JP5707861B2 - Power generation system - Google Patents
Power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5707861B2 JP5707861B2 JP2010242710A JP2010242710A JP5707861B2 JP 5707861 B2 JP5707861 B2 JP 5707861B2 JP 2010242710 A JP2010242710 A JP 2010242710A JP 2010242710 A JP2010242710 A JP 2010242710A JP 5707861 B2 JP5707861 B2 JP 5707861B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- generation device
- power
- fuel
- natural
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
- Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料を消費することで発電する燃料発電装置(例えば燃料電池発電装置)と、自然エネルギー(例えば太陽光又は風力)を用いた自然発電装置(例えば太陽光発電装置又は風力発電装置)とを含む複数種類の分散型電源を電力系統と連系させた発電システムに関し、特に複数種類の分散型電源が同時発電中における電圧上昇抑制制御の実行に際し、複数種類の発電装置の個々の状況に応じて互いに連係して電圧上昇抑制を実行させるようにして発電効率の低下を回避し得るようにした技術に係る。 The present invention relates to a fuel power generation device (for example, a fuel cell power generation device) that generates power by consuming fuel, and a natural power generation device (for example, a solar power generation device or a wind power generation device) that uses natural energy (for example, sunlight or wind power). In particular, a power generation system in which a plurality of types of distributed power sources including a power system are connected to an electric power system, particularly when executing a voltage rise suppression control during the simultaneous power generation of the plurality of types of distributed power sources, Accordingly, the present invention relates to a technique in which a decrease in power generation efficiency can be avoided by performing voltage rise suppression in cooperation with each other.
従来、太陽光発電により発電された直流電力を交流電力に変換すると共に、商用電力系統に電力を供給する系統連系制御を行うためにパワーコンディショナが用いられている。そして、太陽光発電装置による分散電源を電力系統と連系させる場合に、パワーコンディショナにより電圧上昇抑制制御を行うことが知られている(例えば特許文献1参照)。又、このような電圧上昇抑制制御を行うことにより太陽光発電モジュールでは発電電力が無駄に余ることとなり、この結果、発電効率の低下を招くことも報告されている(例えば特許文献2参照)。 Conventionally, a power conditioner is used to convert DC power generated by solar power generation into AC power and to perform grid connection control for supplying power to a commercial power system. And when connecting the distributed power supply by a solar power generation device with an electric power grid | system, it is known to perform voltage rise suppression control with a power conditioner (for example, refer patent document 1). In addition, it has been reported that by performing such voltage rise suppression control, generated power is wasted in the photovoltaic power generation module, and as a result, power generation efficiency is reduced (see, for example, Patent Document 2).
ところで、燃料電池発電の場合には発電するために燃料を必要とするのに対し、太陽光発電や風力発電等の場合には自然エネルギーを利用するものであるため、そのような事情はない。つまり、燃料電池発電には有限である燃料の消費を伴うことになる。 By the way, in the case of fuel cell power generation, fuel is required for power generation, whereas in the case of solar power generation, wind power generation, etc., natural energy is used, so there is no such situation. In other words, fuel cell power generation involves finite fuel consumption.
その一方、燃料電池発電は、その起動や停止に手間と時間を要する上に、発電量の変更も緩やかにしか制御し得ないという事情もある。これに対し、太陽光発電の場合には、発電量の変更そのものはパワーコンディショナでの交流変換出力の変更により容易かつ速やかに可能であるという事情がある。さらに、燃料電池発電の場合には、通常は電力のみならず熱回収も行われ、回収熱が給湯等に利用されており、発電量が低下すれば、それに伴い熱回収も低下することになる。 On the other hand, fuel cell power generation requires time and effort to start and stop the fuel cell power generation, and changes in the amount of power generation can be controlled only moderately. On the other hand, in the case of photovoltaic power generation, there is a circumstance that the power generation amount itself can be changed easily and quickly by changing the AC conversion output in the power conditioner. Further, in the case of fuel cell power generation, not only electric power but also heat recovery is usually performed, and the recovered heat is used for hot water supply or the like. If the power generation amount decreases, the heat recovery also decreases accordingly. .
