JP2002334710A - 負荷追従型燃料電池発電システム - Google Patents
負荷追従型燃料電池発電システムInfo
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- JP2002334710A JP2002334710A JP2001136968A JP2001136968A JP2002334710A JP 2002334710 A JP2002334710 A JP 2002334710A JP 2001136968 A JP2001136968 A JP 2001136968A JP 2001136968 A JP2001136968 A JP 2001136968A JP 2002334710 A JP2002334710 A JP 2002334710A
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷電力の速い変動に対して追従可能とし、
また電力損失が生ずるのを防止する。 【解決手段】 脱硫器21に燃料電池スタック22を接
続し、燃料電池スタック22にインバータ23を接続
し、燃料電池スタック22とインバータ23との間に双
方向コンバータ24を介してナトリウム硫黄電池25を
接続し、燃料電池スタック22に冷却水管29により接
続された熱交換器26を設け、ナトリウム硫黄電池25
を加熱するヒータ27を設け、ヒータ27を熱伝達用媒
体管30により熱交換器26に接続し、熱交換器26に
熱伝達用媒体管31により接続された給湯器28を設け
る。
また電力損失が生ずるのを防止する。 【解決手段】 脱硫器21に燃料電池スタック22を接
続し、燃料電池スタック22にインバータ23を接続
し、燃料電池スタック22とインバータ23との間に双
方向コンバータ24を介してナトリウム硫黄電池25を
接続し、燃料電池スタック22に冷却水管29により接
続された熱交換器26を設け、ナトリウム硫黄電池25
を加熱するヒータ27を設け、ヒータ27を熱伝達用媒
体管30により熱交換器26に接続し、熱交換器26に
熱伝達用媒体管31により接続された給湯器28を設け
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は出力電力が負荷電力
に追従することができる負荷追従型燃料電池発電システ
ムに関するものである。
に追従することができる負荷追従型燃料電池発電システ
ムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は従来の燃料電池発電システムを示
す構成図である。図に示すように、燃料処理装置1に燃
料電池スタック2が接続され、燃料電池スタック2にイ
ンバータ3が接続され、燃料電池スタック2に給湯器4
が接続されている。
す構成図である。図に示すように、燃料処理装置1に燃
料電池スタック2が接続され、燃料電池スタック2にイ
ンバータ3が接続され、燃料電池スタック2に給湯器4
が接続されている。
【0003】この燃料電池発電システムにおいては、燃
料ガスが燃料処理装置1に供給されると、燃料ガスが燃
料処理装置1により処理されたのち燃料電池スタック2
に供給され、燃料電池スタック2は燃料ガスと空気中の
酸素との反応により発電し、発電された直流の出力電力
はインバータ3で交流電力に変換され、交流電力は負荷
に供給される。そして、負荷電力の変動に対しては、燃
料電池スタック2への燃料ガスの供給流量および電池反
応用空気流量等を制御することにより、燃料電池スタッ
ク2の出力電力を変化させる。また、燃料電池スタック
2で発電するときには熱が発生するが、燃料電池スタッ
ク2の排熱は給湯器4に供給される。
料ガスが燃料処理装置1に供給されると、燃料ガスが燃
料処理装置1により処理されたのち燃料電池スタック2
に供給され、燃料電池スタック2は燃料ガスと空気中の
酸素との反応により発電し、発電された直流の出力電力
はインバータ3で交流電力に変換され、交流電力は負荷
に供給される。そして、負荷電力の変動に対しては、燃
料電池スタック2への燃料ガスの供給流量および電池反
応用空気流量等を制御することにより、燃料電池スタッ
ク2の出力電力を変化させる。また、燃料電池スタック
2で発電するときには熱が発生するが、燃料電池スタッ
ク2の排熱は給湯器4に供給される。
【0004】図9は従来のナトリウム硫黄電池システム
を示す構成図である。図に示すように、商用交流電力系
統11に電力変換装置12を介してナトリウム硫黄電池
13が接続され、ナトリウム硫黄電池13を加熱するヒ
ータ14が設けられている。
を示す構成図である。図に示すように、商用交流電力系
統11に電力変換装置12を介してナトリウム硫黄電池
13が接続され、ナトリウム硫黄電池13を加熱するヒ
ータ14が設けられている。
【0005】このナトリウム硫黄電池システムにおいて
は、ナトリウム硫黄電池13の充電時は、商用交流電力
