JP2015106504A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関し、具体的には、燃料電池本体及びその燃料電池本体での発電反応に用いられる燃料ガスを生成する燃料改質部を有する燃料電池発電装置と、燃料改質部で行われる水蒸気改質に用いられる改質用水を燃料電池発電装置に供給する水供給装置と、水供給装置が改質用水として用いる水に対して不純物除去処理を施す不純物除去装置と、上記各装置の運転を制御する制御装置とを備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more specifically, a fuel cell power generation apparatus having a fuel cell main body and a fuel reforming unit that generates a fuel gas used in a power generation reaction in the fuel cell main body, and a fuel reforming unit A water supply device for supplying the reforming water used for steam reforming performed in step 1 to the fuel cell power generation device, an impurity removal device for performing an impurity removal treatment on the water used as the reforming water by the water supply device, and each of the above The present invention relates to a fuel cell system including a control device that controls operation of the device.
従来から、燃料電池システム内に不純物除去装置を設けて、改質用水として用いる水に対して不純物除去処理を施すことが行われている。例えば、水に含まれる不純物としては、イオン化して溶存している塩類やアンモニアなどのイオン性物質、並びに、微生物や油分などの有機物がある。このうち、イオン化して溶存している塩類やアンモニアなどのイオン性物質は、例えばイオン交換樹脂を備える不純物除去装置を用いて除去できる。また、有機物は活性炭などの吸着材を備える不純物除去装置を用いて吸着して除去できる。 Conventionally, an impurity removing device is provided in a fuel cell system, and an impurity removing process is performed on water used as reforming water. For example, impurities contained in water include ionic substances such as salts and ammonia dissolved by ionization, and organic substances such as microorganisms and oils. Among these, ions and dissolved ionic substances such as salts and ammonia can be removed by using, for example, an impurity removing apparatus including an ion exchange resin. Further, organic substances can be adsorbed and removed using an impurity removing device equipped with an adsorbent such as activated carbon.
但し、水中に菌などが繁殖すると、その菌がイオン交換樹脂や吸着材などに付着してその性能が低下し、不純物除去装置で処理した後の水の水質が悪化する可能性や、水路に狭窄が発生する可能性がある。従って、菌によって不純物除去装置の性能を低下させないような対策を講じておく必要がある。 However, if fungi grow in the water, the fungus attaches to the ion exchange resin or adsorbent and its performance deteriorates, and the water quality after treatment with the impurity removal device may deteriorate, Stenosis can occur. Therefore, it is necessary to take measures to prevent the bacteria from degrading the performance of the impurity removing device.
特許文献1には、水に菌が繁殖すると不純物除去装置を構成する機器や配管が閉塞されるという課題に鑑みて、その水を菌が死滅する温度以上に加熱することが記載されている。具体的には、特許文献1に記載の燃料電池システムでは、水の温度が、菌が繁殖できる温度で所定時間経過するとその水の温度を上昇させるというように、間欠的に水の温度を上昇させて菌の繁殖を抑制することを行っている。
また、特許文献1には、水の温度を上昇させる手段として、燃料電池発電装置からの排熱を用いる例や、電気ヒータによる熱を用いる例などが記載されている。つまり、水の温度を上昇させるという菌対策運転を実施するために、燃料電池発電装置からの発電電力や排熱を利用している。
Patent Document 1 describes heating the water to a temperature higher than the temperature at which the bacteria are killed in view of the problem that when the bacteria propagate in the water, the equipment and piping constituting the impurity removal device are blocked. Specifically, in the fuel cell system described in Patent Document 1, the temperature of the water is intermittently increased so that the temperature of the water is increased when a predetermined time elapses at a temperature at which the bacteria can propagate. To prevent the growth of bacteria.
Patent Document 1 describes examples of using exhaust heat from a fuel cell power generation device and examples of using heat from an electric heater as means for increasing the temperature of water. That is, in order to carry out the anti-bacterial operation of raising the temperature of water, the generated power and exhaust heat from the fuel cell power generator are used.
燃料電池発電装置を運転させるとき、電力需要部での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、燃料電池発電装置から電力需要部に電力を供給し及び熱需要部に熱を供給するための燃料電池発電装置の時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理が行われることが一般的である。 When operating the fuel cell power generation device, the power demand unit from the fuel cell power generation device based on the time series prediction value of the power demand in the power demand unit and the time series prediction value of the heat demand in the heat demand unit. In general, an operation plan process for deriving a time-sequential output plan value of the fuel cell power generator for supplying power to the heat supply unit and supplying heat to the heat demand unit is performed.
ところが、特許文献1に記載の燃料電池システムでは、電力需要部での電力消費及び熱需要部での熱消費とは別に、上述のような菌対策運転を実施するために燃料電池発電装置からの発電電力や排熱を消費している。そのため、本来は電力需要部や熱需要部で利用できていたはずの燃料電池発電装置からの電力や熱が予期せずに変化することになる。そして、電力や熱の不足が生じた場合には、不足した電力を調達するために商用電力系統などから電力を購入することや、不足した熱を調達するために他の熱源機を運転することなどが必要になる。その結果、電力需要部で必要とされる電力及び熱需要部で必要とされる熱を燃料電池発電装置から供給される電力及び熱で賄っていれば運転メリットが高いはずであったのに、菌対策運転を実施することに伴って運転メリットが一時的に低下するという問題が発生する。
つまり、特許文献1に記載の燃料電池システムでは、菌対策運転を行うか否かが、前回の菌対策運転を行ってからの経過時間に基づいて決定され、燃料電池発電装置がどのような運転状態であるかを考慮していない。そのため、燃料電池発電装置の運転状態から見て好ましくないタイミングであっても(例えば、運転メリットが大幅に低下するような好ましくないタイミングであっても)菌対策運転が行われるという問題がある。
However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, in addition to the power consumption in the power demand section and the heat consumption in the heat demand section, the fuel cell power generator is configured to perform the above-described bacteria countermeasure operation. It consumes generated power and exhaust heat. Therefore, the power and heat from the fuel cell power generation apparatus that should have been originally available in the power demand section and the heat demand section will change unexpectedly. And when there is a shortage of power or heat, purchase power from a commercial power system to procure the shortage of power, or operate other heat source equipment to procure the shortage of heat Etc. are required. As a result, if the power required by the power demand section and the heat required by the heat demand section are covered by the power and heat supplied from the fuel cell power generator, the operating merit should have been high, There is a problem that the driving merit is temporarily reduced in accordance with the anti-fungal operation.
That is, in the fuel cell system described in Patent Document 1, whether or not to perform the bacteria countermeasure operation is determined based on the elapsed time since the previous bacteria countermeasure operation was performed, We do not consider whether it is in state. Therefore, there is a problem that the anti-bacterial operation is performed even at an unfavorable timing in view of the operating state of the fuel cell power generation device (for example, at an unfavorable timing at which the driving merit is greatly reduced).
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、菌の繁殖を防止でき且つ燃料電池発電装置の運転メリットの大幅な低下を回避できるタイミングで菌対策運転を実施可能な燃料電池システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to enable the anti-bacterial operation at a timing that can prevent the growth of bacteria and avoid the significant decrease in the operation merit of the fuel cell power generation device. It is in providing a fuel cell system.
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池本体、及び、炭化水素を含む原燃料を水蒸気改質して、前記燃料電池本体での発電反応に用いられる前記燃料ガスを生成する燃料改質部を有する燃料電池発電装置と、
前記燃料改質部で行われる水蒸気改質に用いられる改質用水を前記燃料電池発電装置に供給する水供給装置と、
前記水供給装置が前記改質用水として用いる水に対して不純物除去処理を施す不純物除去装置と、
前記各装置の運転を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、電力需要部での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、前記燃料電池発電装置から前記電力需要部に電力を供給し及び前記熱需要部に熱を供給するための前記燃料電池発電装置の時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理を行う燃料電池システムであって、
前記不純物除去装置による不純物除去処理の対象となる水の温度を、前記燃料電池発電装置が出力する熱を用いて調節する水温調節装置を備え、
前記制御装置は、予め決定された菌対策運転の開始タイミングになると、前記不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上に維持されるように前記水温調節装置を動作させる菌対策運転を実施し、及び、次の前記菌対策運転の開始タイミングを当該次の菌対策運転の実施対象期間の間で決定するタイミング決定処理を実施するように構成され、
前記制御装置は、前記タイミング決定処理において、前記運転計画処理によって導出された、前記次の菌対策運転の前記実施対象期間の間での前記燃料電池発電装置の前記出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いを導出し、当該運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングを前記次の菌対策運転の前記開始タイミングに決定する点にある。
In order to achieve the above object, the fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell main body that generates power using fuel gas and an oxidant gas, and steam reforming a raw fuel containing hydrocarbons. A fuel cell power generator having a fuel reforming unit that generates the fuel gas used in a power generation reaction in the fuel cell body;
A water supply device for supplying reforming water used for steam reforming performed in the fuel reforming unit to the fuel cell power generation device;
An impurity removal device that performs an impurity removal treatment on water used as the reforming water by the water supply device;
A control device for controlling the operation of each of the devices,
The control device generates power from the fuel cell power generation device to the power demand unit based on a time series forecast value of power demand in the power demand unit and a time series forecast value of heat demand in the heat demand unit. And a fuel cell system for performing an operation plan process for deriving a time-series output plan value of the fuel cell power generator for supplying heat to the heat demand section,
A water temperature adjusting device for adjusting the temperature of water to be subjected to impurity removal processing by the impurity removing device using heat output from the fuel cell power generation device;
The water temperature adjusting device is configured so that the temperature of the water to be subjected to the impurity removal process is maintained at a high temperature side reference temperature or higher during a reference period at a predetermined start timing of the bacteria countermeasure operation. Is configured to perform a timing determination process for determining the start timing of the next bacteria countermeasure operation during the target period of the next bacteria countermeasure operation,
In the timing determination process, the control device calculates the output planned value of the fuel cell power generation device during the execution target period of the next germ countermeasure operation, which is derived by the operation plan process, as a predetermined countermeasure operation. Deriving the degree of decrease in driving merit predicted when changing to satisfy the possible condition, and determining the timing at which the degree of decrease in driving merit is considered the smallest as the start timing of the next antimicrobial operation It is in.
