JP2000067894A - Fuel cell power generating system, and power generating system - Google Patents
Fuel cell power generating system, and power generating systemInfo
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- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と酸化剤との
電気化学反応により発電を行なう燃料電池本体を備えた
燃料電池発電システムおよびそれを用いた発電システム
に係り、特に供給量に変動や制約がある燃料を、過不足
なく全量消費して発電に寄与できるようにした燃料電池
発電システムおよび発電システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation system provided with a fuel cell body for generating power by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant, and a power generation system using the same. The present invention relates to a fuel cell power generation system and a power generation system that can consume all of the restricted fuel without excess or shortage to contribute to power generation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、燃料の有している化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換する装置として、燃料
電池が知られている。この燃料電池は、燃料である水素
と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて、直接
電気的出力を取り出すようにしたものであり、高い効率
で電気エネルギーを取り出すことができる装置である。2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell has been known as a device for directly converting chemical energy of fuel into electric energy. This fuel cell electrochemically reacts hydrogen, which is a fuel, with oxygen, which is an oxidant, so as to directly obtain an electrical output, and is a device capable of extracting electrical energy with high efficiency. is there.
【０００３】この種の燃料電池を用いた燃料電池発電シ
ステムは、通常、触媒の作用によって、水素ガスを主成
分とする燃料ガスを発生させる反応器（改質器とも称す
る）と、この反応器で発生した燃料ガスを空気等の酸化
剤ガスと電気化学的に反応させて、電気エネルギーに変
換する燃料電池本体とを備えて構成されており、比較的
小さな規模であっても、発電効率は４０％に達し、大型
火力発電並の効率を誇っている。A fuel cell power generation system using a fuel cell of this type generally includes a reactor (also referred to as a reformer) for generating a fuel gas containing hydrogen gas as a main component by the action of a catalyst, and this reactor. And a fuel cell main body that electrochemically reacts the fuel gas generated in the above with an oxidizing gas such as air to convert the fuel gas into electric energy. It reaches 40%, and boasts the same efficiency as large thermal power generation.
【０００４】また、近年大きな杜会問題になってきてい
る公害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘの等の排出がほとんど
なく、高効率のためＣＯ2 の排出量も少ない。さらに、
外部からの冷却水を必要とせず、騒音／振動も小さいこ
とから、極めて環境に優しいシステムであると言える。Further, there is almost no emission of SOx, NOx and the like, which are polluting factors which have become a major problem in recent years, and the emission of CO 2 is small due to high efficiency. further,
Since it does not require external cooling water and has low noise / vibration, it can be said that the system is extremely environmentally friendly.
【０００５】また、負荷変動に対しての応答性がよく、
発電と同時に熱も利用することができる等の特徴から、
商用化による大量導入が期待されている。さらに、燃料
電池は多様な燃料が適用可能である。最近では、この特
徴を活かして、下水処理場で発生する消化ガスや、生ゴ
ミや食品工場から発生するバイオガスを燃料として用い
た燃料電池発電システムの検証も行なわれてきており、
資源の有効利用という観点からも、今後の普及が益々期
待されている。In addition, the responsiveness to load fluctuation is good,
Because it can use heat at the same time as power generation,
Large-scale introduction by commercialization is expected. Further, various fuels can be applied to the fuel cell. Recently, taking advantage of this feature, verification of fuel cell power generation systems using digestive gas generated at sewage treatment plants and biogas generated from garbage and food factories as fuel has been conducted.
From the viewpoint of effective use of resources, further spread is expected.
【０００６】ところで、通常の燃料電池発電システム
は、電力負荷優先の制御で運転されている。すなわち、
電力系統への連系運転時には、通常、オペレータによる
指令によって負荷が決定され、単独運転時には、その燃
料電池発電システムに接続された電力負荷につりあうよ
うに、自動的に発電負荷が制御される。Incidentally, a normal fuel cell power generation system is operated under control of giving priority to an electric power load. That is,
Normally, the load is determined by a command from the operator during the interconnection operation to the power system, and during the independent operation, the power generation load is automatically controlled so as to match the power load connected to the fuel cell power generation system.
【０００７】図４は、この種の従来の燃料電池発電シス
テムの概要構成例を示すブロック図である。図４におい
て、負荷設定器１により負荷指令信号２が、またインバ
ータ３の電圧制御により負荷信号４が、プラントコント
ローラ５にそれぞれ入力される。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration example of a conventional fuel cell power generation system of this kind. In FIG. 4, a load command signal 2 is input by a load setting device 1, and a load signal 4 is input to a plant controller 5 by voltage control of an inverter 3.
【０００８】プラントコントローラ５では、負荷指令信
号２と負荷信号４とに基づいて、負荷信号４が負荷指令
信号２と等しくなるように、弁開度指令６が燃料調節弁
７に出力される。The plant controller 5 outputs a valve opening degree command 6 to the fuel control valve 7 based on the load command signal 2 and the load signal 4 so that the load signal 4 becomes equal to the load command signal 2.
【０００９】その結果、図示しない燃料供給設備に通じ
る燃料入口部８から、燃料が必要量だけ燃料配管９を通
って改質器・燃料電池本体１０に供給され、ここで発電
された直流電力１１は、インバータ３により交流に変換
され、交流電力１２として図示しない負荷へ供給され
る。As a result, a required amount of fuel is supplied to the reformer / fuel cell main body 10 through a fuel pipe 9 from a fuel inlet section 8 leading to a fuel supply facility (not shown). Are converted into AC by the inverter 3 and supplied to a load (not shown) as AC power 12.
【００１０】なお、上記の各要素は、通常、燃料電池発
電システム１３としてパッケージ化されている。上記の
ような制御は、電力負荷優先の制御であり、発電に使用
する燃料は、必要な時に必要なだけ燃料電池発電システ
ムに供給可能であるという前提の下で実施されている。
そして、通常、燃料電池発電システム１３は、天然ガス
やＬＰＧ等を燃料として用いて発電を行なうことから、
かかる条件を満足するものとなっている。The above components are usually packaged as a fuel cell power generation system 13. The control as described above is a control giving priority to the electric power load, and is performed under the premise that fuel used for power generation can be supplied to the fuel cell power generation system as needed when necessary.
Usually, the fuel cell power generation system 13 generates power by using natural gas, LPG, or the like as a fuel.
These conditions are satisfied.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、天然ガスやＬＰＧを燃料として用いて発電を行な
う場合には、通常、燃料の供給には制約はないため、電
力負荷優先制御の従来の燃料電池発電システム１３でも
何ら問題はない。As described above, when power is generated using natural gas or LPG as fuel, there is usually no restriction on the fuel supply. There is no problem with the fuel cell power generation system 13 described above.
【００１２】しかしながら、前述した生ゴミや食品を処
理して燃料を生成するような場合には、発生した燃料量
の変化に応じて燃料電池発電システムが発電負荷を調節
し、発生した燃料を過不足なく全て消費して欲しいとい
うニーズが高い。However, in the case where the above-mentioned garbage or food is processed to generate fuel, the fuel cell power generation system adjusts the power generation load in accordance with a change in the amount of generated fuel, and consumes generated fuel. There is a high need to consume all without shortage.
【００１３】この点に関して、従来の燃料電池発電シス
テム１３では、その実現が難しいため、このような要求
のある場合には、負荷を燃料の発生量に比べて低目に設
定して発電を行なわせ、余剰の燃料はボイラ等へ送って
処理をするという方法が一般的となっている。[0013] In this regard, the conventional fuel cell power generation system 13 is difficult to realize. Therefore, when there is such a demand, the load is set lower than the amount of generated fuel to generate power. However, it is common to send excess fuel to a boiler or the like for processing.
