JP2004111130A - 燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備の熱電比変更方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発電出力Pを優先させる場合に、燃料電池の設定発電出力Pfcを優先的に設定してその実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcに一定保持し、マイクロガスタービンの設定発電出力Pgtをその残余に設定し、マイクロガスタービンの回転数Nを制御してその実発電出力Pgt’を設定発電出力Pgtにフィードバック制御する。また、熱出力Sを優先させる場合に、余剰蒸気流量調節弁34を制御し、蒸気圧力Pの低下を検出してマイクロガスタービンの熱出力制御を開始し、タービン入口温度TITを制御する。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備の熱電比変更方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
溶融炭酸塩型燃料電池は、高効率かつ環境への影響が少ないなど、従来の発電装置にはない特徴を有しており、水力・火力・原子力に続く発電システムとして注目を集め、現在世界各国で鋭意研究開発が行われている。
【0003】
図5は、例えば天然ガスを燃料とする溶融炭酸塩型燃料電池発電設備の一例を示す構成図である。この図において溶融炭酸塩型燃料電池発電設備は、改質器10、燃料電池11、ターボチャージャー12、排熱回収熱交換器15等を備え、天然ガス等の燃料1を燃料予熱器13で予熱して改質器10の改質室Refに供給し、ここで燃料1を水素を含むアノードガス2に改質する。
燃料電池11では、アノードガス2と酸素を含むカソードガス3とから電気化学的に発電する。燃料電池11を出たアノード排ガス4とカソード排ガス7の一部7aは、燃焼器17に供給されて燃焼して高温の燃焼排ガス5を発生する。この燃焼排ガス5は、改質器10の燃焼室に供給され、ここで改質反応に必要な熱を改質室Refに供給する。
【0004】
改質器10を出た燃焼排ガス5は、CO2ブロア16(以下、CO2リサイクルブロアと呼ぶ)でカソード入口側にリサイクルされ、ターボチャージャー12から供給される加圧空気6と合流し、カソードガス3となって燃料電池11のカソード側に供給される。反応後のカソード排ガス7の一部7bは、カソードリサイクルライン18を介してCO2リサイクルブロア16の吸引側にリサイクルされ、残り7cはターボチャージャー用の燃焼器14に供給される。燃焼器14は、起動時や部分負荷時に用いられ、天然ガスをカソード排ガスで燃焼し燃焼排ガスでターボチャージャーを駆動する。
【0005】
ターボチャージャー12は、カソード排ガス7c及び燃焼器14で発生した燃焼排ガスでタービンTを駆動して圧縮機Cで空気を圧縮し、この加圧空気6は前述の燃料電池11のカソード側上流に供給される。タービンTを出た排ガスは、排熱回収熱交換器15に供給され、ここで水蒸気を発生させたのち系外に放出される。発生した水蒸気8は燃料1に混合され改質器10における改質反応に用いられる。
なお、図5において、18aはカソードリサイクルライン18の流量を制御するための高温流量調節弁、12aはタービンTをバイパスしてガスを流すための流量調節弁である。その他の流量調節弁の説明は省略する。
【0006】
上述した燃料電池発電設備において、燃料電池11(溶融炭酸塩型燃料電池、以下単にMCFCという)はアノード側とカソード側とからなり、次のような電極反応が行われる。
アノード反応(負極反応)H2+CO3 2−→H2O+CO2+2e..(1)
カソード反応(正極反応)CO2+1/2O2+2e→CO3 2−..(2)
【0007】
すなわちアノード側では、(1)式により水素ガスとCO3 2−とから水と炭酸ガスと電荷が生成され、カソード側では、(2)式により炭酸ガスと酸素と電荷とからCO3 2−が生成される。(1)式右辺はアノードから排出されるアノード排ガス4の成分を表しており、炭酸ガスが含まれている。また(2)式左辺はカソードに供給されるカソードガスの成分を表しており、同じく炭酸ガスが含まれている。このため上述したCO2リサイクルブロア16により、改質器で発生したCO2ガスを燃料電池のカソード側に供給してカソード反応に利用するようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
MCFCは、運転温度が600〜700℃と高いため排ガスが高温となり、この高温ガスのエネルギーを回収するためにタービンへ供給している。タービン動力はMCFCの反応に必要な空気を供給するためのコンプレッサー動力に変えられる。