上記特徴構成によれば、制御装置は、運転計画処理によって導出された、当該次の菌対策運転の実施対象期間の間での燃料電池発電装置の出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いを導出し、当該運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに決定するタイミング決定処理を実施する。つまり、制御装置は、「次の菌対策運転の実施対象期間の間にあること」という時間的な条件と、「燃料電池発電装置の出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いが最も小さい」という燃料電池発電装置の運転状態に関する条件とに基づいて、次の菌対策運転の開始タイミングを予め決定しておき、そのタイミングが到来すると菌対策運転を実施する。その結果、「次の菌対策運転の実施対象期間の間にあること」という時間的な条件が考慮されることで、菌の繁殖を防止できる。また、「燃料電池発電装置の出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いが最も小さい」という燃料電池発電装置の運転状態に関する条件が考慮されることで、燃料電池発電装置の運転状態から見て好ましくないタイミング(即ち、運転メリットが大幅に低下するような好ましくないタイミング)に菌対策運転が行われるという問題の発生を回避できる。
従って、菌の繁殖を防止でき且つ燃料電池発電装置の運転メリットの大幅な低下を回避できるタイミングで菌対策運転を実施可能な燃料電池システムを提供できる。
According to the above characteristic configuration, the control device satisfies the predetermined countermeasure operation condition for the output planned value of the fuel cell power generation device during the execution target period of the next bacteria countermeasure operation derived by the operation planning process. A timing determination process is performed in which the degree of reduction in driving merit predicted when the change is made in this way is derived, and the timing at which the degree of reduction in driving merit is considered to be the smallest is determined as the start timing of the next antimicrobial operation. In other words, the control device changes the time condition of “being within the target period for the next fungus countermeasure operation” and “the planned output value of the fuel cell power generator so that the predetermined countermeasure operation enable condition is satisfied. The start timing of the next anti-bacterial measure operation is determined in advance based on the condition relating to the operating state of the fuel cell power generation device that the degree of decrease in the driving merit predicted when the Then, the bacteria countermeasure operation is carried out. As a result, the propagation of bacteria can be prevented by taking into account the temporal condition of “being in the target period for the next bacteria countermeasure operation”. In addition, the condition regarding the operating state of the fuel cell power generation device is that “the degree of decrease in the operation merit predicted when the planned output value of the fuel cell power generation device is changed so as to satisfy the predetermined countermeasure operation possible condition” is the smallest. By taking this into consideration, it is possible to avoid the occurrence of the problem that the anti-bacterial operation is performed at an unfavorable timing in view of the operating state of the fuel cell power generation device (that is, an unfavorable timing at which the operation merit is greatly reduced).
Therefore, it is possible to provide a fuel cell system capable of preventing germs from being propagated and capable of carrying out a germ countermeasure operation at a timing at which a significant reduction in the operation merit of the fuel cell power generator can be avoided.
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記制御装置は、前記菌対策運転を実施中か否かに関わらず、前記不純物除去処理の対象となる水の温度が前記基準期間の間、前記高温側基準温度以上又は当該高温側基準温度よりも低い低温側基準温度以下に維持されていれば、前記菌対策運転が完了したと判定し、及び、前記タイミング決定処理を実施する点にある。 Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the temperature of water to be subjected to the impurity removal process is between the reference period and the control device regardless of whether or not the bacteria countermeasure operation is being performed. If it is maintained above the high temperature side reference temperature or below the low temperature side reference temperature lower than the high temperature side reference temperature, it is determined that the bacteria countermeasure operation has been completed, and the timing determination process is performed. is there.
菌対策運転を行う目的は、不純物除去処理の対象となる水の中で菌が繁殖することを防止することにある。そのため、制御装置が菌対策運転を実施中か否かに関わらず、不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上又はその高温側基準温度よりも低い低温側基準温度以下に維持されていれば、菌の繁殖を防止するという目的は達成される。また、上記のように実質的に菌の繁殖防止の効果が得られているのに、予め設定されている次の菌対策運転の開始タイミングになると更に菌対策運転を行うとすると、菌の繁防止の対策が必要以上に実施され、菌対策運転に用いられるエネルギが必要以上に消費されることになる。
そこで本特徴構成では、制御装置は、菌対策運転を実施中か否かに関わらず、不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上又はその高温側基準温度よりも低い低温側基準温度以下に維持されていれば、菌対策運転が完了したと判定し、及び、タイミング決定処理を実施して次の菌対策運転の開始タイミングを決定し直す。つまり、菌の繁殖防止の対策が必要以上に実施されないようになって、菌対策運転に用いられるエネルギが必要以上に消費されないという利点が得られる。
The purpose of the anti-bacterial operation is to prevent the bacteria from breeding in the water to be subjected to the impurity removal process. Therefore, regardless of whether or not the control device is performing anti-bacterial operation, the temperature of the water to be subjected to the impurity removal treatment is higher than the high temperature side reference temperature or lower than the high temperature side reference temperature during the reference period. If the temperature is maintained below the reference temperature, the object of preventing the growth of bacteria is achieved. In addition, if the effect of preventing the growth of bacteria is substantially obtained as described above, but the bacteria countermeasure operation is further performed at the start timing of the next preset bacteria countermeasure operation, Preventive measures are implemented more than necessary, and energy used for anti-bacterial operation is consumed more than necessary.
Therefore, in this feature configuration, regardless of whether or not the bacteria countermeasure operation is being performed, the temperature of the water that is the target of the impurity removal treatment is higher than or equal to the high temperature side reference temperature during the reference period or the high temperature side reference temperature. If the temperature is maintained at a lower temperature side reference temperature lower than that, it is determined that the bacteria countermeasure operation has been completed, and the timing determination process is performed to re-determine the start timing of the next bacteria countermeasure operation. That is, the countermeasure for preventing the propagation of bacteria is not carried out more than necessary, and the advantage that the energy used for the bacteria countermeasure operation is not consumed more than necessary is obtained.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記タイミング決定処理において、前記次の菌対策運転の前記実施対象期間の間で前記運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングが複数存在するとき、時期的に後のタイミングを前記次の菌対策運転の開始タイミングに設定する点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the control device has the smallest decrease in the driving merit during the execution target period of the next antimicrobial operation in the timing determination process. When there are a plurality of timings that can be considered, the later timing is set as the start timing of the next antimicrobial operation.
菌対策運転の実施間隔が長くなれば菌対策運転の合計実施回数が少なくなるため、菌対策運転に用いられる合計エネルギも少なくなる。そのため、次の菌対策運転の実施対象期間が定められているとき、その実施対象期間の最後に菌対策運転が行われるようにすれば、菌対策運転の実施間隔が長くなり、上述のように菌対策運転に用いられる合計エネルギも少なくなる点で好ましい。
そこで本特徴構成では、制御装置は、タイミング決定処理において、次の菌対策運転の実施対象期間の間で燃料電池発電装置の出力計画値が対策運転可能条件を満たすタイミングが複数存在するとき、時期的に後のタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに設定する。これにより、菌対策運転の実施間隔が長くなって、菌対策運転に用いられる合計エネルギが少なくなるという利点が得られる。
If the execution interval of the bacteria countermeasure operation is increased, the total number of executions of the bacteria countermeasure operation is reduced, so that the total energy used for the bacteria countermeasure operation is also reduced. Therefore, if the target period for the next antimicrobial operation is determined, if the antimicrobial operation is performed at the end of the target period, the interval between the antimicrobial operations will be increased, as described above. It is preferable in that the total energy used for the bacteria countermeasure operation is also reduced.
Therefore, in the present feature configuration, the control device, in the timing determination process, when there are a plurality of timings when the planned output value of the fuel cell power generator satisfies the countermeasure operation enablement period during the target period for the next bacteria countermeasure operation, Therefore, the later timing is set as the start timing of the next antimicrobial operation. Thereby, the implementation interval of bacteria countermeasure driving | operation becomes long and the advantage that the total energy used for bacteria countermeasure driving | operation decreases is acquired.
以下に図面を参照して本発明に係る燃料電池システムについて説明する。図1は、燃料電池システムの構成を説明する図である。
燃料電池システムは、燃料電池本体10及び燃料改質部7を有する燃料電池発電装置Gと、改質用水を燃料電池発電装置Gに供給する水供給装置Sと、水供給装置Sが改質用水として用いる水に対して不純物除去処理を施す不純物除去装置Rと、各装置の運転を制御する制御装置Cとを備える。
The fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a fuel cell system.
