能源模块1——总览
一、能源供给侧
由于选取地点的特殊性,并且结合我们小组的设计理念,我们在能源供给上主要采用“以核能为主,太阳能为辅”的供给模式,其中太阳能约占20%,核能约占80%。并且主要转化为电能使用,辅以部分发电时产生的热能,能量形式较为简洁。
同时,由于核能形式在单位时间内产生的能量极大,因此我们采用了较为先进且创新的储能模式来平衡能量在时间维度上可能产生的差异。具体内容详见“能源储存”模块。
具体能源供给数据如下:
供能方式 | 发电量(kWh/yr) | 占比 |
核能 | 1.44*10^7 | 80% |
太阳能 | 3.6*10^6 | 20% |
合计 | 1.8*10^7 | 100% |
新的挑战发生之后,我们世界加入了额外的1050位难民,因此原有的能量供给将调整如下(所有的比例保持不变):
供能方式 | 发电量 | 占比 |
核能 | 2.45*10^7 | 80% |
太阳能 | 6.12*10^6 | 20% |
合计 | 3.06*10^7 | 100% |
二、能源需求侧
在能源的需求端,我们小组分了五大类:工业、生活、科技、公共服务、农林牧渔。
1. 工业
工业上我们主要分了轻工业与重工业两类。和地球上一般的供能需求不同的是,我们考虑到在“百万立方世界”中,由于空间的局限性,在“百万立方世界”中重工业主要表现为建筑和工业品的简单维护升级。因此,重工业的需求量将会远远小于地球上的重工业的占比。但不可否认的是,由于对外探索等需求的存在,重工业分配到的能源也不能太低。因此我们对于轻工业和重工业在工业板块中的占比大致分配为1:1。
2. 生活
由于我们世界的设计理念比较关注居民的心理健康与生活质量,因此我们特意提高了生活模块所需要的能量,从而提高一个更为优质同时又不乏上进心的生活环境。同时,我们考虑将发电时额外产生的部分热能进行收集,从而转化为生活中能够使用的热能,从而一定程度上减少能源浪费。
3. 科技
根据我们世界的设计理念,科技是提升居民生活质量与心里水平,并且实现可持续发展的一个重要手段。同时,我们在选择居民的时候也特意将目光放在了高学历的高素质人才上面。因此,我们也大幅度提高了我们在科技领域的投入。一方面,我们通过建立大型数据中心并维护的方式来实现知识的全面共享和存续,并且也可以用于其他行业中大量的智能化计算与技术共享;另一方面,我们也在科技研发领域提供了大量能源来促进科技研发,从而实现百万立方世界真正解决人类面临的科技瓶颈问题,并促进全体人类发展。
4. 公共服务
公共服务层面我们主要分成了医疗、交通、文体娱乐、设施维护、教育五个方面。其中医疗、交通需求能源较大。同时考虑到居民对于文化与美好生活的需求,我们也在文体娱乐方面投入了不少的能源。同时设施维护和教育也需要能源的投入,但考虑到我们将生产的能耗主要分配到了工业区域,实际上设施维护真正的能耗较小。
5. 农林牧渔
出于对于食品以及部分工业品的需求,我们根据采集到的数据对于农林牧渔四方面分别分配了能源,其中农业所需要的能源较大。
总的来说,各大类的能源使用分布大致如下表:
大类 | 小类 | 小类占比 | 大类占比 |
工业 | 重工业 | 15% | 30% |
轻工业 | 15% | ||
生活 | 日常用电 | 20% | 20% |
科技 | 数据中心 | 15% | 18% |
科技研发 | 3% | ||
公共服务 | 医疗 | 7% | 17% |
交通 | 5% | ||
文体娱乐 | 3% | ||
设施维护 | 1% | ||
教育 | 1% | ||
农林牧渔 | 农业 | 7% | 15% |
林业 | 2% | ||
畜牧业 | 3% | ||
渔业 | 3% |
我们的能流图见右侧
参考国家统计局的一些基本数据,制作如下需求侧能量消费表:
指标 | 消耗量 |
能源人均消费量(千瓦时) | 11283 |
农、林、牧、渔业能源人均消费量(千瓦时) | 226 |
科研人均消费量 | 3000 |
农副食品加工业能源人均消费量(千瓦时) | 101 |
食品制造业能源人均消费量(千瓦时) | 56 |
酒、饮料和精制茶制造业能源人均消费量(千瓦时) | 30 |
纺织业能源人均消费量(千瓦时) | 185 |
纺织服装、服饰业能源人均消费量(千瓦时) | 23 |
皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业能源人均消费量(千瓦时) | 12 |
木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业能源人均消费量(千瓦时) | 27 |
家具制造业能源人均消费量(千瓦时) | 10 |
造纸及纸制品业能源人均消费量(千瓦时) | 98 |
印刷和记录媒介复制业能源人均消费量(千瓦时) | 13 |
文教、工美、体育和娱乐用品制造业能源人均消费量(千瓦时) | 13 |
医药制造业能源人均消费量(千瓦时) | 56 |
化学纤维制造业能源人均消费量(千瓦时) | 63 |
橡胶和塑料制品业能源人均消费量(千瓦时) | 130 |
非金属矿物制品业能源人均消费量(千瓦时) | 843 |
金属制品业能源人均消费量(千瓦时) | 160 |
通用设备制造业能源人均消费量(千瓦时) | 101 |
专用设备制造业能源人均消费量(千瓦时) | 46 |
铁路、船舶、航空航天和其他运输设备制造业能源人均消费量(千瓦时) | 21 |
电气机械及器材制造业能源人均消费量(千瓦时) | 91 |
计算机、通信和其他电子设备制造业能源人均消费量(千瓦时) | 1030 |
废弃资源综合利用业能源人均消费量(千瓦时) | 20 |
电力、热力、燃气及水生产和供应业能源人均消费量(千瓦时) | 870 |
电力、热力的生产和供应业能源人均消费量(千瓦时) | 783 |
燃气生产和供应业能源人均消费量(千瓦时) | 36 |
水的生产和供应业能源人均消费量(千瓦时) | 59 |
建筑业能源人均消费量(千瓦时) | 224 |
交通运输、仓储和邮政业能源人均消费量(千瓦时) | 1028 |
批发和零售业、住宿和餐饮业能源人均消费量(千瓦时) | 348 |
居民生活能源人均消费量(千瓦时) | 1580 |
总人均消耗量在11283kW·h,利用效率在94%左右。
三、能源优先级
按理说采用核能其实不太需要考虑能源优先级的问题。但如果有突发情况,能源使用的优先级为:突发情况应对(不在五类当中)> 农林牧渔 > 数据中心维护(属于科研模块)> 工业 > 公共服务 > 居民生活 > 科研
四、能源管理
由于百万立方世界不考虑经济成本,能源就成为了整个世界最为至关重要的资源。因此,管理能源的人难免相当于拥有了很高的权力。而这是与我们的设计理念背道而驰的。
对此,我们选择采用小规模的区块链等技术,通过提前设计一套完备的能源设施维护管理体系,利用信息系统把所有针对能源设施的操作全部公开,从而确保能源信息的透明化。同时,我们采用轮班的制度来对能源设施进行维护,与信息技术结合,从而避免了个人或小团体对于能源设施的垄断,同时也降低了个人意外导致的能源系统瘫痪。
同时,我们在考虑使用人工智能技术辅助人力来管理能源,从而尽可能保证能源的去中心化,使能源对于所有居民平等、充分的开放。