供给侧计算

1.风能

  参考：原版阅读-我国首个高空风能发电示范项目成功发电 (cnki.net)

风能利用方面，采用2*2.4兆瓦伞梯组合型陆基高空风能发电技术路线，结构如下。

伞梯高空风能发电系统中的伞组通过氦气球提供初始升力上升到一定高度后， 打开做功伞，在500 m以上高空采集捕获风能。在此过程中，主缆绳受到巨大拉力，带动地面卷扬机、齿轮箱转动，将风能转化为机械能。最后，地面发电设备将机械能转化为电能实现发电。

经过计算，其年发电量可达到2*2400000*3600*6500/（3.6*10^6）=31200kWh

2.光伏发电

参考文献：胡叶广，张成等，太阳能光热发电的集热技术现状及前景分析[J].科学技术与工程,2021,2021(9);3421-3427

Ren, Y., Zhang, D., Suo, J. et al. Hydroxamic acid pre-adsorption raises the efficiency of cosensitized solar cells. Nature 613, 60–65 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05460-z

"Dye-Sensitized vs. Thin Film Solar Cells" , European Institute for Energy Research, 30 June 2006

采用Essig博士在洛桑联邦理工学院研发的镓铟磷/硅双接面太阳能电池，让太阳能转化效率达30%

采用400w单晶硅太阳能光伏板在建筑区侧方占用约2500平米的地区，按海南年均日照时长2200小时计算，每年发电量约达到1222k度，此外所有高层建筑的玻璃采用由瑞士洛桑联邦理工学院科学界研发的染料敏化太阳能电池替代，仿照哥本哈根国际学校大楼，覆盖约12000块使用dsc技术的蓝色透明太阳能电池板，每年约发电300k度，总共约占全世界年耗能量的6%,总发电量1.5mkwh

3、储能

计算所需锂离子电池体积

本世界日均耗电量记作20000kWh

储能时间记作5小时

发电厂的发电稳定性系数为0.95

锂离子电池充放电效率记作90%

则根据公式：储能容量=（日均电力消耗量*储能时间）/（发电厂的发电稳定性系数*充放电效率）

储能容量=（20000*5）/（0.95*0.9）≈116960kWh

所需锂离子电池体积V=储能容量/体积能量密度=116960/1653.65≈70m³

4、光解水制氢

光催化 OWS

光催化 OWS 在装有 AM1.5G 过滤器的 300 W Xe 灯下在含有 50 ml 去离子水的 390 ml Pyrex 室中进行。负载 Rh/Cr 的 0.8 cm × 0.8 cm 光触媒晶片2O3核心/外壳和钴3O4纳米颗粒在容量为 10 mL 的支架中稳定。支架安装在 Pyrex 室的底部，并由真空密封的石英盖和真空密封的塑料环覆盖。在光催化反应之前，将腔室抽真空至减压，这有助于减少反反应并增强反应中产生的氢和氧的提取。一个真空密封的塑料环用真空密封的石英盖连接腔室。经测量，光催化剂晶片上的光强度为 3,800 mW cm−2通过热电堆探测器（919P，Newport Corporation）。循环水层或隔热层用于在连续光照下控制腔室的温度（扩展数据图3 和 4），并将反应室保持在稳定的温度下。在实验开始时，腔室的气相中仅存在水蒸气。随着氢气和氧气的产生，腔室中的压力随着反应时间的增加而增加（扩展数据表 2）。使用真空密封注射器每小时手动取样产生的氢气和氧气，并在配备热导检测器和 5-Å 分子筛柱的气相色谱仪 （Shimadzu GC-8A） 中进行分析。热导检测器和以高纯氩为载气的 5-Å 分子筛柱分别在 110 °C 和 50 °C 下工作。在光催化剂的稳定性测试中，每小时对腔室进行反复抽真空，以排除上一个循环产生的氢气和氧气，然后再进行下一个循环。

按最大STH效率9.2%计算， 海南省年均总辐射量2000w/m²，每年每平方米产生氢能约2000*9.2%=184w占地500平方米每年能量产量0.806mkwh

来源：Solar-to-hydrogen efficiency of more than 9% in photocatalytic water splitting