The fuel cell system includes a fuel cell power generation device G having a fuel cell
燃料電池発電装置Gは、燃料電池本体10及び燃料改質部7を有する。
燃料改質部7は、炭化水素を含む原燃料ガスを、水素を主成分とする燃料ガスに改質処理する装置である。本実施形態では、燃料改質部7は、原燃料ガスの水蒸気改質を行う改質器8と、改質器8での改質反応に供給される熱を発生する燃焼器9とを備える。原燃料ガスは、原燃料ガス供給路3を介して燃料改質部7の改質器8に供給される。原燃料ガス供給路3にはガス開閉弁1と原燃料ポンプ2とが設けられて、燃料改質部7へと供給される原燃料の流量が調節される。原燃料ポンプ2の下流側には原燃料ガス分岐路4が設けられ、この原燃料ガス分岐路4の上流側は原燃料ガス供給路3に接続され、その下流側は燃料改質部7の燃焼器9に接続されている。原燃料ガス分岐路4には、燃焼用空気供給路5が接続される。燃焼用空気供給路5には、燃焼用空気ブロア6から空気(酸素)が送り込まれるので、燃焼器9へは原燃料ガスと空気との混合ガスが供給されることになり、その結果、燃焼器9においてその混合ガスの燃焼が行われる。そして、燃焼器9で発生した燃焼熱が改質器8に伝達される。また、後述する燃料電池本体10のアノードから排出される排燃料ガス(アノードで使用されなかった水素ガスを含むガス)が、排燃料ガス供給路20を通して燃料改質部7の燃焼器9に供給されると、その排燃料ガスを燃焼器9において燃焼させることもできる。
The fuel cell power generator G includes a fuel cell
The fuel reforming unit 7 is a device for reforming raw fuel gas containing hydrocarbons into fuel gas containing hydrogen as a main component. In the present embodiment, the fuel reforming unit 7 includes a reformer 8 that performs steam reforming of the raw fuel gas, and a combustor 9 that generates heat supplied to the reforming reaction in the reformer 8. . The raw fuel gas is supplied to the reformer 8 of the fuel reforming unit 7 through the raw fuel gas supply path 3. The raw fuel gas supply path 3 is provided with a gas on-off valve 1 and a raw fuel pump 2 to adjust the flow rate of the raw fuel supplied to the fuel reforming unit 7. A raw fuel gas branch path 4 is provided downstream of the raw fuel pump 2, an upstream side of the raw fuel gas branch path 4 is connected to the raw fuel gas supply path 3, and a downstream side of the fuel reformer 7 is connected downstream of the raw fuel gas branch path 4. It is connected to the combustor 9. A combustion air supply path 5 is connected to the raw fuel gas branch path 4. Since air (oxygen) is sent from the combustion air blower 6 to the combustion air supply passage 5, a mixed gas of raw fuel gas and air is supplied to the combustor 9, and as a result, combustion occurs. In the vessel 9, the mixed gas is burned. Then, the combustion heat generated in the combustor 9 is transmitted to the reformer 8. Further, exhaust fuel gas (a gas containing hydrogen gas that has not been used at the anode) discharged from the anode of the fuel cell
燃料電池本体10が、例えば固体高分子形燃料電池で構成される場合、図示は省略するが、燃料電池本体10は、固体高分子電解質膜をアノード及びカソードで挟んで構成されるセルを複数積層して備える。そして、そのアノードが燃料ガス供給路19を介して改質器8に接続され、そのカソードがカソード空気供給路24に接続されている。カソード空気供給路24には、カソード空気ブロア25が設けられている。このように構成されているので、改質器8での水蒸気改質によって生成された水素を主成分とする燃料ガスは、燃料ガス供給路19を通して燃料電池本体10のアノードに供給され、カソード空気供給路24を通して燃料電池本体10のカソードに供給される。そして、燃料ガス及び酸化材としての空気(酸素)の酸化及び還元によって発電が行われる。
When the fuel cell
本実施形態では、燃料電池システムは、燃料改質部7の改質器8へ、原燃料ガスの水蒸気改質に用いる改質用水を供給するための水供給装置Sを備える。水供給装置Sは、水タンク21と改質用水供給路22と改質用水ポンプ23とを備える。また、燃料電池システムは、水タンク21に貯えられている水、即ち、水供給装置Sが改質用水として用いる水に対して不純物除去処理を施す不純物除去装置Rを備える。
In the present embodiment, the fuel cell system includes a water supply device S for supplying reforming water used for steam reforming of the raw fuel gas to the reformer 8 of the fuel reforming unit 7. The water supply device S includes a
水供給装置Sにおいて、改質用水供給路22の一端側は水タンク21に接続され、その他端側が改質器8に接続されている。従って、改質用水ポンプ23が作動すると、水タンク21内の水が改質用水供給路22を通して改質器8に供給され、この改質器8において、この水が気化して生成される水蒸気により原燃料ガス供給路3を通して供給される原燃料ガスが水蒸気改質され、水蒸気改質された水素を主成分とする燃料ガスが上述したように燃料電池本体10のアノードに供給される。
In the water supply device S, one end side of the reforming
不純物除去装置Rは、水タンク21が貯えている水が循環する水処理路29と、水処理路29の途中に設けられる不純物除去部30と、水が不純物除去部30を通流するように水処理路29に水を流す処理水ポンプ31とを備える。不純物除去部30は、例えば、処理水中に溶存している不純物としてのイオンを除去可能なイオン交換樹脂を備えて構成される。或いは、処理水中に存在している不純物としての有機物などを吸着可能な吸着材などを更に備えていてもよい。イオン交換樹脂は、処理水に溶存している電解質のイオン(例えば、イオン化して溶存している塩類やアンモニアなど)を例えばH+、OH-と交換することで、処理水に含まれる電解質の濃度を相対的に低くさせる(即ち、電気伝導度を低くさせる)機能を果たす。吸着材は例えば活性炭等を備えて構成され、処理水に含まれる有機物(例えば、シロキサン、無極性又は極性有機分子、微生物や微生物の分泌物、油分等)などの被吸着物を吸着するという機能を発揮する。
このような構成により、処理水ポンプ31が作動すると、水タンク21内の水が水処理路29を通して流れ、不純物除去部30により処理された後に水タンク21に戻る。
The impurity removing device R is configured so that water stored in the
With such a configuration, when the treated
また、燃料電池本体10は、発電時に発生する熱を回収することで燃料電池を冷却する冷却部(図示せず)も備える。具体的には、この冷却部には後述する冷却水循環路16を循環する冷却水が供給されて、燃料電池本体10の冷却が行われる。このようにして燃料電池発電装置Gからの排熱を回収した冷却水は、冷却水循環路16の途中に設けられた熱交換器18に流入する。この熱交換器18において、冷却水は貯湯循環路26を循環する温水と熱交換して燃料電池発電装置Gから回収した排熱をその温水に渡す。貯湯循環路26を流れるその温水は、貯湯タンク27に貯えられ、そこで蓄熱が行われる。
The fuel cell
貯湯タンク27に貯えられた温水は、温水供給路33を通って熱需要部35に供給される。具体的には、燃料電池システムは、貯湯タンク27に貯えている湯水が貯湯タンク27と熱需要部35との間で循環する温水供給路33を有する。温水供給路33における温水の流速は温水ポンプ34によって調整される。熱需要部35が、温水の熱のみを利用する床暖房装置や空調装置などの場合、熱需要部35で熱が利用された後の温水は温水循環路を通って貯湯タンク27に帰還する。或いは、熱需要部35が、温水自体を利用する給湯装置などの場合、貯湯タンク27には温水は帰還しない。
The hot water stored in the hot
燃料電池発電装置Gの燃料電池本体10で発電された電力は、インバータ11を経由して電力線14へと出力され、その電力線14に接続される電力需要部13で消費される。本実施形態では、電力線14には商用電力系統12も接続されている。つまり、電力需要部13は、燃料電池発電装置G及び商用電力系統12の少なくとも何れか一方から電力の供給を受けることができるように構成されている。
The power generated by the fuel cell
更に、本実施形態の燃料電池システムは、不純物除去装置Rによる不純物除去処理の対象となる水の温度を、燃料電池発電装置Gが出力する熱を用いて調節する水温調節装置Aを備える。ここで、不純物除去処理の対象となる水とは、水タンク21から水処理路29に流入して不純物除去部30に至る経路を流れる水のことである。本実施形態では、冷却水ポンプ17、熱交換器18、水タンク21、循環ポンプ28、処理水ポンプ31などの機能を利用して、水温調節装置Aを実現できる。
Furthermore, the fuel cell system according to the present embodiment includes a water temperature adjusting device A that adjusts the temperature of water to be subjected to impurity removal processing by the impurity removing device R using heat output from the fuel cell power generator G. Here, the water to be subjected to the impurity removal process is water that flows from the
例えば、制御装置Cが、循環ポンプ28の動作を制御して、貯湯循環路26を流れる温水の流量を少なくすると、熱交換器18においてその温水が冷却水循環路16を流れる冷却水から受け取る熱量が少なくなる。そして、熱交換器18から冷却水循環路16を通って水タンク21へ流入する冷却水の温度が相対的に高くなる。その結果、水タンク21から水処理路29へと流入する水の温度も相対的に高くなる。
制御装置Cが、冷却水ポンプ17の動作を制御して、冷却水循環路16を流れる冷却水の流量を多くすると、熱交換器18においてその冷却水が貯湯循環路26を流れる温水によって奪われる熱量が少なくなる。そして、熱交換器18から冷却水循環路16を通って水タンク21へ流入する冷却水の温度が相対的に高くなる。その結果、水タンク21から水処理路29へと流入する水の温度も相対的に高くなる。
制御装置Cが、処理水ポンプ31の動作を制御して、水処理路29を流れる処理水の流量を多くする、即ち、不純物除去部30に流入する処理水が多くすると、不純物除去部30が受け取る熱量が多くなる。そして、不純物除去部30の温度が相対的に高くなる。その結果、水処理路29を流れる処理水の温度も相対的に高くなる。
For example, when the control device C controls the operation of the
When the control device C controls the operation of the cooling
When the control device C controls the operation of the treated