【００１４】しかしながら、このような方法では、余剰
燃料の燃料電池発電システム１３系外への放出が避けら
れず、低効率なシステムとなっている。また、上記の実
現が容易な方法として、供給される燃料を流量計を用い
て認識し、その供給量に対応した制御を行なうことも提
案されてきている。However, such a method inevitably releases surplus fuel to the outside of the fuel cell power generation system 13, resulting in a low-efficiency system. Further, as a method that can be easily realized, it has been proposed to recognize the supplied fuel by using a flow meter and perform control corresponding to the supplied amount.
【００１５】しかしながら、このような瞬時値に基づく
比例式の制御方法では、如何に厳密に計測しても必ず誤
差が生じ、それが時間の経過と共に積分効果で拡大し、
バランスが狂うことが避けられないシステムとなってし
まう。However, in such a proportional control method based on the instantaneous value, no matter how strictly the measurement is made, an error always occurs, which is enlarged by the integration effect with the passage of time.
The system becomes inevitable to get out of balance.
【００１６】本発明の目的は、供給量に変動や制約があ
る燃料を、過不足なく全量消費して発電に寄与すること
が可能な燃料電池発電システムおよび発電システムを提
供することにある。An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system and a power generation system capable of contributing to power generation by consuming the entire amount of fuel having fluctuations and restrictions in supply amount without excess or shortage.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、電解質層を挟んで対向配置
された燃料極および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれ
ぞれ供給し、これら燃料と酸化剤との電気化学反応によ
り発電を行ない、当該発電された電力を負荷へ供給する
燃料電池本体を備えて構成される燃料電池発電システム
において、燃料入口部から燃料極の間に設けられ、当該
燃料極に供給される燃料の圧力を計測する圧力計測手段
と、圧力計測手段により計測された燃料の圧力値に基づ
いて、燃料電池本体における最適発電負荷を算出し、か
つ当該最適発電負荷となるように燃料極への燃料の供給
量を調節することにより燃料電池本体の最適発電負荷を
制御する制御手段とを備える。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a fuel and an oxidant are respectively supplied to a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with an electrolyte layer interposed therebetween. In a fuel cell power generation system configured to include a fuel cell main body that generates power by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant and supplies the generated power to a load, a fuel cell power generation system is provided between a fuel inlet and a fuel electrode. A pressure measuring means for measuring the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode; and calculating an optimum power generation load in the fuel cell body based on the pressure value of the fuel measured by the pressure measuring means. Control means for controlling the optimum power generation load of the fuel cell body by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode so as to be a load.
【００１８】従って、請求項１の発明の燃料電池発電シ
ステムにおいては、燃料入口部から燃料極の間に設けた
圧力計測手段で、燃料極に供給される燃料の圧力が計測
され、この燃料の圧力値に基づいて、制御手段で、燃料
電池本体の最適発電負荷を算出して燃料極への燃料の供
給量を調節することにより、燃料電池本体の最適発電負
荷が制御される。Therefore, in the fuel cell power generation system according to the first aspect of the present invention, the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode is measured by the pressure measuring means provided between the fuel inlet and the fuel electrode. The control means calculates the optimum power generation load of the fuel cell main body based on the pressure value and adjusts the amount of fuel supplied to the fuel electrode, thereby controlling the optimum power generation load of the fuel cell main body.
【００１９】すなわち、燃料極への燃料の供給量に対し
て、燃料電池本体での燃料の消費量が過多の場合には、
計測圧力が低下するため、制御によって発電負荷が下が
ることになる。この結果、燃料電池本体での燃料の消費
量が低下し、計測圧力が復帰（上昇）する。That is, when the fuel consumption in the fuel cell body is excessive with respect to the fuel supply to the fuel electrode,
Since the measured pressure is reduced, the power generation load is reduced by the control. As a result, the fuel consumption in the fuel cell body decreases, and the measured pressure returns (increases).
【００２０】また、燃料極への燃料の供給量に対して、
燃料電池本体での燃料の消費量が少ない場合には、計測
圧力が上昇するため、制御によって発電負荷が上がるこ
とになる。この結果、燃料電池本体での燃料の消費量が
上昇し、計測圧力が復帰（低下）する。Further, with respect to the amount of fuel supplied to the fuel electrode,
When the fuel consumption in the fuel cell body is small, the measured pressure increases, so that the control increases the power generation load. As a result, the fuel consumption in the fuel cell body increases, and the measured pressure returns (decreases).
【００２１】以上の制御により、燃料極へ供給される燃
料が変動した場合でも、計測圧力が一定に保たれ、燃料
極へ供給される燃料を全量消費して発電に寄与すること
ができるため、消化ガスやバイオガス等の燃料に対し
て、より一層高効率でかつ無駄のない最適なシステムを
構築することができる。By the above control, even when the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, the measured pressure is kept constant, and the entire fuel supplied to the fuel electrode can be consumed to contribute to power generation. For fuel such as digestion gas and biogas, an optimal system with higher efficiency and less waste can be constructed.
【００２２】一方、電解質層を挟んで対向配置された燃
料極および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれぞれ供給
し、これら燃料と酸化剤との電気化学反応により発電を
行ない、当該発電された電力を負荷へ供給する燃料電池
本体を備えた燃料電池発電システムと、燃料電池発電シ
ステムの燃料極へ燃料を供給する燃料供給設備とを備え
て構成される発電システムにおいて、請求項２の発明で
は、燃料電池発電システムの燃料入口部の上流側に設け
られ、燃料電池発電システムの燃料極に供給される燃料
の圧力を計測する圧力計測手段と、圧力計測手段により
計測された燃料の圧力値に基づいて、燃料電池発電シス
テムにおける最適発電負荷を算出し、かつ当該最適発電
負荷となるように燃料極への燃料の供給量を調節するこ
とにより燃料電池発電システムの最適発電負荷を制御す
る制御手段とを備える。On the other hand, a fuel and an oxidant are respectively supplied to a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with an electrolyte layer interposed therebetween, and power is generated by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant. In a power generation system including a fuel cell power generation system including a fuel cell body that supplies fuel to a load, and a fuel supply facility that supplies fuel to a fuel electrode of the fuel cell power generation system, A pressure measuring means provided upstream of the fuel inlet of the fuel cell power generation system for measuring the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode of the fuel cell power generation system, and a pressure value of the fuel measured by the pressure measuring means; By calculating the optimum power generation load in the fuel cell power generation system and adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode so as to achieve the optimum power generation load, the fuel cell And control means for controlling the optimum power generation load of the electric system.
【００２３】従って、請求項２の発明の発電システムに
おいては、燃料電池発電システムの燃料入口部の上流
側、すなわち燃料電池発電システムの外部に設けた圧力
計測手段で、燃料極に供給される燃料の圧力が計測さ
れ、この燃料の圧力値に基づいて、制御手段で、燃料電
池発電システムの最適発電負荷を算出して燃料極への燃
料の供給量を調節することにより、燃料電池本体の最適
発電負荷が制御される。Therefore, in the power generation system according to the second aspect of the present invention, the fuel supplied to the fuel electrode by the pressure measuring means provided upstream of the fuel inlet of the fuel cell power generation system, that is, outside the fuel cell power generation system. The control means calculates the optimum power generation load of the fuel cell power generation system based on the pressure value of the fuel, and adjusts the amount of fuel supplied to the fuel electrode. The power generation load is controlled.
