CN104884768B - 一种模块化功率基础设施系统和网络 - Google Patents

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Abstract

公开的说明性实施方式包括模块化功率基础设施网络，分布式电功率基础设施网络，用于操作模块化功率基础设施网络的方法，以及用于制造模块化功率基础设施网络的方法。

Description

一种模块化功率基础设施系统和网络
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月15日提交的名称为“THERMODYNAMIC CYCLE WITHCOMPRESSOR RECUPERATION,AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS”的美国非临时申请13/843,517，和于2012年9月26日提交的名称为“MODULAR POWER INFRASTRUCTURE”的美国临时申请61/744,439的优先权，并通过引用将它们并入本文。在一定程度上本公开内容限制与本公开内容冲突的前述的申请和/或通过引用并入本文的任何其它参考文献。
技术背景
本发明涉及做功流体和它们在热力学循环中的用途。
发明内容
所公开的说明性实施方式包括模块化功率基础设施网络、分布式电功率基础设施网络，用于操作模块化功率基础设施网络的方法，以及用于制造模块化功率基础设施网络的方法。
前述的概述仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。通过参考附图和下面的详细描述，除了以上描述的说明性的方面、实施方式和特征以外，进一步的方面、实施方式和特征也将变得显而易见。
附图说明
图1是模块化功率基础设施网络的说明性实施方式的示意图。
图2是针对通过图1的模块化功率基础设施网络实现的热力循环的熵随温度变化的曲线图。
图3是热输入模块的说明性实施方式的示意图。
图4是散热模块的说明性实施方式的示意图。
图5是处理模块的说明性实施方式的示意图。
图6是做功模块的说明性实施方式的示意图。
图7-13是模块化功率基础设施网络的示例性实施方式的示意图。
图14-16是分布式功率基础设施网络的示例性实施方式的示意图。
图17A是操作模块化功率基础设施网络的说明性方法的流程图。
图17B-17H示出图17A的流程图的方法的细节。
图18是制造模块化功率基础设施网络的说明性方法的流程图。
图18A是图18所示的说明性方法的延续。
图18B-18H示出图18A的流程图的方法的细节。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了附图，这些附图形成该详细描述的一部分。除非上下文另外指示，否则在附图中相似的符号通常标识相似的部件。
在详细描述、附图和权利要求中的示例性实施方式并不意味是限制性的。在不偏离在此处提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。
本领域的技术人员将认识到，本文中所描述的部件(例如，操作)、装置、对象和伴随它们的讨论用作例子是为了概念清楚的目的，并且各种配置修改都包括在内。因此，如本文所用，所阐述的具体范例和所附的讨论意在表示它们更一般的类别。在一般情况下，使用任何特定的示例意在代表其类别，并且不含有的特定部件(例如，操作)、装置和对象不应视为限制性的。
本申请使用正式标题大纲为了清晰呈现。然而，可以理解的是，标题大纲是为了演示的目的，以及不同类型的主题可以在整个申请中被讨论(例如，装置/结构可在处理/操作标题下加以讨论和/或处理/操作可以在结构/处理标题下加以讨论；和/或单主题描述可以跨越两个或更多个主题标题)。因此，使用正式标题大纲不旨在以任何方式进行限制。
下面描述的技术的许多实施方式可以采取计算机可执行指令的形式，计算机可执行指令包括由可编程计算机执行的程序。本领域技术人员将理解，该技术可以在下面描述并示出的计算机系统以外的计算机系统上实施。该技术可以包含在专门编程、配置或构造成执行一个或多个下文描述的计算机可执行指令的专用计算机或数据处理器中。因此，如本文通常使用的术语“计算机”和“控制器”指代任何数据处理器，并且可以包括因特网设备和手持式设备(包括掌上型计算机，可佩戴计算机，蜂窝或移动电话，多处理器系统，基于处理器的或可编程的消费电子产品，网络计算机，小型计算机等)。由这些计算机处理的信息可以在任何合适的显示介质上呈现，包括CRT显示器或LCD。
该技术还可以在分布式环境中实施，其中任务或模块由通过通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块或子程序可以位于本地和远程存储器存储设备中。下面描述的该技术的各方面可被存储或分布在计算机可读介质(包括磁性或光学可读或可移动计算机磁盘)上，以及电子地分布在网络上。在具体实施方式中，针对该技术的各个方面的特定的数据结构和数据传输也包括在该技术的范围之内。
综述
就综述而言，所公开的说明性实施方式包括模块化功率基础设施网络，分布式功率基础设施网络，用于操作模块化功率基础设施网络的方法，以及用于制造模块化功率基础设施网络的方法。本文所公开的说明性实施方式合适地包括具有压缩机恢复(recuperation)的热力循环。
简要地参考图1，在通过非限制性示例的方式给出的说明性实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10包括根据具有压缩机恢复的热力循环进行操作的超临界功率模块12。超临界功率模块12包括构造成压缩超临界流体16的压缩机14A。复热器18A被构造成加热来自压缩机14A的所压缩的超临界流体16。压缩机14B被构造成压缩从复热器18A接收的加热的超临界流体16。复热器18B被构造成加热来自压缩机14B的所压缩的超临界流体16。出口通路20被构造为将加热的压缩的超临界流体16从复热器18B提供到热源(如热输入模块22)。入口通路24被构造成提供来自热源(如热输入模块22)的加热的压缩的超临界流体16。膨胀器26被耦合以从热源22接收加热的压缩的超临界流体16，并构造成转换超临界流体16的焓的下降为机械能。冷却器28被构造成冷却来自复热器18A的膨胀的超临界流体16并提供冷却的超临界流体16到压缩机14A。
通过综述的方式继续，在各种实施方式中，超临界功率模块合适地设置在模块化的集装箱式的平台内(在图1中未示出)。此外，如果需要，除了超临界功率模块12外，根据特定应用的需要，模块化功率基础设施网络的各种实施方式还可以包括一个或多个其它的模块(在图1中未示出)，该一个或多个其它模块可以被供应来自超临界功率模块12的超临界流体16且可与模块化功率基础设施网络内的各种模块连接，以帮助解决各种问题，诸如但不限于各种燃油选择、不同的操作环境、加热和冷却的需要、机械做工要求、选址的限制、和/或效率需求。将通过非限制性示例的方式在下面讨论模块化功率基础设施网络的说明性实施方式，模块化功率基础设施网络包括超临界功率模块和构成该模块化功率基础设施网络的各种实施方式模块化的其它模块。
在至少一些实施方式中，超临界功率模块12和热输入模块22可以被设置为单独的模块；即，超临界功率模块12和热输入模块22每一个可以设置在它自己的壳体、外壳或类似物中。在这样的实施方式中，超临界流体16可以离开超临界功率模块12，并进入热输入模块22，通过热输入模块22加热，然后离开所述热输入模块，并进入超临界功率模块12。
在其它实施方式中，超临界功率模块12和热输入模块22不需要被设置为单独的模块。为此，在一些实施方式中，超临界功率模块12和热输入模块22可以一起设置在一个壳体、外壳、或类似物中。在一些这样的实施方式中，所述一个壳体、外壳或类似物可被认为是“模块”(如下面讨论的)。然而，所述一个壳体、外壳或类似物不必是“模块”。为此，在一些其它这种实施方式中，一个壳体、外壳或类似物可不被认为是“模块”。
如以上所讨论的，本发明涉及做功流体以及它们在热力学循环中的用途。在各种不同的实施方式中，这样的热力循环可以包括布雷顿循环，Rankine循环，等等。布雷顿热力循环和Rankine热力循环的一般特征在于做功流体的加压，例如通过压缩和/或泵吸进行，对做功流体增加热量，在用于将做功流体的动能、热能或势能转换成机械能的热膨胀的装置中使加热和加压的流体膨胀，然后从做功流体排出能量。在密闭系统中，膨胀后的做功流体被重新加压，并且所述做功流体以循环方式经过上述过程。
如所已知的，做功流体可以在热力循环过程中的一个或多个点能够转变成超临界状态。此外，做功流体可以在热力循环的每一个点是完全在超临界状态内的。如还已知的，超临界状态被定义为是在高于流体的临界点的温度和压力的状态。当在超临界状态时，相对于在其理想状态下的流体的加压，流体能够在熵少量变化的情况下转变到较高的压力。超临界流体的可压缩性使得相对于处于气态的流体的类似的压缩能减少压缩阶段的数量。超临界流体相对其流体状态也显示出降低的粘度和表面张力。这些特征的组合允许超临界做功流体能显示出在旋转机械中的高质量流率，从而减小旋转机械的实现给定量的做功输出所需面积的大小。
可以在各种实施方式中使用多个超临界流体(如氙、氪、二氧化碳和/或氦)中任何一个或者多个。这些超临界流体可以是混合物的形式，以及纯的形式。这些超临界流体也可以与任何数量的有机气体，或气态杂质混合。为简洁起见，本讨论将总体涉及使用在超临界状态的二氧化碳(有时称为“sCO2”)；然而，应该理解的是，类似的原理也适用于其它的上述超临界流体或它们的混合物。为此目的，根据特定应用的需要，可以使用上述的超临界流体中的任何一种或多种。例如，使用任何特定的超临界流体的考虑因素可以包括所需的热机械能量转换系统的操作温度或压力的选择。因此，并不旨在并且不推断对任何特定的超临界流体的限定。
压缩机恢复
如上所述，超临界功率模块12根据用压缩机恢复(如将在下面参照图2进行说明)的热力循环(诸如但不限于布雷顿循环)进行操作。简要地说，在不同的实施方式中，复热器18A将留在离开复热器18B的膨胀(较低压)的超临界流体16中的热量传输到进入压缩机14B的较高的压力的超临界流体16。另外，复热器18B将热量从膨胀的超临界流体16传输到离开压缩机14B的超临界流体16。因此，离开复热器18B的膨胀的超临界流体16的温度被降低(相对于简单恢复)且进入复热器18B的压缩的超临界流体16的温度被升高。相对于简单恢复，这些说明性实施方式可以有助于导致较低的平均散热温度和更大量的恢复热，这可以有助于提高相对于简单恢复功率循环的平均热加成温度。
返回参照图1，在一实施方式中，说明性模块化功率基础设施网络10包括根据具有压缩机恢复的热力循环进行操作的超临界功率模块12。当连接到热能的源时，超临界功率模块12可以将超临界流体16的焓的下降转换为机械能。如果需要，在一些实施方式中，超临界功率模块12可将超临界流体16供给到可以耦合以接收来自超临界功率模块12的超临界流体16的任何其它合适的模块。
