能源板块1-总览
模块一 能源总览
本模块回答四个问题：供给多少（量）、各种能源占多少（占比）、需求多少（量）、各种终端消耗占多少（占比）、按什么优先级分配（分配思路）、能量怎么走（转化路径）。
1.1 世界设定与能源哲学
本世界选址青岛胶州湾口，八边形薄板浮体：基底 20 ha、平均厚 5 m、体积 10⁶ m³、常驻 2500 人。背景为地核冷却、自转减慢、昼夜漂移，百万立方计划旨在构建百年自续的理想封闭世界。
能源哲学：能用换热就不用做功，能直驱就不发电，能发热就不发电；只有算力与医疗才允许回到电。宁可牺牲一点效率，也要为不可预测的自然留出生长空间。
五种一次能源各守一种时间：地热守“没有时间”的基载，太阳守日历，潮汐守月球排的班（12 h 25 min），风守运气，氢守库存（跨季节化学储能）。
1.2 供给侧：量 + 占比
严格口径一次能源 177.6 GWh/a。五种能源形式按“量”与“占比”拆开如下（氢能是制取的二次能源，作工业物料不计入一次能源总量）：
一次能源 | 形式 | 年产出（量） | 占比 | 本世界职责 |
地热（2 对 × 12 km EGS，253 ℃） | 热 | 109.3 GWh_th | 61.5% | 全部机械轴功、≥140 ℃ 高品位热、被动式供暖 |
太阳—光热（平板 1 ha + PVT 1.5 ha） | 中低温热 | 16.8 GWh_th | 9.5% | 热水、炊事、干燥、温室控温 |
潮汐（7×1 MW 导流罩机组） | 机械轴功 | 17.2 GWh | 9.7% | 弹性层；直驱海水泵、空压机、气动管网 |
冰模块与树冠冷源 | 冷量 + 淡水 | 12.8 GWh_th | 7.2% | 淡水、冷量、可逆体积 |
太阳—光伏 + PVT | 电 | 8.4 GWh_e | 4.7% | 信息层电、医疗、工业微电、交通电 |
太阳—聚光碟式（颗粒吸热器） | 850~900 ℃ 热 | 7.6 GWh_th | 4.3% | 高温工艺热、膜强化制氢、玄武岩拉丝 |
机械树冠层 | 光合有效辐射 | 5.0 GWh_th | 2.8% | 地下照明与藻类光合 |
风（VAWT 20 台 + Savonius 30 个） | 机械轴功→电 | 0.9 GWh | 0.5% | 第三层弹性；PEM 制氢与Solein 蛋白消纳 |
氢（膜强化硫-碘循环，物料） | 化学能 | 4 t/a（0.13 GWh LHV） | — | 材料闭环还原剂与碳搬运工，不作能量 |
读数提示：地热一家占 61.5%，是基载脊梁；太阳三路（光热 + 聚光 + 光伏）合计占 18.5%，是日历能源；潮汐 9.7% 是弹性层主力；风只有 0.5%，是几何淘汰后的第三层弹性。
1.3 需求侧：量 + 占比
按竞赛规则口径（需求侧所有电力使用 + 燃料消耗）：2500 人 × 2200 kWh/(人·a) = 5.5 GWh/a。终端消耗按“量”与“占比”拆开：
终端类别 | 年量 | 占比 | 供给来源 |
居住与信息层电（照明/通讯/计算/厨电/医疗） | 3.0 GWh_e | 55% | 光伏 + PVT 8.4（余 5.4 进弹性层） |
工业辅助电（微反应器 0.1 + Solein 蛋白 0.76 + 微波等离子体 0.14） | 1.0 GWh_e | 18% | 光伏 + PVT |
对外交通电（低速微巴 0.06 + 电动接驳船 0.10 + 重力电梯 0.14） | 0.3 GWh_e | 5% | 光伏 + PVT |
闭环燃料（Sabatier SNG 0.56 + 生物甲烷 0.4 + 备用电制甲醇 0.24） | 1.2 GWh_th | 22% | 风电富余 → PEM → Sabatier |
合计（电 + 燃料口径） | 5.5 GWh | 100% | 人均 2200 kWh/(人·a) |
热直供部分（不计入电 + 燃料口径）：地热梯级热 + 聚光高温热 + 平板/PVT 中低温热合计约 133 GWh_th/a，直接换热用于灭菌、干燥、温室供暖、玄武岩拉丝与被动式建筑供暖，不经电转换。
1.4 分配思路：耗能行为优先等级
能量分配按“可中断程度”分四级，写入能源路由器调度逻辑（任何时刻至少保留 20% 可调余量，不因“够用”而满载）：
优先级 | 耗能行为 | 年量 | 供给来源 | 可中断性 |
