JP2001102063A - 燃料電池コージェネレーションシステム - Google Patents

燃料電池コージェネレーションシステム

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JP2001102063A
JP2001102063A JP31420099A JP31420099A JP2001102063A JP 2001102063 A JP2001102063 A JP 2001102063A JP 31420099 A JP31420099 A JP 31420099A JP 31420099 A JP31420099 A JP 31420099A JP 2001102063 A JP2001102063 A JP 2001102063A
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hot water
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱電併給事業での運用に適し、商用電力系統へ
の売電と、商用電力及び燃料の購入コストを最低限にす
るような運用が可能な燃料電池コージェネレーションシ
ステムにする。 【解決手段】燃料供給量、買電/売電電力量、出力電力
量、出力熱量のそれぞれを計測し、通信回線を用いて遠
隔制御装置に計測値を収集する。 商用電力および燃料
の季節別及び時間帯別の購入単価と、電力と熱の需要パ
ターンから判断して燃料電池コージェネレーションシス
テムの制御を行う。 また、通信回線を用いて遠隔制御
で燃料電池コージェネレーションシステムの出力を制御
して、確実な売電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系の燃料
から改質によって取り出した水素を用いて燃料電池を駆
動して発電すると共に、燃料電池の排熱を回収して温水
供給を行うようにしたコージェネレーションシステムに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】天然ガス、液化石油ガス、メタノール等
の炭化水素系の燃料から改質によって水素を取り出し、
その水素と空気中の酸素を燃料電池で反応させ、発電を
行うとともに排熱を回収し、給湯などに用いるコージェ
ネレーションシステムが考えられており、地球温暖化問
題に伴う二酸化炭素排出量削減及び省エネルギーへの貢
献が期待されている。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】燃料電池コージェ
ネレーションシステムは、小型、静粛、高効率などの点
から、家庭用への適用が期待されている。 しかし、コ
ストやメンテナンスの問題から燃料電池コージェネレー
ションシステムは熱電併給事業を行う会社が家庭に設置
し、熱電併給事業を行う会社が家庭にて電力及び燃料供
給会社から商用電力及び燃料を購入し、燃料電池コージ
ェネレーションシステムから家庭に供給した電力量と熱
量に対して適切な単価を設定し、家庭から料金を徴収す
る運用形態が望ましい。 しかし、これまでの燃料電池
コージェネレーションシステムは前述のような形態での
運用に適したものになっていなかった。
【0004】また、冷房等の普及により電力消費におけ
るピークの先鋭化が年々進行しているため、ピーク時対
応のために二酸化炭素排出量の多い火力発電を削減でき
ない状況にある。 そこで総合効率が高いため火力発電
に比べて二酸化炭素排出量を少なくできる燃料電池コー
ジェネレーションシステムより、ピーク時には商用電力
系統へ電力を供給(売電)することによって二酸化炭素
排出量の削減を行うことができる。 しかし、これまで
の燃料電池コージェネレーションシステムは売電を行う
ことが出来なかった。 さらに、電力供給会社及び燃料
供給会社は負荷平準化を目的として、需要が少ない時期
に対して安価な料金を設定しているが、これを利用して
電力及び燃料の購入コストを最低限にするような燃料電
池コージェネレーションシステムの運用は実現されてい
なかった。
【0005】本発明は、上記課題に鑑み、前述の熱電併
給事業での運用に適し、電力需要のピーク時の売電を行
うことができるとともに、電力と熱の需要に対し商用電
力及び燃料の購入コストを最低限にするような運用が可
能な燃料電池コージェネレーションシステムを提供する
ことを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる燃料電池
コージェネレーションシステムは上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は燃料電池ユニットに供給され
る燃料供給量を計測する燃料供給量計測器と、燃料電池
ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換する
DC/ACインバータと、変換された交流電力を商用電
力系統へ売電あるいは燃料電池ユニット停止時の電力需
要に応えるための買電を行うための連系制御装置と、商
用電力系統との買電電力量と売電電力量を計測する買電
