JP3422167B2 - Fuel cell power generation system - Google Patents

Fuel cell power generation system

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JP3422167B2 JP05940496A JP5940496A JP3422167B2 JP 3422167 B2 JP3422167 B2 JP 3422167B2 JP 05940496 A JP05940496 A JP 05940496A JP 5940496 A JP5940496 A JP 5940496A JP 3422167 B2 JP3422167 B2 JP 3422167B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池から発生
する直流出力を逆変換装置により交流に変換して負荷へ
供給する燃料電池発電システムに関し、特に燃料電池プ
ラントの排熱回収系統に燃料電池発電出力の一部または
全部を供給される電気ヒータを設置し、負荷変動時にこ
の電気ヒータへの供給電力を制御して自立運転を可能と
した燃料電池発電システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation system for converting a direct current output generated from a fuel cell into an alternating current by an inverse converter and supplying it to a load, and more particularly to a fuel cell for an exhaust heat recovery system of a fuel cell plant. The present invention relates to a fuel cell power generation system in which an electric heater to which a part or all of the power generation output is supplied is installed, and the electric power supplied to the electric heater is controlled when the load fluctuates to enable independent operation.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、燃料電池の直流出力を逆変換装置
により交流出力に変換して負荷に供給する燃料電池発電
システムでは、燃料電池の発電出力が小さい領域におい
てダミーヒータ或いはダミーロードと称する電気ヒータ
或いは電気抵抗を、図１３あるいは図１４に示すよう
に、燃料電池発電システムの逆変換装置の出力側か、あ
るいは燃料電池両端に接続することで、燃料電池の両端
電圧が一定限度（通常は０．８Ｖ／電池セル）以上に上
昇しないように制御するシステムに構成しているのが一
般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, in a fuel cell power generation system in which a DC output of a fuel cell is converted into an AC output by an inverse converter and supplied to a load, an electric heater called a dummy heater or a dummy load is used in a region where the power output of the fuel cell is small. Alternatively, as shown in FIG. 13 or 14, the electric resistance is connected to the output side of the inverse conversion device of the fuel cell power generation system or to both ends of the fuel cell so that the voltage across the fuel cell is within a certain limit (normally 0 Generally, the system is configured to control so that the voltage does not exceed 0.8 V / battery cell).

【０００３】図１３および図１４を参照して上述の従来
のシステムについて説明する。The above-mentioned conventional system will be described with reference to FIGS. 13 and 14.

【０００４】図１３に示す燃料電池発電システムは、燃
料電池プラント２、逆変換装置３、熱交換器４、燃料電
池電圧測定器１８、熱交換器２０、加熱用温水ボイラ２
１、燃料調節弁２２、測温素子２３、温度調節器２４、
比較器３０、制限電圧設定器３１、ダミーヒータ３８お
よび水蒸気発生器３９を有する。The fuel cell power generation system shown in FIG. 13 includes a fuel cell plant 2, a reverse converter 3, a heat exchanger 4, a fuel cell voltage measuring device 18, a heat exchanger 20, and a heating hot water boiler 2.
1, fuel control valve 22, temperature measuring element 23, temperature controller 24,
It has a comparator 30, a limiting voltage setting device 31, a dummy heater 38, and a steam generator 39.

【０００５】燃料電池プラント２は燃料電池本体１を含
み、図中には記載していないが原料である炭化水素ガス
から水素リッチな燃料ガスに改質するために必要な水蒸
気系統や改質器系統も含んでいる。逆変換装置３はこの
燃料電池プラント２の直流出力を交流に変換し、その交
流出力は負荷１０に供給される。The fuel cell plant 2 includes a fuel cell body 1, and although not shown in the figure, a steam system and a reformer required for reforming a hydrocarbon gas as a raw material into a hydrogen-rich fuel gas. The lineage is also included. The reverse converter 3 converts the DC output of the fuel cell plant 2 into AC, and the AC output is supplied to the load 10.

【０００６】熱交換器４は燃料電池プラント２内に排熱
回収水である冷水Ａを供給して温水ｈ１を熱出力するた
めの排熱回収用熱交換器である。この排熱回収水系統に
は排熱回収水温度を利用可能な温度まで上昇させるため
の加熱用温水ボイラ２１とこのボイラの温水により排熱
回収水を昇温するための熱交換器２０が設置されてい
る。この発電システムの排熱回収水の出口高温水Ｂの温
度を計測する測温素子２３から出力された温度検出信号
ｆが温度調節器２４に入力される。温度調節器２４はそ
の温度検出信号ｆの値に応じて燃料調節弁２２を調節す
ることで加熱用温水ボイラ２１に供給される燃料Ｃの供
給量を制御し、これにより排熱回収水の出口高温水Ｂの
温度が一定以上になるように加熱用温水ボイラ２１が制
御される。The heat exchanger 4 is an exhaust heat recovery heat exchanger for supplying cold water A, which is exhaust heat recovery water, into the fuel cell plant 2 and thermally outputting the hot water h1. In this exhaust heat recovery water system, a heating hot water boiler 21 for raising the temperature of the exhaust heat recovery water to a usable temperature and a heat exchanger 20 for raising the temperature of the exhaust heat recovery water by the hot water of this boiler are installed. Has been done. The temperature detection signal f output from the temperature measuring element 23 that measures the temperature of the outlet high temperature water B of the exhaust heat recovery water of this power generation system is input to the temperature controller 24. The temperature controller 24 controls the supply amount of the fuel C supplied to the heating hot water boiler 21 by adjusting the fuel control valve 22 according to the value of the temperature detection signal f, and thereby the exhaust heat recovery water outlet. The heating hot water boiler 21 is controlled so that the temperature of the high-temperature water B becomes a certain temperature or higher.

【０００７】水蒸気発生器３９は加熱用のダミーヒータ
３８を内部に配設しており、原料改質のために必要な水
蒸気を燃料電池プラント２内に供給している。燃料電池
電圧計測器１８は燃料電池本体１の両端電圧を計測して
燃料電池電圧信号ｌを出力する。比較器３０はこの燃料
電池電圧信号ｌと制限電圧設定器３１から発生する制限
値信号ｍとを比較して、燃料電池電圧信号ｌの値が制限
値信号ｍの値よりも大きいときに、交流スイッチ３２の
投入信号ｎを発生する。交流スイッチ３２は投入信号ｎ
の入力により閉じて、ダミーヒータ３８へ逆変換装置３
の交流電力を供給する。The steam generator 39 is provided with a dummy heater 38 for heating therein, and supplies the steam required for reforming the raw material into the fuel cell plant 2. The fuel cell voltage measuring device 18 measures the voltage across the fuel cell body 1 and outputs a fuel cell voltage signal l. The comparator 30 compares the fuel cell voltage signal 1 with the limit value signal m generated from the limit voltage setting unit 31, and when the value of the fuel cell voltage signal 1 is larger than the limit value signal m, the alternating current The closing signal n of the switch 32 is generated. AC switch 32 is a closing signal n
Is closed by the input of the
Supply AC power.

【０００８】図１３の構成において、負荷１０での消費
電力が徐々に減少すると、逆変換装置３の出力が減るこ
とから、燃料電池本体１の出力電流は減少して行き、燃
料電池電圧は上昇して行く。さらに、負荷１０が減少し
続けると燃料電池電圧ｌは制限電圧設定器３１の設定値
（閾値）ｍを超えるので、比較器３０から交流スイッチ
３２へ投入信号ｎが出力され、交流スイッチ３２が閉と
なりダミーヒータ３８へ電力が供給される。In the configuration of FIG. 13, when the power consumption of the load 10 gradually decreases, the output of the inverse converter 3 decreases, so that the output current of the fuel cell body 1 decreases and the fuel cell voltage increases. To go. Further, when the load 10 continues to decrease, the fuel cell voltage 1 exceeds the set value (threshold value) m of the limit voltage setter 31, so the comparator 30 outputs the closing signal n to the AC switch 32, and the AC switch 32 closes. Power is supplied to the dummy heater 38.

【０００９】図１４に示す従来システムはダミーヒータ
３８への供給電力が燃料電池本体１の直流である点のみ
が図１３に示す上述の従来システムと異なり、熱出力制
御としては同じ考え方によるものである。The conventional system shown in FIG. 14 differs from the above-described conventional system shown in FIG. 13 only in that the electric power supplied to the dummy heater 38 is the direct current of the fuel cell body 1, and the heat output control is based on the same concept. .

【００１０】燃料電池は通常、定格時に電気出力と同等
の熱出力を行うので、電気出力が減少すると燃料電池プ
ラント２内での熱の不足を生じることから、図１３およ
び図１４で示したように、従来システムではダミーヒー
タ３８を燃料電池プラント２内の水蒸気発生器３９の加
熱器として使用していた。Since the fuel cell normally produces the same heat output as the electric output at the time of the rating, a decrease in the electric output causes a shortage of heat in the fuel cell plant 2. Therefore, as shown in FIGS. 13 and 14. In addition, in the conventional system, the dummy heater 38 is used as a heater for the steam generator 39 in the fuel cell plant 2.

【００１１】一方、燃料電池発電システムは通常、炭化
水素である原料ガスを水素に改質して燃料電池へ供給し
て発電する関係から、その改質反応を早くしても燃料電
池プラント内では必ず遅れが発生する。よって、燃料電
池は直流出力の急激な変更ができない欠点があり、また
そのプラント内の熱的な安定性等の必要から、燃料電池
発電システムは原料ガスを一定にして、かつ発電出力を
一定にして運転することが普通であった。On the other hand, a fuel cell power generation system usually reforms a raw material gas, which is a hydrocarbon, into hydrogen and supplies it to a fuel cell to generate electric power. There will always be a delay. Therefore, the fuel cell has the drawback that the direct current output cannot be rapidly changed, and because of the thermal stability in the plant, the fuel cell power generation system keeps the raw material gas constant and the power generation output constant. It was normal to drive.