在图1所示的实施方式中，如将在以下通过说明的方式而不是限制的方式给出的细节进行说明的，超临界功率模块12适当地包括压缩机14A、复热器18A、压缩机14B、复热器18B、出口通路20、入口通路24、膨胀器26、冷却器28。还如下面所解释的，在一些实施方式中，超临界功率模块12可包括至少一个电功率产生器27，且在一些实施方式中，超临界功率模块12可包括至少一个超临界流体供应通路30和至少一个超临界流体返回通路32。
压缩机14A被构造成压缩超临界流体16，即提高超临界流体16的压力。压缩机14A具有入口34A和出口36A。在各种实施方式中，压缩机14A适当地可被实现为提高超临界流体16的压力的任何合适的装置，诸如压缩机或泵等。在一些实施方式中，压缩机14A用轴38被能操作地耦合到膨胀器26。在这样的实施方式中，膨胀器26将超临界流体16的焓的下降转换为机械能，机械能包括轴38的旋转，从而旋转压缩机14A。应当理解，可以经由机械耦合(如齿轮箱等等)或者(如果需要)通过磁耦合，能操作地耦合压缩机14至膨胀器26。
复热器18A被构造成加热离开压缩机14A的出口36A的压缩的超临界流体16。复热器18A适当地是任何类型的热交换器，如管壳式热交换器，印刷电路热交换器，等等。复热器18A的热交换器可以根据需要使用任何合适的流动方向(如交叉流方向、逆流方向或平流方向)来实现。根据特定应用的需要，复热器18A适当地设定尺寸为具有选定的传热能力。在图1中所示的实施方式中，复热器18A与压缩机14A的出口36A流体连通。复热器18A包括与压缩机14A的出口36A以流体连通方式耦合的入口42A，和限定复热器18A的热交换器的一侧的出口44A。复热器18A还包括与复热器18B以流体连通方式耦合以接受膨胀的超临界流体16的入口46A，和限定了复热器18A的热交换器的另一侧的出口48A。热从在入口46A和在热交换器的另一侧上的出口48A之间流动的膨胀的超临界流体16被传输到在入口42A和热交换器的一侧的出口44A之间流动的压缩的超临界流体16。
压缩机14B被构造成压缩离开复热器18A的出口44A的超临界流体16，即提高所述超临界流体16的压力。设置压缩机14A和14B可以被认为等同于设置两个压缩机阶段，针对简单的恢复功率循环，每个压缩机阶段具有比单个压缩机较小的压力比。针对简单的恢复功率循环，两个压缩机阶段的压力比的乘积(即，压缩机14A和14B的压力比)通常可以逼近单个压缩机的压力比。然而，由于做功流体是非常稠集的并具有低的可压缩性，因此在第二压缩机阶段(例如，在各种实施方式中，压缩机14B)的压缩功率的增加通过导致较高的热加成温度的较低的散热温度和更大量的恢复所造成的增加的功率循环效率抵消。其结果是，针对在典型的超临界流体功率系统中使用的典型的操作条件，一些实施方式可以帮助实现效率提高，高于简单恢复功率循环的效率约2％左右。
压缩机14B具有与复热器18A的出口44A以流体连通方式耦合的入口34B。压缩机14B具有出口36B。在各种实施方式中，压缩机14B适当地可被实现为提高超临界流体16的压力的任何合适的装置，诸如压缩机或泵等，并且压缩机14B可以类似于压缩机14A或与压缩机14A相同。从而在一些实施方式中，压缩机14B以与上述用于压缩机14A的方式的类似或相同的方式用轴38能操作地耦合至膨胀器26，轴38用于转动。
因此，压缩机14A和14B串联操作(与并行操作相对)。因为压缩机14A和14B串联操作(与并行操作相对)，所以应当理解，可适用于并行操作的压缩机阶段的相互作用的电位控制问题可能并不适用于串联操作的压缩机14A和14B。
复热器18B被构造成加热离开压缩机14B的出口36B的压缩的超临界流体16。复热器18B适当地是任何类型的热交换器，如管壳式热交换器，印刷电路热交换器，等等，并且可以类似于复热器18A或与复热器18A相同。同样地，复热器18B的热交换器可以根据需要使用任何合适的流动方向(如交叉流方向、逆流方向或平流方向)来实现以及可以类似于复热器18A或与复热器18A相同。根据特定应用的需要，复热器18B适当地设定尺寸为具有选定的传热能力。在图1中所示的实施方式中，复热器18B与压缩机14B的出口36B流体连通。复热器18B包括与压缩机14A的出口36A以流体连通方式耦合的入口42B，和限定复热器18B的热交换器的一侧的出口44B。复热器18B还包括与膨胀器26以流体连通方式耦合以接受膨胀的超临界流体16的入口46B，和限定了复热器18B的热交换器的另一侧的与复热器18A的入口46A以流体连通方式耦合的出口48B。热量从在入口46B和在热交换器的另一侧上的出口48B之间流动的膨胀的超临界流体16被传输到在入口42B和热交换器的一侧的出口44B之间流动的压缩的超临界流体16。
出口通路20被构造成将来自复热器18B的加热的压缩的超临界流体16提供到热源，如热输入模块22。出口通路20包括合适的隔离阀21。热源(如热输入模块22)适当地加热从出口通路20提供到热源的超临界流体。入口通路24被构造成提供来自热源22的加热的压缩的超临界流体16。入口通路24包括合适的隔离阀25。应当理解，热输入模块22被认为是在超临界功率模块12的模块边界之外的模块。这样，将在下面描述热输入模块22的实施方式以及如模块化功率基础设施网络的实施方式中所期望的可被包括的其它模块。
膨胀器26被耦合以接收来自热源(如热输入模块22)的加热的压缩的超临界流体16，并构造成将超临界流体16的焓的下降转换为机械能，机械能例如但不限于轴38的转动。膨胀器26可适当地包括能够使从入口通路24接收的热的超临界流体16膨胀并将超临界流体16的焓的下降转换为机械能的任何合适的装置。这样，在一些实施方式中，膨胀器26可适当地包括但不限于涡轮或涡轮机，例如但不限于涡轮膨胀器、膨胀涡轮机、离心涡轮、轴流式涡轮，和/或类似物。在这样的实施方式中，膨胀器26使轴38以非常高的旋转速度(例如但不限于比每分钟3600转大得多的旋转速度)旋转。在一些其它实施方式中，膨胀器26适宜地也可包括往复式发动机。应当理解，在一些实施方式中，根据特定应用的需要，可提供多于一个的膨胀器26。
如图1的实施方式所示，膨胀器26具有与入口通路24以流体连通方式操作性地耦合的入口49和与复热器18B的入口46B以流体连通方式操作性地耦合的出口50，以将来自膨胀的超临界流体16的热量传输到离开压缩机14B的压缩的超临界流体16。
在一些实施方式中，至少一个电功率产生器27可用轴38能操作地耦合到膨胀器26。电功率产生器27可以是本领域中已知的任何合适的电功率产生器，诸如汽轮发电机、交流发电机、或本领域中已知的任何其它合适的电功率产生器。电功率产生器27可设定尺寸为具有根据特定应用的需要的电功率产生容量。此外，应当会理解，在一些实施方式中，根据特定应用的需要，可提供多于一个的电功率产生器27。举非限制性示例而言，根据特定的应用，在一些实施方式中，电功率产生器27(或所有的电功率产生器27)可以具有在2-6KWe之间的范围内的额定功率。在一些实施方式中并且举非限制性实例的方式而言，根据特定应用的需要，电功率产生器27(或所有的电功率产生器27)可以具有约5KWe左右量级的额定功率。应当会理解，不旨在限制并且不应推断有关电功率产生器27(或所有的电功率产生器27的累积额定功率)的额定功率。
冷却器28被构造成冷却来自复热器18A的膨胀的超临界流体16并提供冷却的超临界流体16到压缩机14A。冷却器28具有入口52和出口54，入口52以流体连通方式能操作地耦合到复热器18A的出口48A，出口54以流体连通方式能操作地耦合到压缩机14A的入口34。冷却器28可以是适于冷却超临界流体16的任何冷却器。例如并且通过说明的方式而非限制的方式给出，在各个实施方式中，冷却器28可以包括：“湿”冷却器，例如冷凝器；像管壳式热交换器或印刷电路热交换器之类热交换器；或“干”冷却器，如强制空气冷却“辐射器”等等。
应当理解，如以上所讨论的，操作参数可根据特定应用的需要来选择。通过说明的方式而不是限制的方式给出，超临界功率模块10的各种说明性部件的说明性操作参数和实施方式(根据特定应用的需要)可以包括但不限于约为以下值的参数：针对压缩机14A和14B的约305K左右的入口温度；针对压缩机14A和14B的约7.5兆帕左右的入口压力；约45kg/s左右的质量流率；约5％左右的系统压力降；约15K左右的冷端复热器方法温度；和针对压缩机18B的约82％左右的(接近)-等熵效率，针对压缩机14A的约84％左右的(接近)-等熵效率，以及针对膨胀机26的约85％左右的(接近)-等熵效率。
应当理解，考虑上述情况，可部分地发生在经过简单的恢复循环的图2所示的循环的效率的改进，因为尽管由压缩机14A和14B需要提高的功率，但恢复了较多量的有用的热量，平均散热器的温度较低，以及平均热源温度较高。还应当理解，在上述的非限制性实施例中，由于经由压缩机14A和14B之间的恢复的再加热的使用造成的效率改进可以高于简单恢复的功率循环高达约1.5-1％左右，使用冷却(膨胀的超临界流体)可有助于提高效率约额外1％。热交换过程加热压缩机14A和14B之间的超临界流体。这违背典型的中间压缩机或压缩机中间阶段热交换过程，在该过程中冷却从一台压缩机或压缩机阶段经过而到下一台压缩机或压缩机阶段的做功流体。因此，应当会理解，使用压缩机恢复的热力循环比使用简单恢复的热力循环可以更有效率，有效约2％左右。
应当会理解，对于固定尺寸的热源(如热输入模块22)，与简单的恢复循环相比，使用压缩机恢复(如示于图1和2)在整个热力循环有更大的流动速率(约百分之二十左右至百分之三十左右或更大)。因为使用超临界流体的功率系统的涡轮机械是紧凑和强大的，因此它们以高速(例如但不限于，针对低于5MWe的电功率电平的速度约40,000转每分钟(“rpm”)或更大)最佳地操作。然而，应当理解，针对用于需要大于约40,000rpm左右的转速的系统的轴承和密封件，商业可用性可能会受到限制。
此外，用于压缩机14A和14B的小尺寸的轮(直径约3.5-4英寸左右)可以有助于促成在压缩机14A和14B中的损耗机制增加。因此，较大的压缩机轮比较小的轮可以具有较高的等熵效率。这个问题的部分解决方案可包括使用压缩的两个阶段(诸如，但不限于，使用压缩机14A和14B)。因此，对于某些应用(如大致小于约10MWe左右的相当小的应用)，压缩机的物理排列可能已经适合于中间冷却(并联压缩机)或中间恢复(串联压缩机)。如上所讨论的，中间恢复(即，上述非限制性实施方式中所公开的压缩机-恢复)相比于中间冷却可以有助于提高效率，从而有助于促进展示中间恢复(即，如在上述非限制性实施方式中公开的压缩机恢复)作为可能期望的实施方案。
在一些实施方式中，至少一个超临界流体供应通路30可被构造成供应来自超临界功率模块12的超临界流体16，且至少一个超临界流体返回通路32可被构造成将超临界流体16返回到超临界功率模块12。根据特定应用的需要，在这样的实施方式中，从超临界功率模块12供给的超临界流体16可以是膨胀的超临界流体16和/或压缩的超临界流体16。超临界流体16可经由超临界流体供应通路30从超临界功率模块12被供应到模块化功率基础设施网络中的任何其它合适的一个模块或多个模块(图1中未示出)，根据特定应用的需要。