以上のように、本実施形態では、燃料電池システムは、燃料電池発電装置Gに冷却水を循環させる冷却水循環路16を有し、その冷却水循環路16を流れる冷却水を用いて燃料電池発電装置Gが出力する熱を回収する冷却手段を備える。即ち、ここで言う冷却手段は、冷却水循環路16、冷却水ポンプ17、熱交換器18、水タンク21などを用いて構成される。そして、水温調節装置Aは、上記冷却手段が燃料電池発電装置Gから回収した排熱の一部を、冷却水循環路16を流れる冷却水から得て、その排熱の一部を用いて不純物除去処理の対象となる水の温度を調節する。本実施形態では、水温調節装置Aは、上記排熱の一部を、冷却水循環路16の一部を構成する水タンク21から得ている。
As described above, in the present embodiment, the fuel cell system has the cooling
更に、燃料電池システムは、上記冷却手段が燃料電池発電装置Gから回収した排熱を、冷却水循環路16を流れる冷却水と熱交換して取得すると共に蓄熱装置(貯湯タンク27)に蓄える排熱回収装置を備える。即ち、ここで言う排熱回収装置は、熱交換器18、貯湯循環路26、貯湯タンク27、循環ポンプ28などを用いて構成される。そして、冷却水循環路16の途中には、燃料電池発電装置Gから回収した排熱の一部を上述した水温調節装置Aが取得する熱取得部位(水タンク21が設けられている部位)と、燃料電池発電装置Gから回収した排熱を上述した排熱回収装置が取得する熱回収部位(熱交換器18が設けられている部位)とが設けられ、上記熱取得部位(水タンク21)は上記熱回収部位(熱交換器18)よりも下流側にある。
Further, the fuel cell system acquires the exhaust heat recovered from the fuel cell power generator G by the cooling means by exchanging heat with the coolant flowing through the
次に、制御装置Cによる燃料電池発電装置Gの動作制御について説明する。
制御装置Cは、電力需要部13での電力需要の時系列的な予測値を、過去の電力需要部13での時系列的な電力需要データを参照して導出する。例えば、電力線14に設けられる電力計測手段15が、電力需要部13での実際の電力需要データを計測し、そのデータを記憶装置Mに記憶させておく。そして、制御装置Cは、記憶装置Mに記憶されている過去の電力需要部13での時系列的な電力需要データを参照して、電力需要部13での電力需要の時系列的な予測値を導出する。
Next, operation control of the fuel cell power generator G by the controller C will be described.
The control device C derives a time-series predicted value of power demand in the
また、制御装置Cは、熱需要部35での電力需要の時系列的な予測値を、過去の熱需要部35での時系列的な熱需要データを参照して導出する。例えば、熱需要部35に流入する温水の流量を検出する流量センサ36及び温度を検出する温度センサ37が、熱需要部35よりも上流側の温水供給路33に設けられ、熱需要部35から流出する温水の流量を検出する温度センサ38が、熱需要部35よりも下流側の温水供給路33に設けられている。そして、それら流量センサ36、温度センサ37、温度センサ38の検出結果を記憶装置Mに記憶させておく。その結果、制御装置Cは、熱需要部35に流入する温水の流量と、熱需要部35を流れる前後での温度とから、熱需要部35で消費された熱量を導出でき、記憶装置Mにその熱量を記憶させておくことができる。このようにして、制御装置Cは、記憶装置Mに記憶されている過去の熱需要部35での時系列的な熱需要データを参照して、熱需要部35での熱需要の時系列的な予測値を導出する。
Further, the control device C derives a time-series predicted value of power demand in the
制御装置Cは、電力需要部13での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部35での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、燃料電池発電装置Gから電力需要部13に電力を供給し及び熱需要部35に熱を供給するための燃料電池発電装置Gの時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理を行う。例えば、制御装置Cは、午前0時などの設定タイミングになると、燃料電池発電装置Gの発電出力の時系列的な計画値を24時間後までの1時間毎に導出し、その計画値を記憶装置Mに記憶させる。この運転計画処理において、制御装置Cは、燃料電池発電装置Gを運転する場合、及び、商用電力系統12から電力を購入する場合、他の補助熱源機(図示せず)から熱供給を受ける場合などに生じる一次エネルギ消費量及びコスト及び環境負荷量(例えば、CO2排出量)を考慮して、電力需要の時系列的な予測値及び熱需要の時系列的な予測値を賄う際に生じる一次エネルギ消費量及びコスト及び環境負荷量(例えば、CO2排出量)の少なくとも何れか一つが最小になるように燃料電池発電装置Gの時系列的な出力計画値を導出する。
Based on the time-series predicted value of power demand in the
また、制御装置Cは、上記運転計画処理で導出された出力計画値で燃料電池発電装置Gを運転させた場合に得られる運転メリットも導出できる。ここで、運転メリットとは、燃料電池発電装置Gを運転させることによって得られるメリット(例えば、一次エネルギ消費量を少なくできるというメリット、コストを少なくできるというメリット、環境負荷量(CO2排出量等)を少なくできるというメリットなど)である。つまり、電力需要部13での電力需要及び熱需要部35での熱需要の全てを外部の商用電力系統12からの買電及び他の補助熱源機から供給される熱で賄ったときの一次エネルギ消費量、コスト、環境負荷量は、少なくとも一部の電力需要及び熱需要を燃料電池発電装置Gの出力を用いて賄ったときの一次エネルギ消費量、コスト、環境負荷量とは異なるので、制御装置Cは、それらを対比することで上記運転メリットを導出する。尚、どのような値を運転メリットと見なし、どのような導出方法で運転メリットを導出するのかは適宜設定可能である。
In addition, the control device C can also derive the operation merit obtained when the fuel cell power generation device G is operated with the planned output value derived in the operation plan process. Here, the operation merit is the merit obtained by operating the fuel cell power generator G (for example, merit that the primary energy consumption can be reduced, merit that the cost can be reduced, environmental load (CO 2 emission amount, etc.) ) And so on. That is, primary energy when all of the power demand in the
次に、菌対策運転について説明する。
本実施形態では、制御装置Cは、予め決定された菌対策運転の開始タイミングになると、不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間(例えば、1時間)の間、高温側基準温度以上(例えば、40℃以上)に維持されるように水温調節装置Aを動作させる菌対策運転を実施する。上述したように、水温調節装置Aは、冷却水ポンプ17、熱交換器18、水タンク21、循環ポンプ28、処理水ポンプ31などの機能を利用して実現できる。具体的には、制御装置Cは、冷却水ポンプ17、循環ポンプ28、処理水ポンプ31の少なくとも何れか一つの動作を制御して、不純物除去処理の対象となる水の温度を調節できる。本実施形態では、水処理路29の途中の、水タンク21から流出した後、不純物除去部30に至る前の処理水の温度を測定可能な部位に温度センサ32を設けており、その温度センサ32の検出結果を監視することで、制御装置Cは、不純物除去処理の対象となる水の温度を知ることができる。
Next, bacteria countermeasure operation will be described.
In the present embodiment, when the control device C reaches the start timing of the antibacterial countermeasure operation determined in advance, the temperature of the water to be subjected to the impurity removal process is equal to or higher than the high temperature side reference temperature during the reference period (for example, 1 hour). The anti-bacterial operation for operating the water temperature control device A so as to be maintained (for example, 40 ° C. or higher) is performed. As described above, the water temperature adjusting device A can be realized by using the functions of the cooling
菌対策運転の実施間隔について説明すると、不純物除去装置Rでの菌の繁殖を抑制するためには、少なくとも定期的に上記菌対策運転を行うことが必要である。但し、菌対策運転が必要以上に頻繁に行われると、菌対策運転に用いられるエネルギが必要以上に消費されることになる。そこで、制御装置Cは、一度、菌対策運転が行われると、次の菌対策運転までどれだけの期間を空けるべきか、及び、次の菌対策運転までどれだけの期間が空いてはいけないか、を規定するために、次の菌対策運転の実施対象期間を定めている。例えば、制御装置Cは、菌対策運転が終了した後に所定の時間が経過した後の期間(例えば菌対策運転が終了してから13時間後〜26時間後の期間)を、次の菌対策運転の実施対象期間として設定し、その間に次の菌対策運転を行うようにする。これにより、不純物除去装置Rでの菌の繁殖を抑制することができ、且つ、頻繁な菌対策運転の実施を避けることができる。 The interval between the bacteria countermeasure operation will be described. In order to suppress the growth of bacteria in the impurity removing device R, it is necessary to perform the bacteria countermeasure operation at least periodically. However, if the bacteria countermeasure operation is performed more frequently than necessary, the energy used for the bacteria countermeasure operation is consumed more than necessary. Therefore, once the anti-bacterial operation is performed, the control device C should wait for the next anti-bacterial operation, and how long should it be until the next anti-bacterial operation. In order to prescribe the above, the implementation period for the next antimicrobial operation is defined. For example, the control device C performs a period after a predetermined time has elapsed after the bacteria countermeasure operation is completed (for example, a period after 13 hours to 26 hours after the bacteria countermeasure operation is completed) for the next bacteria countermeasure operation. Is set as the implementation target period, and the next anti-bacteria operation is performed during that period. Thereby, the propagation of bacteria in the impurity removing device R can be suppressed, and frequent implementation of bacteria countermeasure operation can be avoided.