【００１２】また上述のように、燃料電池発電システム
では定格時に電気出力と同程度の熱出力ができる。従っ
て、もし定格時に１００ｋＷ出力する燃料電池発電装置
があれば、その装置は１００ｋＷの熱出力を排熱回収水
系統に対して行っていることになる。この時に、例えば
２００ｋＷ分の熱出力が必要な熱負荷がある場合には、
図１３または図１４に示すように排熱回収水系統に加熱
用温水ボイラを設置して高温水出力の温度を必要に応じ
て上げるのが普通であって、これは通常リン酸電解質燃
料電池等の排熱回収水温度が低いタイプの燃料電池発電
システムで一般的に行われていた。Further, as described above, the fuel cell power generation system can generate a heat output similar to an electric output at the time of rating. Therefore, if there is a fuel cell power generator that outputs 100 kW at the rated time, that device is performing 100 kW of heat output to the exhaust heat recovery water system. At this time, if there is a heat load that requires heat output of 200 kW, for example,
As shown in FIG. 13 or FIG. 14, it is common to install a heating hot water boiler in the exhaust heat recovery water system to raise the temperature of the high temperature water output as required, which is usually a phosphoric acid electrolyte fuel cell or the like. It was generally performed in a fuel cell power generation system of a type that has a low exhaust heat recovery water temperature.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように従来の燃料電池発電システムは発電出力を一定に
して運転しているので、負荷側の電力変動が頻繁に発生
する負荷に電力を供給すると、燃料電池本体の寿命に悪
影響を与えるか、プラントが安定して運転できないとい
うことになる。そこで、これらの点を解決するためにバ
ッテリによる直流側のバックアップ等が提案されている
が、これらの提案はバッテリメンテナンスや充電容量管
理等からみて充分な解決策ではなかった。However, since the conventional fuel cell power generation system operates with a constant power generation output as described above, if power is supplied to a load where power fluctuations frequently occur on the load side. , The life of the fuel cell body is adversely affected, or the plant cannot operate stably. Therefore, in order to solve these problems, backup of the direct current side by a battery and the like have been proposed, but these proposals have not been sufficient solutions from the viewpoint of battery maintenance and charge capacity management.

【００１４】また、図１３，図１４に示した燃料電池発
電システムの場合には、例えばもし電気負荷が定格の半
分程度に減少した時に、燃料電池プラントからの熱出力
は定格熱出力の半分程度になることで、熱負荷の容量が
変わらない場合、排熱回収水系統に設置した加熱用温水
ボイラへ供給されている燃料は燃料電池プラントの定格
熱出力の１／２程度を供給できる分だけ必要になるはず
である。しかし、燃料電池プラントは電気出力が低下す
るとプラント内の熱効率が低下するので、実際には温水
ボイラへ供給する燃料をかなり増やす必要があり、シス
テム全体の効率が低下するという解決すべき点があっ
た。Further, in the case of the fuel cell power generation system shown in FIGS. 13 and 14, for example, when the electric load is reduced to about half of the rated value, the heat output from the fuel cell plant is about half of the rated heat output. As a result, when the heat load capacity does not change, the amount of fuel supplied to the heating hot water boiler installed in the exhaust heat recovery water system is only half that of the rated heat output of the fuel cell plant. You will need it. However, in a fuel cell plant, when the electric output decreases, the thermal efficiency in the plant decreases, so in reality it is necessary to considerably increase the fuel supplied to the hot water boiler, and there is a point to be solved that the efficiency of the entire system decreases. It was

【００１５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、交流負荷で消費電力が変動しても燃料
電池発電システムの総出力である電力＋熱出力は変化せ
ず、排熱回収水系統の昇温のために用いられていたボイ
ラ燃料が減少するだけで、燃料電池プラントの直流出力
は一定で運転でき、これにより安定運転ができて、かつ
交流負荷の変動に対しても追従ができる燃料電池発電シ
ステムを提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to keep the total power + heat output of the fuel cell power generation system unchanged even when the power consumption fluctuates due to an AC load. Only by reducing the boiler fuel used for raising the temperature of the exhaust heat recovery water system, the DC output of the fuel cell plant can be operated at a constant level, which enables stable operation and is effective against changes in the AC load. Even so, it is to provide a fuel cell power generation system that can follow up.

【００１６】また、本発明のさらなる目的は、交流負荷
での消費電力が変動しても燃料電池発電プラント内の燃
料電池本体の直流出力は定格で運転でき、これにより燃
料電池発電システム全体での効率を低下させること無し
に運転できる燃料電池発電システムを提供することにあ
る。Further, a further object of the present invention is that the DC output of the fuel cell main body in the fuel cell power generation plant can be operated at the rated value even if the power consumption in the AC load fluctuates, whereby the entire fuel cell power generation system can be operated. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system that can be operated without reducing efficiency.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、直流電力を出力する燃料電池プ
ラントと、該直流出力を交流に変換して負荷に供給する
逆変換装置と、該燃料電池プラントの排熱を回収するた
めの排熱回収水系統と、該排熱回収水系統の回収水の温
度を一定以上に保つための加熱用ボイラとを備えている
燃料電池発電システムにおいて、前記排熱回収水系統に
設置されて前記逆変換装置から電力を供給される電気ヒ
ータにより排熱回収水を加熱する加熱器と、前記燃料電
池プラント内の燃料電池部の両端電圧値を検出して該検
出値に相当する電池電圧検出信号を発生する電池電圧検
出部と、前記電気ヒータと前記逆変換装置間に接続され
該逆変換装置の交流電力を直流に変換して該電気ヒータ
へ供給する電力変換装置と、前記電池電圧検出信号を基
に負荷電力の変動を前記排熱回収水系統への熱出力の変
動に置き換えるための所定の演算を行い該演算結果によ
り前記電力変換装置の出力電力を制御する演算制御装置
とを具備することを特徴とする。In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a fuel cell plant for outputting DC power, and an inverse converter for converting the DC output into AC and supplying the load. And a fuel cell power generation system including an exhaust heat recovery water system for recovering exhaust heat of the fuel cell plant, and a heating boiler for maintaining the temperature of recovered water of the exhaust heat recovery water system at a certain temperature or higher. In the system, a heater installed in the exhaust heat recovery water system and heating the exhaust heat recovery water by an electric heater supplied with electric power from the inverse converter, and a voltage value across the fuel cell unit in the fuel cell plant. Which is connected between the electric heater and the inverse conversion device to convert the AC power of the inverse conversion device into a direct current, and a battery voltage detection unit that detects a battery voltage detection signal corresponding to the detected value. Electric power supplied to the heater And a predetermined calculation for replacing the fluctuation of the load power with the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system based on the battery voltage detection signal, and controlling the output power of the power converter according to the calculation result. And an arithmetic and control unit that operates.

【００１８】また、請求項２の発明は、直流電力を出力
する燃料電池プラントと、該直流出力を交流に変換して
負荷に供給する逆変換装置と、該燃料電池プラントの排
熱を回収するための排熱回収水系統と、該排熱回収水系
統の回収水の温度を一定以上に保つための加熱用ボイラ
とを備えている燃料電池発電システムにおいて、前記排
熱回収水系統に設置されて前記逆変換装置から電力を供
給される電気ヒータにより排熱回収水を加熱する加熱器
と、前記燃料電池プラント内の燃料電池部の出力直流電
流値を検出して該検出値に相当する電池電流検出信号を
発生する電池電流検出部と、前記電気ヒータと前記逆変
換装置間に接続され該逆変換装置の交流電力を直流に変
換して該電気ヒータへ供給する電力変換装置と、前記電
池電流検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱回収水
系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の演算を
行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電力を制
御する演算制御装置とを具備することを特徴とする。Further, the invention of claim 2 is, a fuel cell plant for outputting DC power, an inverse converter for converting the DC output into AC and supplying it to a load, and recovering exhaust heat of the fuel cell plant. In a fuel cell power generation system including an exhaust heat recovery water system for heating and a heating boiler for maintaining the temperature of recovered water in the exhaust heat recovery water system above a certain level. And a heater corresponding to the detected value by detecting the output DC current value of the fuel cell part in the fuel cell plant by heating the exhaust heat recovery water by an electric heater supplied with electric power from the reverse converter. A battery current detection unit that generates a current detection signal; a power conversion device that is connected between the electric heater and the reverse conversion device and that converts the AC power of the reverse conversion device into direct current and supplies the direct current to the electric heater; Current detection signal And a calculation control device for performing a predetermined calculation for replacing the fluctuation of the load power with the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system and controlling the output power of the power converter according to the calculation result. Characterize.

【００１９】また、請求項３の発明は、直流電力を出力
する燃料電池プラントと、該直流出力を交流に変換して
負荷に供給する逆変換装置と、該燃料電池プラントの排
熱を回収するための排熱回収水系統と、該排熱回収水系
統の回収水の温度を一定以上に保つための加熱用ボイラ
とを備えている燃料電池発電システムにおいて、前記排
熱回収水系統に設置されて前記燃料電池プラント内の燃
料電池両端から電力を供給される電気ヒータにより排熱
回収水を加熱する加熱器と、前記燃料電池プラント内の
燃料電池部の両端電圧値を検出してこの検出値に相当す
る電池電圧検出信号を発生する電池電圧検出部と、前記
電気ヒータと前記燃料電池両端部間に接続されて該電気
ヒータへ供給する電力を変換する電力変換装置と、前記
電池電圧検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱回収
水系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の演算
を行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電力を
制御する演算制御装置とを具備することを特徴とする。The invention of claim 3 is directed to a fuel cell plant for outputting DC power, an inverse converter for converting the DC output into AC and supplying it to a load, and recovering exhaust heat of the fuel cell plant. In a fuel cell power generation system including an exhaust heat recovery water system for heating and a heating boiler for maintaining the temperature of recovered water in the exhaust heat recovery water system above a certain level. And a heater that heats the exhaust heat recovery water by an electric heater that is supplied with electric power from both ends of the fuel cell in the fuel cell plant, and detects the voltage across the fuel cell in the fuel cell plant. A battery voltage detection unit for generating a battery voltage detection signal, a power conversion device connected between the electric heater and both ends of the fuel cell for converting electric power supplied to the electric heater, and the battery voltage detection signal. And a calculation control device for controlling the output power of the power conversion device based on the result of the predetermined calculation for replacing the fluctuation of the load power with the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system. Is characterized by.

【００２０】また、請求項４の発明は、直流電力を出力
する燃料電池プラントと、該直流出力を交流に変換して
負荷に供給する逆変換装置と、該燃料電池プラントの排
熱を回収するための排熱回収水系統と、該排熱回収水系
統の回収水の温度を一定以上に保つための加熱用ボイラ
とを備えている燃料電池発電システムにおいて、前記排
熱回収水系統に設置されて前記燃料電池プラント内の燃
料電池両端から電力を供給される電気ヒータにより排熱
回収水を加熱する加熱器と、前記燃料電池プラント内の
燃料電池部の直流出力電流値を検出してこの検出値に相
当する電池電流検出信号を発生する電池電流検出部と、
前記電気ヒータと前記燃料電池両端部間に接続されて該
電気ヒータへ供給する電力を変換する電力変換装置と、
前記電池電流検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱
回収水系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の
演算を行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電
力を制御する演算制御装置とを具備することを特徴とす
る。Further, the invention according to claim 4 is a fuel cell plant for outputting DC power, an inverse converter for converting the DC output into AC and supplying it to a load, and recovering exhaust heat of the fuel cell plant. In a fuel cell power generation system including an exhaust heat recovery water system for heating and a heating boiler for maintaining the temperature of recovered water in the exhaust heat recovery water system above a certain level. And a heater for heating the exhaust heat recovery water by an electric heater supplied with electric power from both ends of the fuel cell in the fuel cell plant, and a DC output current value of the fuel cell part in the fuel cell plant is detected to detect this. A battery current detection unit that generates a battery current detection signal corresponding to the value,
A power converter connected between the electric heater and both ends of the fuel cell to convert electric power supplied to the electric heater;
Arithmetic control for performing a predetermined calculation for replacing the fluctuation of the load power with the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system based on the battery current detection signal, and controlling the output power of the power converter according to the calculation result And a device.

