能源供给侧

一、太阳能

（一）主要设施：太阳能—光热发电站：

位于原象世界的塔式发电站与陆上主体建筑灯塔共享同一个塔身，高度为200m，塔身平均直径为20m，占地大约6w立方。

该塔式发电站使用400面定日镜，每面定日镜（由28面反射镜组成）占地120m^2，厚度5mm，加上支架共计体积（400*（120*0.005*2））=480立方，几乎忽略不计。

根据敦煌的塔式发电站，1.2w定日镜设计年发电量3.9亿度，我们采用300面，加之威海光照强度较敦煌弱，E=（1815/1912）*400/12000*3.9*10^8

大约为1000w度每年，可以满足年能耗的（10000000/（14888*1588）约=42%）

（二）样例参考：

（1）中电建若羌光热项目：

吸热塔高度：189米。

底部直径：23米。

顶部直径：16.8米。

（2）敦煌首航100兆瓦熔盐塔式光热电站：

• 定日镜数量：1.2万多面定日镜，以同心圆状围绕着吸热塔。

  镜场总面积：镜场总反射面积达140多万平方米。

  设计年发电量：达3.9亿千瓦时（kWh）。

  储热时长：达到了11小时，使电站能够在夜间或阴天也能够发电，从而实现了24小时连续发电的能力。

（3）中海阳塔式定日镜：中海阳提供的塔式定日镜有不同的型号，其中：

中海阳提供的塔式定日镜有不同的型号，其中：

SDHM-DT2：厚度为2毫米，最大宽度为1700毫米，最大长度为1900毫米，反射率为94.5%;

SDHM-DT3：厚度为3毫米，最大宽度为2250毫米，最大长度为3250毫米，反射率为93.7%;

SDHM-DT4：厚度为4毫米，最大宽度为2600毫米，最大长度为3250毫米，反射率为93.6%。

（三）数据分析：

根据国家太阳能光伏（电）产品质量检验检测中心发布的《2022年中国风能太阳能资源年景公报》，2022年全国平均水平面总辐照量约1563.4 kWh/m²，最佳斜面总辐照量约1815.8 kWh/m²

考虑到威海的日照时数高于全国平均水平，我们可以推测威海的水平面总辐照量和最佳斜面总辐照量应该也高于全国平均值。

二、核能

（一）主要设施：微型有机工质冷却核反应堆

参考李晴，夏榜样，李司南，卢迪《微型有机工质冷却核反应堆概念研究》中的案例（美国的小型核电站Pipua（净发电功率为11.4Mw） 和 前苏联的模块化试验堆Arbus其净发电功率为 750kw）

（二）利用方式：

通过上述的资料分析可知，设计一个净发电功率为1.5Mw的小型核反应堆是合理的。小型核反应堆将安装在两艘“先锋号”船只上，先锋号在原象世界和序国世界之间往返航行，提供世界发展初期的能量调度。在航行时会进行海水淡化、提供动力，停泊在岸时为陆地供电。由于其功率较低，不会造成较大的蓄能压力。

三、生物质能

（一）主要设施：

（1） 连续搅拌罐反应器（CSTR）：CSTR是一种密闭的容器，通过搅拌装置使发酵原料和微生物充分混合，从而提高反应效率。原料以恒温连续投料或半连续投料的方式进入反应器，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液菌种混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。CSTR内的物质不断流动，反应物和产物同时流入和流出，这使得其能够维持稳定的反应条件。

（2）气体分离膜技术：参考在德国北莱茵-威斯特法伦州的第 1000 套配备赢创 SEPURAN® Green 气体分离膜的沼气提纯装置，通过处理粪便等有机物，其每小时可产生原料沼气 1,600 Nm³。搭载赢创 SEPURAN® Green中空纤维气体分离膜后，该装置能够提纯出高纯度生物甲烷，以及每小时1,200千克的生物二氧化碳。作为一种气候友好型燃料，生物甲烷的环境效益显而易见。 

（二）利用方式：

沼气原料的来源：生活产生有机物，产生的粮食秸秆，同时（针对百万立方的能源概念）可以增加农作物的投入，畜牧业的粪便等，工业产生的有机物，和污物处理系统相结合。

计划建设连续搅拌罐反应器（CSTR）两座，共4000m3。依照对现有设施的参考换算，年处理秸秆量可达九千三百吨，处理畜禽粪污一万三千吨，年产沼气150万立方米

（三）数据分析：

如果用于燃烧，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其他燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。取发热平均值换算为能量：150w*（20800+23600）÷2÷3600=462.5wkwh

如用于发电，现阶段沼气发电机组的发电效率在42%左右，然而在发电同时，可以利用发电机组本身产生的余热用于沼气生产，或者生活制冷、取暖等方面，从而使得沼气发电机组的综合利用效率（发电效率与热效率）达到了80%以上

可发电465.2w*42%=195.39wkwh，1953900/（14888*1588） *100%=8.24%

四、未来演变

能源供给侧：在成功解码植物的光合作用后，我们将构建专门用于光合作用的生物体。依赖这种专门生物体的光合作用，我们对核能等其它能源的需求将逐渐减少。在居民到达新地点后，可以直接将这种生物体作为基本的能量来源。结合部分有机燃料，即可满足生产生活的大部分需求。对于工业生产，科技研发等能耗功率大的产业，在未解锁高功率供能生物时，仍然提供核能的能源支持。在生物技术日趋成熟之后，可基本实现高功率供能，高能量值材料的全覆盖。

能源需求侧

一、储能设施

（一）锂离子液流电池：

（1）基本结构

锂离子液流电池主要由以下几部分组成：

电池主体：包含两个电池单元（正极和负极）。

电解质液体：通常由锂盐（如LiPF6）溶解在有机溶剂中组成，提供锂离子的传导介质。

储罐：用于存储电解质液体，并在充放电过程中进行循环。

泵和管道：用于循环电解质液体，以保持电池的运行。

正极（阴极）：通常使用锂钴氧化物（LiCoO2）、锂铁磷（LiFePO4）或锂镍钴锰氧化物（NMC）作为正极材料。这些材料具有良好的电化学性能和稳定性，能够有效嵌入锂离子。

负极（阳极）：常用石墨材料，因其具有良好的导电性和较高的锂离子嵌入能力。新型材料如硅基材料也在研究中，因其潜在的高容量。

（2）工作原理

充电过程

电源连接：充电时，外部电源提供电流，使锂离子从正极迁移到负极。

反应过程：

在正极（阴极），锂离子被释放，同时发生氧化反应

锂离子通过电解质迁移到负极，并嵌入负极材料（如石墨）中

放电过程

负载连接：放电时，锂离子从负极迁移回正极。

反应过程：

在负极，锂离子释放并脱嵌，同时发生还原反应

在正极，锂离子再结合并还原

（3）循环过程

电解质液体在外部储罐中循环，确保电池在充放电过程中始终有充足的锂离子和电解质。同时，泵和管道的设计可以优化流动和热管理。

（4）计算论证

由Wiki百科数据，锂离子液流电池能量密度为108wh/L

所需体积：5500*10^6/108=5.093*10^7L≈5.1wm3