JP2020198294A - 燃料電池システムおよびその運転方法 - Google Patents
燃料電池システムおよびその運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020198294A JP2020198294A JP2020035107A JP2020035107A JP2020198294A JP 2020198294 A JP2020198294 A JP 2020198294A JP 2020035107 A JP2020035107 A JP 2020035107A JP 2020035107 A JP2020035107 A JP 2020035107A JP 2020198294 A JP2020198294 A JP 2020198294A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- command
- fuel cell
- cell system
- unit
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【課題】複数の燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、システム全体の発電停止を回避する。【解決手段】一実施形態に係る燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池と、複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備える。複数の制御装置の各々は、複数の燃料電池の発電出力に関する指令を統括する司令部と、複数の制御装置のいずれかの司令部から入力された指令に基づいて、制御対象の燃料電池の発電出力を調整する調整部と、を有する。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、燃料電池システムおよびその運転方法に関する。
燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池を備える。燃料電池システムでは、複数の燃料電池が電力系統に接続されている場合がある。この場合、従来の燃料電池システムでは、各燃料電池の発電出力が、燃料電池システムの外部に設けられた司令部によって制御される。そのため、司令部が故障すると、システム全体で発電が停止してしまう可能性がある。
本発明が解決しようとする課題は、複数の燃料電池を備える燃料電池システムおよびその運転方法において、システム全体の発電停止を回避することである。
一実施形態に係る燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池と、複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備える。複数の制御装置の各々は、複数の燃料電池の発電出力に関する指令を統括する司令部と、複数の制御装置のいずれかの司令部から入力された指令に基づいて、制御対象の燃料電池の発電出力を調整する調整部と、を有する。
本実施形態によれば、複数の燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、システム全体の発電停止を回避することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
図１は、一実施形態に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図１に示す燃料電池システム１は、電力系統１００に並列に接続された複数の燃料電池１０と、複数の燃料電池１０をそれぞれ制御する複数の制御装置２０と、を備える。
図２は、各燃料電池１０へのガス供給形態の一例を示す模式図である。図２に示すように、各燃料電池１０には、水素を含む燃料ガス１０１が配管１１を通じて供給されるとともに、酸素を含む酸化剤ガス１０２が配管１２を通じて供給される。燃料ガス１０１および酸化剤ガス１０２の供給により、各燃料電池１０は発電する。各燃料電池１０で発電された電力は、電力系統１００に供給される。
配管１１には、弁１３およびポンプ１４が設置されている。弁１３およびポンプ１４は、制御装置２０の制御に基づいて動作する。また、配管１２には、弁１５およびポンプ１６が設置されている。弁１５およびポンプ１６も、制御装置２０の制御に基づいて動作する。
図１に戻って、複数の制御装置２０の各々は、司令部２１と、調整部２２と、故障検知部２３と、を有する。司令部２１は、各燃料電池１０の発電出力に関する指令を統括する。この指令は、例えば各燃料電池１０の出力電力値を示す。各司令部２１は、他の制御装置２０と相互に接続されており、これらのうちの一つが、上記指令を各制御装置２０の調整部２２へ一斉に出力する。
調整部２２は、司令部２１からの指令に基づいて、制御対象の燃料電池１０の発電出力を調整する。例えば、調整部２２は、弁１３および弁１５の開閉動作を調整することによって、燃料電池１０を起動または停止させる。また、調整部２２は、ポンプ１４およびポンプ１６を制御して燃料ガス１０１および酸化剤ガス１０２の供給量を調整する。これにより、燃料電池１０の発電量が調整される。なお、調整部２２の動作は、上述した弁１３、１５およびポンプ１４、１６の調整に限定されない。
故障検知部２３は、上記指令を出力している司令部２１の故障を検知する。故障検知部２３は、例えば、司令部２１から上記指令が所定時間入力されなかった場合に、その司令部２１が故障していると検知する。また、故障検知部２３は、上記司令部２１から自身の故障を示す通知が入力された場合に、上記司令部２１が故障していると検知してもよい。なお、故障検知部２３による司令部２１の故障検知方法については、上述した内容に限定されない。
次に、図３を参照して上述した燃料電池システム１の運転方法について説明する。図３は、一実施形態に係る燃料電池システム１の運転方法を説明するフローチャートである。
まず、各制御装置２０に設けられた複数の司令部２１のうち、予め指定された１つの司令部２１が、燃料電池１０の発電出力に関する指令を各調整部２２へ一斉に出力する（ステップＳ１）。このとき、残りの司令部２１は、停止している。
次に、各調整部２２が、司令部２１から入力された指令に基づいて、制御対象の燃料電池１０の発電出力を調整する（ステップＳ２）。このとき発電された電力は、電力系統１００に供給される。
燃料電池１０の発電中に、各制御装置２０に設けられた複数の故障検知部２３は、上記指令を出力する司令部２１が故障しているか否かを検知する（ステップＳ３）。複数の故障検知部２３の少なくとも１つが、上記司令部２１の故障を検知すると、上記指令を出力する司令部２１の切り替えが行われる（ステップＳ４）。