【００２１】本発明による作用を簡単に説明すると、逆
変換装置から負荷へ供給される交流電力の変動量に合わ
せて電気ヒータへ供給する電力を制御するので逆変換装
置の電気出力を一定に保つことができる。一方、この
時、電気ヒータに供給された負荷の変動分に相当する電
力はこの燃料電池発電システムの熱出力に置き換えられ
て排熱回収水の温度が上昇する。この時、排熱回収水系
統に設置された加熱用温水ボイラは回収水温度を一定以
上に保つように制御されているため、回収水の温度上昇
に見合う分だけボイラ燃料が節約される。The operation of the present invention will be briefly described. Since the electric power supplied to the electric heater is controlled according to the fluctuation amount of the AC power supplied from the inverse converter to the load, the electric output of the inverse converter is kept constant. be able to. On the other hand, at this time, the electric power corresponding to the fluctuation of the load supplied to the electric heater is replaced with the heat output of the fuel cell power generation system, and the temperature of the exhaust heat recovery water rises. At this time, since the heating hot water boiler installed in the exhaust heat recovery water system is controlled so as to keep the temperature of the recovered water at a certain level or higher, the boiler fuel is saved by an amount commensurate with the temperature rise of the recovered water.

【００２２】従って、本発明による燃料電池発電システ
ムでは、交流負荷で消費電力が変動しても燃料電池発電
システムの総出力である電力＋熱出力は変化せず、排熱
回収水系統の昇温のために用いられていた燃料が減少す
るだけで、燃料電池プラントの直流出力は一定で運転で
きるので、安定運転ができ、かつ交流負荷の変動に対し
ても追従ができる。Therefore, in the fuel cell power generation system according to the present invention, even if the power consumption fluctuates due to the AC load, the total power + heat output of the fuel cell power generation system does not change, and the temperature rise of the exhaust heat recovery water system. The fuel cell plant can be operated at a constant DC output simply by reducing the fuel used for the purpose, so that stable operation can be performed and fluctuations in AC load can be followed.

【００２３】また、交流負荷での消費電力が変動しても
燃料電池発電プラント内の燃料電池本体の直流出力は定
格で運転できるため、燃料電池発電システム全体での効
率を低下させること無しに運転できる。Even if the power consumption in the AC load fluctuates, the DC output of the fuel cell main body in the fuel cell power generation plant can be operated at the rated value, so that the fuel cell power generation system can be operated without lowering its efficiency. it can.

【００２４】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【００２５】（参考例１） 図１は本発明の参考例としての燃料電池発電システムの
構成を示し、図２は図１の整流装置制御用演算制御装置
７の内部構成例を示す。この参考例は、後述する本発明
の各実施形態と異なり、出力電力の制御に用いられる電
力検出信号を発生する電力検出部は燃料電池の直流電力
を検出するのではなく、負荷へ供給される交流の電力値
を検出する。Reference Example 1 FIG. 1 shows the configuration of a fuel cell power generation system as a reference example of the present invention, and FIG. 2 shows an internal configuration example of the rectifying device controlling arithmetic and control unit 7 of FIG. In this reference example, unlike each embodiment of the present invention described later, the power detection unit that generates a power detection signal used to control the output power is supplied to the load instead of detecting the DC power of the fuel cell. Detect the AC power value.

【００２６】図１に示すように、燃料電池プラント２は
燃料電池本体１を含み、また図中には記載していないが
原料である炭化水素ガスから水素リッチな燃料ガスに改
質するために必要な水蒸気系統や改質器系統を含む。逆
変換装置３はこの燃料電池プラント２の直流出力を交流
に変換し、その交流出力は負荷１０に供給される。熱交
換器４は燃料電池プラント２に排熱回収水である冷水Ａ
が供給されて温水ｈ１を熱出力するための熱交換器であ
り、この排熱回収水系には排熱回収水温度を利用可能な
温度まで上昇させるための加熱用温水ボイラ２１とボイ
ラの温水により排熱回収水を昇温するための熱交換器２
０も設置されている。この発電システムの排熱回収水の
出口温度を計測する測温素子２３から出力された温度検
出信号ｆに応じて温度調節器２４が燃料調節弁２２を調
節することによって加熱用温水ボイラ２１に供給されて
いる燃料Ｃを制御し、これにより排熱回収水の出口高温
水Ｂの温度が一定以上になるように制御される。As shown in FIG. 1, a fuel cell plant 2 includes a fuel cell main body 1 and, although not shown in the figure, for reforming a raw material hydrocarbon gas into a hydrogen-rich fuel gas. Includes required steam and reformer systems. The reverse converter 3 converts the DC output of the fuel cell plant 2 into AC, and the AC output is supplied to the load 10. The heat exchanger 4 supplies the fuel cell plant 2 with cold water A which is waste heat recovery water.
Is a heat exchanger for heat-outputting the hot water h1. This exhaust heat recovery water system uses the heating hot water boiler 21 and the hot water of the boiler to raise the exhaust heat recovery water temperature to a usable temperature. Heat exchanger 2 for raising the temperature of waste heat recovery water
0 is also set. The temperature controller 24 adjusts the fuel control valve 22 according to the temperature detection signal f output from the temperature measuring element 23 that measures the outlet temperature of the waste heat recovery water of this power generation system to supply it to the heating hot water boiler 21. The fuel C being controlled is controlled so that the temperature of the outlet high temperature water B of the exhaust heat recovery water is controlled to be above a certain level.

【００２７】排熱回収用熱交換器４の出口側と上記加熱
用温水ボイラ２１との間の排熱回収水系統に電気ヒータ
８を備えた加熱器９が設置され、逆変換装置３の出力端
と負荷１０の間から分流されて電力変換装置である整流
装置５により直流に変換された逆変換装置３の出力の一
部あるいは全部の電力が電気ヒータ８に供給される。A heater 9 equipped with an electric heater 8 is installed in the exhaust heat recovery water system between the outlet side of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 and the heating hot water boiler 21, and the output of the reverse converter 3 is provided. The electric heater 8 is supplied with a part or all of the electric power of the output of the inverse converter 3 which is shunted from between the end and the load 10 and converted into direct current by the rectifier 5 which is a power converter.

【００２８】さらに、逆変換装置３の出力端と負荷１０
の間に電力検出部である負荷電力測定器６が接続されて
おり、この負荷電力測定器６から出力される負荷電力計
測信号ｄ１と整流装置５の出力を計測する整流装置出力
測定器１１から出力される整流装置出力計測信号ｄ２と
が演算制御装置７に入力する。この演算制御装置７は負
荷１０へ供給される交流電力の変動に合わせて電気ヒー
タ８へ電力を制御することで、逆変換装置３の電気出力
を一定に保つ働きをする。そのため、整流装置５はこの
演算制御装置７から出力する制御信号ｅにより制御され
る。Further, the output terminal of the inverse conversion device 3 and the load 10
The load power measuring device 6 which is a power detecting unit is connected between the load power measuring device 6 and the load power measuring signal d1 output from the load power measuring device 6 and the rectifying device output measuring device 11 for measuring the output of the rectifying device 5. The rectifier output measurement signal d2 that is output is input to the arithmetic and control unit 7. The arithmetic and control unit 7 controls the electric power to the electric heater 8 in accordance with the fluctuation of the AC electric power supplied to the load 10, thereby functioning to keep the electric output of the inverse converter 3 constant. Therefore, the rectifying device 5 is controlled by the control signal e output from the arithmetic and control unit 7.

【００２９】この整流装置制御用の演算制御装置７は、
図２に示すように、整流器出力計測信号ｄ２を符号反転
するための反転増幅器７１、自動電力調整制御を行うた
めの比例積分要素７２および目標値設定器７３から構成
される。The arithmetic and control unit 7 for controlling the rectifying device is
As shown in FIG. 2, it comprises an inverting amplifier 71 for inverting the sign of the rectifier output measurement signal d2, a proportional integral element 72 for performing automatic power adjustment control, and a target value setter 73.

【００３０】目標値設定器７３は負荷電力計測信号ｄ１
により負荷電力値Ｐ１が入力されると、この負荷電力値
Ｐ１に対応して整流装置５の設定目標値Ｐ２* を発生す
る。図２の目標値設定器７３のブロック内に図示したグ
ラフ（特性図）の場合において、Ｐ０をこの燃料電池発
電システムの定格電気出力とすると、目標値設定器７３
は［Ｐ２* ＝Ｐ０−Ｐ１］の演算を実施して、Ｐ２* を
発生している。The target value setter 73 uses the load power measurement signal d1.
When the load power value P1 is input by, the set target value P2 * of the rectifier 5 is generated corresponding to the load power value P1. In the case of the graph (characteristic diagram) shown in the block of the target value setting unit 73 in FIG. 2, if P0 is the rated electric output of this fuel cell power generation system, the target value setting unit 73
Performs the calculation [P2 * = P0-P1] to generate P2 * .

【００３１】次に、図１および図２を参照して本参考例
の動作を説明する。Next, the operation of this reference example will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

【００３２】図１において、この燃料電池発電システム
の定格電気出力がＰ０の時に、負荷１０での消費電力が
Ｐ１からＰ１′に変化した場合、負荷電力測定器６の出
力信号ｄ１の値もＰ１相当値からＰ１′相当値に変化す
る。In FIG. 1, when the power consumption of the load 10 changes from P1 to P1 'when the rated electric output of this fuel cell power generation system is P0, the value of the output signal d1 of the load power measuring device 6 is also P1. The value changes from the corresponding value to the value corresponding to P1 '.

