农业

人均年消费谷物138 kg、蔬菜及食用菌108.6 kg、鲜瓜果61.6 kg^[1][2]，年需谷物345 t、蔬菜272 t、水果154 t。植物工厂单位体积年产量＝0.33 kg/(m²·日)×0.7 m²/m³×365日≈84 kg/(m³·年)^[3]。蔬菜与水果按六成由人工光承担，其体积＝(272 t+154 t)×0.6÷84 kg/m³≈3043 m³；其余四成占用礁体自然光层约1500 m³；菌类30 t占约200 m³。谷物按容重0.75 t/m³^[4]、储备10年，体积＝345 t×10÷0.75≈4600 m³。空间合计≈3043+1500+200+4600≈9343 m³，加育苗、分级包装与缓冲储备约600 m³后约9900 m³。能耗＝(272+154) t×0.6×12.25 kWh/kg+30 t×6 kWh/kg+冷藏与初加工0.2 GWh≈3.13+0.18+0.20≈3.5 GWh/年。物资投入：营养液原料（硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钾、微量元素）按每吨蔬菜8 kg计，年需约2.5 t；育苗海绵与基质年约1.2 t；LED灯具按5年更换，年耗约240套^[5]；周转箱与包装循环使用，年补充约1 t。

畜牧业及捕鱼等：

人均年消费肉类25 kg^[1][2]、水产品20 kg、蛋16 kg、奶15 kg、藻类8 kg，年需肉类62.5 t、水产50 t、蛋40 t、奶37.5 t、藻类20 t；肉类中禽40 t、猪22.5 t，水产中鱼类20 t、贝类30 t。养鱼水体＝20 t÷60 kg/m³≈333 m³，按1.5倍围护取500 m³；贝藻在外海按贝类3 kg/(m³·年)、藻5 kg/(m³·年)计，占用(30 t÷3+20 t÷5)＝14000 m³水体，属占用水体而非结构体积；猪按75 kg/头计^[6]，年出栏＝22.5 t÷75 kg≈300头，180日龄出栏则在栏150头，栏位1.2 m²/头×3.0 m层高×1.5倍通道系数≈810 m³；蛋鸡＝40 t÷18 kg/只^[7]≈2222只，肉鸡按45日龄年出栏约18200只、在栏约2244只，奶山羊80只，禽舍与羊舍合计约600 m³；加屠宰分割冷藏700 m³、饲料仓400 m³、饲料加工与液氧间200 m³、捕捞船200 m³，结构体积合计≈500+810+600+700+400+200+200≈3400 m³，另占用礁体外水体1.4万m³。能耗＝循环水养鱼5 kWh/kg^[8][9]×20 t＝0.10 GWh＋孵化屠宰冷藏0.06＋捕捞0.02＋饲料加工0.02，扣除粪污沼气发电约0.01，净≈0.19 GWh/年。物资投入：配合饲料约148 t/年精料（禽按料肉比2.0约80 t、猪按2.8约63 t、羊约5 t）另加藻粉20 t，猪苗300头、禽苗2.5万只，液氧与消毒剂年约5 t，网箱与缆绳年补充约2 t；粪污约120 t/年，产沼气约6000 m³^[10][11]、发电约1万kWh。

海水淡化：

规模按每人每日150升^[12]、循环需水375立方米每日，净损失10%即约38立方米每日，设计取75立方米每日含冗余。进水30克每升、回收率45%，进水约167立方米每日，浓水约92立方米每日^[13]、盐度约54克每升；盐产量每立方米产品66.7千克，即每日约5吨、每年约1800吨，社区食盐年需5至9吨，故全部排海^[14]。体积：低温多效蒸馏300、小型反渗透含预处理与能量回收250、储水与消防罐800、后处理与药剂间60、取排水与泵房100、膜与管束备件库100，合计约1600立方米；集热场与盐田落地后建设，不计入。能耗：电为0.05加0.02加0.01^[15]，合计约0.09吉瓦时每年；热为2.2吉瓦时热每年^[16]，按年集热682度热每平方米^[17]需集热面积约3200平方米，初期屋顶布1000平方米，余量用电转热补，每吉瓦时热折0.33吉瓦时电。物资：反渗透膜600至800支^[18]、钛或铜镍管束一批、混凝助凝药剂每年约5吨。