应该理解，可以作出所公开实施方式的任何可实现的可能效率改进，因为尽管由多台压缩机所需的功率增加，但恢复的有用的热量的量值可能较大，平均散热器温度较低，平均热源温度较高。应当理解，在这些实施例中，效率改进可以比简单恢复功率循环高约2.0个百分点。相比较而言，再加热的使用可将效率从0.5％提高至1％。同样地，冷却该膨胀的超临界流体可以提高效率约额外的1％。因此，使用压缩机恢复的目前公开的技术比中间压缩机制冷或压缩机中间阶段冷却的常用方法可以显著更有效和/或有效率。
根据特定应用的需要将在各种温度和熵水平的超临界流体16从超临界功率模块12提供到模块化功率基础设施网络中的一个或多个模块(图1中未示出)是合乎期望的。因此，在各种实施方式中，超临界流体供应通路30适当地可以设置在以下部件中的一个或多个之间的位置上：压缩机14A的出口36A和复热器18的入口42A；复热器18A的出口44A和压缩机14B的入口34B；压缩机14B的出口36B和复热器18B的入口42B；复热器18B的出口44B和出口通路20中的隔离阀21；入口通路24中的隔离阀25和膨胀器48的入口49；膨胀器26的出口50和复热器18B的入口46B；复热器18B的出口48B和复热器18A的入口46A；复热器18A的出口48A和冷却器28的入口52；以及冷却器28的出口54和压缩机14A的入口34A。每个超临界流体供应通路30通过合适的隔离阀56隔离。
至少一个超临界流体返回通路32被构造成将超临界流体16从其它一个模块或多个模块(图1中未示出)返回到超临界功率模块12，超临界流体16经由超临界流体供应通路30已经供应到所述其它一个模块或多个模块。因此，在各种实施方式中，超临界流体返回通路32适当地可以设置在以下部件中的一个或多个部件之间的位置上：压缩机14A的出口36A和复热器18的入口42A；复热器18A的出口44A和压缩机14B的入口34B；压缩机14B的出口36B和复热器18B的入口42B；复热器18B的出口44B和出口通路20中的隔离阀21；入口通路24中的隔离阀25和膨胀器26的入口49；膨胀器26的出口50和复热器18B的入口46B；复热器18B的出口48B和复热器18A的入口46A；复热器18A的出口48A和冷却器28的入口52；以及冷却器28的出口54和压缩机14A的入口34A。每个超临界流体返回通路32经由合适的隔离阀58隔离。
上述超临界功率模块12的部件可以适宜地与适于温度和压力条件以及与包含在其中并流过其中的超临界流体16兼容的管道、导管、配件、连接件和类似物相互连接。此外，在一些实施方式中，如果需要，超临界功率模块12的部件之间的连接件可以用“快速断开”型配件制成，从而有助于促成超临界功率模块12的模块化。此外，在一些实施方式中，超临界功率模块12的部件的物理布置可以被标准化。即，可分配设置量的空间用于特定部件，且无论特定部件的大小或额定值如何，标准的安装垫等都可以被用于特定部件，从而也有助于促成超临界功率模块12的模块化。
在一些实施方式中，如果需要，超临界功率模块12和其它模块之间的连接件，如在出口通路20、入口通路24、超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32的终端的连接件，可以用“快速断开”型接头制成，则有助于促成模块化功率基础设施网络10的模块化。
在一些实施方式中，超临界功率模块12可以在一个或多个标准容器(例如远洋货运集装箱等等)中实现，从而有助于促成模块化功率基础设施网络10的模块化。此外，标准容器可以被认为包括通过道路、卡车、火车、空运、或水运船只运送的任何这样的容器。
现在，已讨论了说明性模块化功率基础设施网络10及其部件，将在下面参照图2讨论模块化功率基础设施网络10的实施方式的操作。
另外参照图2，针对诸如由模块化功率基础设施网络10所执行的循环之类的具有压缩机恢复的热力循环，将熵(Kj/kg-K)与温度(度K)的关系作图。在下面的讨论中，在图2中所示的热力循环的阶段都被映射到可以实现与之相关联的阶段的模块化功率基础设施网络10的相应的部件。做出字母标号(在图1和图2中所示)以将在图2所示的循环的阶段与图1所示的相关的部件相关联。
图2绘出了沿x轴的熵(以Kj/kg-K为单位)与沿y轴的温度(以度K为单位)的关系曲线200。应当会理解，仅通过示意的方式而非限制性的方式给出熵和温度的值。应当进一步理解，根据特定用途的需要，熵和温度的值会受可以被或可以不被提供给模块化功率基础设施网络中的其它模块(图1和2中未示出)的超临界流体16的量的影响。
现在参考图1和2，在点A与B之间，在接近基本上等熵的过程中超临界流体16的温度被升高，因为压缩机14A中超临界流体16的压力被升高(近似于公知的关系PV＝nRT)。在点B和A’之间，在复热器18A的入口42A和复热器18A的出口44A之间，超临界流体16的温度和焓被升高。在点A’与B’之间，在接近基本上等熵的过程中超临界流体16的温度被升高，因为压缩机14B中超临界流体16的压力被升高(近似于公知的关系PV＝nRT)。在点B’和C之间，在复热器18B的入口42B和复热器18B的出口44B之间，超临界流体16的温度和焓被升高。在点C和D之间，在出口通路20和入口通道24之间，超临界流体16的温度和焓通过热源(如热输入模块22)被升高。在点D和E之间，在接近基本上等熵过程中超临界流体16的温度被降低，因为超临界流体16被膨胀，并且在膨胀器26中其压力相应降低。在点E和F’之间，在复热器18B的入口46B和复热器18B的出口48B之间，超临界流体16的温度和焓被降低。在点F’与F之间，复热器18A的入口46A和复热器18A的出口48A之间，超临界流体16的温度和焓被降低。在点F和A之间，超临界流体16的温度和焓通过冷却器28进一步降低。
应当理解，如图2所示，在一些实施方式中，在图2所示的热力循环的所有阶段期间，超临界流体16可以保持在超临界状态。然而，应理解的是，在沿曲线200所示的过程期间的一个或多个点，可能存在并非超临界状态的状态。然而，为了简单起见，只参照超临界流体16而非参照具有不是超临界流体的属性中的一个或多个属性的流体。如本文所用的，“超临界”流体是指在循环的一个或多个操作部分期间处于超临界状态的流体。
参考图1和图2，在各种实施方式中，复热器18A将留在离开复热器18B的膨胀(较低压)的超临界流体16中的热量传输到进入压缩机14B的较高压力的超临界流体16。另外，复热器18B将热量从膨胀的超临界流体16传输到离开压缩机14B的超临界流体16。因此，离开复热器18B的膨胀的超临界流体16的温度被降低(相对于简单恢复)且进入复热器18B的压缩的超临界流体16的温度被升高。相对于简单恢复，这些说明性实施方式可以有助于导致较低的平均散热温度和更大量的恢复热，这可以有助于提高相对于简单恢复功率循环的平均热加成温度。
控制系统(图1中未示出)适当地被设置成与模块化功率基础设施网络10的部件有效通信以监控各种参数，并提供反馈以控制模块化功率基础设施网络10的操作。控制系统可适当地监控在模块化功率基础设施网络10内的对应于点A、B、A’、B’、C、D、E、F’和F(图1和2)的选定位置处的至少温度、压力、以及流速。在一些实施方式中，控制系统还可以适当地监控轴38的速度和/或发电机27的电负载。在一些实施方式中，控制系统可监控热输入模块22中的热通量。控制系统适当地比较被监控的条件与所期望的参数，产生合适的控制信号，并控制模块化功率基础设施网络10的部件，以改变轴38的速度、压缩机14A和或14B的比率压缩比、由热输入模块22增加的热量和/或类似参数。该控制系统适当地可以用任何合适的控制器来实现，例如但不限于任何适当的逻辑控制器等等，任何适合的传感器(例如热电偶、压力传感器、流率传感器、转速传感器、电压传感器、电流传感器、电功率传感器和/或热通量传感器)和任何合适的控制致动器(例如但不限于节流阀、变阻器、等等)。
模块化功率基础设施网络的其它模块
现在，已经讨论了可通过超临界功率模块的实施方式实现的说明性热力学循环，将讨论可以根据需要包括在模块化功率基础设施网络的实施方式中的其它模块。应当理解，其它模块可以根据需要被包括在模块化功率基础设施网络的任何实施方式中。下面描述的其它模块可以根据需要帮助配置模块化功率基础设施网络的不同的实施方式以执行各种功能。也应理解的是，通过包括如所期望的其它模块重新配置模块化功率基础设施网络的各种实施方式的能力可以有助于促进模块化功率基础设施网络的模块化。
现在参考图1和图3，模块化功率基础设施网络的各种实施方式可以包括一个或多个热输入模块22。热输入模块22加热超临界流体16(通过超临界功率模块压缩和供应的)，并提供加热的超临界流体16到超临界功率模块。
热输入模块22包括超临界流体加热单元500。超临界流体加热单元500适当地产生或收集热量并传输热量到超临界流体16。
超临界流体加热单元500包括加热器502和超临界流体热交换器504。加热器502产生或收集热量。在一些实施方式中，加热器502可以从其它热源(例如但不限于地热、太阳能、工艺热、废热、等等)收集(和/或聚集)热量。在一些其它实施方式中，加热器502可以例如通过氧化或燃烧等产生热量。
超临界流体热交换器504能操作地与加热器502以热连通方式耦合并将热量从加热器502传输给超临界流体16。超临界流体热交换器504适当地是任何合适类型的热交换器，如管壳式热交换器、印刷电路热交换器，等等。如所期望的，超临界流体热交换器504可使用任何合适的流动方向(如交叉流方向，逆流方向或并行流动方向)来实现。根据特定应用的需要，超临界流体热交换器504适当地设定尺寸为具有选定的热传输能力。
超临界流体热交换器504的一侧具有入口506和出口508，入口506可以以流体连通方式耦合以接收来自出口通路20的超临界流体16，出口508可以以流体连通方式耦合以将加热的超临界流体16提供到入口通路24。
超临界流体热交换器504的另一侧具有入口510和出口512，入口510被耦合以从加热器502接收热量。出口512可以排出到周围环境或可耦合到任何其它合适的一个模块或多个模块(根据需要)以供应废热到其中。
应当理解，根据特定应用的需要，模块化功率基础设施网络的一些实施方式可以包括一个热输入模块22，模块化功率基础设施网络的一些其它实施方式可以包括多于一个的热输入模块22。还应当理解，热输入模块22的各种实施方式可以包括多于一个的加热器502。在这样的实施方式中，加热器502可以是可彼此结合的上面所讨论的热的不同来源或收集器/集中器。此外，应当理解，根据特定应用的需要，热输入模块22的各种实施方式可包括多于一个的超临界流体热交换器504。