この場合、既存のガスタービン発電機は発電出力が100kWを超えるため、発電出力が数百kW級のMCFCの場合、組み合わせるための数十kW級のガスタービン発電機の代用として、上述したように車両用ターボチャージャーを転用していた。このため、単独起動ができないため、起動時は別途設置する空気コンプレッサーまたは起動用の空気貯槽等が必要であった。また、ターボチャージャーは発電機を備えないため余剰エネルギーが発生する場合でも、発電して発電効率を向上させることができなかった。
【0009】
一方、近年、発電出力が100kWに満たない超小型のガスタービン発電機が開発されている。以下、かかる超小型ガスタービン発電機を「マイクロガスタービン」又は単に「μGT」と略称する。
マイクロガスタービンは、大型のガスタービン発電機と同様に、圧縮機、燃焼器、タービン、及び発電機を備えるが、タービン回転数が相対的に高く(例えば3〜10万rpm)、圧縮比が比較的小さく(例えば4〜6程度)永久磁石型同期高速発電機に代表される回転数可変型の発電機を使用する等の特徴を有する。
【0010】
上述したμGTをMCFCと組み合わせたコンバインド発電設備を、以下「MCFC/μGTシステム」と呼ぶ。かかるMCFC/μGTシステムは、μGTの発電機を電動機として用いてμGTの単独起動ができるため、ターボチャージャーを用いる場合に比較して、起動用の余分な設備が不要となり、かつ発電により発電効率を向上させることができるメリットがある。
【0011】
かかるMCFC/μGTシステムにおける出力制御は、要求発電出力に対し、MCFCとマイクロガスタービンの出力合計が要求発電出力となるように燃料流量を調節する制御方法がとられる。この場合、MCFCとマイクロガスタービンを組み合わせたシステムは総出力数百kW級であるため、その用途からコージェネレーションとしての運用も重視されているにもかかわらず、現状の制御方法では、熱出力は発電出力により一義的に決まるため、運用上の制約があった。
【0012】
すなわち、MCFC/μGTシステムからは電力の他にユーティリィティとしての蒸気及び温水(以下「熱出力」と呼ぶ)を取り出すことができるが、従来は、要求発電出力をMCFCとマイクロガスタービンで発電し、その排熱から熱出力が得られるにすぎず、その熱電比(熱出力と発電出力との比)を変更することができなかった。
【0013】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、必要とする電力出力と熱出力に応じて、熱電比を変更することができ、かつ高い熱効率で発電し同時に必要なユーティリティを供給することができる、燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備の熱電比変更方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、水素を含むアノードガスと酸素を含むカソードガスにより発電する燃料電池(11)を有する燃料電池発電装置(20)と、回転数可変型発電機を有するマイクロガスタービン(22)と、マイクロガスタービンから圧縮空気を抽気し前記燃料電池発電装置に供給する空気供給ライン(24)と、燃料電池発電装置からマイクロガスタービンに酸素を含む排ガスを供給する排ガスライン(26)と、マイクロガスタービンの排ガスで水蒸気を発生させる排熱回収装置(15)とを備えた燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備において、要求される発電出力Pと熱出力Sに応じて、燃料電池とマイクロガスタービンへの供給燃料量Ffc,Fgtを変える制御を行う、ことを特徴とする燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備の熱電比変更方法が提供される。
【0015】
本発明の好ましい実施形態によれば、発電出力Pを優先させる場合に発電効率の高い燃料電池への供給燃料Ffcを増やし、熱出力Sを優先させる場合にマイクロガスタービンへの供給燃料Fgtを増やし、これにより余剰蒸気と余剰温水を発生させる。
【0016】
また、発電出力Pを優先させる場合に、燃料電池の設定発電出力Pfcを優先的に設定してその実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcに一定保持し、マイクロガスタービンの設定発電出力Pgtをその残余に設定し、マイクロガスタービンの回転数Nを制御してその実発電出力Pgt’を設定発電出力Pgtにフィードバック制御する。