/売電電力量計測器と、燃料電池コージェネレーション
システムからの電力供給量を計測する出力電力量計測器
と、燃料電池ユニットからの排熱を回収し必要に応じて
水の補給と燃料を用いて所定の温度に加熱できる温水供
給装置と、温水供給装置からの熱供給量を計測する出力
熱量計測器から成ることを特徴とするものであり、熱電
併給事業の運用に必要な燃料電池コージェネレーション
システムへ入力された燃料の量と出力された電力及び熱
の供給量を測定できることを可能にした。
【0007】請求項2記載の発明は、燃料供給量計測器
と、買電/売電電力量計測器と、出力電力量計測器と、
出力熱量計測器のそれぞれの計測結果を運転制御装置に
て収集し、遠隔に設置された遠隔制御装置に通信回線を
通じて送信することを特徴とするものであり、熱電併給
事業での運用に必要な複数配置された各燃料電池コージ
ェネレーションシステムにおける入力された商用電力量
と燃料の量と出力された電力及び熱の供給量を通信回線
を通じて収集することにより、料金徴収業務の効率化を
行うものである。
【0008】請求項3記載の発明は、電力及び熱の需要
に対して運転制御装置は、商用電力と燃料の季節別及び
時間帯別の購入単価と電力と熱の需要パターンから判断
して電力及び熱の需要量を予測し、商用電力及び燃料の
購入コストが最低限になるように燃料電池ユニットと、
連系制御装置と、温水供給装置の各々について運転を制
御する機能を持つことを特徴とするものである。
【0009】請求項4記載の発明は、電力供給会社が供
給する範囲において、電力需要がピークのときに電力供
給会社などからの要請などにより、熱電併給会社は遠隔
制御装置を用いて通信回線を通じて運転制御装置に指令
を出し、指令に基づいた電力量を売電出来るように燃料
電池ユニットと、連系制御装置と、温水供給装置の各々
について運転を制御する機能を持つことを特徴とするも
のである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 図1は本発明の実施形態を示すブロック図であ
る。 燃料電池ユニット1は燃料を水蒸気改質すること
によって水素を取り出す改質器と、その水素と空気中の
酸素を反応させて発電を行う燃料電池から構成されてい
る。 燃料電池ユニット1に供給される燃料は、天然ガ
ス、液化石油ガス、メタノール等の炭化水素系の燃料で
燃料供給量計測器4によって供給量が計測された後に燃
料電池ユニット1へ供給される。 燃料供給量計測器4
は燃料に合わせてガス流量計あるいは液体流量計等の計
測装置を用いれば良い。また、燃料供給量計測器4は運
転制御装置2に計測値を出力できる機能を持っている。
【0011】燃料電池ユニット1は運転制御装置2の指
令により、起動、停止、出力制御ができる機能を持って
いる。 また、燃料電池ユニット1は運転制御装置2に
対し、運転状態を示す信号を出力する機能を持ってい
る。
【0012】燃料電池ユニット1から発生した電力はD
C/ACコンバータ8に供給され、直流から需要側が要
求する品質の交流に変換される。 DC/ACコンバー
タ8は運転制御装置2の指令により、起動、停止を行う
機能を持っている。 また、DC/ACインバータ8は
運転制御装置2に対し、運転状態を示す信号を出力する
機能を持っている。
【0013】DC/ACインバータ8から出力された電
力は、連系制御装置9により商用電力系統へ供給される
か需要側へ供給されるかの切り替え、あるいは燃料電池
ユニットが停止しているときには商用電力系統から需要
側へ電力を供給する切り替えを行う。 連系制御装置9
は運転制御装置2からの指令により、電力の切り替えが
行われる。 また、連系制御装置9は運転制御装置2に
対し、運転状態を示す信号を出力する機能を持ってい
る。
【0014】連系制御装置9と商用電力系統との買電お
よび売電の電力量は買電/売電電力量計測器5によって
計測される。 この買電/売電電力量計測器5は、買電
電力量及び売電電力量をそれぞれ独立で計測できるもの
である。 また、買電/売電電力量計測器5は運転制御
装置2に計測値を出力できる機能を持っている。 需要
側へ供給される電力量は出力電力量計測器6によって計
測され、運転制御装置2に計測値を出力できる機能を持
っている。
【0015】燃料電池ユニットから発生した熱は温水供
給装置10によって熱を回収する。温水供給装置10は
貯湯タンクと加熱用ヒーターからなる。 燃料電池ユニ
ットからの熱の回収は、燃料電池ユニット1での水素と
酸素の反応によって発生した温水を直接貯湯タンクへ供
給するか、蒸気の場合には貯湯タンク内の水と蒸気を混
合させるか、外部から供給される水と混合させて温水と
して貯湯タンクに供給する。 また、適当な熱交換器を
用いて熱交換を行っても構わない。 加熱用ヒーターは
燃料を用いて需要側が必要とする温水温度に調節、ある
いは燃料電池ユニット1停止時に温水供給を行うもので
ある。 また、必要に応じて外部から水を供給すること
ができる。 温水供給装置10は運転制御装置2の指令
により、起動、停止、運転制御、温度制御ができる機能
を持っている。 また、温水供給装置10は運転制御装
置2に対し、運転状態を示す信号を出力する機能を持っ