现在参考图1和4，模块化功率基础设施网络的各种实施方式可包括一个或多个散热模块600。在这样的实施方式中，散热模块600允许来自从超临界功率模块(无论在其中实现的热力循环)的实施方式供应的超临界流体16的热量传输到散热器(未示出)，该散热器具有低于由散热模块600供应的超临界流体16的温度的整体温度。举非限制性示例而言，来自从超临界功率模块的实施方式供应的超临界流体16的热量到散热器的传输对于帮助提高超临界流体16的泵吸或压缩的效率会是合乎期望的。为此，来自从超临界功率模块的实施方式供应的超临界流体16的热量到散热器的传输降低了超临界流体16的焓，由此提高超临界流体16的密度，这可以有助于提高超临界流体16的泵吸或压缩的效率。
散热模块600的实施方式包括至少一个散热热交换器602。根据特定应用的需要，散热热交换器602可以是任何合适类型的热交换器。在一些实施方式中，简单地将来自从超临界功率模块的实施方式提供的超临界流体16的热量传输到散热器可能是期望的。在一些这样的情况下，散热器可以是具有低于超临界流体16的温度的整体温度的像大的水体(如湖泊，河流，海洋等)的贮存器，散热热交换器602可以是任何可接受的热交换器，如管壳式热交换器、印刷电路热交换器、等等。在其它这样的情况下，散热器可以是环境空气，散热热交换器602可以是构造成提供用于蒸发冷却的任何可接受的热交换器(诸如，例如，构造成喷射液体到冷却盘管的热交换器)。在另一些这样的情况下，散热热交换器602可以是辐射器，在辐射器中散热器是吹过线圈的环境空气，超临界流体16流过该线圈。
在一些其它实施方式中，散热器可以是流体的贮存器，其具有整体温度低于超临界流体16的温度，为所期望的目的向其中传输来自超临界流体16的热量并提高整体温度是合乎期望的。在这样的情况下，并举非限制性的例子而言，所述超临界功率模块的实施方式可以是能够提供在其中另外未使用的热量以服务要求热输入的外部系统，热输入例如但不限于区域供热，住宅供热，商业供热，工业加热，结构加热，工艺加热，等等。
每个来往于散热热交换器602的两侧的供应和返回管线可包括隔离阀604。在一些实施方式中，如果需要，散热模块600和其它模块之间的连接件，如那些在超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32的端部的连接件，可以用“快速断开”型接头制成，从而有助于促进模块化功率基础设施网络的模块化。另外，如果需要，在一些实施方式中，来自散热热交换器602的超临界流体16可以根据需要被提供到用于加热的任何其它合适的模块(并最终返回到超临界流体返回通路32)，而不是被直接返回到超临界流体返回通路32。
现在参考图1和5，模块化功率基础设施网络的各种实施方式可包括一个或多个处理模块700。在这些实施方式中，处理模块700允许来自由热源(未示出)供应的流体的热量传输到由超临界功率模块的实施方式所提供的超临界流体16，从而冷却由热源供应的流体。
处理模块700的实施方式包括至少一个膨胀装置702(例如但不限于膨胀阀等等)和至少一个处理热交换器704。根据特定应用的需要，处理热交换器704可以是任何合适类型的热交换器，如管壳式热交换器、印刷电路热交换器，等等。膨胀装置702使超临界流体16膨胀，从而降低压力并导致焓的下降(和所导致的温度的下降)。在处理热交换器704中，热从由热源供应的流体(以及具有整体温度高于已经通过膨胀装置702膨胀的超临界流体16的温度)传输到已经通过膨胀装置702膨胀的超临界流体16。
根据特定应用的需要，处理模块700可以用于提供来自任何适当的热源的流体的冷却，例如但不限于计算设备、HVAC系统、工艺冷却、建筑和结构的冷却，等。
每个来往于处理热交换器704的两侧的供应和返回管线可包括隔离阀706。在一些实施方式中，如果需要，处理模块700和其它模块之间的连接件，如那些在超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32的端部的连接件，可以用“快速断开”型接头制成，从而促进模块化功率基础设施网络的模块化。另外，如果需要，在一些实施方式中，来自处理热交换器704的超临界流体16可以根据需要被提供到用于冷却的任何其它合适的模块(并最终返回到超临界流体返回通路32)，而不是被直接返回到超临界流体返回通路32。
现在参考图1和图6，模块化功率基础设施网络的各种实施方式可以包括一个或多个做功模块800。在这样的实施方式中，根据特定应用的需要，做功模块800包括至少一个热机械做功装置802，转换从超临界功率模块(无论在其中实现热力循环如何)的实施方式提供的超临界流体16的能量成机械做功或电气做功。
在一些实施方式中并且举非限制性示例而言，做功模块800提供旋转机械能形式的机械做功可能是合乎期望的。在这样的实施方式中，热机械做功装置802可以包括膨胀器(例如涡轮机)，其使超临界流体16膨胀，并将超临界流体16的焓的下降转换为旋转机械能。以举例的方式而不是限制的方式给出，合适的涡轮机可以包括涡轮膨胀器、膨胀涡轮机、离心涡轮机、轴流式涡轮机和/或类似物。以非限制性示例的方式给出，在这种情况下，热机械做功装置802可以旋转地驱动利用合适的轴或任何合适的齿轮装置耦合到所述热机械做功装置802(在此情况下，往复式发动机)的钻头以根据需要应用于诸如但不限于采矿、建筑、化石燃料勘探、化石燃料提取、工业或商业应用等等。通过另一非限制性示例的方式给出，根据工业或商业应用的需要，热机械做功装置802可旋转地驱动端部执行器，诸如缓冲器等。不论由热机械做功装置802提供的转动机械能是否用于旋转地驱动如上所讨论的与其连接的任何合适的机械做功装置，在一些实施方式中，热机械做功装置802都可根据需要旋转地驱动一个或多个合适的电功率发电机，从而产生电能。
在一些其它实施方式中，并且通过非限制性示例的方式给出，做功模块800提供以轴向机械能形式的机械做功可能是合乎期望的。在这样的实施方式中，热机械做功装置802可以包括膨胀器(如往复式发动机)，其使超临界流体16膨胀，并将超临界流体16的焓的下降转换为轴向机械能。以非限制性示例的方式给出，在这种情况下，热机械做功装置802可以轴向地驱动被适当地耦合到所述热机械做功装置802(在此情况下，往复式发动机)的锤或打桩机刀头，以根据需要，用于诸如但不限于采矿、建筑、化石燃料勘探、化石燃料提取、工业或商业应用等等应用。不论由热机械做功装置802提供的轴向机械能是否用于轴向驱动如上所讨论的与其连接的任何合适的机械做功装置，在一些实施方式中，热机械做功装置802都可以根据需要轴向地驱动一个或多个合适的电功率发电机，从而产生电能。
在一些实施方式中，做功模块800提供旋转机械能和轴向机械能的形式的机械做功可能是合乎期望的。在这样的实施方式中，至少一个热机械做功装置802可以包括膨胀器(诸如如上面所讨论的涡轮机)，其使超临界流体16膨胀并将超临界流体16的焓的下降转换为旋转机械能，以及膨胀器(如往复式发动机)，其使超临界流体16膨胀并将超临界流体16的焓的下降转换为轴向机械能。以举例的方式而不是限制性的方式给出，这样的说明性热机械做功装置802(或热机械做功装置802)可用于轴向和转动地驱动结合的锤/钻。不论由热机械做功装置802提供的轴向和转动的机械能是否用于轴向驱动如上所讨论的与其连接的任何合适的机械做功装置，在一些实施方式中，热机械做功装置802都可以根据需要轴向地驱动一个或多个合适的电功率发电机和/或可旋转地驱动一个或多个合适的电功率发电机，从而产生电能。
不管做功模块800是否提供任何合适的机械做功，在各种实施方式中，一个或多个热机械做功装置802都可以包括一个或多个热电发电机。在这种情况下，热电发电机利用称为“塞贝克效应”(或“热电效应”)的现象将来自超临界流体16的热能直接转换成电能。
每个来往于热机械做功装置802的供应和返回管线可以包括隔离阀804。在一些实施方式中，如果需要，做功模块800和其它模块之间的连接件，如那些在超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32的端部的连接件，可以用“快速断开”型接头制成，从而有助于促进模块化功率基础设施网络的模块化。另外，如果需要，在一些实施方式中，来自热机械做功设备802的超临界流体16可以根据需要被提供到用于加热、冷却或转换以做功的任何其它合适的模块(并最终返回到超临界流体返回通路32)，而不是被直接返回到超临界流体返回通路32。
在模块化功率基础设施网络的各种实施方式中，各种模块可根据特定应用的需要相结合。为此目的，并且现在参照图7，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个散热模块600。根据特定应用的需要，这样的实施方式可以提供组合的加热和功率(“CHP”)。
现在参考图8，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个处理模块700。根据特定应用的需要，这样的实施方式可以提供组合的冷却和功率(“CCP”)。
现在参考图9，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个做功模块800。
现在参考图10，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个散热模块600，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个做功模块800。根据特定应用的需要，这样的实施方式可以提供CHP。
现在参考图11，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个处理模块700，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个做功模块800。根据特定应用的需要，这样的实施方式可以提供CCP。
现在参考图12，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个散热模块600，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个处理模块700。根据特定应用的需要，这样的实施方式可以提供结合的加热、冷却和功率(“CHCP”)。
现在参考图13，在一些实施方式中，说明性的模块化功率基础设施网络10可包括至少一个超临界功率模块12，经由出口通路20和入口通路24与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个热输入模块22，经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个散热模块600，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个处理模块700，以及经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与至少一个超临界功率模块12以流体连通方式耦合的至少一个做功模块800。根据特定应用的需要，这样的实施方式可以提供CHCP。
