泥投資的“相變儲能混凝土”項目年產能達50萬立方米。

政策支持：國家“十四五”規(guī)劃明確將智能建筑材料列為重點發(fā)展方向，多地出臺補貼政策。例如，浙江省對采用自發(fā)電混凝土的項目給予30%的建安成本補貼，深圳市將相關技術納入綠色建筑評價標準加分項。

表1：仿生自發(fā)電混凝土應用場景與經濟效益對比

數據來源：中研普華整理

影響因素分析

3.1 技術成熟度與成本瓶頸

材料成本：自發(fā)電水泥需添加稀土元素，當前成本較普通水泥高300%;自儲電水泥的電極材料依賴進口，價格波動風險大。

生產效率：雙向冷凍冰模板法工藝復雜，單條生產線日產能僅50立方米，較傳統(tǒng)工藝低60%。

標準缺失：全球尚無自發(fā)電-儲能混凝土相關標準，檢測認證體系滯后，制約商業(yè)化推廣。

3.2 市場需求與接受度

建筑行業(yè)慣性：傳統(tǒng)設計院與施工單位對新材料持謹慎態(tài)度，某試點項目因“缺乏案例參考”被延期。

消費者認知：調查顯示，60%的業(yè)主對“會發(fā)電的混凝土”持觀望態(tài)度，擔憂安全性與維護成本。

替代技術競爭：光伏幕墻、氫能儲能等技術發(fā)展迅速，自發(fā)電混凝土需證明其綜合成本優(yōu)勢。

3.3 政策與資本驅動

政策紅利：中國“雙碳”目標下，多地出臺強制新建建筑使用綠色建材的政策，例如北京市要求2025年綠色建材應用比例達80%。

資本布局：2024年，全球智能建筑材料領域融資超50億美元，其中自發(fā)電-儲能材料占比達40%。紅杉資本、高瓴資本等機構已介入相關企業(yè)。

國際合作：東南亞、中東等地區(qū)對低碳建材需求旺盛，中國與東盟簽署的《智能建筑合作備忘錄》明確將自發(fā)電混凝土列為重點推廣技術。

未來預測分析

4.1 產業(yè)化路徑與時間表

2025-2026年：技術中試與標準制定階段。東南大學團隊計劃建設年產能10萬立方米的中試線，聯(lián)合中國建材集團等企業(yè)制定行業(yè)標準。

2027-2028年：商業(yè)化推廣初期。重點突破交通、建筑兩大領域，形成“材料-設計-施工”全產業(yè)鏈解決方案。預計2028年市場規(guī)模突破50億元。

2030年：全面產業(yè)化階段。技術成本較2025年下降70%，全球市場份額超20%，成為低碳建筑的主流選擇。

4.2 區(qū)域市場潛力

中國：政策驅動下，2025-2030年市場規(guī)模年復合增長率達60%，重點布局長三角、粵港澳大灣區(qū)等國家戰(zhàn)略區(qū)域。

東南亞：依托RCEP政策紅利，在越南、泰國等地建設生產基地，滿足當地基建需求。預計2030年東南亞市場份額占全球的15%。

中東：沙特“2030愿景”推動下，在迪拜、利雅得等地推廣儲能墻板與可充電道面，解決高溫環(huán)境下的能源供應難題。

表2：2030年仿生自發(fā)電混凝土區(qū)域市場潛力預測

數據來源：中研普華整理

中研普華產業(yè)研究院建議

加速技術降本：通過規(guī)?；a與國產替代降低材料成本，例如開發(fā)低成本稀土替代材料、建立國產電極材料供應鏈。

完善標準體系：聯(lián)合行業(yè)協(xié)會、檢測機構制定自發(fā)電-儲能混凝土的設計、施工、驗收標準，推動技術納入綠色建筑評價標準。

培育市場需求：通過政府示范項目、企業(yè)案例庫建設提升市場認知度，例如在保障性住房、城市更新項目中強制應用。

加強國際合作：參與ISO、ASTM等國際標準制定，通過“一帶一路”合作在東南亞、中東等地建設生產基地，規(guī)避貿易壁壘。

探索商業(yè)模式：推廣“材料+能源服務”模式，例如向建筑業(yè)主出售電能而非材料，通過長期收益分攤初期成本。

如需獲取完整版報告及定制化戰(zhàn)略規(guī)劃方案請查看中研普華產業(yè)研究院的《2025-2030年中國儲能行業(yè)市場需求預測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃研究報告》。