【００３３】このため、図２の演算制御装置７内では目
標値設定器７３への入力Ｐ１がＰ１′に変わり、目標値
信号もＰ２* からＰ２* ′に変化する。従って、この時
の整流装置出力計測信号ｄ２による値であるＰ２との偏
差が自動電力調整制御を行うための比例積分要素７２に
入力され、比例積分要素７２から出力する制御信号ｅは
［Ｐ２* ′−Ｐ２］となる。よって、このフィードバッ
ク制御によって図１において整流装置５の出力は整流装
置出力測定器１１の整流装置出力計測信号ｄ２によりＰ
２* ′に相当するＰ２′まで変更される。このため、電
気ヒータ８へ供給される電力もＰ２からＰ２′まで変化
するので、ここでＰ１′＜Ｐ１とすればＰ２′＞Ｐ２と
なり、排熱回収水の温度ｈ１は温度ｈ２まで昇温され、
高温水Ｂの温度が上昇して測温素子２３の計測信号ｆが
増加する。よって、温度調節器２４は調節弁制御信号ｇ
を変化させて、燃料調節弁２２を絞り込み燃料ＣがＰ
２′とＰ２の差に相当する分だけ減少する。Ｐ１′＞Ｐ
１の場合にはＰ２′＜Ｐ２となり動作が反転する。[0033] Therefore, in the arithmetic and control unit 7 of FIG. 2 inputs P1 to the target value setting unit 73 'changes to a target value signal from P2 * P2 *' P1 changes. Therefore, the deviation from P2, which is the value of the rectifier output measurement signal d2 at this time, is input to the proportional-plus-integral element 72 for performing automatic power adjustment control, and the control signal e output from the proportional-plus-integral element 72 is [P2 * '-P2]. Therefore, by this feedback control, the output of the rectifying device 5 in FIG.
P2 'corresponding to 2 * ' is changed. Therefore, the electric power supplied to the electric heater 8 also changes from P2 to P2 ', so that if P1'<P1 here, P2 '> P2, and the temperature h1 of the exhaust heat recovery water is raised to the temperature h2. ,
The temperature of the high temperature water B rises and the measurement signal f of the temperature measuring element 23 increases. Therefore, the temperature controller 24 controls the control valve control signal g
The fuel control valve 22 to reduce the fuel C to P
It is reduced by the amount corresponding to the difference between 2'and P2. P1 '> P
In the case of 1, P2 '<P2 and the operation is reversed.

【００３４】従って、この燃料電池発電システムでは負
荷１０が変化しても燃料電池プラント２内の燃料電池本
体１の直流出力は変化せず、また燃料電池発電システム
の電気出力＋熱出力は排熱回収水加熱用温水ボイラ２１
の燃料Ｃが調節されることで一定となり、燃料電池プラ
ント２は安定運転される。Therefore, in this fuel cell power generation system, the DC output of the fuel cell main body 1 in the fuel cell plant 2 does not change even if the load 10 changes, and the electric output + heat output of the fuel cell power generation system is the exhaust heat. Hot water boiler 21 for heating recovered water
The fuel C is adjusted to be constant and the fuel cell plant 2 is stably operated.

【００３５】（第１の実施形態） 図３は本発明の燃料電池発電システムの第１の実施形態
の構成例を示し、図４は図３の整流装置制御用演算制御
装置７′の内部構成例を示す。(First Embodiment) FIG. 3 shows a structural example of the first embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention, and FIG. 4 shows the internal structure of the rectifying device controlling arithmetic and control unit 7'of FIG. Here is an example:

【００３６】図３に示す燃料電池発電システムでは、燃
料電池１の出力電圧が燃料電池電圧測定器１８により計
測され、燃料電池電圧測定器１８から出力された燃料電
池電圧計測信号ｌと整流装置５の出力を計測する整流装
置出力測定器１１から出力された整流装置出力計測信号
ｄ２とが整流装置制御用演算制御装置７′に入力され、
整流装置制御用演算制御装置７′の出力信号ｅにより整
流装置５が制御される。その他の構成は図１と同様であ
る。In the fuel cell power generation system shown in FIG. 3, the output voltage of the fuel cell 1 is measured by the fuel cell voltage measuring device 18, and the fuel cell voltage measuring signal 1 output from the fuel cell voltage measuring device 18 and the rectifying device 5 are used. The rectification device output measurement signal d2 output from the rectification device output measuring device 11 for measuring the output of the rectification device is input to the rectification device control arithmetic control device 7 ',
The rectifying device 5 is controlled by the output signal e of the rectifying device controlling arithmetic and control unit 7 '. Other configurations are the same as those in FIG.

【００３７】本例の整流装置制御用演算制御装置７′
は、図４に示すように、燃料電池電圧計測信号ｌを符号
反転させるための反転増幅器７４と、自動電圧調整制御
を行うための前段の比例積分要素７５と、自動電圧調整
制御の目標値となる電池電圧目標値ＶFC * の設定を行う
設定器７６と、比例積分要素７５の出力を符号反転させ
るための反転増幅器７７とを有し、反転増幅器７７の出
力と整流装置出力計測信号ｄ２を符号反転するための反
転増幅器７１の出力の偏差が自動電力調整制御を行うた
めの後段の比例積分要素７２に入力し、比例成分要素７
２から制御信号ｅが整流装置５に出力される。Arithmetic control device 7'for controlling the rectifying device of this embodiment
4, as shown in FIG. 4, an inverting amplifier 74 for inverting the sign of the fuel cell voltage measurement signal l, a proportional-integral element 75 in the preceding stage for performing automatic voltage adjustment control, and a target value for automatic voltage adjustment control. A setter 76 for setting the battery voltage target value V FC * and an inverting amplifier 77 for inverting the sign of the output of the proportional-plus-integral element 75. The output of the inverting amplifier 77 and the rectifier output measurement signal d2 are The deviation of the output of the inverting amplifier 71 for inverting the sign is input to the proportional integral element 72 in the latter stage for performing the automatic power adjustment control, and the proportional component element 7
A control signal e is output from 2 to the rectifying device 5.

【００３８】次に、図３および図４を参照して本実施形
態例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【００３９】図３の構成において、この燃料電池発電シ
ステムの定格電気出力がＰ０の時に、燃料電池電圧は定
格電圧ＶFCになっている。この状態で負荷１０での消費
電力がＰ１からＰ１′に変わると、整流装置５の出力が
まだ変化していない時点でＰ１′＜Ｐ１の時には、燃料
電池電圧は増加する。In the configuration of FIG. 3, when the rated electric output of this fuel cell power generation system is P0, the fuel cell voltage is the rated voltage V FC . When the power consumption in the load 10 changes from P1 to P1 ′ in this state, the fuel cell voltage increases when P1 ′ <P1 when the output of the rectifying device 5 has not changed yet.

【００４０】この時に燃料電池電圧計測信号ｌはｌ′に
増加して、図４に示した設定器７６の目標値ＶFC * が燃
料電池電圧の定格値にセットされていれば、ＶFC * ＜Ｖ
FCの計測値となり、前段の比例積分要素７５にＶFC * −
ＶFC＜０の偏差信号が入力される。図４の整流装置制御
用演算制御装置７′ではこの比例積分要素７５の出力Ｐ
２* * はＰ２* * ′に減少し、反転増幅器７７により符
号反転するので、整流装置５の自動電力制御の目標値Ｐ
２* はＰ２* ′に増加する。At this time, the fuel cell voltage measurement signal 1 increases to 1 ', and if the target value V FC * of the setter 76 shown in FIG. 4 is set to the rated value of the fuel cell voltage, V FC * <V
It becomes the measured value of FC , and V FC * − in the proportional-integral element 75 in the previous stage.
A deviation signal of V FC <0 is input. In the arithmetic and control unit 7'for controlling the rectifying device shown in FIG.
2 * * was reduced to P2 * * ', since the sign inversion by inverting amplifier 77, the automatic power control of the rectifier device 5 target value P
2 * increases to P2 * '.

【００４１】従って、この時の整流装置出力計測信号ｄ
２による値であるＰ２との偏差が自動電力調整制御用の
後段の比例積分要素７２に入力され、制御信号ｅは［Ｐ
２*′−Ｐ２* ］となる。よって、このフィードバック
制御によって図３において整流装置５の出力は整流装置
出力測定器１１の整流装置出力信号ｄ２によりＰ２*′
に相当するＰ２′まで変更される。従って、逆変換装置
３の出力電力がＰ２−Ｐ２′分増加して、燃料電池電圧
ＶFCは目標値のＶFC * となる。Therefore, the rectifier output measurement signal d at this time
The deviation from P2, which is the value due to 2, is input to the proportional-integral element 72 in the subsequent stage for automatic power adjustment control, and the control signal e becomes [P
2 * ′-P2 * ]. Therefore, the output of the rectifier device 5 in FIG. 3 by the feedback control by the rectifier output signal d2 of the rectifier device output measuring instrument 11 P2 * '
Is changed to P2 'corresponding to. Therefore, the output power of the reverse converter 3 increases by P2-P2 ', and the fuel cell voltage V FC becomes the target value V FC * .

【００４２】このため、電気ヒータ８へ供給される電力
もＰ２からＰ２′まで増加するので、排熱回収水の温度
ｈ１は温度ｈ２まで昇温され、高温水Ｂの温度が上昇し
て測温素子２３の計測信号ｆが増加する。その結果、温
度調節器２４は調節弁制御信号ｇを変化させて燃料調節
弁２２を絞り込み、燃料ＣがＰ２′とＰ２の差に相当す
る分だけ減少する。Ｐ１′＞Ｐ１の場合には燃料電池電
圧が減少することから、Ｐ２′＜Ｐ２となり動作が反転
する。Therefore, the electric power supplied to the electric heater 8 also increases from P2 to P2 ', so that the temperature h1 of the exhaust heat recovery water is raised to the temperature h2 and the temperature of the high temperature water B rises to measure the temperature. The measurement signal f of the element 23 increases. As a result, the temperature controller 24 changes the control valve control signal g to narrow down the fuel control valve 22, and the fuel C is reduced by an amount corresponding to the difference between P2 'and P2. When P1 '> P1, the fuel cell voltage decreases, so P2'<P2 and the operation is reversed.

【００４３】従って、本実施形態例の燃料電池発電シス
テムでは、負荷１０が変化しても燃料電池プラント２内
の燃料電池本体１の直流出力は殆ど変化せず、また燃料
電池発電システムの電気出力＋熱出力は排熱回収水加熱
用温水ボイラ２１の燃料Ｃが調節されることで一定とな
り、燃料電池プラント２は安定運転される。Therefore, in the fuel cell power generation system of the present embodiment, even if the load 10 changes, the DC output of the fuel cell main body 1 in the fuel cell plant 2 hardly changes, and the electric output of the fuel cell power generation system. The + heat output becomes constant by adjusting the fuel C of the hot water boiler 21 for heating the exhaust heat recovered water, and the fuel cell plant 2 is stably operated.

【００４４】（第２の実施形態） 図５は本発明の燃料電池発電システムの第２の実施形態
の構成例を示し、図６は図５の整流装置制御用の演算制
御装置７″の内部構成例を示す。(Second Embodiment) FIG. 5 shows a configuration example of a second embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention, and FIG. 6 shows the inside of the arithmetic and control unit 7 ″ for controlling the rectifying device of FIG. A configuration example is shown.

【００４５】図５において、燃料電池電流測定器１６か
ら出力された燃料電池電流計測信号ｊと、整流装置５の
出力を計測する整流装置出力測定器１１からの出力信号
ｄ２とが整流装置制御用演算制御装置７″に入力され、
整流装置５は整流装置演算制御装置７″の出力信号ｅに
より制御される。その他の構成は、図１および図３で示
した前述の実施形態例と同様である。In FIG. 5, the fuel cell current measuring signal j output from the fuel cell current measuring device 16 and the output signal d2 from the rectifying device output measuring device 11 for measuring the output of the rectifying device 5 are used for controlling the rectifying device. Input to the arithmetic and control unit 7 ″,
The rectifying device 5 is controlled by the output signal e of the rectifying device arithmetic and control unit 7 ″. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment shown in FIGS.