【0017】
また、熱出力Sを優先させる場合に、余剰蒸気流量調節弁(34)を制御し、蒸気圧力Pの低下を検出してマイクロガスタービンの熱出力制御を開始し、タービン入口温度TITを制御する。
更に、燃料電池の設定発電出力Pfcを要求される発電出力Pとマイクロガスタービンの実発電出力Pgt’の差に設定し、燃料電池の実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcにフィードバック制御する。
【0018】
また、更に、タービン入口温度TITを所定の上限温度以下に制限し、かつマイクロガスタービンの回転数Nを所定の上限速度以下に制限する。
【0019】
上記本発明の熱電比変更方法によれば、燃料電池の発電出力とマイクロガスタービンの発電出力のバランスを変える制御を行うことにより、熱電比を幅広く変えることが可能となる。また、発電効率を優先したシステムでは、部分負荷運転において余剰蒸気・温水を発生できる。更に部分負荷運用において発電効率を優先する場合は発電出力、熱出力ともに可能な限り小さくし、トータルでの供給燃料を最小にする運用となる。一方、熱負荷を優先させる場合には、μGT供給燃料を増やすためμGT負荷は定格となり、余剰蒸気、余剰温水量は最大となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【0021】
図1は、本発明による熱電比変更方法を適用するコンバインド発電設備を示す図である。この図に示すように、このコンバインド発電設備は、排熱回収熱交換器15、燃料電池発電装置20、マイクロガスタービン22、空気供給ライン24、排ガスライン26、及び排ガス用触媒燃焼器28を備える。
【0022】
排熱回収熱交換器15は、マイクロガスタービン22のタービンTを出た排ガスから熱回収して水蒸気を発生させ、発生した水蒸気8を燃料1に混合して改質器10における改質反応に用いるようになっている。
【0023】
燃料電池発電装置20は、水素を含むアノードガスと酸素を含むカソードガスにより発電する燃料電池11と、燃料電池11で反応後のアノード排ガス4をカソード排ガス7の一部7aで燃焼させる電池用触媒燃焼器17と、触媒燃焼器17の燃焼排ガス5を燃料電池11のカソード入口側に循環させるリサイクルブロワ16とを備える。燃料電池11はこの例では、溶融炭酸塩型燃料電池である。しかし、本発明はこれに限定されず、高温高圧下が作動するその他の形式の燃料電池でもよい。
図1において、燃料電池発電装置20は、その他に、改質器10、燃料予熱器13等を備えている。かかる燃料電池発電装置20の構成は、図5に例示した従来の溶融炭酸塩型燃料電池発電設備と同様である。
【0024】
マイクロガスタービン22は、回転数可変型発電機を有するガスタービン発電装置である。このマンクロガスタービン22は、通常のガスタービン発電装置と同様に、機械的に連結された圧縮機C、タービンT及び発電機Gと燃焼器22aを備える。燃焼器22aには、圧縮機Cで圧縮した圧縮空気と燃料が供給され、図示しない着火装置により着火して燃料を燃焼させることができる。また、発電機Gは、起動時に電動機として短時間用いることができる。従って、このマイクロガスタービンは、発電機を電動機として用いて単独起動し、燃焼器で燃焼させて、単独で自立運転することができる。
【0025】
空気供給ライン24は、マイクロガスタービン22から圧縮空気を抽気し、燃料電池発電装置20に供給する。この空気供給ライン24は、燃料電池のカソードライン3に圧縮空気を供給する電池用空気供給ライン24aと、電池用触媒燃焼器17に圧縮空気を供給する触媒用空気供給ライン24bとからなる。それぞれのライン24a,24bには、流量調節弁25a,25bが設けられ、それぞれ独立に流量調節することができる。
【0026】
排ガスライン26は、燃料電池11のカソード側とマイクロガスタービン22のタービン入口とを連通するラインであり、燃料電池発電装置20からマイクロガスタービン22にカソード排ガス7の一部を供給する。このカソード排ガス7には、通常5〜15%程度の酸素が含まれる。
【0027】
排ガス用触媒燃焼器28は、タービン入口より上流側の排ガスライン26に設けられる。また、この排ガス用触媒燃焼器28にマイクロガスタービン22の圧縮機Cから圧縮空気を供給する触媒用空気ライン28aと、排ガス触媒燃焼器28に燃料を直接供給する触媒用燃料ライン28bとが設けられている。
排ガス用触媒燃焼器28には、燃焼触媒が充填されている。この燃焼触媒は、例えばNiを主成分とする触媒であり、比較的低い温度(例えば100℃前後)で自己着火でき、かつ燃料の流量範囲が非常に広くかつ低酸素濃度でも安定燃焼できる特性を有している。なお、この触媒燃焼器28に予熱装置を設けて単独で予熱・自己着火できるようにしてもよい。