したがって、複数の分散型電源にそれぞれ備えられているパワーコンディショナにより電圧上昇抑制制御が分散型電源毎に個別に行われると、再度、電圧上昇させようとすると時間がかかったり、あるいは、回収熱の利用に支障をきたしたりすることにもなりかねない事態を招くことになる。 Therefore, if the voltage rise suppression control is individually performed for each distributed power source by the power conditioners provided in each of the plurality of distributed power sources, it may take time to increase the voltage again, or the recovered heat It will cause a situation that may interfere with the use of.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電圧上昇抑制制御の実行の際に、できるだけ自然エネルギーを利用して燃料消費を抑えるという意味での発電効率の向上を図り得る発電システムを提供することにある。又、燃料の消費により発電する燃料発電の側での熱回収需要の如何に応じて、その熱回収需要に支障を与えないようにしつつ、電圧上昇抑制制御を実行し得る発電システムを提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to generate power in the sense of suppressing fuel consumption by using natural energy as much as possible when executing the voltage rise suppression control. An object is to provide a power generation system capable of improving efficiency. Also, it is possible to provide a power generation system capable of executing voltage rise suppression control while preventing the heat recovery demand from being hindered according to the heat recovery demand on the fuel power generation side that generates power by consuming fuel. Also aimed.
上記目的を達成するために、本発明では、自然エネルギーを利用して発電する自然発電装置と、燃料を消費して発電する燃料発電装置とを電力系統に連系させてなる発電システムを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記自然発電装置に設けられたパワーコンディショナと、前記燃料発電装置に設けられたパワーコンディショナと、電圧上昇抑制制御を実行するための制御部とを備えることとする。そして、前記制御部として、前記自然発電装置及び燃料発電装置が同時発電運転中において前記電圧上昇抑制制御を実行する際には、前記自然発電装置及び前記燃料発電装置のそれぞれの特性又は現在の状況に応じて、前記自然発電装置及び前記燃料発電装置のいずれか一方の側のパワーコンディショナによる出力電圧の抑制処理を優先させるように双方のパワーコンディショナを連係制御する構成とし、かつ、前記電圧上昇抑制制御を実行する際に燃料発電装置側での熱利用についての現在の状況が大熱需要の場合には、自然発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を実行する構成とした(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention is directed to a power generation system in which a natural power generation device that generates power using natural energy and a fuel power generation device that generates power by consuming fuel are connected to an electric power system. The following specific matters were prepared. That is, a power conditioner provided in the natural power generation device, a power conditioner provided in the fuel power generation device, and a control unit for performing voltage increase suppression control are provided. When the natural power generation device and the fuel power generation device perform the voltage increase suppression control during the simultaneous power generation operation as the control unit, the respective characteristics or the current situation of the natural power generation device and the fuel power generation device In accordance with the configuration, the power conditioner of both the natural power generation apparatus and the fuel power generation apparatus is configured to link and control both the power conditioners so as to give priority to the suppression process of the output voltage by the power conditioner , and When the current situation regarding the heat utilization on the fuel power generation device side is a large heat demand when executing the voltage rise suppression control, the output voltage of the power grid for the power conditioner on the natural power generation device side is targeted. The linkage control that prioritizes the suppression process is executed (claim 1).
さらには、前記制御部として、前記電圧上昇抑制制御を実行する際には燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を組み合わせするようにすることもできる(請求項2)。 The further, as the control unit, combining viewed linkage control intended for the power conditioner of the fuel generator unit side to prioritize suppression processing of the output voltage to the electric power system in performing the voltage increase suppression control (Claim 2 ).
本発明の場合、電圧上昇抑制制御を実行する際に燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を行うことで、電圧上昇抑制を果たしつつも、燃料発電装置での燃料消費を低減させることが可能となる。又、電圧上昇抑制制御を実行する際に燃料発電装置側での熱利用についての現在の状況が大熱需要の場合には、自然発電装置側のパワーコンディショナを対象にして電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を行うことで、電圧上昇抑制を果たしつつも、給湯、暖房又は熱回収による蓄熱等の現在の熱需要の要求度合の大小等の事情に応じて、この熱需要の要求を優先させて満足させることが可能となる。 In the case of the present invention, when performing the voltage rise suppression control, the linkage control that gives priority to the output voltage suppression processing for the power system is performed for the power conditioner on the fuel power generation device side, thereby suppressing the voltage rise suppression. In addition, fuel consumption in the fuel power generation device can be reduced. In addition, when the current state of heat utilization on the fuel power generation device side is a large heat demand when executing the voltage rise suppression control, the output voltage to the power system is targeted at the power conditioner on the natural power generation device side. By controlling linkages that give priority to the suppression process, the heat demand can be reduced depending on the current demand level of heat demand such as hot water supply, heating, or heat storage by heat recovery. It is possible to satisfy the request with priority.