医疗：

就诊量按每人每年6.8次^[19][2]计算，2500人年诊疗约17000人次，日均47人次，八间诊室可承接。住院按年出院475人次、平均住院8天计算，年占用床日3800，常态占用10至12张床，24张床留出应急与隔离余量。体积：医疗中心约2100立方米（门诊、急诊、手术、产房、检验、影像、药房、住院、消毒供应、后勤合计约648平方米乘3.2米层高），两个卫生站各180立方米^[20]共360，药品耗材与疫苗冷链库300（含两年储备），医用气体制氧间与瓶组40，医疗废水消毒间30^[21][22]，合计约2830立方米。能耗：洁净空调通风^[23]与病房按医院建筑能耗约束值110度每平方米每年^[24]计算，约为0.078吉瓦时；高压蒸汽灭菌与消毒0.012^[25]，制氧机0.026，冷链0.018，检验影像等设备0.016；合计约0.15吉瓦时每年。灭菌与热水另需热0.05吉瓦时热每年，由蒸汽锅炉或电锅炉供。物资：药品每年约1.25吨，一次性耗材每年约2吨，检验试剂每年约0.5吨，医用氧自产，敷料使用本地棉与无纺布。

生物质回收及沼气池补充：

污水量按每人每日排放 120 升^[26]计算，约 300 立方米每日、年约 10.9 万立方米；污染负荷按每人每日 BOD 60 克、COD 120 克、氮 12 克、磷 2 克计算，年约 BOD 55 吨、COD 110 吨、氮 11 吨、磷 1.8 吨。生活垃圾按每人每日 0.8 千克^[2]计算，约 2 吨每日、730 吨每年，其中厨余 40%、可燃物 37%、可回收 18%、有害 5%。沼气按每千克挥发性固体产气 0.35 立方米计算^[11]，厨余年产 1.85 万立方米、黑水与猪粪 1.6 万立方米，共 3.4 万立方米，发电约 0.05 吉瓦时；可燃物 270 吨按低热值 12 兆焦每千克热解气化，产电约 0.15 吉瓦时^[27]。体积：膜生物反应器与消毒 300、消化罐占位 200、中水储罐 200、堆肥间 150、热解与净化 300、分类转运站 150、有害废物封存 80、除臭风机房 60，合计约 1440 立方米。能耗：膜生物反应器 0.066 吉瓦时、搅拌与泵 0.016、风机 0.006、热解 0.10，合计 0.19；自发电 0.20，净外购接近零，调峰取 0.02；消化增温与堆肥需热 0.1 吉瓦时热，由余热供。

中央厨房：

按每人每日三餐计为 7500 餐，年约 274 万餐。炊事电耗按每人每日 0.8 度计约 0.73 吉瓦时；餐具按每人每日 3 套、每套 0.05 度计 0.14 吉瓦时；厨房冷藏与通风 0.05 吉瓦时，合计 0.92 吉瓦时每年。用水：烹饪与清洗每人每日 20 升计 50 立方米每日，洗碗每套 0.6 升^[28]计 4.5 立方米每日，年约 2 万立方米。体积：中央厨房 800 平方米乘 3.5 米约 2800、六个卫星点各 120 平方米乘 3.0 米共 2160、餐具清洗中心 200 平方米乘 3.5 米约 700、油烟净化与备餐冷库 50，合计约 5710 立方米。物资：餐具按每人 3 套、每套 5 件共 3.75 万件，瓷器与不锈钢各半，年破损补充约 5%；碱与皂每年约 5 吨；厨房加热设备总功率约 1.2 兆瓦^[29]，集中在三餐前两小时。