【００２４】すなわち、燃料極への燃料の供給量に対し
て、燃料電池発電システムでの燃料の消費量が過多の場
合には、計測圧力が低下するため、制御によって発電負
荷が下がることになる。この結果、燃料電池発電システ
ムでの燃料の消費量が低下し、計測圧力が復帰（上昇）
する。That is, when the fuel consumption in the fuel cell power generation system is excessive with respect to the fuel supply to the fuel electrode, the measured pressure decreases, and the control reduces the power generation load. . As a result, the fuel consumption in the fuel cell power generation system decreases, and the measured pressure returns (increases).
I do.
【００２５】また、燃料極への燃料の供給量に対して、
燃料電池発電システムでの燃料の消費量が少ない場合に
は、計測圧力が上昇するため、制御によって発電負荷が
上がることになる。この結果、燃料電池発電システムで
の燃料の消費量が上昇し、計測圧力が復帰（低下）す
る。Further, with respect to the amount of fuel supplied to the fuel electrode,
When the fuel consumption in the fuel cell power generation system is small, the measured pressure increases, so that the control increases the power generation load. As a result, the fuel consumption in the fuel cell power generation system increases, and the measured pressure returns (reduces).
【００２６】以上の制御により、燃料極へ供給される燃
料が変動した場合でも、計測圧力が一定に保たれ、燃料
極へ供給される燃料を全量消費して発電に寄与すること
ができるため、消化ガスやバイオガス等の燃料に対し
て、より一層高効率でかつ無駄のない最適なシステムを
構築することができる。With the above control, even if the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, the measured pressure is kept constant, and the fuel supplied to the fuel electrode can be consumed in its entirety and contribute to power generation. For fuel such as digestion gas and biogas, an optimal system with higher efficiency and less waste can be constructed.
【００２７】また、請求項３の発明では、燃料電池発電
システムの燃料電池本体入口部の上流側に設けられ、燃
料を保持するための内容積可変式燃料ガス貯蔵設備容器
と、内容積可変式燃料ガス貯蔵設備容器の容積を計測す
る容積計測手段と、容積計測手段により計測された容器
の容積値に基づいて、燃料電池発電システムにおける最
適発電負荷を算出し、かつ当該最適発電負荷となるよう
に燃料極への燃料の供給量を調節することにより燃料電
池発電システムの最適発電負荷を制御する制御手段とを
備える。According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel gas storage facility container having a variable inner volume, which is provided upstream of the fuel cell main body inlet of the fuel cell power generation system and holds fuel. Based on the volume measuring means for measuring the volume of the fuel gas storage facility container and the volume value of the container measured by the volume measuring means, the optimum power generation load in the fuel cell power generation system is calculated and becomes the optimum power generation load. Control means for controlling the optimum power generation load of the fuel cell power generation system by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode.
【００２８】従って、請求項３の発明の発電システムに
おいては、燃料電池発電システムの燃料電池本体入口部
の上流側に設けた内容積可変式燃料ガス貯蔵設備容器の
容積が容積計測手段で計測され、この容積値に基づい
て、制御手段で、燃料電池発電システムの最適発電負荷
を算出して燃料極への燃料の供給量を調節することによ
り、燃料電池発電システムの最適発電負荷が制御され
る。Therefore, in the power generation system according to the third aspect of the present invention, the volume of the internal volume variable type fuel gas storage facility container provided on the upstream side of the fuel cell main body entrance of the fuel cell power generation system is measured by the volume measuring means. Based on this volume value, the control means calculates the optimum power generation load of the fuel cell power generation system and adjusts the amount of fuel supplied to the fuel electrode, thereby controlling the optimum power generation load of the fuel cell power generation system. .
【００２９】すなわち、燃料極への燃料の供給量に対し
て、燃料電池発電システムでの燃料の消費量が過多の場
合には、内容積可変式燃料ガス貯蔵設備容器の計測容積
が低下するため、制御によって発電負荷が下がることに
なる。この結果、燃料電池発電システムでの燃料の消費
量が低下し、計測容積が復帰（上昇）する。That is, if the amount of fuel consumed by the fuel cell power generation system is excessive with respect to the amount of fuel supplied to the fuel electrode, the measured volume of the internal volume variable type fuel gas storage facility container decreases. , The power generation load is reduced by the control. As a result, the fuel consumption in the fuel cell power generation system decreases, and the measured volume returns (increases).
【００３０】また、燃料極への燃料の供給量に対して、
燃料電池発電システムでの燃料の消費量が少ない場合に
は、計測容積が上昇するため、制御によって発電負荷が
上がることになる。この結果、燃料電池発電システムで
の燃料の消費量が上昇し、計測容積が復帰（低下）す
る。Further, with respect to the amount of fuel supplied to the fuel electrode,
When the fuel consumption in the fuel cell power generation system is small, the measured volume increases, and the power generation load increases due to the control. As a result, the fuel consumption in the fuel cell power generation system increases, and the measured volume returns (reduces).
【００３１】以上の制御により、燃料極へ供給される燃
料が変動した場合でも、計測容積が一定に保たれ、燃料
極へ供給される燃料を全量消費して発電に寄与すること
ができるため、消化ガスやバイオガス等の燃料に対し
て、より一層高効率でかつ無駄のない最適なシステムを
構築することができる。With the above control, even when the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, the measured volume is kept constant, and the fuel supplied to the fuel electrode can be consumed in its entirety and contribute to power generation. For fuel such as digestion gas and biogas, an optimal system with higher efficiency and less waste can be constructed.
【００３２】さらに、請求項４の発明では、燃料供給設
備から燃料電池発電システムの燃料極への燃料の供給量
と燃料電池発電システムにおける燃料の消費量との偏差
を、あらかじめ決められた一定時間内における積算値と
して認識する認識手段と、認識手段により認識された積
算値に基づいて、燃料電池発電システムにおける最適発
電負荷を算出し、かつ当該最適発電負荷となるように燃
料極への燃料の供給量を調節することにより燃料電池発
電システムの最適発電負荷を制御する制御手段とを備え
る。Further, according to the present invention, the difference between the amount of fuel supplied from the fuel supply equipment to the fuel electrode of the fuel cell power generation system and the amount of fuel consumption in the fuel cell power generation system is determined by a predetermined time. A recognition means for recognizing the integrated value within the fuel cell, calculating an optimum power generation load in the fuel cell power generation system based on the integrated value recognized by the recognition means, and transferring the fuel to the fuel electrode so as to be the optimum power generation load. Control means for controlling the optimum power generation load of the fuel cell power generation system by adjusting the supply amount.
【００３３】従って、請求項４の発明の発電システムに
おいては、認識手段で、燃料電池発電システムの燃料極
への燃料の供給量と燃料電池発電システムにおける燃料
の消費量との偏差が、あらかじめ決められた一定時間内
における積算値として認識され、この積算値に基づい
て、制御手段で、燃料電池発電システムの最適発電負荷
を算出して燃料極への燃料の供給量を調節することによ
り、燃料電池発電システムの最適発電負荷が制御され
る。Therefore, in the power generation system according to the fourth aspect of the present invention, the deviation between the fuel supply amount to the fuel electrode of the fuel cell power generation system and the fuel consumption amount in the fuel cell power generation system is predetermined by the recognition means. It is recognized as an integrated value within a given period of time, and based on this integrated value, the control means calculates an optimal power generation load of the fuel cell power generation system and adjusts the amount of fuel supplied to the fuel electrode, thereby obtaining fuel. The optimal power generation load of the battery power generation system is controlled.
