2009年美赛B题：手机普及带来的能源需求

2009年美赛B题：手机普及带来的能源需求属于 2009 年 MCM B 题，英文原名为 Energy and the Cell Phone。

研究背景

手机使用快速增长，一些人放弃固定电话。每部手机都有电池和充电器，手机普及及替代固定电话可能改变电力消耗。本题研究这种改变的能源后果。

以题目当时约有 3 亿人口的美国为对象，根据可得数据估计原先使用固定电话的家庭数 H 及每户人数 m。假设固定电话全部改为手机，即每户 m 名成员各有一部手机，研究转型过程中和稳定状态下的用电变化。应考虑电池充电，以及手机较易丢失、损坏、寿命通常短于固定电话造成的更新需求。
设想另一个“类美国”国家，人口约 3 亿、经济水平与美国相近，但目前既没有固定电话也没有手机。从能源角度决定怎样提供电话服务最优。欢迎进一步讨论仅有固定电话、仅有手机或混合方式的广泛及隐含后果，包括手机具备而固定电话不具备的社会功能与用途。
许多人长期把充电器插在插座上，也有人无论是否需要都每晚充电。基于任务二选定方案，建立这种做法在类美国国家造成的能源浪费模型，假设电力全部来自石油，以石油桶数解释结果。
各类电视、数字录像机、电脑外设等电源或充电装置在连接电源却未给设备充电时也耗能。利用准确资料，估计当时美国这类浪费，以每日石油桶数表示。
考虑未来 50 年人口及经济增长，设定典型类美国国家可能的发展路径。依据前三项分析，每隔十年预测一次电话服务能源需求，继续假设以石油发电，并将预测解释为石油桶数。

成果应说明数据来源、设备使用与更新假设、转型与稳态比较、待机浪费，以及长期预测。