系統11から電力変換装置12を介してナトリウム硫黄
電池13に直流電力が供給され、ナトリウム硫黄電池1
3の放電時は、ナトリウム硫黄電池13から電力変換装
置12を介して負荷に交流電力が供給される。なお、ナ
トリウム硫黄電池13の充電時の反応は吸熱反応であ
り、ヒータ14によりナトリウム硫黄電池13を約30
0℃の温度に保つ。
は、ナトリウム硫黄電池13の充電時は、商用交流電力
系統11から電力変換装置12を介してナトリウム硫黄
電池13に直流電力が供給され、ナトリウム硫黄電池1
3の放電時は、ナトリウム硫黄電池13から電力変換装
置12を介して負荷に交流電力が供給される。なお、ナ
トリウム硫黄電池13の充電時の反応は吸熱反応であ
り、ヒータ14によりナトリウム硫黄電池13を約30
0℃の温度に保つ。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図8に示した
燃料電池発電システムにおいては、燃料処理装置1、燃
料電池スタック2の温度制御の応答性が遅いから、負荷
電力の変動に対して燃料電池スタック2の出力電力の変
動が遅く、負荷電力の速い変動に対しては追従すること
ができない。
燃料電池発電システムにおいては、燃料処理装置1、燃
料電池スタック2の温度制御の応答性が遅いから、負荷
電力の変動に対して燃料電池スタック2の出力電力の変
動が遅く、負荷電力の速い変動に対しては追従すること
ができない。
【0007】また、図9に示したナトリウム黄電池シス
テムにおいては、ヒータ14を用いてナトリウム硫黄電
池13を加熱しているから、すなわち電力を使用してナ
トリウム硫黄電池13を加熱しているから、電力損失が
生ずる。
テムにおいては、ヒータ14を用いてナトリウム硫黄電
池13を加熱しているから、すなわち電力を使用してナ
トリウム硫黄電池13を加熱しているから、電力損失が
生ずる。
【0008】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、負荷電力の速い変動に対して追従すること
ができ、また電力損失が生ずることがない負荷追従型燃
料電池発電システムを提供することを目的とする。
れたもので、負荷電力の速い変動に対して追従すること
ができ、また電力損失が生ずることがない負荷追従型燃
料電池発電システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、燃料電池スタックおよびインバ
ータを有する燃料電池発電システムにおいて、上記燃料
電池スタックと上記インバータとの間に双方向コンバー
タを介してナトリウム硫黄電池を接続するとともに、上
記燃料電池スタックからの排熱を上記ナトリウム硫黄電
池に供給する。
め、本発明においては、燃料電池スタックおよびインバ
ータを有する燃料電池発電システムにおいて、上記燃料
電池スタックと上記インバータとの間に双方向コンバー
タを介してナトリウム硫黄電池を接続するとともに、上
記燃料電池スタックからの排熱を上記ナトリウム硫黄電
池に供給する。
【0010】この場合、上記燃料電池スタックからの上
記排熱を熱交換器を介して上記ナトリウム硫黄電池に供
給してもよい。
記排熱を熱交換器を介して上記ナトリウム硫黄電池に供
給してもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る内部改質型の
負荷追従型燃料電池発電システムの一部を示す図、図2
は図1に示した負荷追従型燃料電池発電システムの一部
を示す図である。図に示すように、燃料処理装置である
脱硫器21に燃料極22a、空気極22bを有する燃料
電池スタック22が接続され、燃料電池スタック22に
インバータ23が接続され、燃料電池スタック22とイ
ンバータ23との間に双方向コンバータ24を介してナ
トリウム硫黄電池25が接続され、燃料電池スタック2
2に冷却水管29により接続された熱交換器26が設け
られ、ナトリウム硫黄電池25を加熱するヒータ27が
設けられ、ヒータ27は熱伝達用媒体管30により熱交
換器26に接続され、熱交換器26に熱伝達用媒体管3
1により接続された給湯器28が設けられている。
負荷追従型燃料電池発電システムの一部を示す図、図2
は図1に示した負荷追従型燃料電池発電システムの一部
を示す図である。図に示すように、燃料処理装置である
脱硫器21に燃料極22a、空気極22bを有する燃料
電池スタック22が接続され、燃料電池スタック22に
インバータ23が接続され、燃料電池スタック22とイ
ンバータ23との間に双方向コンバータ24を介してナ
トリウム硫黄電池25が接続され、燃料電池スタック2
2に冷却水管29により接続された熱交換器26が設け
られ、ナトリウム硫黄電池25を加熱するヒータ27が
設けられ、ヒータ27は熱伝達用媒体管30により熱交
換器26に接続され、熱交換器26に熱伝達用媒体管3
1により接続された給湯器28が設けられている。
【0012】この負荷追従型燃料電池発電システムにお