【００３４】以上の制御により、前記請求項２および請
求項３の発明の場合と同様に、燃料極へ供給される燃料
が変動した場合でも、燃料極へ供給される燃料を全量消
費して発電に寄与することができるため、消化ガスやバ
イオガス等の燃料に対して、より一層高効率でかつ無駄
のない最適なシステムを構築することができる。According to the above-described control, even when the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, the entire amount of fuel supplied to the fuel electrode is consumed even when the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, as in the second and third aspects of the present invention. Therefore, it is possible to construct an even more efficient and wasteless optimal system for fuels such as digestive gas and biogas.
【００３５】[0035]
【発明の実施の形態】本発明は、燃料電池発電システム
の燃料極の上流側に、燃料の供給量と燃料電池本体にお
ける燃料の消費量との偏差を、あらかじめ決められた一
定時間内における積算値として積分式に認識する手段を
設け、この認識された積算値に基づいて、燃料電池本体
の発電負荷を制御するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a method of integrating a deviation between a fuel supply amount and a fuel consumption amount in a fuel cell body in a predetermined time period upstream of a fuel electrode of a fuel cell power generation system. Means for recognizing a value as an integral expression is provided, and the power generation load of the fuel cell body is controlled based on the recognized integrated value.
【００３６】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。 （第１の実施の形態）図１は、本実施の形態による燃料
電池発電システムの概要構成例を示すブロック図であ
り、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。Hereinafter, embodiments of the present invention based on the above concept will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of a fuel cell power generation system according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Here, only the different parts will be described.
【００３７】すなわち、図１に示すように、本実施の形
態の燃料電池発電システム１３は、前記図４における負
荷設定器１と、それによる負荷指令信号２、およびプラ
ントコントローラ５を省略し、これに代えて新たに、燃
料電池発電システム１３の内部における、燃料入口部８
から改質器・燃料電池本体１０の燃料極までの間（本例
では、燃料入口部８から燃料調節弁７までの間）の燃料
配管９の途中に、体積固定式のバッファタンク１４と圧
力伝送器１５と自力式減圧弁１７とからなる圧力計測手
段を設け、さらにプラントコントローラ５´を設けた構
成としている。That is, as shown in FIG. 1, the fuel cell power generation system 13 of the present embodiment omits the load setter 1, the load command signal 2, and the plant controller 5 in FIG. Is replaced by a new fuel inlet 8 inside the fuel cell power generation system 13.
A fixed-volume buffer tank 14 and a fixed-pressure buffer tank 14 are provided in the middle of the fuel pipe 9 between the fuel cell 9 and the fuel electrode of the reformer / fuel cell body 10 (in this example, between the fuel inlet 8 and the fuel control valve 7). A pressure measuring means including a transmitter 15 and a self-acting pressure reducing valve 17 is provided, and a plant controller 5 'is further provided.
【００３８】バッファタンク１４は、燃料を保持するた
めのものである。圧力伝送器１５は、バッファタンク１
４の圧力を計測することにより、改質器・燃料電池本体
１０の燃料極に供給される燃料の圧力を計測し、圧力信
号値１６をプラントコントローラ５´に出力伝送する。The buffer tank 14 is for holding fuel. The pressure transmitter 15 is connected to the buffer tank 1
By measuring the pressure of the fuel cell 4, the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell body 10 is measured, and the pressure signal value 16 is output and transmitted to the plant controller 5 '.
【００３９】自力式減圧弁１７は、自力で燃料配管９内
の圧力を減圧するためのものである。プラントコントロ
ーラ５´は、圧力伝送器１５により計測され伝送される
圧力信号値１６に基づいて、改質器・燃料電池本体１０
における最適発電負荷を算出し、かつこの最適発電負荷
となるように燃料極への燃料の供給量を調節するための
弁開度指令６を燃料調節弁７に出力することにより、改
質器・燃料電池本体１０の最適発電負荷を制御する。The self-acting pressure reducing valve 17 is for reducing the pressure in the fuel pipe 9 by itself. The plant controller 5 ′, based on the pressure signal value 16 measured and transmitted by the pressure transmitter 15,
By outputting the valve opening command 6 to the fuel control valve 7 to calculate the optimum power generation load in the fuel cell and to adjust the amount of fuel supplied to the fuel electrode so as to achieve the optimum power generation load, The optimum power generation load of the fuel cell body 10 is controlled.
【００４０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の燃料電池発電システムの作用について説明する。図１
において、燃料は、図示しない燃料供給設備に通じる燃
料入口部８からバッファタンク１４に導入され、さらに
自力式減圧弁１７、燃料調節弁７、燃料配管９を通っ
て、改質器・燃料電池本体１０に供給され、ここで発電
された直流電力１１は、インバータ３により交流に変換
され、交流電力１２として図示しない負荷へ供給され
る。Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG.
In the above, the fuel is introduced into the buffer tank 14 from a fuel inlet 8 leading to a fuel supply facility (not shown), and further passes through a self-acting pressure reducing valve 17, a fuel control valve 7, and a fuel pipe 9 to form a reformer / fuel cell main body. The DC power 11 generated here is converted to AC by the inverter 3 and supplied to a load (not shown) as AC power 12.
【００４１】ここで、燃料調節弁７を通って供給される
燃料の流量に比べて、バッファタンク１４に流入する燃
料の量が多い場合には、バッファタンク１４の圧力が上
昇することになる。そして、このバッファタンク１４の
圧力は、圧力伝送器１５によって計測され、圧力信号値
１６としてプラントコントローラ５´に伝送される。Here, when the amount of fuel flowing into the buffer tank 14 is larger than the flow rate of the fuel supplied through the fuel control valve 7, the pressure in the buffer tank 14 increases. The pressure in the buffer tank 14 is measured by a pressure transmitter 15 and transmitted to the plant controller 5 'as a pressure signal value 16.
【００４２】また、逆に、バッファタンク１４に流入す
る燃料の量が、燃料調節弁７を通って供給される燃料の
流量に比べて少ない場合には、バッファタンク１４の圧
力は低下することになる。Conversely, when the amount of fuel flowing into the buffer tank 14 is smaller than the flow rate of fuel supplied through the fuel control valve 7, the pressure in the buffer tank 14 decreases. Become.
【００４３】プラントコントローラ５´では、例えば図
２に示すようなロジックにより、バッファタンク１４の
負荷および改質器・燃料電池本体１０の発電負荷が制御
される。The plant controller 5 ′ controls the load of the buffer tank 14 and the power generation load of the reformer / fuel cell main body 10 by, for example, a logic as shown in FIG.
【００４４】すなわち、バッファタンク１４の圧力信号
値１６が、圧力設定上限値１８または圧力設定値下限値
１９の範囲を外れた場合には、制御ブロック２０によ
り、その外れた量に応じて、改質器・燃料電池本体１０
の発電負荷が調節される。具体的には、圧力が高い場合
には発電負荷が上げられ、圧力が低い場合には発電負荷
が下げられる。That is, when the pressure signal value 16 of the buffer tank 14 is out of the range of the pressure set upper limit 18 or the pressure set lower limit 19, the control block 20 changes the pressure signal in accordance with the deviated amount. Porcelain / fuel cell body 10
Power generation load is adjusted. Specifically, when the pressure is high, the power generation load is increased, and when the pressure is low, the power generation load is reduced.