【0028】
図2は、図1の一部を省略した主要部分の構成図であり、図3は図2を模式的に示すブロック図である。
図2及び図3に示すように、燃料電池発電装置20(MCFC)は、燃料(流量Ffc)と水蒸気(流量Sfc)がMCFC燃料流量調節弁31と改質蒸気流量調節弁33からそれぞれ供給されて、発電(発電出力Pfc)し、カソード排ガス(流量Fcg)をマイクロガスタービン22に供給する。
マイクロガスタービン22(μGT)は、燃料(流量Fgt)がμGT燃料流量調節弁32から供給され、圧縮空気(流量Fa)をMCFCに供給すると同時に発電(発電出力Pgt)し、排ガス(流量Feg、温度Teg)を排熱回収熱交換器15に供給する。
【0029】
排熱回収熱交換器15(HRSG)は、排ガスから水蒸気(流量Sfc,Sext)を発生する。改質用の水蒸気(流量Sfc)は、MCFC燃料流量Ffcに応じてSfc=f(Ffc)となるように改質蒸気流量調節弁33が制御される。また、排熱回収熱交換器15は、排熱回収ボイラであり、その蒸気圧力Pbが所定の設定圧力になるように、余剰蒸気流量調節弁34と蒸気圧力調節弁35で制御される。余剰蒸気流量調節弁34から取り出された水蒸気は、ユーティリティとして用いられ、蒸気圧力調節弁35を通った水蒸気は排ガスとともに放出されるようになっている。
【0030】
上述した燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備は、設計段階において、発電出力を優先させる場合と、熱出力を優先させる場合とがある。発電出力を優先させる設計の場合には、定格負荷時に発電効率が最大となり、かつ余剰蒸気がほとんど発生しないように各機器容量を設定する。従ってこの発電優先設計の場合には、定格負荷時にはユーティリティとしての余剰蒸気は使用できず、部分負荷時においてのみユーティリティが使用できる。
一方、熱出力を優先させる設計の場合には、マイクロガスタービンの容量を発電優先設計の場合よりも大きく設定する。従って、この熱優先設計の場合には、発電と同時に常にユーティリティとして余剰蒸気を使用することができる。
なお、本発明の熱電比変更方法は、上述した発電優先設計と熱優先設計の両方の場合に、適用することができる。
【0031】
本発明の熱電比変更方法では、要求される発電出力Pと熱出力Sに応じて、上述した燃料電池発電装置20(MCFC)とマイクロガスタービン22への供給燃料量Ffc,Fgtを変える制御を行う。
【0032】
図4は、本発明の熱電比変更方法を示す制御ブロック図である。この図に示すように、本発明の方法は、発電出力を優先する場合(以下、発電優先制御と呼ぶ)と、熱出力を優先する場合(以下、熱優先制御と呼ぶ)の2つに大別される。この選択は、発電/熱出力切替選択ステップ(S1)で行う。
【0033】
発電優先制御では、発電効率の高い燃料電池11への供給燃料Ffcを増やし、燃料電池11で熱効率の高い発電を行い実発電出力Pfc’を出力する。また、その不足分のみをマイクロガスタービンの回転数制御で補って全体として要求される発電出力Pを発電する。
【0034】
すなわち、図4において、発電出力制御指令ステップ(S2)において、要求される発電出力Pに応じて、燃料電池の設定発電出力Pfcを優先的に設定し、マイクロガスタービンの設定発電出力Pgtをその残余に設定する。次いで、MCFCインバータ出力制御ステップ(S3)において、MCFC燃料流量調節弁31を制御して、MCFC燃料流量Ffcを調節する。この燃料流量により、MCFCの実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcに一致させ一定保持し、高い熱効率で発電することができる。
一方、μGT回転制御ステップ(S4)において、マイクロガスタービンの回転数N(回転速度)を制御し、μGTインバータ出力制御ステップ(S5)でμGT燃料流量調節弁32を制御して、マイクロガスタービンの実発電出力Pgt’を設定発電出力Pgtにフィードバック制御する。
【0035】
言い換えれば、このμGT回転制御ステップ(S4)では、マイクロガスタービンの回転数N(回転速度)を変化させて、マイクロガスタービンの実発電出力Pgt’を調節する。
なお、このμGT回転制御ステップ(S4)において、マイクロガスタービンの保護のため、タービン入口温度TITを所定の上限温度以下に制限し、かつマイクロガスタービンの回転数Nを所定の上限速度以下に制限する。
【0036】