【００４６】図６に示すように、本例の整流装置制御用
の演算制御装置７″は、燃料電池電流計測信号ｊを符号
反転させるための反転増幅器７４′と、自動電流調整制
御を行うための前段の比例積分要素７５′と、自動電流
調整制御の目標値となる電池電流目標値ＩFC * の設定を
行う設定器７６′とを有し、比例積分要素７５′の出力
と整流装置出力計測信号ｄ２を符号反転するための反転
増幅器７１の出力の偏差が自動電力調整制御を行うため
の後段の比例積分要素７２に入力し、比例成分要素７２
から制御信号ｅが整流装置５に出力される。As shown in FIG. 6, the arithmetic and control unit 7 "for controlling the rectifying device of the present embodiment performs an automatic current adjustment control and an inverting amplifier 74 'for inverting the sign of the fuel cell current measurement signal j. Of the proportional-integral element 75 'and the output of the rectifier device, and a setter 76' for setting the battery current target value I FC * that is the target value of the automatic current adjustment control. The deviation of the output of the inverting amplifier 71 for inverting the sign of the measurement signal d2 is input to the proportional-integral element 72 in the subsequent stage for performing automatic power adjustment control, and the proportional-component element 72
Outputs a control signal e to the rectifier 5.

【００４７】次に、図５および図６を参照して本実施形
態例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【００４８】図５の構成において、この燃料電池発電シ
ステムの定格電気出力がＰ０の時に、燃料電池電流が定
格電流ＩFCになっている。この状態で負荷１０での消費
電力がＰ１からＰ１′に変わると、整流装置５の出力が
まだ変化していない時点でＰ１′＜Ｐ１の時には、燃料
電池電流は減少する。In the configuration of FIG. 5, when the rated electric output of this fuel cell power generation system is P0, the fuel cell current is the rated current I FC . When the power consumption in the load 10 changes from P1 to P1 ′ in this state, the fuel cell current decreases when P1 ′ <P1 when the output of the rectifier 5 has not changed yet.

【００４９】この時に燃料電池電流計測信号ｊはｊ′に
減少して、図６の目標値ＩFC * が燃料電池電流の定格値
にセットされていれば、ＩFC * ＞ＩFCの計測値となり、
比例積分要素７５′にＩFC * −ＩFC＞０の偏差信号が入
力される。図６の整流装置制御用演算制御装置７″では
比例積分要素７５′を介して、整流装置５の自動電力制
御の目標値Ｐ２* はＰ２* ′に増加する。At this time, the fuel cell current measurement signal j is reduced to j ', and if the target value I FC * of FIG. 6 is set to the rated value of the fuel cell current, the measured value of I FC * > I FC Next to
A deviation signal of I FC * -I FC > 0 is input to the proportional-plus-integral element 75 '. In the rectifier control arithmetic controller 7 ″ of FIG. 6, the target value P2 * for automatic power control of the rectifier 5 increases to P2 * ′ via the proportional-plus-integral element 75 ′.

【００５０】従って、この時の整流装置出力計測信号ｄ
２の値であるＰ２との偏差が自動電力調整制御の比例積
分要素７２に入力され、制御信号ｅは［Ｐ２* ′−Ｐ２
* ］となる。よって、このフィードバック制御によって
図５の整流装置５の出力は整流装置出力測定器１１の整
流装置出力信号ｄ２によりＰ２* ′に相当するＰ２′ま
で変更される。従って、逆変換装置３の出力電力がＰ２
−Ｐ２′分増加して燃料電池電流ＩFC′は目標値ＩFC *
となる。Therefore, the rectifier output measurement signal d at this time
The deviation from P2, which is the value of 2, is input to the proportional-plus-integral element 72 of the automatic power adjustment control, and the control signal e is [P2 * '-P2
* ] Therefore, by this feedback control, the output of the rectifying device 5 of FIG. 5 is changed by the rectifying device output signal d2 of the rectifying device output measuring device 11 to P2 ′ corresponding to P2 * ′. Therefore, the output power of the inverse converter 3 is P2.
The fuel cell current I FC ′ is increased by P2 ′, and the target value I FC *
Becomes

【００５１】この時に電気ヒータ８へ供給される電力も
Ｐ２からＰ２′まで増加するので、排熱回収水の温度ｈ
１は温度ｈ２まで昇温され、高温水Ｂの温度が上昇して
測温素子２３の計測信号ｆが増加する。その結果、温度
調節器２４は調節弁制御信号ｇを変化させて燃料調節弁
２２を絞り込み、燃料ＣがＰ２′とＰ２の差に相当する
分だけ減少する。Ｐ１′＞Ｐ１の場合には燃料電池電流
が減少することから、Ｐ２′＜Ｐ２となり、動作が反転
する。At this time, the electric power supplied to the electric heater 8 also increases from P2 to P2 ', so that the temperature h of the exhaust heat recovery water is increased.
1 is raised to the temperature h2, the temperature of the high temperature water B rises, and the measurement signal f of the temperature measuring element 23 increases. As a result, the temperature controller 24 changes the control valve control signal g to narrow down the fuel control valve 22, and the fuel C is reduced by an amount corresponding to the difference between P2 'and P2. When P1 '> P1, the fuel cell current decreases, so P2'<P2 and the operation is reversed.

【００５２】従って、この実施例の燃料電池発電システ
ムでは、負荷１０が変化しても燃料電池プラント２内の
燃料電池本体１の直流出力は殆ど変化せず、また燃料電
池発電システムの電気出力＋熱出力は排熱回収水加熱用
温水ボイラ２１の燃料Ｃが調節されることで一定とな
り、燃料電池プラント２は安定運転される。Therefore, in the fuel cell power generation system of this embodiment, even if the load 10 changes, the DC output of the fuel cell main body 1 in the fuel cell plant 2 hardly changes, and the electric output of the fuel cell power generation system + The heat output becomes constant by adjusting the fuel C of the hot water boiler 21 for heating the exhaust heat recovered water, and the fuel cell plant 2 is stably operated.

【００５３】（参考例２） 図７は本発明の別の参考例としての燃料電池発電システ
ムの構成を示し、図８は図７のコンバータ装置制御用の
演算制御装置１７の内部構成例を示す。この参考例は、
前述の参考例１と同様に、電力検出部は負荷へ供給され
る交流の電力値を検出する。Reference Example 2 FIG. 7 shows a configuration of a fuel cell power generation system as another reference example of the present invention, and FIG. 8 shows an internal configuration example of the arithmetic and control unit 17 for controlling the converter unit of FIG. . This reference example
Similar to the first reference example described above, the power detection unit detects the AC power value supplied to the load.

【００５４】図７において、１５は燃料電池本体１の両
端からヒータ８へ供給する電力を制御するためのコンバ
ータ装置である。負荷電力測定器６から出力された負荷
電力計測信号ｄ１と、コンバータ装置１５の出力を計測
するコンバータ装置出力測定器１２から出力された直流
電力計測信号ｄ３とがコンバータ装置制御用演算制御装
置１７に入力され、コンバータ装置１５はこのコンバー
タ装置制御用演算制御装置１７の出力信号ｋにより制御
される。その他の構成は図１に示した参考例１と同様で
ある。In FIG. 7, reference numeral 15 is a converter device for controlling the electric power supplied to the heater 8 from both ends of the fuel cell body 1. The load power measurement signal d1 output from the load power measurement device 6 and the DC power measurement signal d3 output from the converter device output measurement device 12 that measures the output of the converter device 15 are sent to the converter device operation control device 17. The converter device 15 is input and is controlled by the output signal k of the arithmetic and control unit 17 for controlling the converter device. Other configurations are similar to those of the reference example 1 shown in FIG.

【００５５】コンバータ装置制御用の演算制御装置１７
は、図８に示すように、直流電力計測信号ｄ３を符号反
転するための反転増幅器７１と、自動電力調整を行うた
めの比例積分要素７２と、目標設定器７３′とから構成
される。Operation controller 17 for controlling converter device
As shown in FIG. 8, is composed of an inverting amplifier 71 for inverting the sign of the DC power measurement signal d3, a proportional integral element 72 for performing automatic power adjustment, and a target setter 73 '.

【００５６】目標設定器７３′は負荷電力計測信号ｄ１
により負荷電力値Ｐ１が入力されると、この負荷電力値
Ｐ１に対応してコンバータ装置１５の設定目標値Ｐ３*
を発生する。図８の場合は、Ｐ０をこの燃料電池プラン
ト２の燃料電池本体の定格出力として、逆変換装置３の
効率をηとすると、目標設定器７３′は、［Ｐ３* ＝Ｐ
０−Ｐ１／η］の演算を実施して、その演算結果のＰ３
* を発生している。The target setter 73 'uses the load power measurement signal d1.
When the load power value P1 is input by, the set target value P3 * of the converter device 15 corresponding to this load power value P1 .
To occur. In the case of FIG. 8, assuming that P0 is the rated output of the fuel cell main body of this fuel cell plant 2 and the efficiency of the inverse conversion device 3 is η, the target setter 73 ′ displays [P3 * = P
0-P1 / η] is calculated, and the calculation result P3
* Is occurring.

【００５７】次に、図７および図８を参照して本参考例
の動作を説明する。Next, the operation of this reference example will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

【００５８】図７において、この燃料電池発電システム
の定格電気出力がＰ０の時に、負荷１０での消費電力が
Ｐ１からＰ１′に変化した場合、負荷電力測定器６の出
力信号ｄ１もＰ１相当値からＰ１′相当値に変化する。In FIG. 7, when the power consumption of the load 10 changes from P1 to P1 'when the rated electric output of the fuel cell power generation system is P0, the output signal d1 of the load power measuring device 6 also has a P1 equivalent value. To P1 'equivalent value.

【００５９】このため、図７のコンバータ装置制御用演
算制御装置１７内では目標設定器７３′への入力Ｐ１が
Ｐ１′に変わり、目標値信号もＰ３* からＰ３* ′に変
化する。従って、この時のコンバータ装置出力計測信号
ｄ３による値であるＰ３との偏差が自動電力調整制御を
行うための比例積分要素７２に入力され、比例積分要素
７２から出力する制御信号ｋは［Ｐ３* ′−Ｐ３* ］と
なる。よって、このフィードバック制御によって図７の
コンバータ装置１５の出力はコンバータ装置出力測定器
１２のコンバータ装置出力信号ｄ３によりＰ３* ′に相
当するＰ３′まで変更される。[0059] Therefore, in the converter device for controlling the arithmetic and control unit 17 of FIG. 7 target setting unit 73 'inputs P1 to the P1' changes to the target value signal also changes from P3 * P3 * '. Therefore, the deviation from P3, which is the value of the converter output measurement signal d3 at this time, is input to the proportional-plus-integral element 72 for performing automatic power adjustment control, and the control signal k output from the proportional-plus-integral element 72 is [P3 * ′ -P3 * ]. Therefore, by this feedback control, the output of the converter device 15 in FIG. 7 is changed by the converter device output signal d3 of the converter device output measuring device 12 to P3 ′ corresponding to P3 * ′.