【００４５】すなわち、燃料極への燃料の供給量に対し
て、改質器・燃料電池本体１０での燃料の消費量が少な
い場合には、バッファタンク１４の圧力が上昇するた
め、プラントコントローラ５´の制御によって、その燃
料増加量に見合った分だけ、改質器・燃料電池本体１０
の発電負荷が自動的に上昇する。That is, when the amount of fuel consumed in the reformer / fuel cell body 10 is smaller than the amount of fuel supplied to the fuel electrode, the pressure in the buffer tank 14 increases. ′, The reformer / fuel cell body 10 is increased by an amount corresponding to the fuel increase.
Power generation load automatically rises.
【００４６】また、燃料極への燃料の供給量に対して、
改質器・燃料電池本体１０での燃料の消費量が過多の場
合には、バッファタンク１４の圧力が下降するため、プ
ラントコントローラ５´の制御によって、その燃料減少
量に見合った分だけ、改質器・燃料電池本体１０の発電
負荷が自動的に減少する。Further, with respect to the amount of fuel supplied to the fuel electrode,
If the fuel consumption in the reformer / fuel cell body 10 is excessive, the pressure in the buffer tank 14 drops, and the plant controller 5 ′ controls the reforming by an amount corresponding to the fuel reduction amount. The power generation load of the porcelain / fuel cell body 10 is automatically reduced.
【００４７】なお、この場合、プラントコントローラ５
´による改質器・燃料電池本体１０の発電負荷の制御
は、具体的には、バッファタンク１４の圧力信号値１６
と、圧力設定上限値１８または圧力設定値下限値１９と
の偏差を求め、さらにこれらの加算値に対して比例・微
分・積分（ＰＩＤ）演算を行なって負荷指令２０を求
め、インバータ３からの負荷信号４が負荷指令２０と等
しくなるように、弁開度指令６を燃料調節弁７に出力す
ることによって行なわれる。In this case, the plant controller 5
The control of the power generation load of the reformer / fuel cell main body 10 by the '
And a pressure set upper limit 18 or a pressure set lower limit 19, and a load command 20 is obtained by performing a proportional / differential / integral (PID) calculation on these added values. This is performed by outputting the valve opening degree command 6 to the fuel control valve 7 so that the load signal 4 becomes equal to the load command 20.
【００４８】以上の制御により、改質器・燃料電池本体
１０の燃料極へ供給される燃料が変動しても、改質器・
燃料電池本体１０の発電負荷が自動的に追従するため、
システムが安定な運転状態を保ちながら、燃料を過不足
なく全量消費することができる。With the above control, even if the fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell body 10 fluctuates,
Since the power generation load of the fuel cell body 10 automatically follows,
The entire fuel can be consumed without excess or deficiency while the system maintains a stable operation state.
【００４９】なお、バッファタンク１４の圧力が変動し
ても、自力式減圧弁１７の働きによって、燃料調節弁７
の一次圧は常に一定に保たれ、安定した制御を行なうこ
とができる。Even if the pressure in the buffer tank 14 fluctuates, the self-acting pressure reducing valve 17 operates to control the fuel control valve 7.
The primary pressure is always kept constant, and stable control can be performed.
【００５０】上述したように、本実施の形態の燃料電池
発電システムでは、燃料電池発電システム１３の内部に
おける、燃料入口部８から改質器・燃料電池本体１０の
燃料極の間に設けた圧力計測手段で、燃料極に供給され
る燃料の圧力を計測し、この燃料の圧力値１６に基づい
て、プラントコントローラ５´で、改質器・燃料電池本
体１０の最適発電負荷を算出して燃料極への燃料の供給
量を調節することによって、改質器・燃料電池本体１０
の最適発電負荷を制御するようにしているので、燃料極
へ供給される燃料が変動した場合でも、計測圧力が一定
に保たれ、燃料極へ供給される燃料を全量消費して発電
に寄与することができるため、消化ガスやバイオガス等
の燃料に対して、より一層高効率でかつ無駄のない最適
なシステムを構築することが可能となる。As described above, in the fuel cell power generation system of the present embodiment, the pressure provided between the fuel inlet 8 and the fuel electrode of the reformer / fuel cell main body 10 inside the fuel cell power generation system 13. The measuring means measures the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode, and calculates the optimum power generation load of the reformer / fuel cell body 10 by the plant controller 5 'based on the pressure value 16 of the fuel. By adjusting the amount of fuel supplied to the poles, the reformer / fuel cell body 10
Control the optimal power generation load, so that even if the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, the measured pressure is kept constant and the entire fuel supplied to the fuel electrode is consumed, contributing to power generation. Therefore, it is possible to construct an even more efficient and wasteless optimal system for fuels such as digestive gas and biogas.
【００５１】（第２の実施の形態）図３は、本実施の形
態による燃料電池発電システムの概要構成例を示すブロ
ック図であり、図４と同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。(Second Embodiment) FIG. 3 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a fuel cell power generation system according to the present embodiment. Are omitted, and only different portions will be described here.
【００５２】すなわち、図３に示すように、本実施の形
態の発電システムは、前記図４における負荷設定器１を
省略し、これに代えて新たに、燃料電池発電システム１
３の外部における、燃料入口部８の上流側の燃料配管９
の途中に、体積固定式のバッファタンク１４と圧力伝送
器１５とからなる圧力計測手段を設け、さらに負荷調整
用外部コントローラ２２を設けた構成としている。That is, as shown in FIG. 3, the power generation system of the present embodiment does not include the load setting device 1 in FIG.
3 and a fuel pipe 9 upstream of the fuel inlet 8
In the middle of the process, a pressure measuring means including a fixed volume buffer tank 14 and a pressure transmitter 15 is provided, and an external controller 22 for load adjustment is further provided.
【００５３】バッファタンク１４は、燃料を保持するた
めのものである。圧力伝送器１５は、バッファタンク１
４の圧力を計測することにより、改質器・燃料電池本体
１０の燃料極に供給される燃料の圧力を計測し、圧力信
号値１６を負荷調整用外部コントローラ２２に出力伝送
する。The buffer tank 14 is for holding fuel. The pressure transmitter 15 is connected to the buffer tank 1
By measuring the pressure of No. 4, the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell main body 10 is measured, and the pressure signal value 16 is output and transmitted to the load control external controller 22.
【００５４】負荷調整用外部コントローラ２２は、圧力
伝送器１５により計測され伝送される圧力信号値１６に
基づいて、改質器・燃料電池本体１０における最適発電
負荷を算出し、かつこの最適発電負荷となるように燃料
極への燃料の供給量を調節するための弁開度指令６を燃
料調節弁７に出力することにより、改質器・燃料電池本
体１０の最適発電負荷を制御する。The load control external controller 22 calculates the optimum power generation load in the reformer / fuel cell body 10 based on the pressure signal value 16 measured and transmitted by the pressure transmitter 15, and calculates the optimum power generation load. By outputting the valve opening command 6 for adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode to the fuel adjustment valve 7 so as to satisfy the following condition, the optimum power generation load of the reformer / fuel cell body 10 is controlled.
【００５５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の燃料電池発電システムの作用について説明する。図３
において、燃料は、図示しない燃料供給設備からバッフ
ァタンク１４に導入され、燃料入口部８から燃料調節弁
７、燃料配管９を通って、改質器・燃料電池本体１０に
供給され、ここで発電された直流電力１１は、インバー
タ３により交流に変換され、交流電力１２として図示し
ない負荷へ供給される。Next, the operation of the fuel cell power generation system according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG.