现在参考图14-16，应当理解，模块化功率基础设施网络10的实施方式可以提供分布式电功率产生和/或分布式电功率网基础设施(无论任何的超临界功率模块10中实施的热力循环如何)(以下统称为“分布式电功率基础设施网络”)。说明性分布式电功率基础设施网络可以包括至少一个热输入模块22和两个或更多个超临界功率模块10(无论在其中实现的热力学循环如何)，每个超临界功率模块10包括至少一个电功率产生器27(在图14-16中未示出)。分布式电功率基础设施网络的实施方式可以产生和分配针对应用的电功率，所述应用包括但不限于电网规模的电力公共设施、当地公共设施、微电网、计算设施和设备、电机、矿山、军事基地、远程电力、交通运输设备、电池、飞轮等。
应当理解，在分布式电功率基础设施网络的各种实施方式中，根据需要超临界流体可以被加热和分配。作为一个非限制性的例子，并如图14所示，每个热输入模块22可经由出口通路20和入口通路24与相关的超临界功率模块10、310以流体连通方式直接耦合。作为另一个非限制性的例子，并如图15所述，一个热输入模块22可经由出口通路20和入口通路24与一个以上的超临界功率模块10、310以流体连通方式直接耦合。作为另一个非限制性的例子并如图16所示，一个热输入模块22可经由出口通路20和入口通路24与一个超临界功率模块10以流体连通方式直接耦合，这继而可以经由超临界流体供应通路30和超临界流体返回通路32与另一个超临界功率模块10以流体连通方式直接耦合。还应当认识到，尽管在图14-16中未示出，但根据特定应用的需要，分布式电功率基础设施网络的实施方式可包括任何一个或多个散热模块600、处理模块700和/或做功模块800。
说明性方法
现在，已经讨论了模块化功率基础设施网络和分布式电功率基础设施网络的示例性实施方式，说明性的方法将通过非限制性示例的方式进行讨论。所述方法的实施方式可以结合上面公开的模块化功率基础设施网络10以及分布式电功率基础设施网络的实施方式使用。上面公开的模块化功率基础设施网络10以及分布式电功率基础设施网络的细节已经如上所述，其通过引用被并入，并且为了说明性方法的实施方式的理解不需要被重复。
下面是一系列描绘实施方式的流程图。为了易于理解，流程图被组织为使得初始的流程图通过示例性实施方案来呈现实施方案，此后以下的流程图将替代实施方案和/或初始流程图的扩展呈现为建立在一个或多个较早呈现的流程图上的子组件的操作或额外的组件操作。本领域技术人员将理解，本文所用演示的形式(例如，用呈现示例性实施方案的流程图的演示开始，此后提供后续的流程图的补充和/或进一步的细节)一般使得各种处理实施方案能被快速和容易理解。此外，本领域的技术人员将进一步理解，本文所用的演示的形式非常适用于模块化和/或面向对象的程序设计范例。
现在参考图17A，在一个实施方式中提供了一种用于操作模块化功率基础设施网络的示例性方法1700。在框1702，方法1700开始。在框1704，在第一模块中用第一压缩机压缩超临界流体。在框1704A，用第一模块中的第一复热器加热压缩的超临界流体。在框1705，用与第一压缩机串联的第一模块中的第二压缩机压缩通过第一复热器加热的超临界流体。在框1706，在至少所述第一模块中加热来自第二压缩机的压缩的超临界流体。在框1708，在第一模块中使加热的压缩的超临界流体膨胀。在框1710，在第一模块中将超临界流体的焓的下降转换为机械能。在框1712，在第一模块中冷却膨胀的超临界流体。在框1714，方法1700处结束。
另外参照图17B，在一些实施方式中，在框1716，可将超临界流体从第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块，在框1718，可将超临界流体从至少一个选择的其它模块返回到第一模块。
另外参照图17C，在一些实施方式中，在框1706在至少第一模块中加热压缩的超临界流体可以包括在框1722加热来自第二压缩机的在第一模块中布置的第二复热器中的压缩的超临界流体，以及在框1724加热在具有热源的第二模块中的压缩的超临界流体。
另外参照图17D，在一些实施方式中，在框1726可将废热从第二模块供应到所述至少一个选择的其它模块。
另外参考图17E，在一些实施方式中，在框1716将超临界流体从第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块可以包括在框1728将超临界流体从第一模块供应到在至少一个选择的其它模块中的至少一个热交换器。
另外参照图17F，在一些实施方式中，在框1716将超临界流体从第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块可以包括在框1730将超临界流体从第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块中的至少一个膨胀装置，以及在框1732将超临界流体从至少一个膨胀装置供应到至少一个选择的其它模块中的至少一个热交换器。
另外参照图17G，在一些实施方式中，在框1716将超临界流体从第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块可以包括在框1734将超临界流体从第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块中的至少一个热机械做功装置。
另外参照图17H，在一些实施方式中，在框1736在第一模块中的电功率产生器可用机械能驱动，在框1738电功率可以用电功率产生器来产生。
现在参考图18，在一个实施方式中，提供了一种制造模块化功率基础设施网络的示例性方法1800。在框1802，方法1800开始。在框1804，在第一模块中设置具有入口和出口并被构造成提高超临界流体的压力的第一压缩机。在框1806，在第一模块中设置与第一压缩机出口流体连通并被构造成将热量传输给压缩的超临界流体的第一复热器。在框1808，在第一模块中设置具有与第一压缩机入口并行的入口和出口并被构造成提高超临界流体的压力的第二压缩机。在框1810，在第一模块中设置与第二压缩机出口流体连通并构造成将热量传输给压缩的超临界流体的第二复热器。在框1812，提供出口通路，其被构造成将加热的压缩的超临界流体从第二复热器提供到热源。在框1814，提供构造成提供来自热源的加热的压缩的超临界流体的入口通路。
现在参考图18A，在框1816，在第一模块中设置具有与入口通路以流体连通方式能操作地耦合的膨胀器，所述膨胀器被构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能，所述膨胀器具有与第二复热器以流体连通方式能操作地耦合的出口，以将热量从膨胀的超临界流体传输给压缩的超临界流体。在框1818，在第一模块中设置构造成冷却来自第一复热器的膨胀的超临界流体并将冷却的膨胀的超临界流体提供到第一压缩机入口的冷却器。在框1820，方法1800结束。
现在参考图18B，在一些实施方式中，在框1822，可提供构造成将超临界流体从超临界功率模块供应到至少一个选择的其它模块的超临界流体供应通路。在框1824，可提供构造成将超临界流体从所述至少一个选择的其它模块返回到超临界功率模块的超临界流体返回通路。
现在参考图18C，在一些实施方式中，在框1826，可以提供与出口通路和入口通路流体连通的热输入模块，热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
现在参考图18D，在一些实施方式中，在框1828，可以提供被构造成将废热从热输入模块供应给至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
现在参考图18E，在一些实施方式中，在框1830，可以提供与超临界流体供应通路和超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
现在参考图18F，在一些实施方式中，在框1832，可以提供与超临界流体供应通路和超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
现在参考图18G，在一些实施方式中，在框1834，可以提供与超临界流体供应通路和超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
现在参考图18H，在一些实施方式中，在框1836，在第一模块中可以设置耦合到膨胀器的电功率产生器。
下面同时提交的美国申请通过引用并入本文：名称为“MODULAR POWERINFRASTRUCTURE NETWORK,AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS”的美国专利申请号13/843,033(代理人案号No.87255.8001US1)和名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR PART LOADCONTROL OF ELEDCTRICAL POWER GENWEATING SYSTEMS”的美国专利申请号13/843,668(代理人案号87255.8004US)。
在本说明书中引用的和/或在任何申请数据表中列出的所有上述美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公开，在此通过参考引入本文，只要与本发明没有不一致。
对于本文基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从复数转换到单数和/或从单数转换到复数，只要适合于上下文和/或应用。为清楚起见，未清楚阐述各种单数/复数变换。
此处所描述的主题有时表明包含在不同的其它部件中或与不同的其它部件连接的不同的部件。但是应当会理解，这样描绘的架构仅仅是示例性的，并且事实上实现相同的功能的许多其它体系结构可以被实现。在概念意义上，以实现相同的功能的部件的任何布置被有效地“关联”，使得实现期望的功能。因此，这里组合以实现特定功能的任何两个部件可以被看作是彼此“相关联”，使得实现期望的功能，而不管架构或中间部件。同样，如此关联的任何两个部件也可以被视为彼此“能操作地连接”，或彼此“能操作地耦合”，以实现期望的功能，并且能够被如此关联的任何两个部件也可以被视为彼此“能操作地耦接”，以实现期望的功能。能操作地耦接的具体实例包括但不限于物理上可配对和/或物理上相互作用的部件，和/或无线地可相互作用的，和/或无线地相互作用的部件，和/或逻辑上相互作用和/或逻辑上可相互作用的部件。
在一些情况下，在本文中一个或多个部件可以称为“配置成”、“由...配置”、“可配置为”、“能操作/操作为”、“适于/可适于”、“能够”、“可符合/符合”等。本领域技术人员会认识到，这样的术语(例如“配置成”)一般可以包括活动状态的部件和/或不活动状态的部件和/或待机状态的部件，除非上下文另有要求。