ている。 温水供給装置10から需要側へ供給された熱
量は出力熱量計測器7によって計測され、運転制御装置
2に計測値を出力できる機能を持っている。 出力熱量
計測器7は積算熱量計などの熱量を計測できる計測器で
あれば良い。また、需要側への温水の供給温度が一定で
あれば、温水メーターなどの流量計測器でも構わない。
【0016】運転制御装置2は、燃料電池ユニット1
と、DC/ACインバータ8と、連系制御装置9と、温
水供給装置10のそれぞれについて起動、停止等の運転
制御を行うとともに運転状態の監視を行っており、異常
が発生した場合は燃料電池コージェネレーションシステ
ムを停止させるとともに、通信回線を通じて遠隔制御装
置3に異常状態を送信できる機能を持っている。 ま
た、燃料供給量計測器4と、買電/売電電力計測器5
と、出力電力量計測器6と、出力熱量計測器7のそれぞ
れの計測値を通信回線を通じて遠隔制御装置3に送信で
きる機能を持っている。
【0017】運転制御装置2は、電力及び熱の需要に対
して、あらかじめ記憶あるいは遠隔制御装置3から通信
回線を通じて送られてきた商用電力と燃料の季節別及び
時間帯別の購入単価及び電力と熱の需要パターンから判
断して、電力及び熱の需要量を予測し、電力及び燃料の
購入コストが最低限になるように燃料電池ユニット1
と、DC/ACインバータ8と、連系制御装置9と、温
水供給装置10のそれぞれについて運転を制御する機能
を持っている。
【0018】遠隔制御装置3は、各地に分散配置された
燃料電池コージェネレーションシステムのそれぞれの運
転制御装置2から運転状態及び燃料供給量計測器4と、
買電/売電電力計測器5と、出力電力量計測器6と、出
力熱量計測器7のそれぞれの計測値を収集し、商用電力
と燃料の購入料金の支払い及び買電料金の請求、需要側
への電力と熱の供給料金の請求と、電力と熱の需要パタ
ーンの解析や保守に用いる。 ここで、電力と熱の需要
パターンの解析は運転制御装置2にて行っても構わな
い。 遠隔制御装置3は、電力供給会社からの要請によ
り、各地に分散配置された燃料電池コージェネレーショ
ンシステムの運転制御装置2に通信回線を通じて指令を
出し、要請された電力量を売電できるように各燃料電池
コージェネレーションシステムの出力を制御するため、
燃料電池ユニット1と、DC/ACインバータ8と、連
系制御装置9と、温水供給装置10のそれぞれについて
運転を制御する機能を持っている。 また、売電電力量
は買電/売電電力計測器5の計測値によって監視する。
【0019】
【発明の効果】上記のように本発明は、熱電併給事業に
適した運用が可能な燃料電池コージェネレーションシス
テムを提供した。 また、電力供給会社が供給する範囲
における電力需要ピーク時の発電を商用電力系統の品質
低下を起こさないように、電力供給会社から要請された
電力量を確実に売電できる燃料電池コージェネレーショ
ンシステムを提供した。 さらに、電力と熱の需要に対
し、商用電力及び燃料の購入コストを最低限にする運用
が可能な燃料電池コージェネレーションシステムを提供
した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 燃料電池ユニット 2 運転制御装置 3 遠隔制御装置 4 燃料供給量計測器 5 買電/売電電力量計測器 6 出力電力量計測器 7 出力熱量計測器 8 DC/ACインバータ 9 連系制御装置 10 温水供給装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料を改質して発電を行う燃料電池ユニッ
    トと、燃料電池の排熱及び燃料の燃焼によって温水供給
    を行う温水供給装置と、DC/ACインバータと、連系
    制御装置と、燃料供給量計測器と、買電/売電電力量計
    測器と、出力電力量計測器と、出力熱量計測器を具備し
    て成ることを特徴とする燃料電池コージェネレーション
    システム
  2. 【請求項2】運転制御装置は、燃料供給量計測器と、買
    電/売電電力量計測器と、出力電力量計測器と、出力熱
    量計測器のそれぞれの計測結果を収集し、遠隔に設置さ
    れた遠隔制御装置に計測結果を通信回線を通じて送信す
    る機能を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料
    電池コージェネレーションシステム
  3. 【請求項3】運転制御装置は、電力及び熱の需要に対
    し、商用電力及び燃料の購入コストを最小限にするため
    に燃料電池ユニット、連系制御装置、温水供給装置の各
    々について運転を制御する機能を備えることを特徴とす
    る請求項1記載の燃料電池コージェネレーションシステ
  4. 【請求項4】運転制御装置は、遠隔に設置された遠隔制
    御装置からの通信回線を通じた指令により燃料電池ユニ
    ット、連系制御装置、温水供給装置の各々について運転
    を制御する機能を備えることを特徴とする請求項1記載
    の燃料電池コージェネレーションシステム
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