ステップＳ４では、指令を出力する司令部２１の選定方法は特に制限されない。例えば、上記指令を出力する優先順位を予め設定し、故障した司令部２１を除いた残りの司令部２１の中で、優先順位が最も高いものを選定することができる。また、故障を示す通知を最も早く受信した司令部２１が、指令を出力する司令部として選定されてもよい。
ステップＳ４で上記指令を出力する司令部２１が他の司令部２１に切り替わると、その他の司令部２１が、複数の制御装置２０へ新たに指令を出力する（ステップＳ５）。
次に、図４を参照して本実施形態に係る燃料電池システム１の他の運転方法を説明する。
図４は、一実施形態に係る燃料電池システム１の他の運転方法を説明するフローチャートである。図４に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートに加えて、司令部２１の切り替え条件に定期メンテナンス時を判定するステップを有する。図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の動作内容は、図３に示すステップＳ１〜ステップＳ５の動作内容と同様であるため説明を省略する。
燃料電池システムでは、一般的にポンプ等の部品の定期メンテナンスが必要となる。この定期メンテナンス時には、燃料電池システム１の制御装置２０や弁１３やポンプ１４の電源をオフする必要がある。
一方、定期メンテナンス時には、ある一つの燃料電池１０に関わる制御装置２０や弁１３やポンプ１４の電源をオフし、残りの燃料電池１０は、運転状態のままにしておけば、発電出力を止めることなくメンテナンスを実施することができる。その際、メンテナンス対象の燃料電池１０に関わる司令部２１が、出力を指令する司令部２１の場合には、メンテナンス前に指令を出力する司令部２１の切り替えを実施する（ステップＳ１６）。
上述した本実施形態によれば、複数の燃料電池１０の発電出力を統括する司令部２１が、複数の制御装置２０の各々に設けられている。すなわち、司令部２１が冗長的に設けられている。そのため、仮に、指令を出力中の司令部２１が故障したとしても、他の司令部２１に指令出力を切り替えることができる。これにより、指令が継続的に出力されるので、システム全体で発電が停止する事態を回避することができる。
また、上記指令の出力に関し予め優先順位を設定しておくことによって、司令部２１の故障時に、スムーズに司令部２１の切り替えを行うことができる。その結果、システム全体の発電停止をより確実に防ぐことができる。
以上、いくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要ことに含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
１：燃料電池システム、１０：燃料電池、２０：制御装置、２１：司令部、２２：調整部、２３：故障検知部
Claims (6)
- 水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池と、
前記複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備え、
前記複数の制御装置の各々は、
前記複数の燃料電池の発電出力に関する指令を統括する司令部と、
前記複数の制御装置のいずれかの前記司令部から入力された前記指令に基づいて、制御対象の燃料電池の前記発電出力を調整する調整部と、
を有する、燃料電池システム。 - 前記複数の制御装置の各々が、前記指令を出力する前記司令部の故障を検知する故障検知部をさらに有し、前記故障検知部の検知に伴って、他の司令部が前記指令を前記複数の制御装置の各々の前記調整部へ出力する、請求項１に記載の燃料電池システム。
- 前記指令の出力に関する優先順位が予め設定されており、前記故障検知部が前記故障を検知すると、前記優先順位が最も高い前記司令部が、前記指令を出力する、請求項２に記載の燃料電池システム。
- 前記故障検知部は、前記司令部から前記指令が所定時間入力されなかった場合に、前記司令部が故障していると検知する、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
- 前記故障検知部は、前記司令部から故障を示す通知が入力された場合に、前記司令部が故障していると検知する、請求項２または３に記載の燃料電池システム。
- 水素を含む燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されると発電する複数の燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記複数の燃料電池をそれぞれ制御する複数の制御装置のいずれかが、前記複数の燃料電池の発電出力に関する指令を出力し、
前記指令に基づいて、制御対象の燃料電池の前記発電出力を調整する、
燃料電池システムの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010337267.5A CN112018413A (zh) | 2019-05-31 | 2020-04-26 | 燃料电池***及其运转方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019102649 | 2019-05-31 | ||
| JP2019102649 | 2019-05-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020198294A true JP2020198294A (ja) | 2020-12-10 |
| JP7297703B2 JP7297703B2 (ja) | 2023-06-26 |
Family
ID=73649327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020035107A Active JP7297703B2 (ja) | 2019-05-31 | 2020-03-02 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7297703B2 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242330A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置システム |