尽管已经示出和描述了本文所描述的本主题的特定方面，但显而易见的是，在不脱离本文所描述的主题和其更宽的方面的条件下，本领域技术人员基于本文的教导可以做出变化和修改，因此，所附的权利要求在其范围内涵盖在本文中所描述的主题的真实精神和范围内的所有这些变化和修改。本领域技术人员将理解，通常地，本文中使用的术语并且特别是在所附的权利要求(例如，所附权利要求书的主体)中使用的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”，等等)。本领域技术人员还将理解，所引入的权利要求陈述的特定数量是有意的，这样的意图将在权利要求被明确地陈述，并且在不存在这样的陈述的情况下不存在这样的意图。例如，作为对理解的帮助，下面的所附权利要求可包含引导性短语“至少一个”和“一个或多个”的用法，以引入权利要求陈述。然而，使用这样的短语不应被理解为意味着通过不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求陈述限定含有这样引入的权利要求陈述的任何特定权利要求为仅包含一个这种陈述的权利要求，即使当相同的权利要求包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“一”或“一个”时(例如，“一”和/或“一个”通常应被解释为是指“至少一个“或”一个或多个”)也如此；这同样适用于使用用于引入权利要求陈述的定冠词。此外，即使所引入的权利要求陈述的特定数量被明确记载，本领域的技术人员将认识到，这样的陈述应通常被解释为意指至少所列举的数量(例如，没有其它修饰语的无修饰的陈述“两个陈述”通常意指至少两个陈述或两个或更多个陈述)。此外，在类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯用语被使用的情况下，通常这样的结构意图在使本领域技术人员将理解该惯用语(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不局限于具有单独的A，单独的B，单独的C，A和B一起，A和C一起，B和C一起，和/或A，B和C一起等的系统)的意义上使用。在类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯用语被使用的情况下，通常这样的结构意图在使本领域技术人员将理解该惯用语(如，“具有A、B或C中的至少一个”将包括但不局限于具有单独的A，单独的B，单独的C，A和B一起，A和C一起，B和C一起，和/或A、B和C一起等的系统)的意义上使用。本领域技术人员还将理解，无论在说明书、权利要求书或附图中的通常表示两个或多个可选术语的转折词和/或短语应该被理解为设想包括术语中的一个，术语中两者择一或术语两者的可能性，除非上下文另有规定。例如，短语“A或B”将通常被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
对于所附权利要求书，本领域的技术人员将理解本文列举的操作通常可以任何适当的顺序来执行。此外，虽然在序列中呈现各种操作流程，但是应当理解，各种操作可以与那些示出的顺序不同的顺序来执行，或可同时执行。这种替代的顺序的例子可包括重叠的、交错的、中断的、重新排序的、递增的、预备的、补充的、同时的、反转的或其它变化的顺序，除非上下文另外指示。此外，术语如“响应于”、“涉及到”或其它过去时态的形容词通常不意图排除这样的变化，除非上下文另有规定。
本领域的技术人员将理解，前面的具体的示例性方法和/或装置和/或技术都代表在本文其它地方教导的更一般性的方法和/或装置和/或技术，如在这里提交的权利要求中的和/或在本发明的其它地方的方法和/或装置和/或技术。
虽然各种方面和实施方式已在此公开，但对那些本领域技术人员而言其它方面和实施方式将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施方式是为了说明的目的，并且不旨在进行限制，真正的范围和精神由以下的权利要求表明。
以下实施例提供本发明公开的技术的其它实施方式。
实施例
A.一种模块化功率基础设施系统，其包括：
超临界功率模块，其包括：
第一压缩机，其构造成压缩超临界流体；
第一复热器，其构造成加热来自所述第一压缩机的压缩的超临界流体；
第二压缩机，其构造成压缩来自所述第一复热器的加热的超临界流体；
第二复热器，其构造成加热来自所述第二压缩机的压缩的超临界流体；
出口通路，其构造成将加热的压缩的超临界流体从所述第二复热器提供到热源；
入口通路，其构造成提供来自所述热源的加热的压缩的超临界流体；
膨胀器，其耦合以接收来自所述热源的加热的压缩的超临界流体并构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能；以及
冷却器，其构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并将冷却的超临界流体提供到所述第一压缩机。
B.根据实施例A所述的模块化功率基础设施系统，其还包括：
超临界流体供应通路，其构造成供应来自所述超临界功率模块的超临界流体；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体返回到所述超临界功率模块。
C.根据实施例A所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述出口通路和所述入口通路流体连通的热输入模块，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
D.根据实施例C所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述热输入模块还包括构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
E.根据实施例B所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
F.根据实施例E所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述散热模块包括热交换器。
G.根据实施例B所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
H.根据实施例G所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
I.根据实施例B所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
J.根据实施例I所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
K.根据实施例A所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述超临界功率模块还包括耦合到所述膨胀器的电功率产生器。
L.根据实施例A所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述膨胀器包括从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择的装置。
M.一种模块化功率基础设施系统，其包括：
超临界功率模块，其包括：
第一压缩机，其具有入口和出口并构造成提高超临界流体的压力；
第一复热器，其与所述第一压缩机的出口流体连通并被构造成将热传到压缩的超临界流体；
第二压缩机，其具有与所述第一复热器流体连通的入口，具有出口，并被构造成提高所述超临界流体的压力；
第二复热器，其与所述第二压缩机的出口流体连通，并且被构造成将热量传输给所述压缩的超临界流体；
出口通路，其构造成将加热的压缩的超临界流体从所述第二复热器提供到热源；
入口通路，其构造成提供来自所述热源的加热的压缩的超临界流体；
膨胀器，其具有与所述入口通路以流体连通的方式能操作地耦合的入口，所述膨胀器被构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能，所述膨胀器具有与所述第二复热器以流体连通的方式能操作地耦合的出口，以将热量从膨胀的超临界流体传输到压缩的超临界流体；以及
冷却器，其被构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并提供冷却的膨胀的超临界流体到所述第一压缩机的入口。
N.根据实施例M所述的模块化功率基础设施系统，其还包括：
超临界流体供应通路，其构造成将超临界流体从所述超临界功率模块供应到至少一个选择的其它模块；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体从所述至少一个选择的其它模块返回到所述超临界功率模块。
O.根据实施例M所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述出口通路和所述入口通路流体连通的热输入模块，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
P.根据实施例O所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述热输入模块还包括构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
Q.根据实施例N所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
R.根据实施例Q所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述散热模块包括热交换器。
S.根据实施例N所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
T.根据实施例S所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
U.根据实施例N所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
V.根据实施例U所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
W.根据实施例N所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述超临界功率模块还包括耦合到所述膨胀器的电功率产生器。
X.根据实施例N所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述膨胀器包括从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择的装置。
Y.一种模块化功率基础设施网络，其包括：
热输入模块；