① 不可中断 | 医疗、通讯、饮用水、通风（生命维持） | — | EGS 地热基载直供，N+1 冗余 | 不允许 |
② 可调度 | 居住照明、厨电、循环泵、温室控温 | — | 光伏/PVT + 地热梯级热 | 可短时降载 |
③ 弹性 | Solein 发酵、微反应器、海水淡化 | 约 0.5 GWh_e | 风电富余 + 地热余电 | 毛能量富余时才运行 |
④ 存储 | Sabatier SNG 合成、厌氧消化产沼 | 0.56 GWh_th | 富余电 → PEM → SNG | 全年持续生产 |
三条调度规则：① 时间互补——地热常数、太阳日历、潮汐周期、风随机；基载被地热锁死后，“最不利连续阴天”不再是储能设计工况。② 空间不重叠——潮汐占 7 条边水道、太阳占屋面、地热占岩体、风占树冠与边缘、氢占工业舱。③ 品位严格梯级——253 → 140 → 90 → 50 → 14 ℃，高温不降级做低温的事。
风电可中断负荷消纳顺序（风能模块三）：① 居住与信息层（不可中断）→ ② EGS 基载直供（不依赖风电）→ ③ RO 海水淡化（风电高时满产）→ ④ PEM 制氢（富余时启动）→ ⑤ 温室补光（仅白天光伏）→ ⑥ CAES 充电（风光双富余时启动）。可中断负荷（RO + PEM + CAES）约 0.5 GWh/a，可吸纳风电波动 90% 以上，弃风率 <5%。
1.5 能源转化路径
全案能量走三段：自然 → 转换 → 负荷。转化路径图如下：
图 1-1 能源转化路径图（三段式：自然 → 转换 → 负荷）
第一段（自然）：月球引潮力推海水过胶州湾口（断面 16 MW）；太阳照射青岛屋面（GHI 5018 MJ/(m²·a)、20 ha）；地核余热从 12 km 花岗岩传至井筒（253 ℃）；海陆风掠过八边形边缘与机械树树冠。
第二段（转换）：EGS 闪蒸-二元（净效率 14.3%）→ 轴功 15.6 GWh；聚光碟式（η = 0.727，颗粒吸热器）→ 850~900 ℃ 热 7.6 GWh_th；平板/PVT → 中低温热 16.8 GWh_th + 电 8.4 GWh_e；潮汐导流罩机组（Cp 0.45、CF 28%）→ 轴功 17.2 GWh（机械直驱，不发电）；VAWT + Savonius（Cp 0.40~0.45）→ 电 0.9 GWh。
第三段（负荷）：轴功 16.0 GWh 直驱海水泵、空压机、气动管网与重力电梯；热 133 GWh_th 走梯级换热（拉丝 1450 ℃ / 灭菌 134 ℃ / 干燥 / 温室 / 被动式供暖）；电 5.5 GWh_e 只走算力、医疗与公共交通；富余电经 PEM 电解 → Sabatier 合成 SNG 0.56 GWh_th 跨季存储，风电富余另路直接喂 Solein 发酵罐。
效率排序：热直供 ≈100% ＞ 机械直驱 90% 以上 ＞ 平板 60% ＞ 聚光 34.4%（对 GHI）＞ 光伏 20% ＞ 闪蒸-二元 14.3% ＞ 光合 1%~3.2%。
1.6 与概述模块四的接口（超链接说明）
故事性与数据分离：概述模块四（《百万立方·新方案与概述模块四》）§10 为保持故事性，只列创新名称与一句话结论；本文件模块三存放全量数据、体积复核、计算校核与来源链接。
超链接跳转方式：本整合版内部已建立书签，模块一/模块二可直接点击跳转模块三对应小节（下表右侧）；若概述模块四与本文档放置于同一文件夹，可在概述模块四中对创新名称建立指向本文件书签的交叉引用超链接，实现“概述只讲故事、数据都在模块三”。
概述模块四 §10 创新名称 | 本文件模块三小节 | 书签名 |
风能（VAWT/Savonius/CAES/PEM/RO） | 3.1 风能创新技术（细化版） | m3_wind |
地热余量井群 / 冰模块 / 机械树 | 3.2.1 地热与总体能源创新 | m3_geo |
颗粒吸热器 / BC 光伏 / 光储链 | 3.2.2 太阳能创新技术 | m3_solar |
机械链直驱 / 15% 限额 / 潮汐历法 | 3.2.3 潮汐能创新技术 | m3_tidal |
膜强化硫-碘 / 固态储氢 / 微波等离子体 | 3.2.4 氢能创新技术 | m3_hydrogen |
全部创新代价 | 3.3 创新代价表 | m3_cost |
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