In, the fuel is introduced into the buffer tank 14 from a fuel supply facility (not shown), supplied from the fuel inlet 8 through the fuel control valve 7 and the fuel pipe 9, and supplied to the reformer / fuel cell main body 10, where the power is generated. The converted DC power 11 is converted into AC by the inverter 3 and supplied to a load (not shown) as AC power 12.
【００５６】ここで、燃料調節弁７を通って供給される
燃料の流量に比べて、バッファタンク１４に流入する燃
料の量が多い場合には、バッファタンク１４の圧力が上
昇することになる。そして、このバッファタンク１４の
圧力は、圧力伝送器１５によって計測され、圧力信号値
１６として負荷調整用外部コントローラ２２に伝送され
る。Here, when the amount of fuel flowing into the buffer tank 14 is larger than the flow rate of the fuel supplied through the fuel control valve 7, the pressure in the buffer tank 14 increases. The pressure in the buffer tank 14 is measured by the pressure transmitter 15 and transmitted to the load adjustment external controller 22 as a pressure signal value 16.
【００５７】また、逆に、バッファタンク１４に流入す
る燃料の量が、燃料調節弁７を通って供給される燃料の
流量に比べて少ない場合には、バッファタンク１４の圧
力は低下することになる。Conversely, when the amount of fuel flowing into the buffer tank 14 is smaller than the flow rate of fuel supplied through the fuel control valve 7, the pressure in the buffer tank 14 decreases. Become.
【００５８】負荷調整用外部コントローラ２２では、前
記第１の実施の形態の場合と同様に、例えば図２に示す
ようなロジックにより、バッファタンク１４の負荷およ
び改質器・燃料電池本体１０の発電負荷が制御される。In the load control external controller 22, as in the case of the first embodiment, the load of the buffer tank 14 and the power generation of the reformer / fuel cell main body 10 are determined by the logic shown in FIG. The load is controlled.
【００５９】すなわち、バッファタンク１４の圧力信号
値１６が、圧力設定上限値１８または圧力設定値下限値
１９の範囲を外れた場合には、制御ブロック２０によ
り、その外れた量に応じて、改質器・燃料電池本体１０
の発電負荷が調節される。具体的には、圧力が高い場合
には発電負荷が上げられ、圧力が低い場合には発電負荷
が下げられる。That is, when the pressure signal value 16 of the buffer tank 14 is out of the range of the pressure setting upper limit value 18 or the pressure setting value lower limit value 19, the control block 20 changes the pressure signal value in accordance with the deviated amount. Porcelain / fuel cell body 10
Power generation load is adjusted. Specifically, when the pressure is high, the power generation load is increased, and when the pressure is low, the power generation load is reduced.
【００６０】すなわち、燃料極への燃料の供給量に対し
て、改質器・燃料電池本体１０での燃料の消費量が少な
い場合には、バッファタンク１４の圧力が上昇するた
め、負荷調整用外部コントローラ２２の制御によって、
その燃料増加量に見合った分だけ、改質器・燃料電池本
体１０の発電負荷が自動的に上昇する。That is, when the amount of fuel consumed in the reformer / fuel cell body 10 is smaller than the amount of fuel supplied to the fuel electrode, the pressure in the buffer tank 14 increases, and the Under the control of the external controller 22,
The power generation load of the reformer / fuel cell body 10 automatically increases by an amount corresponding to the fuel increase.
【００６１】また、燃料極への燃料の供給量に対して、
改質器・燃料電池本体１０での燃料の消費量が過多の場
合には、バッファタンク１４の圧力が下降するため、負
荷調整用外部コントローラ２２の制御によって、その燃
料減少量に見合った分だけ、改質器・燃料電池本体１０
の発電負荷が自動的に減少する。The amount of fuel supplied to the fuel electrode is
If the amount of fuel consumed by the reformer / fuel cell body 10 is excessive, the pressure in the buffer tank 14 decreases. , Reformer / fuel cell body 10
Power generation load is automatically reduced.
【００６２】なお、この場合、負荷調整用外部コントロ
ーラ２２による改質器・燃料電池本体１０の発電負荷の
制御は、具体的には、バッファタンク１４の圧力信号値
１６と、圧力設定上限値１８または圧力設定値下限値１
９との偏差を求め、さらにこれらの加算値に対して比例
・微分・積分（ＰＩＤ）演算を行なって負荷指令２０を
求め、インバータ３からの負荷信号４が負荷指令２０と
等しくなるように、弁開度指令６を燃料調節弁７に出力
することによって行なわれる。In this case, the control of the power generation load of the reformer / fuel cell main body 10 by the load adjustment external controller 22 is specifically performed by controlling the pressure signal value 16 of the buffer tank 14 and the pressure setting upper limit value 18. Or pressure setting lower limit 1
9, a proportional / differential / integral (PID) operation is performed on these added values to obtain a load command 20, and the load signal 4 from the inverter 3 becomes equal to the load command 20. This is performed by outputting the valve opening command 6 to the fuel control valve 7.
【００６３】以上の制御により、改質器・燃料電池本体
１０の燃料極へ供給される燃料が変動しても、改質器・
燃料電池本体１０の発電負荷が自動的に追従するため、
システムが安定な運転状態を保ちながら、燃料を過不足
なく全量消費することができる。With the above control, even if the fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell body 10 fluctuates,
Since the power generation load of the fuel cell body 10 automatically follows,
The entire fuel can be consumed without excess or deficiency while the system maintains a stable operation state.
【００６４】上述したように、本実施の形態の燃料電池
発電システムでは、燃料電池発電システム１３の外部に
おける、燃料入口部８の上流側の燃料配管９の途中に設
けた圧力計測手段で、燃料極に供給される燃料の圧力を
計測し、この燃料の圧力値１６に基づいて、負荷調整用
外部コントローラ２２で、改質器・燃料電池本体１０の
最適発電負荷を算出して燃料極への燃料の供給量を調節
することによって、改質器・燃料電池本体１０の最適発
電負荷を制御するようにしているので、燃料極へ供給さ
れる燃料が変動した場合でも、計測圧力が一定に保た
れ、燃料極へ供給される燃料を全量消費して発電に寄与
することができるため、消化ガスやバイオガス等の燃料
に対して、より一層高効率でかつ無駄のない最適なシス
テムを構築することが可能となる。As described above, in the fuel cell power generation system according to the present embodiment, the fuel is measured by the pressure measuring means provided outside the fuel cell power generation system 13 in the fuel pipe 9 on the upstream side of the fuel inlet 8. The pressure of the fuel supplied to the electrode is measured, and the load control external controller 22 calculates the optimum power generation load of the reformer / fuel cell body 10 based on the pressure value 16 of the fuel to calculate the optimum power generation load on the fuel electrode. Since the optimum power generation load of the reformer / fuel cell body 10 is controlled by adjusting the fuel supply amount, the measured pressure is kept constant even when the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates. Since it is possible to contribute to power generation by consuming the entire amount of fuel supplied to the fuel electrode, we will build an even more efficient and lean system for fuel such as digestive gas and biogas. thing It can become.
【００６５】さらに、燃料電池発電システム１３の外部
に、バッファタンク１４と、圧力伝送器１５と、負荷調
整用外部コントローラ２２を設けたシステム構成として
いるため、前述した従来の燃料電池発電システム１３を
改造することなく容易に実現することが可能である。Furthermore, since the buffer tank 14, pressure transmitter 15, and external controller 22 for load adjustment are provided outside the fuel cell power generation system 13, the above-described conventional fuel cell power generation system 13 is used. It can be easily realized without modification.
