1．风能

风能总能耗（年）：25%*12999*1500=4874625 kw·h

·设备：采用中国自主研发的“启航号”海上风力发电机组(全球最大功率漂浮式海上风电机组)

该机组功率等级达20MW，叶轮直径260米，扫风面积约5.31万平方米，单台机组年发电量6200万千瓦时。^{【2】【3】}

（根据妈组的实际需求和选址资源数据，一台启航号机组的年发电量为69.94*53100*24*365*0.4=13013204.256 kw·h  故只要配备一组）

机组采用漂浮平台稳定性控制技术和抗台风设计，能抵御17级台风及11米浪高 ，搭载半潜式漂浮平台及系泊系统，突破传统固定式机组水深限制，首次将风力发电拓展至水深50米以上的深远海域。

·所耗体积计算：

（启航号的相关数据未公布，故我们查找了2025全球最大风机之一的明阳智能MySE 18.X-28X 为例进行计算，因为它公布的参数非常惊人且与启航号数据相近）

1. 最大风机的关键参数（以 MySE 18.X-28X 为例）

· 额定功率： 18 MW 以上

· 叶轮直径： D = 280 米（这是目前公开的最大扫风直径之一）

· 轮毂高度： 我们取一个典型值 H = 150 米（对于如此大的叶轮，轮毂高度可能更高，这里保守估计）

· 叶片长度： 约 L = 136 米（叶轮直径280米，减去轮毂尺寸，单支叶片长约136米）

2.计算“结构体积”，这是塔筒、机舱和叶片等实体部件占据的物理空间。

a) 塔筒体积

· 估算塔筒尺寸： 底部直径 D_{base} \approx 10\ \text{米}，顶部直径 D_{top} \approx 5\ \text{米}，高度 H = 150\ \text{米}。

· 塔筒体积（圆锥台）：

   V_{\text{tower}} = \frac{\pi \times H}{3} \times (R_{base}^2 + R_{base} \times R_{top} + R_{top}^2)

   V_{\text{tower}} = \frac{\pi \times 150}{3} \times (5^2 + 5 \times 2.5 + 2.5^2)

   V_{\text{tower}} = 50\pi \times (25 + 12.5 + 6.25) = 50\pi \times 43.75 \approx 6,872 \ \text{立方米}

b) 机舱体积

· 估算尺寸： 长 × 宽 × 高 ≈ 20m × 8m × 8m

· 机舱体积：

   V_{\text{nacelle}} = 20 \times 8 \times 8 = 1,280 \ \text{立方米}

c) 叶片体积（3支）

· 单支叶片平均横截面积估算： ≈ 5 平方米（根部很大，尖部很小）

· 单支叶片体积：   5 \times 136 = 680 \ \text{立方米}

· 三支叶片总体积：

   V_{\text{blades}} = 3 \times 680 = 2,040 \ \text{立方米}

d) 总结构体积

V_{\text{structural}} = V_{\text{tower}} + V_{\text{nacelle}} + V_{\text{blades}}

V_{\text{structural}} = 6,872 + 1,280 + 2,040 \approx 10,192 \ \text{立方米}

结构体积 ≈ 10,200 立方米【4】

【1】GREENWICH

【2】王靛，李晓东，查荣钰，刘晓辉，马腾.漂浮式海上风力发电技术综述，10.13889/j.issn.2096-5427.2025.01.001

【3】刘明，阳雪兵，张学文，黄振荣，卜忠颉.南方能源建设 . 中国中车“启航号”20 MW漂浮式海上风电机组成功吊装，2025 ,12 (01)

【4】MingYang Smart Energy. (2023). MySE 18.X-28X Offshore Wind Turbine. Retrieved from MingYang official website.

     CWEA. (2023). 明阳智能MySE 18.X-28X超大型海上风机发布. 风能专委会CWEA.

2.电池

锂离子电池储能调控系统 [1]

锂离子电池有如下优势：

· 锂锂离子离子电池无记忆效应， 即在未放空电的情况下可随时充电。

· 锂离子电池自放电低， 具体为约1.5％每月。

· 循环次数可达5000 次或更多。

· 输出效率约95％ 。

· 储存充电电量为80％ 时， 能量密度计算为650*0.8=520kWh/m^3。

· 在储存电量不高时， 估计使用时长经过十年后容量仍在80％以上

综合以上优势， 我们把锂离子电池作为一种主要的长期储能手段。由于锂电池的寿命在10 年以内都可以得到保障， 因此我们采取10 年一次大维护， 经常进行短期维护的方式来保证电网短期储能系统的稳定可靠。