通讯与网络：

通信量按每人每月 20 吉字节^[30]计，2500 人约每月 50 太字节、平均约 160 兆比特每秒，骨干按 10 吉比特每秒设计^[31]。体积：主备机房各 120 立方米共 240、约 20 个接入点每个 2 立方米共 40、广播与中继 30，合计约 310 立方米。能耗：核心与二十台服务器平均 20 千瓦年约 0.175 吉瓦时；接入点共 6 千瓦年约 0.053 吉瓦时；广播、门禁与终端约 0.02 吉瓦时，合计约 0.25 吉瓦时每年，机房制冷另计在空调负荷。机房配不间断电源^[32]，四小时后备储能，电池每六年更换。物资：单模光纤约 50 公里、光模块 500 只、服务器与存储三十年备件、终端每户一台。

制造与维修

体积：工场 1500 平方米乘 7 米约 10500 立方米，备件库 800 平方米乘 6 米约 4800，电子维修与计量室共 120，合计约 15420 立方米。能耗：机床装机约 300 千瓦^[32]按年 2000 小时计 0.6 吉瓦时，焊接与切割 0.1，热处理炉 0.2，增材 0.2^[33]，合计约 1.1 吉瓦时每年；热处理与表面处理另需热 0.3 吉瓦时热每年。材料投入按每年钢材 50 吨^[34]、铝 10 吨、铜 5 吨、再生塑料 20 吨、陶瓷玻璃 30 吨计。选型偏结构简单、可手工修复的机型，避免高集成度专机。

汽车与船舶：

体积 6,350 立方米（车库1,800＋船舶1,200＋机库3,350）；能耗 519,300 千瓦时/年（车辆22,300＋船舶347,000＋远期150,000）。^{[35][36][37][38]} 体积 5,250 立方米（车间4,000＋换电站750＋加注站500）；能耗 447,000 千瓦时/年（打印175,000＋换电120,000＋制氢75,000＋维保29,000＋再制造48,000）。^[39][40][41]

公共交通：

体积 2,740 立方米（机库900＋垂起坪360＋机房122＋接驳棚1,350＋信号柜10）；能耗 437,200 千瓦时/年（充电174,200＋车路云101,600＋接驳138,600＋信号13,100）。^[42][43][44]

物流仓储：

体积 43,550 立方米（管道19,650＋CST管14,100＋立体仓9,600＋机库200）；能耗 440,000 千瓦时/年（真空134,000＋胶囊150,000＋立体仓126,000＋配送30,000）。^{[45][46][47][48]}

公共空间：

体积 5,152 立方米（机房175＋屏177＋消波礁4,800）；能耗 179,280 千瓦时/年（MR 44,880＋LED屏134,400）。^[49][50][51] 体积 3,780 立方米（XR社交2,700＋脑机360＋议事厅720）；能耗 148,240 千瓦时/年（XR 64,500＋脑机41,600＋议事厅42,200）。^{[52][53][54][55]}

体积 16,150 立方米（海洋馆16,000＋光场舱150）；能耗 328,918 千瓦时/年（馆基础160,000＋CAVE 76,230＋裸眼3D 37,752＋大屏18,876＋数字人7,260＋光场28,800）。^[56][57][58]

体积 12,600 立方米（XR馆3,150＋剧场6,300＋影院3,150）；能耗 218,754 千瓦时/年（XR 59,000＋剧场86,000＋影院74,000）。^[59][60][61]

参考文献

[1] 国家统计局《中国统计年鉴》表6-4 全国居民人均主要食品消费量。https://www.tjnjdata.com/navipage-n3024120601000203.html

[2] 国家统计局《中国统计年鉴》年鉴入口。https://www.stats.gov.cn/sj/ndsj/

[3] 集装箱式植物工厂赛事实测（产量 0.33 kg/(m²·日)、能耗 12.25 kWh/kg）。https://www.ntv.cn/content/1/398/991398931.html

[4] GB 1351《小麦》容重 750 g/L——国家粮食和物资储备局标准答复。https://sousuo.lswz.gov.cn/html/zmhd/jzxx/2022-05/05/content_270150.shtml