いては、燃料ガスが脱硫器21に供給されると、燃料ガ
スが脱硫器21により処理されたのち燃料電池スタック
22に供給され、燃料電池スタック22は燃料ガスと空
気中の酸素との反応により発電し、発電された直流の出
力電力はインバータ23で交流電力に変換され、交流電
力は負荷に供給される。この場合、燃料電池スタック2
2の制御は燃料ガスの供給流量、改質用蒸気流量および
電池反応用空気流量を制御することにより行なわれる。
そして、燃料電池スタック22の出力電力をP1(k
W)、インバータ23の入力電力をP2(kW)、負荷
電力をρP2(kW)(ρはインバータ23の変換効
率)とすると、P1>P2のときには、図3に示すよう
に、電力(P 1−P2)でナトリウム硫黄電池25を充
電して、入力電力P2をインバータ23に入力する。ま
た、P2>P1のときには、図4に示すように、電力
(P2−P1)をナトリウム硫黄電池25から放電し、
燃料電池スタック22の出力電力P1と合わせて入力電
力P2をインバータ23に入力する。この結果、図5に
示すように、短い時間tの間に負荷電力ρP2が変動電
力a(kW)だけ増加したときには、出力電力P1がa
/Tの傾きで変化したとしても、すなわち出力電力P1
を変動電力aだけ増加するのに時間tよりも長い時間T
を要するとしても、斜線で示す差分の電力がナトリウム
硫黄電池25の放電により補われ、インバータ23の出
力つまり負荷追従型燃料電池発電システムの出力電力は
負荷電力ρP 2に追従して変化する。また、図6に示す
ように、時間tの間に負荷電力ρP2が変動電力aだけ
減少したときには、出力電力P1がa/Tの傾きで変化
したとしても、すなわち出力電力P1を変動電力aだけ
減少するのに時間Tを要するとしても、斜線で示す差分
の電力がナトリウム硫黄電池25に充電されるから、イ
ンバータ23の出力つまり負荷追従型燃料電池発電シス
テムの出力電力は負荷電力ρP2に追従して変化する。
また、燃料電池スタック22からの排熱により熱交換器
26を介してヒータ27を加熱することができる。すな
わち、燃料電池スタック22からの排熱が熱交換器26
を介してナトリウム硫黄電池25に供給される。また、
燃料電池スタック22からの排熱により熱交換器26を
介して給湯器28を加熱することができる。
いては、燃料ガスが脱硫器21に供給されると、燃料ガ
スが脱硫器21により処理されたのち燃料電池スタック
22に供給され、燃料電池スタック22は燃料ガスと空
気中の酸素との反応により発電し、発電された直流の出
力電力はインバータ23で交流電力に変換され、交流電
力は負荷に供給される。この場合、燃料電池スタック2
2の制御は燃料ガスの供給流量、改質用蒸気流量および
電池反応用空気流量を制御することにより行なわれる。
そして、燃料電池スタック22の出力電力をP1(k
W)、インバータ23の入力電力をP2(kW)、負荷
電力をρP2(kW)(ρはインバータ23の変換効
率)とすると、P1>P2のときには、図3に示すよう
に、電力(P 1−P2)でナトリウム硫黄電池25を充
電して、入力電力P2をインバータ23に入力する。ま
た、P2>P1のときには、図4に示すように、電力
(P2−P1)をナトリウム硫黄電池25から放電し、
燃料電池スタック22の出力電力P1と合わせて入力電
力P2をインバータ23に入力する。この結果、図5に
示すように、短い時間tの間に負荷電力ρP2が変動電
力a(kW)だけ増加したときには、出力電力P1がa
/Tの傾きで変化したとしても、すなわち出力電力P1
を変動電力aだけ増加するのに時間tよりも長い時間T
を要するとしても、斜線で示す差分の電力がナトリウム
硫黄電池25の放電により補われ、インバータ23の出
力つまり負荷追従型燃料電池発電システムの出力電力は
負荷電力ρP 2に追従して変化する。また、図6に示す
ように、時間tの間に負荷電力ρP2が変動電力aだけ
減少したときには、出力電力P1がa/Tの傾きで変化
したとしても、すなわち出力電力P1を変動電力aだけ
減少するのに時間Tを要するとしても、斜線で示す差分
の電力がナトリウム硫黄電池25に充電されるから、イ
ンバータ23の出力つまり負荷追従型燃料電池発電シス
テムの出力電力は負荷電力ρP2に追従して変化する。
また、燃料電池スタック22からの排熱により熱交換器
26を介してヒータ27を加熱することができる。すな
わち、燃料電池スタック22からの排熱が熱交換器26
を介してナトリウム硫黄電池25に供給される。また、
燃料電池スタック22からの排熱により熱交換器26を
介して給湯器28を加熱することができる。
【0013】このような負荷追従型燃料電池発電システ
ムにおいては、短い時間tの間に負荷電力ρP2が変動
電力aだけ変化したときには、出力電力P1を変動電力
aだけ変化させるのに時間tよりも長い時間Tを要する
としても、ナトリウム硫黄電池25の放電、充電によ
り、インバータ23の出力つまり負荷追従型燃料電池発
電システムの出力電力は負荷電力ρP2に追従して変化