【００６０】このため、電気ヒータ８へ供給される電流
もＰ３からＰ３′まで変更される。ここでＰ１′＜Ｐ１
とすればＰ３′＞Ｐ３となり、排熱回収水の温度ｈ１は
温度ｈ２まで昇温され、高温水Ｂの温度が上昇して測温
素子２３の計測信号ｆが増加する。よって、温度調節器
２４は調節弁制御信号ｇを変化させて、燃料調節弁２２
を絞り込み、燃料ＣがＰ３′とＰ３の差に相当する分だ
け減少する。Ｐ１′＞Ｐ１の場合にはＰ３′＜Ｐ３とな
り動作が反転する。Therefore, the current supplied to the electric heater 8 is also changed from P3 to P3 '. Where P1 '<P1
Then, P3 ′> P3, the temperature h1 of the exhaust heat recovery water is raised to the temperature h2, the temperature of the high temperature water B rises, and the measurement signal f of the temperature measuring element 23 increases. Therefore, the temperature controller 24 changes the control valve control signal g to change the fuel control valve 22.
The fuel C is reduced by an amount corresponding to the difference between P3 'and P3. When P1 '> P1, P3'<P3 and the operation is reversed.

【００６１】従って、この燃料電池発電システムでは、
負荷１０が変化しても燃料電池プラント２内の燃料電池
本体１の直流電流は変化せず、また燃料電池発電システ
ムの電気出力＋熱出力は排熱回収水加熱用温水ボイラ２
１の燃料Ｃが調節されることで一定となり、燃料電池プ
ラント２は安定運転される。Therefore, in this fuel cell power generation system,
Even if the load 10 changes, the DC current of the fuel cell main body 1 in the fuel cell plant 2 does not change, and the electric output + heat output of the fuel cell power generation system is the hot water boiler 2 for heating the exhaust heat recovered water 2
The fuel C of No. 1 becomes constant by being adjusted, and the fuel cell plant 2 is stably operated.

【００６２】（第３の実施形態） 図９は本発明の燃料電池発電システムの第３の実施形態
の構成例を示し、図１０は図９のコンバータ装置制御用
の演算制御装置１７′の内部構成例を示す。(Third Embodiment) FIG. 9 shows a configuration example of a third embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention, and FIG. 10 shows the inside of the arithmetic control unit 17 'for controlling the converter device of FIG. A configuration example is shown.

【００６３】図９において、燃料電池電圧測定器１８か
ら出力された燃料電池電圧計測信号ｌとコンバータ装置
１５の出力を計測するコンバータ装置出力測定器１２か
らの出力信号ｄ３とがコンバータ装置制御用の演算制御
装置１７′入力され、コンバータ装置１５はこのコンバ
ータ装置制御用の演算制御装置１７′の出力信号ｋによ
り制御される。その他の構成は図７の参考例と同様であ
る。In FIG. 9, the fuel cell voltage measurement signal 1 output from the fuel cell voltage measuring device 18 and the output signal d3 from the converter device output measuring device 12 measuring the output of the converter device 15 are used for controlling the converter device. The arithmetic and control unit 17 'is input and the converter unit 15 is controlled by the output signal k of the arithmetic and control unit 17' for controlling the converter unit. Other configurations are similar to those of the reference example of FIG. 7.

【００６４】図１０の演算制御装置１７′の構成は基本
的に図４の構成と同じであり、異なるところは自動電力
調整制御を行うための入力信号がコンバータ装置計測信
号ｄ３に変わった点のみである。The configuration of the arithmetic and control unit 17 'of FIG. 10 is basically the same as that of FIG. 4, except that the input signal for performing the automatic power adjustment control is changed to the converter unit measurement signal d3. Is.

【００６５】次に、図９および図１０を参照して本実施
形態例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

【００６６】図９において、この燃料電池発電システム
の定格電気出力がＰ０の時に、燃料電池電圧は定格電圧
ＶFCになっている。この状態で負荷１０での消費電力が
Ｐ１からＰ１′に変わると、コンバータ装置１５の出力
がまだ変化していない時点でＰ１′＜Ｐ１の時には、燃
料電池電圧は増加する。In FIG. 9, when the rated electric output of this fuel cell power generation system is P0, the fuel cell voltage is the rated voltage V FC . When the power consumption in the load 10 changes from P1 to P1 ′ in this state, the fuel cell voltage increases when P1 ′ <P1 when the output of the converter device 15 has not changed yet.

【００６７】この時に燃料電池電圧計測信号ｌはｌ′に
増加して、図１０の目標値ＶFC * が燃料電池電圧の定格
値にセットされていれば、ＶFC * ＜ＶFCの計測値とな
り、前段の比例積分要素７５にＶFC * −ＶFC＜０の信号
が入力される。図１０のコンバータ装置制御用演算制御
装置１７′ではこの比例積分要素７５の出力Ｐ３**はＰ
３**′に減少し、反転増幅器７７により符号反転するの
で、コンバータ装置１５の自動電力調整の目標値Ｐ３*
はＰ３* ′に増加する。At this time, the fuel cell voltage measurement signal 1 is increased to 1 ', and if the target value V FC * of FIG. 10 is set to the rated value of the fuel cell voltage, the measured value of V FC * <V FC Therefore, the signal of V FC * −V FC <0 is input to the proportional-plus-integral element 75 in the previous stage. In the converter control arithmetic controller 17 'of FIG. 10, the output P3 ** of the proportional-plus-integral element 75 is P
Since it is reduced to 3 ** 'and the sign is inverted by the inverting amplifier 77, the target value P3 * of the automatic power adjustment of the converter device 15 is obtained .
Increases to P3 * '.

【００６８】従って、この時のコンバータ装置出力計測
信号ｄ３による値であるＰ３との偏差が自動電力調整制
御用の後段の比例積分要素７２に入力され、制御信号ｋ
は［Ｐ３* ′−Ｐ３* ］となる。よって、このフィード
バック制御によって図８においてコンバータ装置１５の
出力はコンバータ装置出力測定器１２のコンバータ装置
出力信号ｄ３によりＰ３* ′に相当するＰ３′まで変更
される。従って、コンバータ装置１５の出力がＰ３′ま
で増加するので、Ｐ３−Ｐ３′分の増加により燃料電池
電圧ＶFC′はＶFC * まで減少する。Therefore, the deviation from P3, which is the value obtained by the converter device output measurement signal d3 at this time, is input to the proportional integral element 72 in the subsequent stage for automatic power adjustment control, and the control signal k
Becomes [P3 * '-P3 * ]. Therefore, by this feedback control, the output of the converter device 15 is changed to P3 'corresponding to P3 * ' by the converter device output signal d3 of the converter device output measuring device 12 in FIG. Therefore, 'since increased to, P3-P3' output of the converter device 15 P3 fuel cell voltage V FC by increased content 'is reduced to V FC *.

【００６９】この時に電気ヒータ８へ供給される電力も
Ｐ３からＰ３′まで増加するので、排熱回収水の温度ｈ
１は温度ｈ２まで昇温され、高温水Ｂの温度が上昇して
測温素子２３の計測信号ｆが増加する。その結果、温度
調節器２４は調節弁制御信号ｇを変化させて燃料調節弁
２２に絞り込み、燃料ＣがＰ３′とＰ３の差に相当する
分だけ減少する。Ｐ１′＞Ｐ１の場合には燃料電池電圧
が減少することから、Ｐ２′＜Ｐ２となり動作が反転す
る。At this time, the electric power supplied to the electric heater 8 also increases from P3 to P3 '.
1 is raised to the temperature h2, the temperature of the high temperature water B rises, and the measurement signal f of the temperature measuring element 23 increases. As a result, the temperature controller 24 changes the control valve control signal g to narrow it down to the fuel control valve 22, and the fuel C is reduced by an amount corresponding to the difference between P3 'and P3. When P1 '> P1, the fuel cell voltage decreases, so P2'<P2 and the operation is reversed.

【００７０】従って、本実施形態例の燃料電池発電シス
テムでは、負荷１０が変化しても燃料電池プラント２内
の燃料電池本体１の直流出力は殆ど変化せず、また燃料
電池発電システムの電気出力＋熱出力は排熱回収水加熱
用温水ボイラ２１の燃料Ｃが調節されることで一定とな
り、燃料電池プラント２は安定運転される。Therefore, in the fuel cell power generation system of the present embodiment, even if the load 10 changes, the DC output of the fuel cell main body 1 in the fuel cell plant 2 hardly changes, and the electrical output of the fuel cell power generation system. The + heat output becomes constant by adjusting the fuel C of the hot water boiler 21 for heating the exhaust heat recovered water, and the fuel cell plant 2 is stably operated.

【００７１】（第４の実施形態） 図１１は本発明の燃料電池発電システムの第４の実施形
態の構成例を示し、図１２は図１１のコンバータ装置制
御用演算制御装置１７″の内部構成例を示す。(Fourth Embodiment) FIG. 11 shows a configuration example of a fourth embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention, and FIG. 12 is an internal configuration of the converter control arithmetic control unit 17 ″ of FIG. Here is an example:

【００７２】図１１において、燃料電池電流測定器１６
から出力された燃料電池電流計測信号ｊとコンバータ装
置１５の出力を計測するコンバータ装置出力測定器１２
からの出力信号ｄ３とがコンバータ装置制御用演算制御
装置１７″に入力され、コンバータ装置１５はこのコン
バータ装置制御用演算制御装置１７″の出力信号ｋによ
り制御される。その他の構成は図９の構成と同様であ
る。In FIG. 11, the fuel cell current measuring device 16
Converter device output measuring instrument 12 for measuring the fuel cell current measurement signal j output from the converter and the output of the converter device 15.
Output signal d3 from the converter device 15 is input to the converter device controlling arithmetic control device 17 ″, and the converter device 15 is controlled by the output signal k of the converter device controlling arithmetic control device 17 ″. The other configuration is similar to that of FIG.

【００７３】図１２のコンバータ装置制御用演算制御装
置１７″の構成は基本的に図６の構成と同じであり、異
なるところは自動電力調整制御を行うための入力信号が
コンバータ出力計測信号ｄ３に変わった点のみである。12 is basically the same as that of FIG. 6 except that the input signal for performing the automatic power adjustment control is the converter output measurement signal d3. The only difference is that.