[5] IEEE 智能植物工厂 LED 评估。https://ieeexplore.ieee.org/document/11608388

[6] 育肥猪出栏体重、日龄与料肉比。http://www.xmfeed.com/html/news/321.html

[7] 蛋鸡年产蛋量与良种性能。http://www.ygsite.cn/m/show.asp?trcms=1&id=1328

[8] 工厂化循环水养殖系统集成与产能——中国水产科学研究院验收报道。https://cafs.ac.cn/info/1024/24032.htm

[9] 低水头循环水养殖系统性能评估——North American Journal of Aquaculture。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1749-7345.2011.00456.x

[10] 猪粪产沼气参数——中国农业科学院沼气所。https://biogas.caas.cn/UpLoadEditor/file/20141125/20141125152703_1942.pdf

[11] 畜禽粪污厌氧产气估算（UN-CSAM）。https://un-csam.org/sites/default/files/2020-10/F-Biogas.PDF

[12] WHO《Domestic water quantity, service level and health》第 2 版。https://www.who.int/publications/i/item/9789240015241

[13] Jones et al., STOTEN 2019, 657:1343——浓水量与盐产量。https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.076

[14] Panagopoulos et al., STOTEN 2019, 693:133545——零排放结晶能耗。https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.07.351

[15] Elimelech & Phillip, Science 2011, 333:712——反渗透能耗。https://doi.org/10.1126/science.1200488

[16] Al-Karaghouli & Kazmerski, RSER 2013, 24:343——多效蒸馏能耗。https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.12.064

[17] NASA POWER——舟山年辐照 3.735 kWh/(m²·日)。https://power.larc.nasa.gov/

[18] USBR《Desalting Handbook for Planners》Report 72, 2003——膜寿命。https://www.usbr.gov/research/dwpr/reportpdfs/report072.pdf

[19] 国家卫生健康委员会《我国卫生健康事业发展统计公报》入口。http://www.nhc.gov.cn/guihuaxxs/s3586s/new_list.shtml

[20] WHO《Water and sanitation for health facility improvement tool (WASH FIT)》。https://www.who.int/publications/i/item/9789241549738

[21] WHO《Health-care waste》事实清单。https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/health-care-waste

[22] 《医疗废物管理条例》。

[23] GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》。

[24] GB/T 51161-2016《民用建筑能耗标准》。

[25] WHO《Decontamination and reprocessing of medical devices for health-care facilities》。https://www.who.int/publications/i/item/9789241549851

[26] WHO《Sanitation and health》——污水与卫生负荷。https://www.who.int/publications/i/item/9789241514705

[27] IEA Bioenergy——热解气化。https://www.ieabioenergy.com/

[28] ENERGY STAR——商用洗碗机水耗与能耗。https://www.energystar.gov/products/commercial_food_service_equipment/commercial_dishwashers

[29] IEA-4E——感应加热效率。https://www.iea-4e.org/

[30] ITU 统计——人均流量水平。https://www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Pages/stat/default.aspx

[31] GSMA——5G / Wi-Fi 6 覆盖与功耗。https://www.gsma.com/

[32] ISO/IEC 30134 数据中心能效指标（原文档标注为 ISO 70038）。https://www.iso.org/standard/70038.html

[33] NIST Additive Manufacturing Database。https://www.nist.gov/amd

[34] worldsteel——废钢与电弧炉能耗。https://worldsteel.org/

[35] 人民网四川《植入式全固态扣式电池》——龙泉三号2.0达1045Wh/L（医疗电池）。http://sc.people.com.cn/n2/2026/1021/c345167-41728441.html

[36] 澎湃新闻 全固态电池进展——车用全固态约400Wh/kg实验室水平。https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_34301203

[37] 长安大学 电解水制氢能耗研究——制氢能耗4.0—4.8kWh/Nm³。https://transport.chd.edu.cn/cn/article/doi/10.19818/j.cnki.1671-1637.2022.04.004?viewType=HTML