Solar-to-hydrogen efficiency of more than 9% in photocatalytic water splitting

Peng Zhou, Ishtiaque Ahmed Navid, Yongjin Ma, Yixin Xiao, Ping Wang, Ye, BaowenZhou, Kai Sun & Zetian Mi 

5、潮汐能发电

以国内目前正在运营的最大的潮汐能发电站浙江江厦潮汐试验电站为参考指标，考虑到规模，能源条件等差异，世界未来的潮汐能发电站单机装机容量最多能在500kW左右，由于潮汐能并非主要能源，机组最多只有1~2个，综合下来考量，年发电量，单机大约1*10^6kWh，总发电量2mkwh

6、溢流式小型沼气池

采用上流式厌氧污泥床（UASB）和厌氧过滤器等高效发酵装置，提高了沼气的产量和原料的利用率。

1. 特点：

发酵充分：原料流动路径长，减少了水压式沼气池中常见的短路问题，提高了原料的分解率和利用率。

压力稳定：有利于沼气灯、灶具的燃烧，同时减少了因压力变化大而影响沼气微生物代谢活性的问题。

管理方便：不需要频繁的大换料，维护管理相对容易。

产气率高：平均池容产气率可达0.4立方米/立方米·天，原料产气率可达0.3立方米/千克固形物。

主要部件可工厂化生产，保证了建池的质量。

2. 技术规范：

发酵池按照国家标准设计，例如GB-4750-84标准。

容积为6立方米，年均日产气量约为1.306立方米，年均地容产气率为0.362立方米/立方米·天。

在日均温度15℃以上的条件下（以200天计），两年平均日产气量为1.557立方米，地容产气率为0.433立方米/立方米·天。

3. 产气量计算：

根据中国沼气网的数据，日产气量可达1.557立方米，年产气量除可解决全年照明用气外，还可满足五口之家245天一日三餐的生活用能。

需求侧计算

农牧业，渔业能量分析：

总体需求：…[1]

每个成年人每天预估：

推荐摄入的谷类（粮食）在200g到300g之间，这里我们取平均值250g。

蔬菜的推荐摄入量为300g至500g，我们取平均值400g。

畜禽肉、水产品的推荐摄入量为120g至200g，这里我们取平均值160g

那么一年约2000人：

粮食：91.25kg/人/年×2000人=182.5吨

蔬菜：146kg/人/年×2000人=292吨

肉类：58.4kg/人/年×2000人=117吨

考虑到损失浪费，粮食年产200吨，蔬菜年产320吨，肉类年产125吨（其中鱼虾类50吨…[2],肉类75吨）

参考:

[1]《中国居民平衡膳食宝塔（2022）》

[2]《海南省居民营养与健康状况调查》

能耗计算：

1.农业

采用植物工厂。植物工厂的能耗主要包括光源、温控系统（如空调、加热和制冷系统）、通风系统、营养液循环系统等，其中光能占到60%，温控占25%，剩余15%。…[1]

对光能，LED灯比传统光源更节能，可将能耗从每公斤蔬菜降至6.5度电。…[2]

于是总体约：10度/千克

全年：520000千克×10度/千克=5200Mwh

[1]《植物工厂发展势头迅猛：能耗降低是难点，应用拓展很关键》

[2]《高光效低能耗LED智能植物工厂关键技术及系统集成》

2.畜牧业

按kimi和文心一言估计，约5Mwh/吨

故约375Mwh/年

 3.渔业

根据联合国粮农组织的数据，全球捕捞渔业的平均油耗强度为每吨毛重（渔获加工前的重量）620升（527千克）

于是约26350kg燃油

此按30%转化效率，变为95Mwh/年

 小卫星

有关卫星的能源情况：

[1]整体：

名称：流浪者一号。

外貌：大致学习风云一号

1. 主体

2. 太阳电池阵板

3. 支撑板

4. 电源损耗器

5、6. 扫描辐射计

7. 红外地平仪

8. 天线群及其统一反射

9. 天线

图：风云一号外观

[2]需求侧

百度百科：功率约256w

对应一年 33Mwh

[3]供给侧

太阳帆板供给全部能量

两块3m*1.2m 太阳帆板

按太阳常数：约1367W/m*m

最后必然满足