在占地体积的计算上， 我们按维持城市一月的电量12999*1500/12=1624875 kWh计算其储能总量。根据资料， 考虑平均能量密度520 kWh/m^3，输出能量密度为494 kWh/m^3，则该部分电芯总体积约为3289.2m^3 。考虑多处建造相应锂电池基地，加入供电模块，相应结构件，安全距离与维护通道后估计为4500m ^ 3。

[1] Thomas Waldmann , Rares-George Scurtu , Karsten Richter  and  Margret Wohlfahrt-Mehrens ,“18650 vs. 21700 Li-ion cells – A direct comparison of electrochemical, thermal, and geometrical properties”,”Journal of Power Sources”,Volume 472, 1 October 2020, 228614

3.核动力船

核动力船的设计

  总述：载货约7500吨，150位游客，40位船员，以核反应堆作为动力来源。

动力：

核动力系统：

美国S9G军用一体化压水式反应堆【1】：这种反应堆将蒸汽发生器集成在反应堆压力容器内，具有结构紧凑、自然循环能力强的特点。这意味着即使在主泵故障时，也能依靠自然循环带出堆芯热量，大大提升了安全性，非常适合对空间和噪音有严格要求的舰艇。

超临界二氧化碳（sCO₂）推进系统【2】：这是当前最前沿的技术。HD现代的核动力集装箱船就采用了该系统，维护方便。

辐射屏蔽：设计采用不锈钢与轻水组合的多层屏蔽系统，这与HD现代的设计思路【3】一致，能有效隔绝辐射，保障船员与乘客安全。

非能动安全系统：引入重力驱动应急冷却装置、负温度系数堆芯设计等。这些设计能在紧急情况下不依赖外部电源，仅靠物理规律（如重力、自然对流）自动冷却反应堆【4】，将堆芯熔毁风险降至极低。

发动机：使用ABB的Azipod® MO吊舱式电力推进系统【5】。由于 Azipod® 装置的推力特性，战术直径减小了 40%。 Azipod® 推进器的转向能力在船舶的整个速度范围内保持不变。 Azipod® 系统动作迅速，可提供更轻松的防撞操作。 通过旋转吊舱，同时在快速有效的机动中保持正 RPM，可以减少多达 50% 的碰撞停止。

载货：

军用标准系固：舱内配备与军用滚装船【6】同级的重型系固点，能牢牢固定集装箱或其他重型货物，即使在高速机动或恶劣海况下也不会移位，保障船体稳性。

考虑到新世界特殊情况：设计将包含重型车辆跳板和舰舷重型起重机，使其在不具备现代化码头设施的条件下也能进行作业。

   载人：

        甲板上方：60间客房，初定为两人间，可根据需求进行修改。每间为5*7*2.5，且配备阳台1*7*1。其中阳台采用内嵌式装甲阳台。平时是开放的观景空间，当传感器检测到恶劣天气或安全威胁时，一层高强度复合装甲玻璃将无声升起，在3秒内将阳台封闭为一个坚固的观景廊，确保安全与视野兼得。

                   操控室（一楼）与一部分生活设施（二楼）在两排客房中央，占用占1400立方米。

        甲板下方：35间客房其中包括20间船员房间。每间为5*8*2.5。大部分生活设施在甲板下方，如餐厅，医疗室，小影院，KTV，小型阅览室等。

        房间详情见科技树。

  船体：

模块化更换：整艘船的管路、阀门、电气设备均采用标准接口。一旦某部分受损，损管队可以直接切断受损段，换上预制的标准化模块，如同拼接乐高积木。这远比在现场进行复杂焊接和调试要快得多。

强大的损管系统：全船高压泡沫灭火系统。应急排水系统（包括便携式潜水泵和固定式排水泵）。

船体草图：

   空间计算：11000+5430+1600=18030立方米。

【1】薛焕松.美海军弗吉尼亚级攻击核潜艇 [J].舰船天地，2004，(10)：49-53

【2】梁铁波,唐鑫,钱奕然,等.微型堆SCO2布雷顿循环系统构型及参数优化[J].原子能科学技术,2023,57(9):1706-1719.DOI:10.7538/yzk.2023.youxian.0274.

【3】https://www.hd.com/en/newsroom/media-hub/press/view?pageIndex=1&pageRowSize=10&listRowSize=10&typeCd=&detailsKey=3435&srchTagYn=&q=SMR&f=3     企业官网

【4】雷斌, 刘斯亮, 周勇, 刘建阁. 浮动式压水堆安全注射系统的发展与设计概述[J]. 核科学与技术, 2017, 5(3): 116-124

【5】https://new.abb.com/marine/zh/systems-and-solutions/azipod-%E7%94%B5%E5%8A%9B%E6%8E%A8%E8%BF%9B%E7%B3%BB%E7%BB%9F                        企业官网

【6】吴克南.我国滚装船运输军事重装备的适用性研究[D].大连海事大学,2016.