超临界功率模块，其与所述热输入模块流体连通，所述超临界功率模块包括：
第一压缩机，其构造成压缩超临界流体；
第一复热器，其被构造成加热来自所述第一压缩机的压缩的超临界流体；
第二压缩机，其被构造成压缩从所述第一复热器接收的加热的超临界流体；
第二复热器，其被构造成加热来自所述第二压缩机的压缩的超临界流体，所述热输入模块被耦合以接收来自所述第二复热器的压缩的超临界流体；
膨胀器，其耦合以接收来自所述热输入模块的加热的压缩的超临界流体并构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能；以及
冷却器，其构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并提供冷却的超临界流体到所述第一压缩机。
Z.根据实施例Y所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述超临界功率模块还包括：
超临界流体供应通路，其构造成供应来自所述超临界功率模块的超临界流体；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体返回到所述超临界功率模块。
AA.根据实施例Z所述的模块化功率基础设施网络，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的至少一个选择的其它模块。
AB.根据实施例Y所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
AC.根据实施例AA所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述热输入模块还包括构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
AD.根据实施例AA所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述至少一个选择的其它模块包括散热模块。
AE.根据实施例AD所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述散热模块包括热交换器。
AF.根据实施例AA所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述至少一个选择的其它模块包括处理模块。
AG.根据实施例AF所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
AH.根据实施例AA所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述至少一个选择的其它模块包括机械做功模块。
AI.根据实施例AH所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
AJ.根据实施例AA所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述超临界功率模块包括耦合到所述膨胀器的电功率产生器。
AK.根据实施例AA所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述膨胀器包括从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择的装置。
AL.一种分布式电功率基础设施网络，其包括：
至少一个热输入模块；以及
多个超临界功率模块，其与所述至少一个热输入模块流体连通，所述多个超临界功率模块中的每一个包括：
第一压缩机，其构造成压缩超临界流体；
第一复热器，其被构造成加热来自所述第一压缩机的压缩的超临界流体；
第二压缩机，其被构造成压缩从所述第一复热器接收的加热的超临界流体；
第二复热器，其被构造成加热来自所述第二压缩机的压缩的超临界流体，所述热输入模块被耦合以接收来自所述第二复热器的压缩的超临界流体；
膨胀器，其耦合以接收来自所述热输入模块的加热的压缩的超临界流体并构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能；
电功率产生器，其耦合到所述膨胀器；以及
冷却器，其构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并提供冷却的超临界流体到所述第一压缩机。
AM.根据实施例AL所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述多个超临界功率模块中的至少一个包括：
超临界流体供应通路，其构造成供应来自所述超临界功率模块的超临界流体；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体返回到所述超临界功率模块。
AN.根据实施例AL所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
AO.根据实施例AM所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述热输入模块还包括被构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
AP.根据实施例AM所述的分布式电功率基础设施网络，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
AQ.根据实施例AP所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述散热模块包括热交换器。
AR.根据实施例AM所述的分布式电功率基础设施网络，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
AS.根据实施例AR所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
AT.根据实施例AM所述的分布式电功率基础设施网络，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
AU.根据实施例AT所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
AV.根据实施例AM所述的分布式电功率基础设施网络，其中，所述膨胀器包括从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择的装置。
AW.一种方法，其包括：
用第一模块中的第一压缩机压缩超临界流体；
加热所述第一模块中的第一复热器中的压缩的超临界流体；
用与所述第一压缩机串联的在所述第一模块中的第二压缩机压缩通过所述第一复热器加热的超临界流体；
加热来自至少所述第一模块中的所述第二压缩机的压缩的超临界流体；
使在所述第一模块中的加热的压缩的超临界流体膨胀；
在所述第一模块中将超临界流体的焓的下降转换为机械能；以及
冷却在所述第一模块中的膨胀的超临界流体。
AX.根据实施例AW所述的方法，其还包括：
将超临界流体从所述第一模块供应到至少一个选择的其它模块；以及
将超临界流体从所述至少一个选择的其它模块返回到所述第一模块。
AY.根据实施例AW所述的方法，其中，加热来自至少所述第一模块中的所述第二压缩机的压缩的超临界流体包括：
加热来自所述第二压缩机的在设置在所述第一模块中的第二复热器中的压缩的超临界流体；以及
加热在具有热源的第二模块中的压缩的超临界流体。
AZ.根据实施例AY所述的方法，其还包括将废热从所述第二模块供应到至少一个选择的其它模块。
BA.根据实施例AX所述的方法，其中，将超临界流体从所述第一模块供应到至少一个选择的其它模块包括将超临界流体从所述第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块中的至少一个热交换器。
BB.根据实施例BA所述的方法，其中，将超临界流体从所述第一模块供应到至少一个选择的其它模块包括：
将超临界流体从所述第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块中的至少一个膨胀装置；以及
将超临界流体从所述至少一个膨胀装置供应到所述至少一个选择的其它模块中的至少一个热交换器。
BC.根据实施例AX所述的方法，其中，将超临界流体从所述第一模块供应到至少一个选择的其它模块包括将超临界流体从所述第一模块供应到所述至少一个选择的其它模块中的至少一个热机械做功装置。
BD.根据实施例AW所述的方法，其还包括：
用所述机械能驱动所述第一模块中的电功率产生器；以及
用所述电功率产生器产生电功率。
BE.一种方法，其包括：
在第一模块中布置第一压缩机，所述第一压缩机具有入口和出口并构造成提高超临界流体的压力；
在所述第一模块中布置第一复热器，所述第一复热器与所述第一压缩机出口流体连通并被构造成将热量传输给压缩的超临界流体；
在所述第一模块中布置第二压缩机，所述第二压缩机具有与所述第一复热器流体连通的入口，具有出口，并构造成提高超临界流体的压力；
在所述第一模块中布置第二复热器，所述第二复热器与所述第二压缩机出口流体连通并构造成将热量传输给压缩的超临界流体；
提供出口通路，该出口通路构造成将加热的压缩的超临界流体从所述第二复热器提供到热源；
提供入口通路，该入口通路被构造成提供来自所述热源的加热的压缩的超临界流体；
在所述第一模块中布置膨胀器，该膨胀器具有与所述入口通路以流体连通方式能操作地耦合的入口，所述膨胀器被构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能，所述膨胀器具有与所述第二复热器以流体连通方式能操作地耦合的出口以将热量从膨胀的超临界流体输送到压缩的超临界流体；以及
在所述第一模块中布置冷却器，该冷却器构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并提供冷却的膨胀的超临界流体到所述第一压缩机入口。
BF.根据实施例BE所述的方法，其还包括:
提供超临界流体供应通路，该超临界流体供应通路构造成将超临界流体从所述超临界功率模块供应到至少一个选择的其它模块；以及
提供超临界流体返回通路，该超临界流体返回通路构造成将超临界流体从所述至少一个选择的其它模块返回到所述超临界功率模块。
BG.根据实施例BE所述的方法，其还包括提供与所述出口通路和所述入口通路流体连通的热输入模块，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
BH.根据实施例BG所述的方法，其还包括提供构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
BI.根据实施例BF所述的方法，其还包括提供与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
