模块化功率基础设施网络以及相关系统技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化功率基础设施网络以及相关系统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“MODULARPOWERINFRASTRUCTURENETWORK,ANDASSOCIATEDSYSTEMSANDMETHODS”的美国非临时申请13/843,033，和于2012年9月26日提交的名称为“MODULARPOWERINFRASTRUCTURE”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。技术背景本专利技术涉及做功流体和它们在热力学循环中的用途。
技术实现思路
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是模块化功率基础设施网络的另一说明性实施方式的示意图。图4是针对通过图3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5是热输入模块的说明性实施方式的示意图。图6是散热模块的说明性实施方式的示意图。图7是处理模块的说明性实施方式的示意图。图8是做功模块的说明性实施方式的示意图。图9-15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16-18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19A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19B-19G示出图19A的流程图的方法的细节。图20A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20B-20G示出图20A的流程图的方法的细节。图21A是操作模块化功率基础设施网络的另一说明性方法的流程图。图21B-21G示出图21A的流程图的方法的细节。图22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22A是图22中所示的说明性方法的延续。图22B-22G示出了图22和图22A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。综述鉴于综述的方式，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。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14。复热器18被构造成加热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18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18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14。超临界流体供应通路30被构造成供应来自超临界功率模块12的超临界流体16。超临界流体返回通路32被构造成将超临界流体16返回到超临界功率模块12。通过综述的方式继续，提供了模块化功率基础设施网络的各种实施方式。在一些实施方式中(诸如在图1中示出的)，模块化功率基础设施网络10可以包括根据简单恢复的布雷顿(Brayton)循环运行的超临界功率模块12。在一些其它实施方式中，模块化功率基础设施网络(图1中未示出)可包括根据再压缩布雷顿循环操作的超临界功率模块(图1中未示出)。无论热力循环如何，在各个实施方式中，超临界功率模块适当地布置在模块化的、集装箱化的平台(在图1中未示出)内。无论热力循环如何，如果需要的话，模块化功率基础设施网络的各种实施方式(除了超临界功率模块以外)还可以包括可以与模块化功率基础设施网络内的各种模块连接的(图1中未示出)一个或多个其它模块，以帮助根据需要解决特定应用的各种问题，例如但不限于各种燃料选择、不同的操作环境、加热和冷却的需要、机械做功要求、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。如以上所讨论的，本专利技术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。此外，在各种实施方式中，其中所述热力学循环是布雷顿循环，根据特定应用的需要，所述布雷顿循环可以实现为简单的恢复本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：压缩机，其构造成压缩超临界流体；复热器，其构造成加热压缩的超临界流体；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；冷却器，其构造成冷却来自所述膨胀器的膨胀的超临界流体并提供冷却的超临界流体到所述压缩机；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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.26 US 61/744,439;2013.03.15 US 13/843,0331.一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：压缩机，其构造成压缩超临界流体；复热器，其构造成加热压缩的超临界流体；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；冷却器，其构造成冷却来自所述膨胀器的膨胀的超临界流体并提供冷却的超临界流体到所述压缩机；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；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；以及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，其中所述处理模块包含膨胀装置和热交换器。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。3.根据权利要求2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给至少一个选择的其它模块的废热供应通路。4.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。5.根据权利要求4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。6.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。7.根据权利要求6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。8.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。9.根据权利要求1所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述膨胀器包括往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机的其中之一。10.一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：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；复热器，其与所述压缩机的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；出口通路，其构造成将加热的压缩的超临界流体从所述复热器提供到热源；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；冷却器，其被构造成冷却来自所述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压缩机的入口；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；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；以及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，其中所述处理模块包含膨胀装置和热交换器。11.根据权利要求10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。12.根据权利要求11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。13.根据权利要求10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。14.根据权利要求13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。15.根据权利要求10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。16.根据权利要求15所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述做功模块包括至少一个热机械做功装置。17.根据权利要求10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。18.根据权利要求10所述的模块化功率基础设施系统，其中，所述膨胀器包括往复式发动机、轴流式涡轮机和径向流涡轮机的其中之一。19.一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：压缩机，其构造成压缩超临界流体，所述热输入模块被耦合以接收压缩的超临界流体；复热器，其构造成加热压缩的超临界流体；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为机械能；冷却器，其构造成冷却来自所述膨胀器的膨胀的超临界流体并提供冷却的超临界流体到所述压缩机；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；至少一个选择的其它模块，其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；并且其中所述至少一个选择的其它模块包括处理模块，其中所述处理模块包含膨胀装置和热交换器。20.根据权利要求19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。21.根据权利要求20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所述至少一个选择的其它模块的废热供应通路。22.根据权利要求19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。23.根据权利要求22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。24.根据权利要求19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。25.根据权利要求24所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述机械做功模块包括至少一个热机械做功装置。26.根据权利要求19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。27.根据权利要求19所述的模块化功率基础设施网络，其中，所述膨胀器包括往复式发动机、轴流式涡轮机、和径向流涡轮机的其中之一。28.一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，其构造成与所述第一压缩机并行地压缩超临界流...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔·S·戴维森，约书亚·C·沃尔特，史蒂文·A·怀特，
申请(专利权)人：超临界技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US