【００６６】（第３の実施の形態）前記第１および第２
の実施の形態では、体積固定式のバッファタンク１４を
用いて、燃料電池発電システム１３の改質器・燃料電池
本体１０の燃料極へ供給される燃料の変動を圧力変化と
いう形で認識する場合について説明したが、これに限ら
ず、内容積可変式の燃料ガス貯蔵設備容器を用いて、燃
料電池発電システム１３の改質器・燃料電池本体１０の
燃料極へ供給される燃料の変動を容積変化という形で認
識し、これに基づいて改質器・燃料電池本体１０の発電
負荷を制御する構成としてもよい。(Third Embodiment) The first and second embodiments
In the embodiment, the case where the fluctuation of the fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell main body 10 of the fuel cell power generation system 13 is recognized in the form of a pressure change by using the fixed volume buffer tank 14 is described. However, the present invention is not limited to this, and the variation of the fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell body 10 of the fuel cell power generation system 13 is measured by using a variable inner volume type fuel gas storage facility container. The configuration may be such that the power generation load of the reformer / fuel cell main body 10 is controlled based on the recognition in the form of a change.
【００６７】すなわち、この場合には、例えば図３に示
す前記第２の実施の形態の発電システムにおける圧力計
測手段に代えて、燃料電池発電システム１３の改質器・
燃料電池本体１０入口部の上流側に、燃料を保持するた
めの内容積可変式燃料ガス貯蔵設備容器と、この内容積
可変式燃料ガス貯蔵設備容器の容積を計測する容積計測
手段をそれぞれ設け、さらに前記負荷調整用外部コント
ローラ２２に代えて、容積計測手段により計測された容
器の容積値に基づいて、燃料電池発電システム１３にお
ける最適発電負荷を算出し、かつこの最適発電負荷とな
るように改質器・燃料電池本体１０の燃料極への燃料の
供給量を調節することにより燃料電池発電システム１３
の最適発電負荷を制御するコントローラを設ける構成と
すればよい。That is, in this case, for example, instead of the pressure measuring means in the power generation system of the second embodiment shown in FIG.
On the upstream side of the inlet of the fuel cell main body 10, a variable-capacity fuel gas storage facility container for holding fuel, and volume measuring means for measuring the volume of the variable-capacity fuel gas storage facility container are provided, respectively. Further, instead of the load adjustment external controller 22, the optimum power generation load in the fuel cell power generation system 13 is calculated based on the volume value of the container measured by the volume measuring means, and the load is adjusted to be the optimum power generation load. The fuel cell power generation system 13 is controlled by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode of the fuel cell / fuel cell body 10.
It is sufficient to provide a controller for controlling the optimum power generation load.
【００６８】以上のような構成の発電システムにおいて
も、前記第２の実施の形態の場合と同様の作用および効
果を得ることが可能である。 （第４の実施の形態）前記第１および第２の実施の形
態、または第３の実施の形態では、体積固定式のバッフ
ァタンク１４を用いて、燃料電池発電システム１３の改
質器・燃料電池本体１０の燃料極へ供給される燃料の変
動を、圧力変化、または容積変化という形で認識する場
合について説明したが、これらの方法以外に、何らかの
手段で燃料電池発電システム１３の改質器・燃料電池本
体１０の燃料極への燃料供給量と、燃料電池発電システ
ム１３による燃料消費量との偏差を積分式に認識し、こ
れに基づいて改質器・燃料電池本体１０の発電負荷を制
御する構成としてもよい。In the power generation system having the above-described configuration, it is possible to obtain the same operation and effect as in the second embodiment. (Fourth Embodiment) In the first and second embodiments or the third embodiment, a fixed volume buffer tank 14 is used to form a reformer / fuel of a fuel cell power generation system 13. A case has been described where the fluctuation of the fuel supplied to the fuel electrode of the battery body 10 is recognized in the form of a pressure change or a volume change. However, in addition to these methods, the reformer of the fuel cell power generation system 13 may be recognized by some means. The difference between the amount of fuel supplied to the fuel electrode of the fuel cell body 10 and the amount of fuel consumed by the fuel cell power generation system 13 is recognized by an integral equation, and the power generation load of the reformer / fuel cell body 10 is determined based on this. It may be configured to control.
【００６９】すなわち、この場合には、例えば図３に示
す前記第２の実施の形態の発電システムにおける圧力計
測手段に代えて、図示しない燃料供給設備から燃料電池
発電システム１３の改質器・燃料電池本体１０の燃料極
への燃料の供給量と、燃料電池発電システム１３の改質
器・燃料電池本体１０における燃料の消費量との偏差
を、あらかじめ決められた一定時間内における積算値と
して認識する認識手段を設け、さらに前記負荷調整用外
部コントローラ２２に代えて、認識手段により認識され
た積算値に基づいて、燃料電池発電システム１３におけ
る最適発電負荷を算出し、かつこの最適発電負荷となる
ように改質器・燃料電池本体１０の燃料極への燃料の供
給量を調節することにより燃料電池発電システム１３の
最適発電負荷を制御するコントローラを設ける構成とす
ればよい。以上のような構成の発電システムにおいて
も、前記第２および第３の実施の形態の場合と同様の作
用および効果を得ることが可能である。That is, in this case, for example, instead of the pressure measuring means in the power generation system of the second embodiment shown in FIG. The difference between the amount of fuel supplied to the fuel electrode of the battery body 10 and the amount of fuel consumed by the reformer / fuel cell body 10 of the fuel cell power generation system 13 is recognized as an integrated value within a predetermined period of time. In addition, an optimum power generation load in the fuel cell power generation system 13 is calculated based on the integrated value recognized by the recognition means in place of the load adjustment external controller 22, and becomes the optimum power generation load. The optimum power generation load of the fuel cell power generation system 13 by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode of the reformer / fuel cell main body 10 as described above. The controller may be configured to provide that. Also in the power generation system configured as described above, it is possible to obtain the same operation and effect as those in the second and third embodiments.
【００７０】[0070]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
発電システムおよび発電システムによれば、燃料極へ供
給される燃料が変動した場合でも、燃料極へ供給される
燃料を全量消費して発電に寄与することができるため、
消化ガスやバイオガス等の燃料に対して、より一層高効
率でかつ無駄のない最適なシステムを構築することが可
能となる。As described above, according to the fuel cell power generation system and the power generation system of the present invention, even if the fuel supplied to the fuel electrode fluctuates, the fuel supplied to the fuel electrode is completely consumed. Because it can contribute to power generation,
For fuels such as digestive gas and biogas, it is possible to construct an even more efficient and lean system.
【図１】本発明による燃料電池発電システムの第１の実
施の形態を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention.
【図２】同第１の実施の形態の燃料電池発電システムに
おけるプラントコントローラの制御ブロックの一例を示
すロジック図。FIG. 2 is a logic diagram showing an example of a control block of a plant controller in the fuel cell power generation system according to the first embodiment.
【図３】本発明による発電システムの第２の実施の形態
を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the power generation system according to the present invention.
【図４】従来の燃料電池発電システムの概要構成例を示
すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration example of a conventional fuel cell power generation system.