するから、負荷電力の速い変動に対して追従することが
できる。また、燃料電池スタック22からの排熱がナト
リウム硫黄電池25に供給されるから、電力を使用して
ナトリウム硫黄電池25を加熱する必要がないので、電
力損失が生ずることがない。また、燃料電池スタック2
2からの排熱を熱交換器26を介してナトリウム硫黄電
池25に供給するから、熱交換器26に給湯器28等を
接続して、燃料電池スタック22からの排熱を有効に利
用することができる。
ムにおいては、短い時間tの間に負荷電力ρP2が変動
電力aだけ変化したときには、出力電力P1を変動電力
aだけ変化させるのに時間tよりも長い時間Tを要する
としても、ナトリウム硫黄電池25の放電、充電によ
り、インバータ23の出力つまり負荷追従型燃料電池発
電システムの出力電力は負荷電力ρP2に追従して変化
するから、負荷電力の速い変動に対して追従することが
できる。また、燃料電池スタック22からの排熱がナト
リウム硫黄電池25に供給されるから、電力を使用して
ナトリウム硫黄電池25を加熱する必要がないので、電
力損失が生ずることがない。また、燃料電池スタック2
2からの排熱を熱交換器26を介してナトリウム硫黄電
池25に供給するから、熱交換器26に給湯器28等を
接続して、燃料電池スタック22からの排熱を有効に利
用することができる。
【0014】図7は本発明に係る外部改質型の負荷追従
型燃料電池発電システムの一部を示す図である。図に示
すように、脱硫器41に改質器42が接続され、改質器
42にCO変成器43が接続され、CO変成器43に燃
料電池スタック45が接続され、燃料電池スタック45
にインバータ23が接続され、燃料電池スタック45と
インバータ23との間に双方向コンバータ24を介して
ナトリウム硫黄電池25が接続されている。そして、脱
硫器41、改質器42、CO変成器43により燃料処理
装置44が構成されている。
型燃料電池発電システムの一部を示す図である。図に示
すように、脱硫器41に改質器42が接続され、改質器
42にCO変成器43が接続され、CO変成器43に燃
料電池スタック45が接続され、燃料電池スタック45
にインバータ23が接続され、燃料電池スタック45と
インバータ23との間に双方向コンバータ24を介して
ナトリウム硫黄電池25が接続されている。そして、脱
硫器41、改質器42、CO変成器43により燃料処理
装置44が構成されている。
【0015】なお、上述実施の形態においては、燃料電
池スタック22からの排熱を熱交換器26を介してナト
リウム硫黄電池25に供給したが、燃料電池スタックか
らの排熱を直接ナトリウム硫黄電池に供給してもよい。
また、上述実施の形態においては、熱交換器26に給湯
器28を接続したが、熱交換器に吸収冷凍機等を接続し
てもよい。
池スタック22からの排熱を熱交換器26を介してナト
リウム硫黄電池25に供給したが、燃料電池スタックか
らの排熱を直接ナトリウム硫黄電池に供給してもよい。
また、上述実施の形態においては、熱交換器26に給湯
器28を接続したが、熱交換器に吸収冷凍機等を接続し
てもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明に係る負荷追従型燃料電池発電シ
ステムにおいては、ナトリウム硫黄電池の放電、充電に
より、負荷追従型燃料電池発電システムの出力電力を負
荷電力に追従して変化することができるから、負荷電力
の速い変動に対して追従することができ、また電力を使
用してナトリウム硫黄電池を加熱する必要がないから、
電力損失が生ずることがない。
ステムにおいては、ナトリウム硫黄電池の放電、充電に
より、負荷追従型燃料電池発電システムの出力電力を負
荷電力に追従して変化することができるから、負荷電力
の速い変動に対して追従することができ、また電力を使
用してナトリウム硫黄電池を加熱する必要がないから、
電力損失が生ずることがない。
【0017】また、燃料電池スタックからの排熱を熱交
換器を介してナトリウム硫黄電池に供給したときには、
熱交換器に給湯器等を接続して、燃料電池スタックから
の排熱を有効に利用することができる。
換器を介してナトリウム硫黄電池に供給したときには、
熱交換器に給湯器等を接続して、燃料電池スタックから
の排熱を有効に利用することができる。
【図1】本発明に係る内部改質型の負荷追従型燃料電池
発電システムを示す図である。
発電システムを示す図である。
【図2】図1に示した負荷追従型燃料電池発電システム
の一部を示す図である。
の一部を示す図である。
【図3】図1、図2に示した負荷追従型燃料電池発電シ
ステムの動作説明図である。
ステムの動作説明図である。
【図4】図1、図2に示した負荷追従型燃料電池発電シ
ステムの動作説明図である。
ステムの動作説明図である。
【図5】図1、図2に示した負荷追従型燃料電池発電シ
ステムの動作を説明するためのグラフである。
ステムの動作を説明するためのグラフである。
【図6】図1、図2に示した負荷追従型燃料電池発電シ
ステムの動作を説明するためのグラフである。
ステムの動作を説明するためのグラフである。
【図7】本発明に係る外部改質型の負荷追従型燃料電池
発電システムの一部を示す図である。
発電システムの一部を示す図である。
【図8】従来の燃料電池発電システムを示す構成図であ
る。
る。
【図9】従来のナトリウム硫黄電池システムを示す構成
図である。
図である。
21…脱硫器 22…燃料電池スタック 23…インバータ 24…双方向コンバータ 25…ナトリウム硫黄電池 26…熱交換器 27…ヒータ 44…燃料処理装置 45…燃料電池スタック
フロントページの続き Fターム(参考) 5H027 AA02 BA01 BA02 BA17 DD00 DD03 DD06 5H031 AA05 KK08
Claims (2)
- 【請求項1】燃料電池スタックおよびインバータを有す
る燃料電池発電システムにおいて、上記燃料電池スタッ
クと上記インバータとの間に双方向コンバータを介して
ナトリウム硫黄電池を接続するとともに、上記燃料電池
スタックからの排熱を上記ナトリウム硫黄電池に供給す
ることを特徴とする負荷追従型燃料電池発電システム。 - 【請求項2】上記燃料電池スタックからの上記排熱を熱
交換器を介して上記ナトリウム硫黄電池に供給すること
を特徴とする請求項1に記載の負荷追従型燃料電池発電
システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001136968A JP2002334710A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 負荷追従型燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001136968A JP2002334710A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 負荷追従型燃料電池発電システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002334710A true JP2002334710A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18984139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001136968A Pending JP2002334710A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 負荷追従型燃料電池発電システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002334710A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009193695A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池車両 |
EP2157654A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater power supply method of sodium-sulfer battery |
WO2013039022A1 (en) | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
JP2013062217A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2013105620A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電源システム |
JP2014089813A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2014127259A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Tokyo Gas Co Ltd | 蓄電システムおよび蓄電方法 |
CN110165337A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-23 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于混合动力***的电池热管理***及管理方法 |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001136968A patent/JP2002334710A/ja active Pending
Cited By (10)
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