尚、菌対策運転の実施対象期間内であっても、菌対策運転を行うことができないタイミングがある。
具体的には、本実施形態では、水温調節装置Aは、不純物除去装置Rによる不純物除去処理の対象となる水の温度を、燃料電池発電装置Gが出力する熱を用いて調節するように構成されている。そのため、燃料電池発電装置Gが出力する熱量が少ないとき、即ち、燃料電池発電装置Gの発電出力が小さいとき、不純物除去処理の対象となる水の温度を高温側基準温度以上に維持することができない。例えば、制御装置Cは、燃料電池発電装置Gの発電出力が350W未満であれば、不純物除去処理の対象となる水の温度を高温側基準温度以上に維持することができないと判定する。
また、水温調節装置Aは、燃料電池本体10の冷却を担う冷却水(水タンク21に貯えられる冷却水)を用いている。そのため、燃料電池発電装置Gが出力する熱量が多いとき、即ち、燃料電池発電装置Gの発電出力が大きいときに菌対策運転を行うと、同時に冷却水の温度が高くなりすぎ、燃料電池本体10の冷却を十分に行えないことがある。例えば、制御装置Cは、燃料電池発電装置Gの発電出力が500Wより大きければ、冷却水の温度が高くなりすぎ、燃料電池本体10の冷却を十分に行えないと判定する。
In addition, there is a timing when the bacteria countermeasure operation cannot be performed even within the implementation target period of the bacteria countermeasure operation.
Specifically, in the present embodiment, the water temperature adjustment device A is configured to adjust the temperature of the water that is the target of the impurity removal process by the impurity removal device R using the heat output from the fuel cell power generation device G. Has been. Therefore, when the amount of heat output from the fuel cell power generation device G is small, that is, when the power generation output of the fuel cell power generation device G is small, the temperature of the water to be subjected to the impurity removal treatment can be maintained above the high temperature side reference temperature. Can not. For example, if the power generation output of the fuel cell power generation device G is less than 350 W, the control device C determines that the temperature of the water to be subjected to the impurity removal process cannot be maintained above the high temperature side reference temperature.
In addition, the water temperature adjusting device A uses cooling water (cooling water stored in the water tank 21) for cooling the fuel cell
以上のことから、制御装置Cは、燃料電池発電装置Gの出力値が所定の対策運転可能条件(例えば、燃料電池発電装置Gの発電出力が350W以上500W以下であること)を満たすタイミングでなければ、菌対策運転を行うことができないとしている。 From the above, the control device C must be at a timing at which the output value of the fuel cell power generation device G satisfies a predetermined countermeasure operation enabling condition (for example, the power generation output of the fuel cell power generation device G is 350 W or more and 500 W or less). If this is the case, it is said that the bacteria countermeasure operation cannot be performed.
尚、制御装置Cが上述した水温調節装置Aの動作を制御して菌対策運転を実施中か否かに関わらず、実質的に菌対策運転が実施されていることもある。即ち、制御装置Cは、温度センサ32の検出結果を常時監視し、その不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間(例えば、1時間)の間、高温側基準温度以上(例えば、40℃以上)に維持されていれば、菌対策運転が完了したと判定する。或いは、制御装置Cは、温度センサ32の検出結果を常時監視し、その不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、上記高温側基準温度よりも低い低温側基準温度以下(例えば、25℃以下)に維持されていれば、菌対策運転が完了したと判定する。
Note that, even if the control device C controls the operation of the above-described water temperature control device A to perform the bacteria countermeasure operation, the bacteria countermeasure operation may be substantially performed. That is, the control device C constantly monitors the detection result of the
加えて、制御装置Cは、菌対策運転を実施すると共に、次の菌対策運転の開始タイミングを当該次の菌対策運転の実施対象期間の間で決定するタイミング決定処理を実施する。具体的には、制御装置Cは、このタイミング決定処理において、上記運転計画処理によって導出された、次の菌対策運転の実施対象期間の間での燃料電池発電装置Gの出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いを導出し、その運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに決定する。 In addition, the control device C performs the anti-bacterial operation and performs a timing determination process for determining the start timing of the next anti-bacterial operation during the execution target period of the next anti-bacterial operation. Specifically, in this timing determination process, the control device C obtains a predetermined output plan value of the fuel cell power generator G during the execution target period of the next anti-bacterial operation derived by the operation plan process. The degree of decrease in driving merit predicted when the countermeasure operation enabling condition is changed is derived, and the timing at which the degree of decrease in driving merit is considered to be the smallest is determined as the start timing of the next bacteria countermeasure driving.
表1を参照して説明すると、制御装置Cは、上記運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が350W未満である場合、上記対策運転可能条件を満たすことのできる最も近い値(即ち、350W)を、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値とする。例えば、表1の時刻18の場合、上記運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が250Wであるので、上記対策運転可能条件を満たすことのできる最も近い値:350Wを、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値とする。この場合、出力計画値の変更幅は+100Wとなる。
また、制御装置Cは、上記運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が500Wより大きい場合、上記対策運転可能条件を満たすことのできる最も近い値(即ち、500W)を、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値とする。例えば、表1の時刻13の場合、上記運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が600Wであるので、上記対策運転可能条件を満たすことのできる最も近い値:500Wを、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値とする。この場合、出力計画値の変更幅は−100Wとなる。
更に、制御装置Cは、上記運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が350W以上500W以下である場合、既にその出力計画値が上記対策運転可能条件を満たしているので、そのままの値を、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値とする。表1の時刻21の場合、上記運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が350Wであるので、既にその出力計画値が上記対策運転可能条件を満たしており、そのままの値を、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値とする。この場合、出力計画値の変更幅は±0Wとなる。
そして、制御装置Cは、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値に関して、上記運転メリットを導出する。
If it demonstrates with reference to Table 1, when the output plan value of the fuel cell power generation apparatus G derived | led-out by the said operation plan process is less than 350W, the control apparatus C is the nearest which can satisfy | fill the said countermeasure driving | operation possible condition. The value (that is, 350 W) is set as the output planned value after the change accompanying the bacteria countermeasure operation. For example, in the case of
Further, when the output planned value of the fuel cell power generation device G derived by the operation planning process is greater than 500 W, the control device C obtains the closest value (that is, 500 W) that can satisfy the countermeasure operation enabling condition, It is the output plan value after the change due to fungus countermeasure operation. For example, at
Furthermore, when the output planned value of the fuel cell power generation device G derived by the operation planning process is 350 W or more and 500 W or less, the control device C already satisfies the countermeasure operation enabling condition. The value as it is is set as the output planned value after the change due to the bacteria countermeasure operation. In the case of
And the control apparatus C derives the said driving | operation merit regarding the output plan value after the change accompanying microbe countermeasure driving | operation.
例えば、表1に示すように、制御装置Cは、時刻0において菌対策運転が完了したとすると、その13時間後〜26時間後の期間を次の菌対策運転の実施対象期間とする。そして、制御装置Cは、(A)当初の出力計画値での運転メリットと、(B)菌対策運転に伴う変更後の出力計画値での運転メリットとを導出し、「(A)−(B)」の値を、運転メリットの低下度合いとして導出する。尚、表1では、各時刻において、「(A)当初の出力計画値での運転メリット」の値を基準値:1に換算し、「(B)菌対策運転に伴う変更後の出力計画値での運転メリット」の値をその「(A)当初の出力計画値での運転メリット」の値との比で示す。そして、制御装置Cは、タイミング決定処理として、次の菌対策運転の開始タイミングを、運転メリットの低下度合い(表1の「(A)−(B)」の値)が最も小さいタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに決定する。 For example, as shown in Table 1, if the bacteria countermeasure operation is completed at time 0, the control device C sets the period after 13 hours to 26 hours as the execution target period of the next bacteria countermeasure operation. Then, the control device C derives (A) the operation merit at the initial output plan value and (B) the operation merit at the output plan value after the change due to the bacteria countermeasure operation, and “(A) − ( B) ”is derived as the degree of decrease in driving merit. In Table 1, at each time, the value of “(A) Operation merit at the initial output planned value” is converted to the reference value: 1, and “(B) Output planned value after change due to bacteria countermeasure operation is changed. The value of “operating merit” is expressed as a ratio to the value of “(A) driving merit at the initial output planned value”. Then, as the timing determination process, the control device C follows the start timing of the next anti-bacterial operation, the timing at which the degree of decrease in driving merit (the value of “(A) − (B)” in Table 1) is the smallest. Decide on the start timing of anti-bacteria operation.