２…負荷指令信号、 ３…インバータ、 ４…負荷信号、 ５´…プラントコントローラ、 ６…弁開度指令、 ７…燃料調節弁、 ８…燃料入口部、 ９…燃料配管、 １０…改質器／燃料電池本体、 １１…直流電力、 １２…交流電力、 １３…燃料電池発電システム、 １４…バッファタンク、 １５…圧力伝送器、 １６…圧力信号値、 １７…自力式減圧弁、 １８…圧力設定上限値、 １９…圧力設定下限値、 ２０…制御ブロック、 ２１…負荷指令、 ２２…負荷調整用外部コントローラー。 2 ... Load command signal, 3 ... Inverter, 4 ... Load signal, 5 '... Plant controller, 6 ... Valve opening command, 7 ... Fuel control valve, 8 ... Fuel inlet, 9 ... Fuel pipe, 10 ... Reformer / Fuel cell body, 11 DC power, 12 AC power, 13 fuel cell power generation system, 14 buffer tank, 15 pressure transmitter, 16 pressure signal value, 17 self-acting pressure reducing valve, 18 pressure setting Upper limit, 19: Lower limit of pressure setting, 20: Control block, 21: Load command, 22: External controller for load adjustment.
Claims (4)
および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれぞれ供給し、
これら燃料と酸化剤との電気化学反応により発電を行な
い、当該発電された電力を負荷へ供給する燃料電池本体
を備えて構成される燃料電池発電システムにおいて、 前記燃料入口部から前記燃料極の間に設けられ、当該燃
料極に供給される前記燃料の圧力を計測する圧力計測手
段と、 前記圧力計測手段により計測された燃料の圧力値に基づ
いて、前記燃料電池本体における最適発電負荷を算出
し、かつ当該最適発電負荷となるように前記燃料極への
燃料の供給量を調節することにより前記燃料電池本体の
最適発電負荷を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする燃料電池発電システム。1. A fuel and an oxidant are respectively supplied to a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with an electrolyte layer interposed therebetween, and
In a fuel cell power generation system configured to generate electric power by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant and to supply the generated electric power to a load, a fuel cell power generation system includes: And a pressure measuring means for measuring the pressure of the fuel supplied to the fuel electrode; and calculating an optimum power generation load in the fuel cell body based on the pressure value of the fuel measured by the pressure measuring means. Control means for controlling the optimal power generation load of the fuel cell main body by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode so as to attain the optimum power generation load. Power generation system.
および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれぞれ供給し、
これら燃料と酸化剤との電気化学反応により発電を行な
い、当該発電された電力を負荷へ供給する燃料電池本体
を備えた燃料電池発電システムと、前記燃料電池発電シ
ステムの燃料極へ燃料を供給する燃料供給設備とを備え
て構成される発電システムにおいて、 前記燃料電池発電システムの燃料入口部の上流側に設け
られ、前記燃料電池発電システムの燃料極に供給される
前記燃料の圧力を計測する圧力計測手段と、 前記圧力計測手段により計測された燃料の圧力値に基づ
いて、前記燃料電池発電システムにおける最適発電負荷
を算出し、かつ当該最適発電負荷となるように前記燃料
極への燃料の供給量を調節することにより前記燃料電池
発電システムの最適発電負荷を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする発電システム。2. A fuel and an oxidant are respectively supplied to a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with an electrolyte layer interposed therebetween, and
The fuel cell generates electric power by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant, and supplies fuel to a fuel cell power generation system including a fuel cell body that supplies the generated power to a load, and a fuel electrode of the fuel cell power generation system. A power supply system configured to include a fuel supply facility, wherein the pressure is provided upstream of a fuel inlet of the fuel cell power generation system and measures a pressure of the fuel supplied to a fuel electrode of the fuel cell power generation system. Measuring means, calculating an optimum power generation load in the fuel cell power generation system based on the pressure value of the fuel measured by the pressure measuring means, and supplying fuel to the fuel electrode so as to be the optimum power generation load. Control means for controlling the optimum power generation load of the fuel cell power generation system by adjusting the amount thereof.
および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれぞれ供給し、
これら燃料と酸化剤との電気化学反応により発電を行な
い、当該発電された電力を負荷へ供給する燃料電池本体
を備えた燃料電池発電システムと、前記燃料電池発電シ
ステムの燃料極へ燃料を供給する燃料供給設備とを備え
て構成される発電システムにおいて、 前記燃料電池発電システムの燃料電池本体入口部の上流
側に設けられ、前記燃料を保持するための内容積可変式
燃料ガス貯蔵設備容器と、 前記内容積可変式燃料ガス貯蔵設備容器の容積を計測す
る容積計測手段と、 前記容積計測手段により計測された容器の容積値に基づ
いて、前記燃料電池発電システムにおける最適発電負荷
を算出し、かつ当該最適発電負荷となるように前記燃料
極への燃料の供給量を調節することにより前記燃料電池
発電システムの最適発電負荷を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする発電システム。3. A fuel and an oxidant are respectively supplied to a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with an electrolyte layer interposed therebetween, and
The fuel cell generates electric power by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant, and supplies fuel to a fuel cell power generation system including a fuel cell body that supplies the generated power to a load, and a fuel electrode of the fuel cell power generation system. In a power generation system configured with a fuel supply facility, provided at an upstream side of a fuel cell main body inlet portion of the fuel cell power generation system, a container having a variable inner volume type fuel gas storage facility container for holding the fuel, Volume measuring means for measuring the volume of the internal volume variable fuel gas storage facility container, and calculating an optimal power generation load in the fuel cell power generation system based on the volume value of the container measured by the volume measuring means, and A system for controlling the optimum power generation load of the fuel cell power generation system by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode so as to achieve the optimum power generation load. Power generation system characterized in that it comprises a means.
および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれぞれ供給し、
これら燃料と酸化剤との電気化学反応により発電を行な
い、当該発電された電力を負荷へ供給する燃料電池本体
を備えた燃料電池発電システムと、前記燃料電池発電シ
ステムの燃料極へ燃料を供給する燃料供給設備とを備え
て構成される発電システムにおいて、 前記燃料供給設備から前記燃料電池発電システムの燃料
極への燃料の供給量と前記燃料電池発電システムにおけ
る燃料の消費量との偏差を、あらかじめ決められた一定
時間内における積算値として認識する認識手段と、 前記認識手段により認識された積算値に基づいて、前記
燃料電池発電システムにおける最適発電負荷を算出し、
かつ当該最適発電負荷となるように前記燃料極への燃料
の供給量を調節することにより前記燃料電池発電システ
ムの最適発電負荷を制御する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする発電システム。4. A fuel and an oxidant are respectively supplied to a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with an electrolyte layer interposed therebetween, and
The fuel cell generates electric power by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant, and supplies fuel to a fuel cell power generation system including a fuel cell body that supplies the generated power to a load, and a fuel electrode of the fuel cell power generation system. In a power generation system including a fuel supply facility, a deviation between a fuel supply amount from the fuel supply facility to a fuel electrode of the fuel cell power generation system and a fuel consumption amount in the fuel cell power generation system is determined in advance. Recognition means for recognizing as an integrated value within a predetermined fixed time, based on the integrated value recognized by the recognizing means, calculates an optimal power generation load in the fuel cell power generation system,
And control means for controlling the optimum power generation load of the fuel cell power generation system by adjusting the amount of fuel supplied to the fuel electrode so as to achieve the optimum power generation load. .
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032168A (en) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
| US7842428B2 (en) | 2004-05-28 | 2010-11-30 | Idatech, Llc | Consumption-based fuel cell monitoring and control |
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| US7985510B2 (en) | 2004-05-28 | 2011-07-26 | Idatech, Llc | Utilization-based fuel cell monitoring and control |
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| JP2006032168A (en) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
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