| JP2010086917A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Ebara Corp | 燃料電池システム |
| JP2010165601A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Toshiba Corp | 燃料電池システム及び電子機器 |
| WO2016208205A1 (ja) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 京セラ株式会社 | 燃料電池システム、外部管理装置、燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法 |
| WO2017073071A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置、燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、及びコントローラ |
| JP2018116873A (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置、燃料電池システム、および制御装置 |
-
2020
- 2020-03-02 JP JP2020035107A patent/JP7297703B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242330A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電装置システム |
| JP2010086917A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Ebara Corp | 燃料電池システム |
| JP2010165601A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Toshiba Corp | 燃料電池システム及び電子機器 |
| WO2016208205A1 (ja) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 京セラ株式会社 | 燃料電池システム、外部管理装置、燃料電池装置及び燃料電池装置の制御方法 |
| WO2017073071A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置、燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、及びコントローラ |
| JP2018116873A (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置、燃料電池システム、および制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7297703B2 (ja) | 2023-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6166482B2 (ja) | 圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法 | |
| US8588987B2 (en) | Wind farm and method for controlling a wind farm | |
| JP2020198294A (ja) | 燃料電池システムおよびその運転方法 | |
| KR101702935B1 (ko) | 이중화 제어기의 운전방법 | |
| JP2012018823A (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
| JP2009189126A (ja) | 電源システムおよび素子故障検出方法 | |
| US20150118065A1 (en) | Pump unit | |
| JP2017026292A (ja) | ボイラシステム | |
| KR101442818B1 (ko) | 이중화 제어기의 제어신호 출력방법 및 그 이중화 제어기 | |
| JP2006317104A (ja) | 多缶設置ボイラシステム | |
| JP2015050835A (ja) | 分散電源システム、パワーコンディショナ | |
| JP2008138973A (ja) | ボイラ制御装置及びボイラ制御方法 | |
| CN112018413A (zh) | 燃料电池***及其运转方法 | |
| JP2009081914A (ja) | 電源システム、内部回路駆動方法、及びそのプログラム | |
| EP3508929B1 (en) | Distributed finite state machine configuration for controlling a physical asset | |
| JP6711902B2 (ja) | 電力増幅装置 | |
| JP2009301257A (ja) | 複数系列整圧器制御システム | |
| JP2017073857A (ja) | 電力供給システム | |
| JP2015142426A (ja) | 発電システム | |
| CN210688183U (zh) | 给水***和核电站 | |
| JP5534357B2 (ja) | タービン制御装置 | |
| KR102580217B1 (ko) | 개별 정전 검출 시스템 및 개별 정전 검출 방법 | |
| CN112524597A (zh) | 给水***及其工作方法、和核电站 | |
| KR100967765B1 (ko) | 복수 전동기 제어 방법 및 장치, 복수 전동기 제어 시스템 | |
| JPH10289001A (ja) | 制御システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220314 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221223 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230516 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230614 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7297703 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |