JP3422167B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【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。
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。
【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。
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。
【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。
のシステムについて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
施の形態を詳細に説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
態例の動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
態例の動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
形態例の動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
施形態例の動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の構成を示すブロック図である。
【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。
成例を示すブロック図である。
【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。
態の構成例を示すブロック図である。
【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。
構成例を示すブロック図である。
【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。
態の構成例を示すブロック図である。
【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。
構成例を示すブロック図である。
【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。
テムの構成を示すブロック図である。
【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。
の内部構成例を示すブロック図である。
【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。
態の構成例を示すブロック図である。
【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。
７′の内部構成例を示すブロック図である。
【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。
形態の構成例を示すブロック図である。
【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。
１７″の内部構成例を示すブロック図である。
【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。
示すブロック図である。
【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。
示すブロック図である。
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
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
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05940496A JP3422167B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05940496A JP3422167B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
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