【００７４】次に、図１１および図１２を参照して本実
施形態例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

【００７５】図１１において、この燃料電池発電システ
ムの定格電気出力がＰ０の時に、燃料電池電流が定格電
流ＩFCになっている。この状態で負荷１０での消費電力
がＰ１からＰ１′に変わり、コンバータ装置１５の出力
がまだ変化していない時点で、かつＰ１′＜Ｐ１の時に
は、燃料電池電流は減少する。In FIG. 11, when the rated electric output of this fuel cell power generation system is P0, the fuel cell current is the rated current I FC . In this state, the power consumption in the load 10 changes from P1 to P1 ', the fuel cell current decreases when the output of the converter device 15 has not changed and when P1'<P1.

【００７６】この時に、燃料電池電流計測信号ｊはｊ′
に減少して、図１２の目標値ＩFC *が燃料電池電流の定
格値にセットされていれば、ＩFC * ＞ＩFCの計測値とな
り、前段の比例積分要素７５′にＩFC * −ＩFC＞０の信
号が入力される。図１２のコンバータ装置制御用演算制
御装置１７″では、比例積分要素７５′を介してコンバ
ータ装置１５の自動電力調整制御の目標値Ｐ３* はＰ３
* ′まで増加する。At this time, the fuel cell current measurement signal j is j '.
12 and the target value I FC * in FIG. 12 is set to the rated value of the fuel cell current, I FC * > I FC becomes the measured value, and I FC * − is added to the proportional-integral element 75 ′ in the preceding stage. A signal of I FC > 0 is input. In the converter control arithmetic controller 17 ″ of FIG. 12, the target value P3 * of the automatic power adjustment control of the converter 15 is P3 via the proportional-plus-integral element 75 ′.
* Increases to ′.

【００７７】従って、この時のコンバータ装置出力計測
信号ｄ３の値であるＰ３との偏差が自動電力調整制御用
の後段の比例積分要素７２に入力され、制御信号ｋは
［Ｐ３* ′−Ｐ３* ］となる。よって、このフィードバ
ック制御によって図１１においてコンバータ装置１５の
出力はコンバータ装置出力測定器１２の出力信号ｄ３に
よりＰ３* ′に相当するＰ３′まで変更される。従っ
て、コンバータ装置１５の出力がＰ３′まで増加するの
で、Ｐ′３−Ｐ３分の増加により燃料電池電流ＩFCはＩ
FC * まで増加する。Therefore, the deviation from P3 which is the value of the converter device output measurement signal d3 at this time is input to the proportional integral element 72 in the latter stage for automatic power adjustment control, and the control signal k is [P3 * '-P3 *. ] Becomes. Therefore, by this feedback control, the output of the converter device 15 is changed to P3 'corresponding to P3 * ' by the output signal d3 of the converter device output measuring device 12 in FIG. Therefore, the output of the converter device 15 increases to P3 ', and the fuel cell current I FC is increased to I'by the increase of P'3-P3.
Increase to FC * .

【００７８】この時に電気ヒータ８へ供給される電力も
Ｐ３からＰ３′まで増加するので、排熱回収水の温度ｈ
１は温度ｈ２まで昇温され、高温水Ｂの温度が上昇して
測温素子２３の計測信号ｆが増加する。その結果、温度
調節器２４は調節弁制御信号ｇを変化させて燃料調節弁
２２を絞り込み、燃料ＣがＰ３′とＰ３の差に相当する
分だけ減少する。Ｐ１′＞Ｐ１の場合には燃料電池電流
が増加することから、Ｐ３′＜Ｐ３となり、動作が反転
する。At this time, the electric power supplied to the electric heater 8 also increases from P3 to P3 '.
1 is raised to the temperature h2, the temperature of the high temperature water B rises, and the measurement signal f of the temperature measuring element 23 increases. As a result, the temperature controller 24 changes the control valve control signal g to narrow down the fuel control valve 22, and the fuel C is reduced by an amount corresponding to the difference between P3 'and P3. When P1 '> P1, the fuel cell current increases, so P3'<P3, and the operation is reversed.

【００７９】従って、本実施形態例の燃料電池発電シス
テムでは、負荷１０が変化しても燃料電池プラント２内
の燃料電池本体１の直流電流は殆ど変化せず、また燃料
電池発電システムの電気出力＋熱出力も排熱回収水加熱
用温水ボイラ２１の燃料Ｃが調節されることで一定とな
り、燃料電池プラント２は安定運転することができる。Therefore, in the fuel cell power generation system of this embodiment, the DC current of the fuel cell main body 1 in the fuel cell plant 2 hardly changes even if the load 10 changes, and the electric output of the fuel cell power generation system is changed. The + heat output also becomes constant by adjusting the fuel C of the hot water boiler 21 for heating the exhaust heat recovered water, and the fuel cell plant 2 can be operated stably.

【００８０】[0080]

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の燃料電池
発電システムによれば、燃料電池発電システムの排熱回
収水系統に燃料電池発電出力の一部または全部を供給す
る電気ヒータを有する加熱器を設置し、この電気ヒータ
のへ加熱電力を負荷で消費する交流電力の変動に対応し
て調節制御するので、負荷電力の変動を排熱回収水系統
への熱出力の変動に置き換え、負荷電力の変動に拘らず
燃料電池出力をほぼ一定として運転し、燃料電池発電シ
ステム全体の電気出力＋熱出力を一定に保つことができ
る。As described above, according to the fuel cell power generation system of the present invention, the exhaust gas heat recovery water system of the fuel cell power generation system has the electric heater for supplying a part or all of the fuel cell power generation output. Since a heater is installed and the heating power to this electric heater is adjusted and controlled according to the fluctuation of the AC power consumed by the load, the fluctuation of the load power is replaced with the fluctuation of the heat output to the waste heat recovery water system, It is possible to keep the fuel cell output almost constant regardless of the fluctuation of the load power, and to keep the electric output + heat output of the entire fuel cell power generation system constant.

【００８１】また、本発明によれば、負荷変動時は排熱
回収水の昇温のために用いられていた燃料が変化するだ
けで、燃料電池プラント内の燃料電池本体の直流出力は
定格で運転できるため、負荷変動に対して燃料電池発電
システム全体での効率を低下させること無しに運転でき
る。Further, according to the present invention, when the load fluctuates, only the fuel used for raising the temperature of the exhaust heat recovery water changes, and the DC output of the fuel cell main body in the fuel cell plant is rated. Since the fuel cell system can be operated, it can be operated without reducing the efficiency of the entire fuel cell power generation system against load changes.

【００８２】すなわち、電気ヒータに供給された負荷の
変動分に相当する電力は燃料電池発電システムの熱出力
に置き換えられて排熱回収水の温度が上昇し、一方排熱
回収水系統に設置された加熱用温水ボイラは回収水温度
を一定以上に保つように制御されているため、回収水の
温度上昇に見合う分だけボイラ燃料が節約される。従っ
て、本発明による燃料電池発電システムでは、交流負荷
で消費電力が変動しても燃料電池発電システムの総出力
である電力＋熱出力は変化せず、排熱回収水系統の昇温
のために用いられていた燃料が減少するだけで、燃料電
池プラントの直流出力は一定で運転できるので、安定運
転ができ、かつ交流負荷の変動に対しても追従ができ
る。また、交流負荷での消費電力が変動しても燃料電池
発電プラント内の燃料電池本体の直流出力は定格で運転
できるため、燃料電池発電システム全体での効率を低下
させること無しに運転できる。That is, the electric power corresponding to the fluctuation of the load supplied to the electric heater is replaced by the heat output of the fuel cell power generation system to raise the temperature of the exhaust heat recovery water, while being installed in the exhaust heat recovery water system. Since the hot water boiler for heating is controlled so as to keep the temperature of the recovered water at a certain level or higher, the boiler fuel is saved in proportion to the rise in the temperature of the recovered water. Therefore, in the fuel cell power generation system according to the present invention, the total power + heat output of the fuel cell power generation system does not change even if the power consumption fluctuates due to the AC load, and the temperature of the exhaust heat recovery water system is raised. Since the DC output of the fuel cell plant can be operated at a constant level simply by reducing the amount of fuel used, stable operation can be performed and fluctuations in AC load can be followed. Further, even if the power consumption in the AC load fluctuates, the DC output of the fuel cell main body in the fuel cell power generation plant can be operated at the rated value, so that the fuel cell power generation system can be operated without lowering the efficiency of the entire system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の参考例としての燃料電池発電システム
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell power generation system as a reference example of the present invention.

【図２】図１の整流装置制御用演算制御装置７の内部構
成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration example of a rectifying device controlling arithmetic and control unit 7 of FIG.

【図３】本発明の燃料電池発電システムの第１の実施形
態の構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a first embodiment of a fuel cell power generation system of the present invention.

【図４】図３の整流装置制御用演算制御装置７′の内部
構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration example of a rectifying device controlling arithmetic and control unit 7'of FIG.

【図５】本発明の燃料電池発電システムの第２の実施形
態の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a second embodiment of the fuel cell power generation system of the present invention.

【図６】図５の整流装置制御用演算制御装置７″の内部
構成例を示すブロック図である。6 is a block diagram showing an example of the internal configuration of a rectifying device controlling arithmetic and control unit 7 ″ of FIG.

【図７】本発明の別の参考例としての燃料電池発電シス
テムの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell power generation system as another reference example of the present invention.

【図８】図７のコンバータ装置制御用演算制御装置１７
の内部構成例を示すブロック図である。8 is an arithmetic control device 17 for controlling the converter device of FIG.
3 is a block diagram showing an example of the internal configuration of FIG.

【図９】本発明の燃料電池発電システムの第３の実施形
態の構成例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a third embodiment of a fuel cell power generation system of the present invention.

【図１０】図９のコンバータ装置制御用演算制御装置１
７′の内部構成例を示すブロック図である。FIG. 10 is an arithmetic control device 1 for controlling the converter device of FIG.
It is a block diagram which shows the internal structural example of 7 '.

【図１１】本発明の燃料電池発電システムの第４の実施
形態の構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a fourth embodiment of a fuel cell power generation system of the present invention.

【図１２】図１１のコンバータ装置制御用演算制御装置
１７″の内部構成例を示すブロック図である。12 is a block diagram showing an example of the internal configuration of a converter device control arithmetic control device 17 ″ of FIG.

【図１３】従来の燃料電池発電システムの構成の一例を
示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an example of a configuration of a conventional fuel cell power generation system.