[38] IEEE 空客ASCEND超导电驱论文——500kW超导电驱系统。https://www.advancedconductor.com/wp-content/uploads/2024/01/Nilsson-E.-IEEE-Trans.-Appl.-Supercond.-34-4801704-2024.pdf

[39] UCAT Q-frame 3D打印机——实测≤2kW/h。https://ucat3d.com/en/products/q-frame

[40] 蔚来换电站技术说明——单电池20—80kW。https://us.nio.com/blog/chargeable-swappable-upgradable-power-solution

[41] Hovogen 电解能耗基准——PEM制氢能耗水平。https://www.hovogen.com/post/electrolyzer-energy-consumption-benchmark-2026-kwh-per-nm-across-pem-systems

[42] 亿航智能官网 EH216-S——620kg/30km/130km/h。https://www.ehang.com/cn/ehang216s/

[43] 中国民航局 EH216-S适航专用条件——载重650kg版本说明。http://www.caac.gov.cn/PHONE/HDJL/YJZJ/202112/P020211203312757258337.pdf

[44] 北京经信局 边缘算力（MEC）——单点功耗低于280瓦。https://www.beijing.gov.cn/hudong/zmhdsy/zjdc/202405/P020240523625092763418.pdf

[45] HyperloopTT官方投资者演示稿——管径4.0米/胶囊2.7米/载重20吨。https://www.hyperlooptt.com/hyperlooptt/wp-content/uploads/2022/11/HyperloopTT-Investor-Presentation_November-2022.pdf

[46] PortNews 孟买TuTr 650米货运段——2026年投运。https://en.portnews.ru/news/397368/

[47] AutoStore 自动化立体库——40台年能耗约13,600千瓦时。https://www.autostoresystem.com/it/insights/the-many-possible-uses-of-autostore

[48] DJI FlyCart 30 货运无人机——载重30kg级。https://www.dji.com/au/flycart-30

[49] 北京日报 首钢园MR文旅案例——MR文旅已商用。https://peking.bjd.com.cn/content/s6a2ce742e4b03fa51a7fc8f6.html

[50] Joyway LED户外显示屏——峰值功率800W/㎡。https://joywayled.cn/product/videotube-2/349.html

[51] 人民网海外版 珊瑚消波礁工程——生态消波结构。http://paper.people.com.cn/rmrbhwb/pc/content/202412/07/content_30033473.html

[52] 重庆两江新区 Mirra XR社交——XR社交空间商用。https://www.liangjiang.gov.cn/mixmedia/a/202601/09/WS696060a0e4b01c208771679e.html

[53] EMOTIV Insight 意念头箍——功耗300—480mAh级。https://www.emotiv.com/products/insight?page=4

[54] 羊城晚报 类脑个人计算机专访——2027年上市预期。http://news.qq.com/rain/a/20261021A0AWQA00

[55] 中国科协 类脑计算——类脑个人计算机方向。https://www.cast.org.cn/xw/BWTJ/art/2026/art_37ac281a5b274fafb1dd985855adfa7a.html

[56] 深圳市公共建筑能耗定额SJG34——文化场馆80kWh/㎡·年。https://zjj.sz.gov.cn/attachment/1/1635/1635036/12441451.pdf

[57] NEC工程投影案例——单投影0.6kW级。http://www.projector-window.com/projector2019/nec/nec-190917-al.htm

[58] 光明网 博物馆AI数字人——讲解数字人已商用。https://news.gmw.cn/2026-08/23/content_38958071.htm

[59] 幻影星空 大空间XR产品——450㎡级XR场馆。https://www.xd5d.com/product/show/post-19.html

[60] 西安浐灞生态区 全感剧场——五感六觉剧场已验证。http://cbip.xa.gov.cn/zwgk/shgysy/ggwhty/2086655738712731649.html

[61] DP 8K激光投影机——单机约2kW。https://www.dp-china.com.cn/dp-projectors/insght-laser-8k/