BJ.根据实施例BF所述的方法，其还包括提供与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
BK.根据实施例BF所述的方法，其还包括提供与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
BL.根据实施例BE所述的方法，其还包括在所述第一模块中布置耦合到所述膨胀器的电功率产生器。

Claims (37)

1.一种模块化功率基础设施系统，其包括：
超临界功率模块，其包括：
第一压缩机，其构造成压缩超临界流体；
第一复热器，其构造成加热来自所述第一压缩机的压缩的超临界流体；
第二压缩机，其构造成压缩从所述第一复热器接收的加热的超临界流体；
第二复热器，其构造成加热来自所述第二压缩机的压缩的超临界流体；
出口通路，其构造成将加热的压缩的超临界流体从所述第二复热器提供到热源；
入口通路，其构造成提供来自所述热源的加热的压缩的超临界流体；
膨胀器，其耦合以接收来自所述热源的加热的压缩的超临界流体并构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能；以及
冷却器，其构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并将冷却的超临界流体提供到所述第一压缩机。
2.根据权利要求1所述的模块化功率基础设施系统，其还包括：
超临界流体供应通路，其构造成供应来自所述超临界功率模块的超临界流体；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体返回到所述超临界功率模块。
3.根据权利要求1所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述出口通路和所述入口通路流体连通的热输入模块，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
4.根据权利要求3所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述热输入模块还包括构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
5.根据权利要求2所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
6.根据权利要求5所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述散热模块包括热交换器。
7.根据权利要求2所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
8.根据权利要求7所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
9.根据权利要求2所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
10.根据权利要求9所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
11.根据权利要求1所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述超临界功率模块还包括耦合到所述膨胀器的电功率产生器。
12.根据权利要求1所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述膨胀器从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择。
13.一种模块化功率基础设施系统，其包括：
超临界功率模块，其包括：
第一压缩机，其具有入口和出口并构造成提高超临界流体的压力；
第一复热器，其与所述第一压缩机的出口流体连通并被构造成将热量传输到压缩的超临界流体；
第二压缩机，其具有与所述第一复热器流体连通的入口，具有出口，并被构造成提高所述超临界流体的压力；
第二复热器，其与所述第二压缩机的出口流体连通，并且被构造成将热量传输到所述压缩的超临界流体；
出口通路，其构造成将加热的压缩的超临界流体从所述第二复热器提供到热源；
入口通路，其构造成提供来自所述热源的加热的压缩的超临界流体；
膨胀器，其具有与所述入口通路以流体连通的方式能操作地耦合的入口，所述膨胀器被构造成将所述超临界流体的焓的下降转换成机械能，所述膨胀器具有与所述第二复热器以流体连通的方式能操作地耦合的出口，以将热量从膨胀的超临界流体传输到压缩的超临界流体；以及
冷却器，其被构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并提供冷却的膨胀的超临界流体到所述第一压缩机的入口。
14.根据权利要求13所述的模块化功率基础设施系统，其还包括：
超临界流体供应通路，其构造成将超临界流体从所述超临界功率模块供应到至少一个选择的其它模块；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体从所述至少一个选择的其它模块返回到所述超临界功率模块。
15.根据权利要求13所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述出口通路和所述入口通路流体连通的热输入模块，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
16.根据权利要求15所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述热输入模块还包括构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
17.根据权利要求14所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的散热模块。
18.根据权利要求17所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述散热模块包括热交换器。
19.根据权利要求14所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的处理模块。
20.根据权利要求19所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
21.根据权利要求14所述的模块化功率基础设施系统，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的做功模块。
22.根据权利要求21所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
23.根据权利要求14所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述超临界功率模块还包括耦合到所述膨胀器的电功率产生器。
24.根据权利要求14所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述膨胀器从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择。
25.一种模块化功率基础设施网络，其包括：
热输入模块；
超临界功率模块，其与所述热输入模块流体连通，所述超临界功率模块包括：
第一压缩机，其构造成压缩超临界流体；
第一复热器，其被构造成加热来自所述第一压缩机的压缩的超临界流体；
第二压缩机，其被构造成压缩从所述第一复热器接收的加热的超临界流体；
第二复热器，其被构造为加热来自所述第二压缩机的压缩的超临界流体，所述热输入模块被耦合以接收来自所述第二复热器的压缩的超临界流体；
膨胀器，其耦合以接收来自所述热输入模块的加热的压缩的超临界流体并构造成将超临界流体的焓的下降转换成机械能；以及
冷却器，其构造成冷却来自所述第一复热器的膨胀的超临界流体并提供冷却的超临界流体到所述第一压缩机。
26.根据权利要求25所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述超临界功率模块还包括：
超临界流体供应通路，其构造成供应来自所述超临界功率模块的超临界流体；以及
超临界流体返回通路，其构造成将超临界流体返回到所述超临界功率模块。
27.根据权利要求26所述的模块化功率基础设施网络，其还包括与所述超临界流体供应通路和所述超临界流体返回通路流体连通的至少一个选择的其它模块。
28.根据权利要求25所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述热输入模块包括构造成加热压缩的超临界流体的热源。
29.根据权利要求27所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述热输入模块还包括构造成将废热从所述热输入模块供应到至少一个选择的其它模块的废热供应通路。
30.根据权利要求27所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述至少一个选择的其它模块包括散热模块。
31.根据权利要求30所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述散热模块包括热交换器。
32.根据权利要求27所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述至少一个选择的其它模块包括处理模块。
33.根据权利要求32所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述处理模块包括膨胀装置和热交换器。
34.根据权利要求27所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述至少一个选择的其它模块包括机械做功模块。
35.根据权利要求34所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。
36.根据权利要求27所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述超临界功率模块包括耦合到所述膨胀器的电功率产生器。
37.根据权利要求27所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述膨胀器从往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机中选择。
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