従って、この発電優先制御では、要求される発電出力Pを燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電として高い効率で発電することができる。なお、この発電優先制御では、排熱回収熱交換器15に供給される排ガスの熱エネルギーは、なんら制御されない。そのため、発生した水蒸気から改質用の水蒸気(流量Sfc)を優先的に改質蒸気流量調節弁33から燃料電池に供給し、その残りの水蒸気のみをユーティリティとして用いることができる。
【0037】
図4に示すように、ユーティリティ用の水蒸気の流量(Sext)は、余剰蒸気流量調節弁開指令ステップ(S6)において、余剰蒸気流量調節弁34の開度を制御して調節される。また、S6ステップに応じて、蒸気圧力調節弁閉ステップ(S7)において、蒸気圧力が一定になるように蒸気圧力調節弁35の開度が制御される。
このS6,S7ステップは、発電優先制御と熱優先制御の両方で行われ、蒸気圧力を一定に保持できる限りでは、発電優先制御においても、要求される熱出力Sを余剰蒸気流量調節弁34から供給することができる。しかし、発電優先制御では、余剰蒸気流量調節弁34の開度は、蒸気圧力を一定に保持できる範囲に限定され、それ以上にユーティリティを供給できなくなる。
【0038】
一方、熱優先制御では、マイクロガスタービンへの供給燃料Fgtを増やし、これにより余剰蒸気と余剰温水を発生させる。
すなわち、発電/熱出力切替選択ステップ(S1)で熱優先制御が選択されると、上述のようにユーティリティ用の水蒸気の流量(Sext)が、余剰蒸気流量調節弁開指令ステップ(S6)において、余剰蒸気流量調節弁34の開度を制御して調節され、更に、蒸気圧力調節弁閉ステップ(S7)において、蒸気圧力が一定になるように蒸気圧力調節弁35の開度が制御される。
【0039】
熱優先制御では、余剰蒸気流量調節弁34の開度は、蒸気圧力を一定に保持できる範囲に限定されない。そのため、余剰蒸気流量調節弁34を更に開き、蒸気圧力調節弁35を限界まで閉じると、蒸気圧力Pが低下する。蒸気圧力低下ステップ(S8)において、この圧力低下を検出し、熱出力制御指令ステップ(S9)でマイクロガスタービンの熱出力制御を開始し、タービン入口温度制御ステップ(S10)でタービン入口温度TITを制御する。
【0040】
言い換えれば、このタービン入口温度制御ステップ(S10)では、マイクロガスタービンのタービン入口温度TITを変化させて、マイクロガスタービンの実発電出力Pgt’を調節する。
なお、このタービン入口温度制御ステップ(S10)においても、マイクロガスタービンの保護のため、タービン入口温度TITを所定の上限温度以下に制限し、かつマイクロガスタービンの回転数Nを所定の上限速度以下に制限する。
【0041】
一方、μGT回転制御ステップ(S4)において、マイクロガスタービンの回転数N(回転速度)を制御し、μGTインバータ出力制御ステップ(S5)でμGT燃料流量調節弁32を制御して、マイクロガスタービンの実発電出力Pgt’を設定発電出力Pgtにフィードバック制御する。
なお、このμGT回転制御ステップ(S4)において、マイクロガスタービンの保護のため、タービン入口温度TITを所定の上限温度以下に制限し、かつマイクロガスタービンの回転数Nを所定の上限速度以下に制限する。
【0042】
また、熱優先制御では、燃料電池の設定発電出力Pfcを要求される発電出力Pとマイクロガスタービンの実発電出力Pgt’の差に設定し、燃料電池の実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcにフィードバック制御する。
【0043】
従って、この熱優先制御では、要求される熱出力をマイクロガスタービンのタービン入口温度TITを変化させて、マイクロガスタービンの実発電出力Pgt’を調節し、残りの発電出力Pを燃料電池で発電して、発電出力と熱出力をコンバインド発電として高い効率で発電することができる。
【0044】
表1は、本発明の熱電比変更方法の実施例である。この例は、発電出力を優先させる設計の場合のものであり、定格負荷時に発電効率が最大(発電端効率55%)となり、かつ余剰蒸気がほとんど発生しない(余剰蒸気量ゼロ)ように各機器容量が設定されている。
【0045】
【表1】
【0046】
この表からわかるように、部分負荷時には、発電重視(発電優先制御)と熱重視(熱優先制御)を行うことができ、発電重視では、発電端出力140kwをMCFC出力で発揮し、高い発電端効率(44%)を得ることができる。また、熱重視では、余剰蒸気量165kg/hをユーティリティとして使用しながら、同時に121kwの発電端出力を得ることができる。
【0047】
なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0048】