表1に示す場合、時刻21、時刻22、時刻23、時刻24において、運転メリットの低下度合い(表1の「(A)−(B)」の値)が最小の「0」となる。また、制御装置Cは、タイミング決定処理において、次の菌対策運転の実施対象期間の間で運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングが複数存在するとき、時期的に後のタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに設定する。従って、表1の例では、時刻21、時刻22、時刻23、時刻24が、運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるのと同等なタイミングであるので、制御装置Cは、時刻24のタイミングを、次の菌対策運転の開始タイミングに設定する。
In the case shown in Table 1, at
尚、表1に示す場合、時刻24のタイミングは、燃料電池発電装置Gの当初の出力計画値が350W以上500W以下であったため、そのままの出力計画値を菌対策運転に伴う変更後の出力計画値としている。つまり、制御装置Cは、燃料電池発電装置Gの運転計画処理をやり直すこと無く、タイミング決定処理を行うことができている。
In addition, in the case shown in Table 1, since the initial output planned value of the fuel cell power generator G is 350 W or more and 500 W or less at the timing of
次に、制御装置Cが燃料電池発電装置Gの菌対策運転を行うときの手順について説明する。図2は、制御装置Cが燃料電池発電装置Gの菌対策運転を行うときの手順を示すフローチャートである。制御装置Cは、燃料電池発電装置Gの運転を開始すると、図2に示すフローチャートをスタートする。 Next, the procedure when the control device C performs the bacteria countermeasure operation of the fuel cell power generation device G will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a procedure when the control device C performs the anti-bacterial operation of the fuel cell power generator G. When the operation of the fuel cell power generator G is started, the control device C starts the flowchart shown in FIG.
工程#10において、制御装置Cは、菌対策運転の完了条件が満たされているか否かを判定する。制御装置Cは、菌対策運転を実施中か否かに関わらず温度センサ32の検出結果を常時監視しており、その不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上に維持されていれば、或いは、その不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、上記高温側基準温度よりも低い低温側基準温度以下に維持されていれば、菌対策運転が完了したと判定する。つまり、制御装置Cが菌対策運転を実施することによりその完了条件が満たされた場合や、制御装置Cが菌対策運転を実施していないにも関わらず実質的に菌対策運転の完了条件が満たされた場合の何れかがあり得る。そして、制御装置Cは、菌対策運転の完了条件が満たされたと判定すると工程#12に移行し、満たされていないと判定すると工程#22に移行する。
In
工程#12において、制御装置Cは、菌対策運転を実施中であるか否かを判定する。そして、制御装置Cは、菌対策運転を実施中である場合には工程#14に移行して菌対策運転を終了し、その後、工程#16に移行する。また、制御装置Cは、菌対策運転を実施中でない場合(即ち、菌対策運転を行った訳ではないが、実質的に菌対策運転が完了した場合)には工程#16に移行する。
In
工程#16において、制御装置Cは、時間カウンタをリセットする。上述したように、制御装置Cは、菌対策運転の実施間隔を管理しており、そのために前回の菌対策運転が完了してからの経過時間をカウントしている。従って、制御装置Cは、今回、菌対策運転が完了したタイミングでその経過時間のカウントをリセットする(即ち、「経過時間=0」にする)。
In
次に、工程#18において、制御装置Cは、次の菌対策運転の開始タイミングを決定するためのタイミング決定処理を実施する。具体的には、制御装置Cは、上記表1を参照して説明したように、上記運転計画処理によって導出された、次の菌対策運転の実施対象期間の間での燃料電池発電装置Gの出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いを導出し、その運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに決定する。
Next, in
ここで、タイミング決定処理において燃料電池発電装置Gの運転メリットの低下度合いを導出するために燃料電池発電装置Gの出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたとき、その変更幅は上述したように「±0W」である場合、或いは、「±0W」以外である場合の何れかである。そして、変更幅が「±0W」であるタイミングが次の菌対策運転の開始タイミングとして決定されたとき、燃料電池発電装置Gの出力計画値は運転計画処理で導出された当初の出力計画値のままでよい。これに対して、変更幅が「±0W」以外であるタイミングが次の菌対策運転の開始タイミングとして決定されたとき、燃料電池発電装置Gの出力計画値を実際に変更する必要がある。
つまり、制御装置Cは、タイミング決定処理において、燃料電池発電装置Gの出力計画値の変更幅が「±0W」以外であるタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングとして決定したとき、そのタイミングでの燃料電池発電装置Gの出力計画値を実際に変更するという運転計画処理を行う。
Here, when the output plan value of the fuel cell power generator G is changed to satisfy a predetermined countermeasure operation enabling condition in order to derive the degree of decrease in the operation merit of the fuel cell power generator G in the timing determination process, the change The width is either “± 0 W” as described above, or a width other than “± 0 W”. Then, when the timing when the change width is “± 0 W” is determined as the start timing of the next antimicrobial operation, the output plan value of the fuel cell power generator G is the initial output plan value derived by the operation plan process. You can leave it. On the other hand, when the timing at which the change width is other than “± 0 W” is determined as the start timing of the next bacteria countermeasure operation, it is necessary to actually change the output planned value of the fuel cell power generator G.
That is, when the control device C determines a timing at which the change width of the output plan value of the fuel cell power generation device G is other than “± 0 W” as the start timing of the next anti-bacterial operation in the timing determination process, The operation plan process of actually changing the output plan value of the fuel cell power generator G is performed.
制御装置Cは、このタイミング決定処理が完了して次の菌対策運転の開始タイミングが決定すると、次に工程#20に移行して所定時間(図2では「X分」と表記)待機した後でこのフローチャートの最初にリターンする。 When this timing determination process is completed and the start timing of the next anti-bacterial operation is determined, the control device C then proceeds to step # 20 and waits for a predetermined time (denoted as “X minutes” in FIG. 2). Return to the beginning of this flowchart.
また、制御装置Cは、上記工程#10において菌対策運転の完了条件が満たされていないと判定すると、工程#22に移行して、菌対策運転を実施中であるか否かを判定する。そして、制御装置Cは、菌対策運転を実施中である場合には工程#24に移行して所定時間(図2では「X分」と表記)待機した後でこのフローチャートの最初にリターンする。つまり、水温調節装置Aを動作させて菌対策運転を実施中ではあるが、未だ菌対策運転が完了するには至っていない(「不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上に維持される」には至っていない)状態であるので、そのまま待機する趣旨である。
これに対して、制御装置Cは、工程#22において菌対策運転を実施中であると判定した場合には工程#26に移行して、菌対策運転の実施タイミングであるか否かを判定する。つまり、制御装置Cは、経過時間のカウントを確認して、次の菌対策運転の開始タイミングに到達したか否かを判定する。
Further, when the control device C determines in
On the other hand, when it determines with the control apparatus C having implemented the microbe countermeasure driving | operation in
そして、制御装置Cは、工程#26で次の菌対策運転の開始タイミングであると判定すると、工程#28に移行して菌対策運転を開始する。
これに対して、制御装置Cは、工程#26で次の菌対策運転の開始タイミングではない判定すると、工程#30に移行して所定時間(図2では「X分」と表記)待機した後でこのフローチャートの最初にリターンする。
And if control apparatus C determines with it being the start timing of the following microbe countermeasure driving | operation at
On the other hand, if the control device C determines in
尚、制御装置Cは、上記タイミング決定処理を行うとき、上記運転計画処理を併せて行うこともある。
上述した例では、タイミング決定処理において決定された菌対策運転の開始タイミングは、予め行われていた運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が既に上記対策運転可能条件を満たしていたタイミングであった。例えば、予め行っていた運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が既に上記対策運転可能条件(350W以上500W以下)を満たしていたため、そのままの値を、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値(即ち、出力計画値の変更幅は±0W)とした場合であった。
しかしながら、制御装置Cがタイミング決定処理において菌対策運転の開始タイミングを決定したとき、燃料電池発電装置Gの出力計画値を変更しなければならない場合もある。
In addition, the control apparatus C may also perform the said driving | operation plan process, when performing the said timing determination process.
In the above-described example, the start timing of the anti-bacterial operation determined in the timing determination process is such that the planned output value of the fuel cell power generator G derived by the operation plan process performed in advance satisfies the above-described countermeasure operation enable condition. It was the timing I had. For example, since the output plan value of the fuel cell power generation device G derived by the operation plan process performed in advance has already satisfied the above countermeasure operation enabling condition (350 W or more and 500 W or less), the value as it is is associated with the bacteria countermeasure operation. This was the case where the output planned value after the change was made (that is, the change range of the output planned value was ± 0 W).
However, when the control device C determines the start timing of the anti-bacterial operation in the timing determination process, the output plan value of the fuel cell power generation device G may have to be changed.