【図１４】従来の燃料電池発電システムの他の構成例を
示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing another configuration example of a conventional fuel cell power generation system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 燃料電池（燃料電池本体） ２ 燃料電池プラント ３ 逆変換装置 ４ 燃料電池プラント排熱回収用の熱交換器 ５ ヒータ電力調整用の整流装置（電力変換装置） ６ 負荷電力測定器 ７，７′，７″ 整流装置制御用の演算制御装置 ８ 電気ヒータ ９ 排熱回収水加熱器 １０ 負荷（電気負荷） １１ 整流装置出力測定器 １２ コンバータ装置出力測定器 １６ 燃料電池電流測定器 １８ 燃料電池電圧測定器 １７，１７′，１７″ コンバータ装置制御用の演算制
御装置 ２０ 高温水温度調整用の熱交換器（昇温用熱交換器） ２１ 加熱用温水ボイラ ２２ 温水ボイラの燃料調節弁 ２３ 測温素子 ２４ 温度調節器 ３０ 比較器 ３１ 制限電圧設定器 ３２ 交流スイッチ ３３ 直流スイッチ ３８ ダミーヒータ ３９ 水蒸気発生器 ７１，７４，７７ 反転増幅器 ７２，７５，７５′ 比例積分器 ７３ Ｐ２目標値設定器 ７３′ Ｐ３目標値設定器 ７６ 燃料電池電圧目標値設定器 ７６′ 燃料電池電流目標値設定器 Ａ 排熱回収用冷水 Ｂ 排熱回収用高温水 Ｃ 温水ボイラ燃料 ｄ１ 負荷電力計測信号 ｄ２ 整流器出力計測信号 ｄ３ コンバータ装置出力信号 ｅ 整流装置制御信号 ｆ 高温水温度信号 ｇ 燃料調節弁制御信号 ｈ１ 排熱回収水燃料電池プラント出口温度 ｈ２ 排熱回収水加熱器出口温度 ｊ 燃料電池電流計測信号 ｋ コンバータ装置制御信号 ｌ 燃料電池電圧計測信号1 Fuel Cell (Fuel Cell Main Body) 2 Fuel Cell Plant 3 Inverter 4 Heat Exchanger for Fuel Cell Plant Exhaust Heat Recovery 5 Rectifier (Power Converter) 6 for Adjusting Heater Power 6 Load Power Measuring Devices 7, 7 ' , 7 ″ Arithmetic control device for rectifier control 8 Electric heater 9 Exhaust heat recovery water heater 10 Load (electric load) 11 Rectifier output measuring instrument 12 Converter device output measuring instrument 16 Fuel cell current measuring instrument 18 Fuel cell voltage measuring Unit 17, 17 ', 17 "Operation control device for controlling converter device 20 Heat exchanger for adjusting high-temperature water temperature (heat exchanger for raising temperature) 21 Hot water boiler for heating 22 Fuel control valve for hot water boiler 23 Temperature measuring element 24 Temperature Controller 30 Comparator 31 Limiting Voltage Setting Device 32 AC Switch 33 DC Switch 38 Dummy Heater 39 Steam Generator 71, 74, 77 Inverting Amplifier 72, 75, 7 5'proportional integrator 73 P2 target value setter 73 'P3 target value setter 76 fuel cell voltage target value setter 76' fuel cell current target value setter A cold water for exhaust heat recovery B hot water for exhaust heat recovery C hot water Boiler fuel d1 Load power measurement signal d2 Rectifier output measurement signal d3 Converter device output signal e Rectifier control signal f High temperature water temperature signal g Fuel control valve control signal h1 Exhaust heat recovery water Fuel cell plant outlet temperature h2 Exhaust heat recovery water heater Outlet temperature j Fuel cell current measurement signal k Converter device control signal l Fuel cell voltage measurement signal

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 直流電力を出力する燃料電池プラント
と、該直流出力を交流に変換して負荷に供給する逆変換
装置と、該燃料電池プラントの排熱を回収するための排
熱回収水系統と、該排熱回収水系統の回収水の温度を一
定以上に保つための加熱用ボイラとを備えている燃料電
池発電システムにおいて、 前記排熱回収水系統に設置されて前記逆変換装置から電
力を供給される電気ヒータにより排熱回収水を加熱する
加熱器と、 前記燃料電池プラント内の燃料電池部の両端電圧値を検
出して該検出値に相当する電池電圧検出信号を発生する
電池電圧検出部と、 前記電気ヒータと前記逆変換装置間に接続され該逆変換
装置の交流電力を直流に変換して該電気ヒータへ供給す
る電力変換装置と、 前記電池電圧検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱
回収水系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の
演算を行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電
力を制御する演算制御装置とを具備することを特徴とす
る燃料電池発電システム。1. A fuel cell plant that outputs direct-current power, an inverse converter that converts the direct-current output to alternating current and supplies it to a load, and an exhaust heat recovery water system for recovering exhaust heat of the fuel cell plant. And a heating boiler for maintaining the temperature of the recovered water of the exhaust heat recovered water system at a certain temperature or higher, the electric power from the reverse converter installed in the exhaust heat recovered water system. A heater for heating the exhaust heat recovery water by an electric heater supplied with the battery, and a battery voltage for detecting a voltage value across the fuel cell in the fuel cell plant and generating a battery voltage detection signal corresponding to the detected value. A detection unit, a power conversion device connected between the electric heater and the inverse conversion device and converting AC power of the inverse conversion device into direct current and supplying the electric heater to the electric heater; and load power based on the battery voltage detection signal. The variation of Fuel cell power generation system characterized by comprising an arithmetic control unit for controlling the output power of the power conversion apparatus by said calculation result performs predetermined calculation to replace the variation in heat output to the heat recovery water system. 【請求項２】 直流電力を出力する燃料電池プラント
と、該直流出力を交流に変換して負荷に供給する逆変換
装置と、該燃料電池プラントの排熱を回収するための排
熱回収水系統と、該排熱回収水系統の回収水の温度を一
定以上に保つための加熱用ボイラとを備えている燃料電
池発電システムにおいて、 前記排熱回収水系統に設置されて前記逆変換装置から電
力を供給される電気ヒータにより排熱回収水を加熱する
加熱器と、 前記燃料電池プラント内の燃料電池部の出力直流電流値
を検出して該検出値に相当する電池電流検出信号を発生
する電池電流検出部と、 前記電気ヒータと前記逆変換装置間に接続され該逆変換
装置の交流電力を直流に変換して該電気ヒータへ供給す
る電力変換装置と、 前記電池電流検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱
回収水系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の
演算を行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電
力を制御する演算制御装置とを具備することを特徴とす
る燃料電池発電システム。2. A fuel cell plant that outputs direct current power, an inverse converter that converts the direct current output into alternating current and supplies it to a load, and an exhaust heat recovery water system for recovering exhaust heat of the fuel cell plant. And a heating boiler for maintaining the temperature of the recovered water of the exhaust heat recovered water system at a certain temperature or higher, the electric power from the reverse converter installed in the exhaust heat recovered water system. A heater that heats the exhaust heat recovery water by an electric heater supplied with the battery, and a battery that detects the output DC current value of the fuel cell unit in the fuel cell plant and generates a battery current detection signal corresponding to the detected value A current detection unit, a power conversion device connected between the electric heater and the reverse conversion device and converting AC power of the reverse conversion device into direct current and supplying the direct current to the electric heater, and a load based on the battery current detection signal Power fluctuations A fuel cell power generation system, comprising: an arithmetic control device that performs a predetermined calculation for replacing the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system and controls the output power of the power conversion device based on the calculation result. system. 【請求項３】 直流電力を出力する燃料電池プラント
と、該直流出力を交流に変換して負荷に供給する逆変換
装置と、該燃料電池プラントの排熱を回収するための排
熱回収水系統と、該排熱回収水系統の回収水の温度を一
定以上に保つための加熱用ボイラとを備えている燃料電
池発電システムにおいて、 前記排熱回収水系統に設置されて前記燃料電池プラント
内の燃料電池両端から電力を供給される電気ヒータによ
り排熱回収水を加熱する加熱器と、 前記燃料電池プラント内の燃料電池部の両端電圧値を検
出してこの検出値に相当する電池電圧検出信号を発生す
る電池電圧検出部と、 前記電気ヒータと前記燃料電池両端部間に接続されて該
電気ヒータへ供給する電力を変換する電力変換装置と、 前記電池電圧検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱
回収水系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の
演算を行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電
力を制御する演算制御装置とを具備することを特徴とす
る燃料電池発電システム。3. A fuel cell plant that outputs DC power, an inverse converter that converts the DC output into AC and supplies the load, and an exhaust heat recovery water system for recovering exhaust heat of the fuel cell plant. And a heating boiler for maintaining the temperature of the recovered water of the exhaust heat recovered water system at a certain temperature or higher, in the fuel cell plant installed in the exhaust heat recovered water system. A heater that heats the exhaust heat recovery water by an electric heater that is supplied with electric power from both ends of the fuel cell, and a cell voltage detection signal that detects the voltage across the fuel cell in the fuel cell plant and that corresponds to this detection value. A battery voltage detection unit that generates the electric power, a power conversion device that is connected between the electric heater and both ends of the fuel cell and converts electric power supplied to the electric heater, and fluctuations in load power based on the battery voltage detection signal. A fuel cell power generation, comprising: an arithmetic control device that performs a predetermined calculation for replacing the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system and controls the output power of the power conversion device based on the calculation result. system. 【請求項４】 直流電力を出力する燃料電池プラント
と、該直流出力を交流に変換して負荷に供給する逆変換
装置と、該燃料電池プラントの排熱を回収するための排
熱回収水系統と、該排熱回収水系統の回収水の温度を一
定以上に保つための加熱用ボイラとを備えている燃料電
池発電システムにおいて、 前記排熱回収水系統に設置されて前記燃料電池プラント
内の燃料電池両端から電力を供給される電気ヒータによ
り排熱回収水を加熱する加熱器と、 前記燃料電池プラント内の燃料電池部の直流出力電流値
を検出してこの検出値に相当する電池電流検出信号を発
生する電池電流検出部と、 前記電気ヒータと前記燃料電池両端部間に接続されて該
電気ヒータへ供給する電力を変換する電力変換装置と、 前記電池電流検出信号を基に負荷電力の変動を前記排熱
回収水系統への熱出力の変動に置き換えるための所定の
演算を行い該演算結果により前記電力変換装置の出力電
力を制御する演算制御装置とを具備することを特徴とす
る燃料電池発電システム。4. A fuel cell plant that outputs DC power, an inverse converter that converts the DC output into AC and supplies the load, and an exhaust heat recovery water system for recovering exhaust heat from the fuel cell plant. And a heating boiler for maintaining the temperature of the recovered water of the exhaust heat recovered water system at a certain temperature or higher, in the fuel cell plant installed in the exhaust heat recovered water system. A heater that heats the exhaust heat recovery water by an electric heater that is supplied with electric power from both ends of the fuel cell, and a DC output current value of the fuel cell section in the fuel cell plant is detected to detect a cell current corresponding to this detection value. A battery current detection unit that generates a signal, a power conversion device that is connected between the electric heater and both ends of the fuel cell and converts electric power supplied to the electric heater, and a load electric power conversion device based on the battery current detection signal. And a calculation control device for controlling the output power of the power conversion device based on the calculation result for performing a predetermined calculation for replacing the motion with the fluctuation of the heat output to the exhaust heat recovery water system. Battery power generation system.
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