【発明の効果】
上述したように、本発明の燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備の熱電比変更方法によれば、必要とする電力出力と熱出力に応じて、熱電比を変更することができ、かつ高い熱効率で発電し同時に必要なユーティリティを供給することができる、優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による熱電比変更方法を適用するコンバインド発電設備を示す図である。
【図2】図1の一部を省略した主要部分の構成図である。
【図3】図2を模式的に示すブロック図である。
【図4】本発明の熱電比変更方法を示す制御ブロック図である。
【図5】従来の燃料電池発電設備の全体構成図である。
【符号の説明】
1 燃料、2 アノードガス、3 カソードガス、
4 アノード排ガス、5 燃焼排ガス、6 空気、
7,7a,7b,7c カソード排ガス、8 水蒸気、
9 CO2濃縮ガス、10 改質器、11 燃料電池、
12 ターボチャージャー、12a 流量調節弁、
13 燃料予熱器、14 ガスタービン用燃焼器、
15 排熱回収熱交換器(HRSG)、16 リサイクルブロア、
17 電池用触媒燃焼器、18 カソードリサイクルライン、
18a 高温流量調節弁、20 燃料電池発電装置(MCFC)、
22 マイクロガスタービン(μGT)、24 空気供給ライン、
24a 電池用空気供給ライン、24b 触媒用空気供給ライン、
26 排ガスライン、28 排ガス用触媒燃焼器、
28a 触媒用空気ライン、28b 触媒用燃料ライン、
31 MCFC燃料流量調節弁、32 μGT燃料流量調節弁、
33 改質蒸気流量調節弁、34 余剰蒸気流量調節弁、
35 蒸気圧力調節弁
Claims (6)
- 水素を含むアノードガスと酸素を含むカソードガスにより発電する燃料電池(11)を有する燃料電池発電装置(20)と、回転数可変型発電機を有するマイクロガスタービン(22)と、マイクロガスタービンから圧縮空気を抽気し前記燃料電池発電装置に供給する空気供給ライン(24)と、燃料電池発電装置からマイクロガスタービンに酸素を含む排ガスを供給する排ガスライン(26)と、マイクロガスタービンの排ガスで水蒸気を発生させる排熱回収装置(15)とを備えた燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備において、
要求される発電出力Pと熱出力Sに応じて、燃料電池とマイクロガスタービンへの供給燃料量Ffc,Fgtを変える制御を行う、ことを特徴とする燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備の熱電比変更方法。 - 発電出力Pを優先させる場合に発電効率の高い燃料電池への供給燃料Ffcを増やし、熱出力Sを優先させる場合にマイクロガスタービンへの供給燃料Fgtを増やし、これにより余剰蒸気と余剰温水を発生させる、ことを特徴とする請求項1に記載の熱電比変更方法。
- 発電出力Pを優先させる場合に、燃料電池の設定発電出力Pfcを優先的に設定してその実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcに一定保持し、マイクロガスタービンの設定発電出力Pgtをその残余に設定し、マイクロガスタービンの回転数Nを制御してその実発電出力Pgt’を設定発電出力Pgtにフィードバック制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の熱電比変更方法。
- 熱出力Sを優先させる場合に、余剰蒸気流量調節弁(34)を制御し、蒸気圧力Pの低下を検出してマイクロガスタービンの熱出力制御を開始し、タービン入口温度TITを制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の熱電比変更方法。
- 燃料電池の設定発電出力Pfcを要求される発電出力Pとマイクロガスタービンの実発電出力Pgt’の差に設定し、燃料電池の実発電出力Pfc’を設定発電出力Pfcにフィードバック制御する、ことを特徴とする請求項4に記載の熱電比変更方法。
- タービン入口温度TITを所定の上限温度以下に制限し、かつマイクロガスタービンの回転数Nを所定の上限速度以下に制限する、ことを特徴とする請求項3又は4に記載の熱電比変更方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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