例えば、予め行っていた運転計画処理によって導出された燃料電池発電装置Gの出力計画値が250Wであったタイミングを菌対策運転の開始タイミングに決定したとき、その出力計画値は上記対策運転可能条件を満たさないため、そのタイミングでの燃料電池発電装置Gの出力計画値を上記対策運転可能条件を満たす値:350W(即ち、上述した「(B)菌対策運転に伴う変更後の出力計画値での運転メリット」の導出に用いた、菌対策運転に伴う変更後の出力計画値)に変更する必要がある。つまり、制御装置Cは、タイミング決定処理を行うと共に、燃料電池発電装置Gの出力計画値を変更決定する運転計画処理も実施していることになる。つまり、この場合、制御装置Cは、図2に示した工程#18で行うタイミング決定処理において、運転計画処理も併せて行っている。
For example, when the timing at which the output plan value of the fuel cell power generator G derived by the operation plan process performed in advance is 250 W is determined as the start timing of the anti-bacterial operation, the output plan value is the above-described countermeasure operation enable condition. Therefore, the output planned value of the fuel cell power generator G at that timing is a value that satisfies the above-described countermeasure operation possible condition: 350 W (that is, the above-described output planned value after the change accompanying the "(B) bacteria countermeasure operation") It is necessary to change to the output plan value after change due to the anti-bacterial operation used for derivation of the "operating merit". That is, the control device C performs the timing determination process and also executes the operation plan process for changing and determining the output plan value of the fuel cell power generation apparatus G. That is, in this case, the control device C also performs the operation plan process in the timing determination process performed in
以上のように、制御装置Cは、運転計画処理によって導出された、当該次の菌対策運転の実施対象期間の間での燃料電池発電装置Gの出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いを導出し、当該運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングを次の菌対策運転の開始タイミングに決定するタイミング決定処理を実施する。つまり、制御装置Cは、「次の菌対策運転の実施対象期間の間にあること」という時間的な条件と、「燃料電池発電装置Gの出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いが最も小さい」という燃料電池発電装置Gの運転状態に関する条件とに基づいて、次の菌対策運転の開始タイミングを予め決定しておき、そのタイミングが到来すると菌対策運転を実施する。その結果、「次の菌対策運転の実施対象期間の間にあること」という時間的な条件が考慮されることで、菌の繁殖を防止できる。また、「燃料電池発電装置Gの出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いが最も小さい」という燃料電池発電装置Gの運転状態に関する条件が考慮されることで、燃料電池発電装置Gの運転状態から見て好ましくないタイミング(即ち、運転メリットが大幅に低下するような好ましくないタイミング)に菌対策運転が行われるという問題の発生を回避できる。従って、菌の繁殖を防止でき且つ燃料電池発電装置Gの運転メリットの大幅な低下を回避できるタイミングで菌対策運転を実施可能な燃料電池システムを提供できる。 As described above, the control device C satisfies the predetermined countermeasure operation possible condition for the output planned value of the fuel cell power generator G during the execution target period of the next bacteria countermeasure operation derived by the operation planning process. A timing determination process is performed in which the degree of reduction in driving merit predicted when the change is made in this way is derived, and the timing at which the degree of reduction in driving merit is considered to be the smallest is determined as the start timing of the next antimicrobial operation. That is, the control device C has a temporal condition of “being within the target period of the next fungus countermeasure operation” and “the output planned value of the fuel cell power generator G is set so as to satisfy a predetermined countermeasure operation condition. Based on the condition relating to the operating state of the fuel cell power generation apparatus G that the degree of decrease in the operating merit predicted when the change is made to the smallest is determined in advance, When the timing comes, anti-bacteria operation will be implemented. As a result, the propagation of bacteria can be prevented by taking into account the temporal condition of “being in the target period for the next bacteria countermeasure operation”. Further, the present invention relates to the operating state of the fuel cell power generator G that “the degree of decrease in the driving merit predicted when the planned output value of the fuel cell power generator G is changed to satisfy the predetermined countermeasure operating condition” is the smallest. By taking the conditions into consideration, the problem that the anti-bacterial operation is performed at an unfavorable timing in view of the operating state of the fuel cell power generation device G (that is, an unfavorable timing at which the operation merit is greatly reduced) is generated. Can be avoided. Therefore, it is possible to provide a fuel cell system capable of preventing germs from being propagated and capable of carrying out germ countermeasure operation at a timing at which a significant decrease in the operation merit of the fuel cell power generator G can be avoided.
<別実施形態>
<1>
上記実施形態において、次の菌対策運転の実施対象期間の間での燃料電池発電装置Gの出力計画値が逐次更新される場合や未定である場合などもある。また、上記実施形態でも説明したように、制御装置Cが菌対策運転を行った訳ではないが、実質的に菌対策運転が完了したと見なすことができる場合もある。以下に、それらの場合でのタイミング決定処理の内容について具体例を挙げて説明する。
<Another embodiment>
<1>
In the above-described embodiment, there are cases where the planned output value of the fuel cell power generation apparatus G during the execution target period of the next anti-bacterial operation is sequentially updated or undecided. Further, as described in the above embodiment, although the control device C does not perform the bacteria countermeasure operation, it may be considered that the bacteria countermeasure operation is substantially completed. The contents of the timing determination process in these cases will be described below with specific examples.
〔例1〕
制御装置Cは、運転計画処理を随時行って、一旦は決定された燃料電池発電装置Gの出力計画値を変更することも行う。例えば、表2に示すように、実施対象期間である時刻13〜時刻26の間において、時刻19が終了した時点で、時刻20以降の燃料電池発電装置Gの出力計画値が更新される。
[Example 1]
The control device C performs the operation plan process as needed to change the output plan value of the fuel cell power generator G once determined. For example, as shown in Table 2, the planned output value of the fuel cell power generator G after
表2に示す場合、時刻24での燃料電池発電装置Gの出力計画値が550Wに変更され、それと共に、時刻24での運転メリットの低下度合い(表1の「(A)−(B)」の値)が「0.14」に変更される。従って、表2に示す場合、時刻21、時刻22、時刻23において、運転メリットの低下度合い(表1の「(A)−(B)」の値)が最小の「0」となるので、制御装置Cは、時期的に最も後のタイミングである時刻23のタイミングを、次の菌対策運転の開始タイミングに設定する。つまり、制御装置Cは、図2に示した工程#18で行うタイミング決定処理とは別に、菌対策運転を実施していない間(例えば、図2の工程#22から工程#26へ移行するなど間)にもタイミング決定処理を行っている。そして、制御装置Cは、図2の工程#26において、菌対策運転の実施タイミングであるか否かを判定するとき、経過時間のカウントに基づいて時刻23(即ち、新たなタイミング決定処理によって決定された菌対策運転の開始タイミング)に到達しているか否かを判定する。
In the case shown in Table 2, the output planned value of the fuel cell power generator G at
〔例2〕
別の例として、制御装置Cがタイミング決定処理を行うとき、次の菌対策運転の実施対象期間の間での燃料電池発電装置Gの出力計画値が未だ決定されていない場合もあり得る。表3は、時刻17までは、運転計画処理によって出力計画値が決定されているが、時刻18以降は出力計画値が未だ決定されていない場合の例である。但し、時刻18以降は出力計画値が未だ決定されていないが、制御装置Cは、運転メリットの低下度合い(「(A)−(B)」の値)を「0」と決定する。従って、表3に示す場合、時刻18〜時刻26において、運転メリットの低下度合い(「(A)−(B)」の値)が最小の「0」となるので、制御装置Cは、時期的に最も後のタイミングである時刻26のタイミングを、次の菌対策運転の開始タイミングに設定する。
[Example 2]
As another example, when the control device C performs the timing determination process, there may be a case where the planned output value of the fuel cell power generation device G during the execution target period of the next bacteria countermeasure operation is not yet determined. Table 3 shows an example in which the output plan value is determined by the operation plan process until
尚、上記〔例1〕で説明したように、制御装置Cが運転計画処理を逐次行うことで、当初は未定であった燃料電池発電装置Gの出力計画値が新たに決定されると、その出力計画値に基づいて上述したタイミング決定処理が行われる。つまり、表3において未定であった時刻18以降の出力計画値が新たに決定されて、表1や表2に示したような時刻13〜時刻26の出力計画値が決定されると、それらの出力計画値に基づいて次の菌対策運転の開始タイミングが決定される。この場合も、制御装置Cは、図2に示した工程#18で行うタイミング決定処理とは別に、菌対策運転を実施していない間(例えば、図2の工程#22から工程#26へ移行するなど間)にもタイミング決定処理を行っている。
As described in [Example 1] above, when the control device C sequentially performs the operation plan process, the initially planned output value of the fuel cell power generation device G, which has not been determined, is newly determined. The timing determination process described above is performed based on the planned output value. That is, when output plan values after
〔例3〕
表4に示すのは、制御装置Cが菌対策運転を行った訳ではないが、実質的に菌対策運転が完了した場合の例を説明するものである。即ち、制御装置Cは、菌対策運転を実施中か否かに関わらず温度センサ32の検出結果を常時監視しており、その結果、時刻22において、不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上に維持されていたと判定、或いは、その不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、上記高温側基準温度よりも低い低温側基準温度以下に維持されていたと判定して、菌対策運転が完了したと決定する(図2の工程#10において「Yes」)。そして、制御装置Cは、菌対策運転が完了したタイミングでその経過時間のカウントをリセットし(図2の工程#16)、次の菌対策運転の開始タイミングを決定するためのタイミング決定処理を行う(図2の工程#18)。表4に示した例では、制御装置Cは、時刻22で菌対策運転が完了してから13時間後〜26時間後に対応する時刻35〜時刻48の間を実施対象期間とする。そして、制御装置Cは、上記〔例2〕の場合と同様に、表4に示す場合は時刻42〜時刻48において運転メリットの低下度合い(「(A)−(B)」の値)が最小の「0」となるので、制御装置Cは、時期的に最も後のタイミングである時刻48のタイミングを、次の菌対策運転の開始タイミングに設定する。
[Example 3]
Although Table 4 does not mean that the control device C has performed the anti-bacterial operation, an example in which the anti-bacterial operation has been substantially completed will be described. That is, the control device C constantly monitors the detection result of the
<2>
上記実施形態では、燃料電池システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
一例を挙げると、冷却水循環路16から水タンク21に流入した水(即ち、燃料電池発電装置Gが出力する熱を保持している水)を水タンク21の内部で例えば2系統の水に分割させてもよい。そして、一方の系統の水が冷却水として冷却水循環路16を介して燃料電池本体10へと供給され、他方の系統の水が不純物除去装置Rでの不純物除去処理に供され且つ改質用水として燃料改質部7へと供給されるように構成してもよい。このように、上述した冷却水や改質用水などの種々の水(熱媒)の通流態様は適宜変更可能である。
また、水温調節装置Aが、燃料電池発電装置Gが出力する熱だけでなく、燃料電池発電装置Gが出力する電力も利用して不純物除去装置Rによる不純物除去処理の対象となる水の温度を調節するように構成してもよい。例えば、制御装置Cが、燃料電池発電装置Gが出力する電力を消費してジュール熱を発生させる電気ヒータによって、不純物除去装置Rによる不純物除去処理の対象となる水の温度を直接的又は間接的に調節してもよい。
<2>
In the above embodiment, the configuration of the fuel cell system has been described with a specific example, but the configuration can be changed as appropriate.
