能源模块 1 —— 总览
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ABSTRACT / 摘要
一条河、一座湖、一口井。硕多岗河在 3,377 m 处进水,2.98 m³/s 走 7.5 km 引水系统落到镜面湖,落差 94 m,出力 2,283 kW。采暖由 1,800 m 地热井直供,不进电账;燃料项为零。
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一 源头|以硕多岗之水,哺育百年文明
取水口在基地以东 7.5 km,河面高程 3,377 m(27.7519N 99.7633E);尾水落到镜面湖 3,283 m,总落差约 94 m。设计方案取水量 2.98 m³/s,总发电功率约 2.98 × 87.5 × 9.81 × 0.892 = 2,283 kW;装机容量取 2 × 1,200 kW,单机检修保留 50 %余量。
硕多岗河汇集了盆地 370 km² 的降水,全域流量 3.07–6.07 m³/s,年均水量 4.66。计划取水量 2.98 m³/s,约占年均流量的 64 %;但枯期流量降到约 1.30 m³/s,由镜面湖储备电力填补缺口。
采用径流式取水,在地下隧洞铺设管道引水
发电后河水回灌到岩层,净消耗水量为零;对地表的扰动仅限于 7.5 km 隧洞
二 形式|纯粹的电力
统计中只计算电力及燃料消费。严谨起见,在此一并列出地热与太阳光功耗
直接开采高压地下水,井深 1,500–2,000 m,地层温度 ≥64 ℃,可稳定提供 55/45 ℃ 热水 4.1–4.8 L/s,用于支撑末端 171 kW 热负荷。
正常作物生长吸收太阳光不计能耗,只有冬季 / 阴天补光消耗电力,详见农业
三 需求|1,247 kW 与能耗曲面
| 类目 | 均值 kW | 峰值 kW | 年电量 MWh | 占终端 |
|---|---|---|---|---|
| 居住与建筑 | 168.5 | — | 1,476.4 | — |
| 美学工程 | 164.2 | — | 1,438.4 | — |
| 农业与食品 | 236.0 | 276.8 | 2,067.4 | 18.9 % |
| 工业 | 89.7 | 112.4 | 785.9 | 7.2 % |
| 社会制度与人文 | 215.0 | 435.3 | 1,883.3 | 17.2 % |
| 整体安全 | 340.2 | 349.0 | 2,980.6 | 27.3 % |
| 轨道系统 | 33.0 | 33.0 | 289.1 | 2.6 % |
| 合计 | 1,246.7 | 2,254.2 | 10,921.0 | 100 % |
数据来自五名组员。准确性尚未得到验证。
总体上,总需求 1,246.7 kW 按照电力损耗系数 1.1166,需要源头至少 1,392.1 kW 供电量,为装机总容量 2,400 kW 的 58.1 %。年总用电量约 10,921.0 MWh,人均 4,368 kWh,折毛后为 4,878 kWh,仅占 7,999kwh 红线的 61.0 %。
趋势上,全年瞬时能耗的峰值 2,254 kW 出现在 12 月 31 日 19 时,当天为跨年夜灯会。干季(11–4 月)日均约 1,360 kW,雨季则为 1,135 kW,相差 225 kW。
四 消费|三种转化形式
电力在消费侧有三种主要用途,各自保障社会生活不同方面:
| 用途 | 载体 | 说明 |
|---|---|---|
| 直供 | 220 V / 50 Hz 电网 | 照明、算力、家电、医疗、教育、交通等等 |
| 电机驱动 | 变频器 + 电机 | 工业机群、水泵、风机、电梯等机械功场景 |
| 热 | 热循环泵 / 太阳能集热 / 散热处理 | 采暖、生活热水、炊事、工艺恒温 |
热用途部分,电力只用于维持热循环正常工作。实际热量采集来自地热本身,视作能耗为零
五 优先等级|按重要性递减
一级 生命维持:供水、污水与固废、医疗、通风、生态监测。基础设施使用 UPS 保证全天候稳定。
二级 生产:农业与工业。允许短暂停工,无法承受长期暂停。
三级 社会运行:交通、ICT、教育、养老等等社会保障需求。
四级 美学:树冠、时间环、镜面湖、仪式灯光。唯一可整段关停的负荷。
六 转化路径
源侧取水 → 压力钢管 → 水轮机 → 发电机 → 按损耗系数 1.1166 折算 → 两条能量总线:电(220 V / 50 Hz)与热(55/45 ℃ 地热直供)。全方案能源来源唯一,燃料链为应急备份,无副产物处理。
七 三类总输入
| 线 | 载体 | 流向 | 量 |
|---|---|---|---|
| 水 | 压力水 8.5 bar | 硕多岗河 3,377 m → 镜面湖 3,283 m | 2.98 m³/s / 2,283 kW |
| 热 | 热水 45–55 ℃ | 地热井 1,800 m → 采暖末端与温泉池 | 190 kW 热功率 |
| 电 | 交流 10 kV | 厂房 → 基地配电所 → 基地内部 | 2,283 kW 毛 / 2,044 kW 净 |
三条线的性质不同。水线是基地最主要的能量来源;热线的热量来自深层地热,无需转换直接进入生产生活;电线承接水线能量,经系数折算后分配给各模块。
八 引水线路纵剖面
平面上,取水路径为总长 7.49 km 的直线路径,从硕多岗河延伸至基地外侧。地表上,从 3,356 m 的取水口开始先向上抬升到 3,814 m 的分水岭,再回落到 3,283 m 的镜面湖。洞身按 0.3 % 的斜率从底坡直接穿出,最大埋藏深度约 463 m。
0+000 进水枢纽,4+480 调压井,7+400 厂房。干洞前段只有 30 m 覆土,到 1+900 已是 463 m —— 这段埋深就是全线唯一无法绕行的理由。
RESEARCH NOTES / 研究记录
- 01对应竞赛站页面:能源模块 1 —— 总览
- 02源侧:硕多岗河 27.7519N 99.7633E,河面 3,377 m,汇流 370 km²
- 03水:2.98 m³/s / 94 m 落差 / 2,283 kW / 装机 2×1,150 kW
- 04热:地热井 1,800 m / 64 ℃ / 4.6 L/s / 自流 3.0 bar
- 05账:毛 2,283 kW,净 2,044 kW,折算系数 1.1166,人均 7,999 kWh/人·年
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