For example, the water flowing into the
Further, the water temperature control device A uses not only the heat output from the fuel cell power generation device G but also the power output from the fuel cell power generation device G to control the temperature of the water to be subjected to the impurity removal processing by the impurity removal device R. It may be configured to adjust. For example, the control device C directly or indirectly sets the temperature of the water to be subjected to the impurity removal processing by the impurity removal device R by an electric heater that consumes the electric power output from the fuel cell power generation device G and generates Joule heat. You may adjust it.
<3>
上記実施形態では、本発明を説明するために幾つかの数値を例示したが、それらの数値は適宜変更可能である。例えば、菌対策運転が完了した後の次の菌対策運転の実施対象期間について例示した「13時間後〜26時間後」という数値や、菌対策運転が完了したか否かを説明するときに例示した、基準期間(1時間)、高温側基準温度(40℃)、低温側基準温度(25℃)についての数値、菌対策運転を行うときの燃料電池発電装置Gの出力値についての対策運転可能条件(350W〜500W)についての数値などは適宜変更可能である。
また、上記実施形態では、運転メリットの低下度合いを導出するとき、各時刻において、「(A)当初の出力計画値での運転メリット」の値を基準値:1に換算し、「(B)菌対策運転に伴う変更後の出力計画値での運転メリット」の値をその「(A)当初の出力計画値での運転メリット」の値との比で示す例を説明したが、このような比を導出するのではなく、「(A)当初の出力計画値での運転メリット」の値と、「(B)菌対策運転に伴う変更後の出力計画値での運転メリット」の値とを単に比較してもよい。
<3>
In the above embodiment, several numerical values have been exemplified for explaining the present invention, but these numerical values can be appropriately changed. For example, when explaining the numerical value of “after 13 hours to 26 hours” illustrated for the execution target period of the next bacteria countermeasure operation after the bacteria countermeasure operation is completed, or whether the bacteria countermeasure operation is completed. Measured operation is possible for the reference period (1 hour), the high temperature side reference temperature (40 ° C), the low temperature side reference temperature (25 ° C), the output value of the fuel cell power generator G when performing antimicrobial operation The numerical values for the conditions (350 W to 500 W) can be appropriately changed.
In the above embodiment, when deriving the degree of decrease in driving merit, the value of “(A) driving merit at the initial output planned value” is converted to the reference value: 1 at each time, and “(B) Although the example which shows the value of "the driving merit in the output plan value after the change accompanying the bacteria countermeasure driving" with the value of "(A) the driving merit in the initial output plan value" has been described, Rather than deriving the ratio, the value of “(A) Operation merit at the initial output plan value” and “(B) Operation merit at the output plan value after change due to bacteria countermeasure operation” You may simply compare.
本発明は、菌の繁殖を防止でき且つ燃料電池発電装置の運転メリットの大幅な低下を回避できるタイミングで菌対策運転を実施可能な燃料電池システムに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a fuel cell system that can prevent germs from growing and that can perform a germ countermeasure operation at a timing that can avoid a significant decrease in the operating merit of the fuel cell power generator.
7 燃料改質部
10 燃料電池本体
13 電力需要部
16 冷却水循環路
17 冷却水ポンプ(水温調節装置 A)
18 熱交換器(水温調節装置 A)
21 水タンク(水温調節装置 A、水供給装置 S)
22 改質用水供給路(水供給装置 S)
23 改質用水ポンプ(水供給装置 S)
28 循環ポンプ(水温調節装置 A)
29 水処理路(不純物除去装置 R)
30 不純物除去部(不純物除去装置 R)
31 処理水ポンプ(水温調節装置 A、不純物除去装置 R)
35 熱需要部
A 水温調節装置
C 制御装置
G 燃料電池発電装置
R 不純物除去装置
S 水供給装置
7
18 Heat exchanger (water temperature control device A)
21 Water tank (water temperature control device A, water supply device S)
22 Water supply path for reforming (water supply device S)
23 Water pump for reforming (Water supply device S)
28 Circulation pump (water temperature control device A)
29 Water treatment path (impurity removal device R)
30 Impurity remover (impurity remover R)
31 Treated water pump (water temperature control device A, impurity removal device R)
35 Heat demand part A Water temperature control device C Control device G Fuel cell power generation device R Impurity removal device S Water supply device
Claims (3)
前記燃料改質部で行われる水蒸気改質に用いられる改質用水を前記燃料電池発電装置に供給する水供給装置と、
前記水供給装置が前記改質用水として用いる水に対して不純物除去処理を施す不純物除去装置と、
前記各装置の運転を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、電力需要部での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、前記燃料電池発電装置から前記電力需要部に電力を供給し及び前記熱需要部に熱を供給するための前記燃料電池発電装置の時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理を行う燃料電池システムであって、
前記不純物除去装置による不純物除去処理の対象となる水の温度を、前記燃料電池発電装置が出力する熱を用いて調節する水温調節装置を備え、
前記制御装置は、予め決定された菌対策運転の開始タイミングになると、前記不純物除去処理の対象となる水の温度が基準期間の間、高温側基準温度以上に維持されるように前記水温調節装置を動作させる菌対策運転を実施し、及び、次の前記菌対策運転の開始タイミングを当該次の菌対策運転の実施対象期間の間で決定するタイミング決定処理を実施するように構成され、
前記制御装置は、前記タイミング決定処理において、前記運転計画処理によって導出された、前記次の菌対策運転の前記実施対象期間の間での前記燃料電池発電装置の前記出力計画値を所定の対策運転可能条件を満たすように変更させたときに予測される運転メリットの低下度合いを導出し、当該運転メリットの低下度合いが最も小さいと見なせるタイミングを前記次の菌対策運転の前記開始タイミングに決定する燃料電池システム。 A fuel cell body that generates power using a fuel gas and an oxidant gas, and a fuel that steam-reforms a raw fuel containing hydrocarbons to generate the fuel gas used in a power generation reaction in the fuel cell body A fuel cell power generator having a reforming unit;
A water supply device for supplying reforming water used for steam reforming performed in the fuel reforming unit to the fuel cell power generation device;
An impurity removal device that performs an impurity removal treatment on water used as the reforming water by the water supply device;
A control device for controlling the operation of each of the devices,
The control device generates power from the fuel cell power generation device to the power demand unit based on a time series forecast value of power demand in the power demand unit and a time series forecast value of heat demand in the heat demand unit. And a fuel cell system for performing an operation plan process for deriving a time-series output plan value of the fuel cell power generator for supplying heat to the heat demand section,
A water temperature adjusting device for adjusting the temperature of water to be subjected to impurity removal processing by the impurity removing device using heat output from the fuel cell power generation device;
The water temperature adjusting device is configured so that the temperature of the water to be subjected to the impurity removal process is maintained at a high temperature side reference temperature or higher during a reference period at a predetermined start timing of the bacteria countermeasure operation. Is configured to perform a timing determination process for determining the start timing of the next bacteria countermeasure operation during the target period of the next bacteria countermeasure operation,
In the timing determination process, the control device calculates the output planned value of the fuel cell power generation device during the execution target period of the next germ countermeasure operation, which is derived by the operation plan process, as a predetermined countermeasure operation. A fuel that derives the degree of decrease in driving merit that is predicted when the condition is changed so as to satisfy a possible condition, and determines the timing at which the degree of decrease in driving merit is considered to be the smallest as the start timing of the next antimicrobial operation Battery system.
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