本発明の制御部として、前記出力電圧の抑制処理を優先させる場合には、優先させる側の出力電圧の抑制処理を他の側よりも先にする処理、及び/又は、優先させる側の出力電圧の抑制量を他の側よりも大にする処理、を実行する構成とすることができる(請求項3)。このようにすることにより、優先することによる作用を得つつも、電圧上昇抑制を確実に実現させ得ることになる。 When giving priority to the output voltage suppression processing as the control unit of the present invention, the priority output voltage suppression processing precedes the other side, and / or the priority output voltage. It is possible to adopt a configuration in which a process for increasing the amount of suppression of the above is performed on the other side (claim 3 ). By doing so, it is possible to reliably realize suppression of voltage rise while obtaining the effect of priority.
又、本発明の制御部として、前記自然発電装置のパワーコンディショナと、前記燃料発電装置のパワーコンディショナとのそれぞれに設けられ、両制御部が相互通信可能に通信接続されて前記電圧上昇抑制制御を実行する構成とすることができるし(請求項4)、あるいは、本発明の制御部として、前記自然発電装置のパワーコンディショナと、前記燃料発電装置のパワーコンディショナとのそれぞれと相互通信可能に通信接続されて、前記電圧上昇抑制制御を実行する構成とすることもできる(請求項5)。種々の形態の通信接続によって、本発明の連係制御を実現させ得るようになる。 Further, as the control unit of the present invention, provided in each of the power conditioner of the natural power generation device and the power conditioner of the fuel power generation device, both control units are communicably connected so that the voltage rise is suppressed. It can be set as the structure which performs control (Claim 4 ), Or, as a control part of this invention, it mutually communicates with each of the power conditioner of the said natural power generation apparatus, and the power conditioner of the said fuel power generation apparatus It can also be set as the structure connected by communication so that the said voltage rise suppression control is performed (Claim 5 ). Various forms of communication connection can realize the linkage control of the present invention.
なお、本発明における自然発電装置として太陽光発電装置とすることができるし(請求項6)、本発明における燃料発電装置として燃料電池発電装置又はガスエンジン発電装置とすることができる(請求項7)。 In addition, a solar power generation device can be used as the natural power generation device in the present invention (Claim 6 ), and a fuel cell power generation device or a gas engine power generation device can be used as the fuel power generation device in the present invention (Claim 7 ). ).
以上、説明したように、本発明の発電システムによれば、自然発電装置及び燃料発電装置のそれぞれの特性又は現在の状況に応じて、電圧上昇抑制制御の際に自然発電装置及び燃料発電装置のいずれか一方の側のパワーコンディショナによる出力電圧の抑制処理を優先させることができ、互いに異なる種類の発電装置の特性又は現在の状況に応じた連係制御によって適切な電圧上昇抑制を実行させて発電効率の向上をも図ることができる。加えて、電圧上昇抑制制御を実行する際に燃料発電装置側での熱利用についての現在の状況が大熱需要の場合には、自然発電装置側のパワーコンディショナを対象にして電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を行うようにしているため、電圧上昇抑制を果たしつつも、給湯、暖房又は熱回収による蓄熱等の現在の熱需要の要求度合の大小等の事情に応じて、この熱需要の要求を優先させて満足させることができるようになる。 As described above, according to the power generation system of the present invention, the natural power generation device and the fuel power generation device can be controlled during the voltage rise suppression control according to the respective characteristics or the current situation of the natural power generation device and the fuel power generation device. It is possible to prioritize the suppression process of the output voltage by the power conditioner on either side, and by generating appropriate voltage rise suppression by linkage control according to the characteristics of different types of power generators or the current situation Ru can also be achieved to improve the efficiency. In addition, when the current situation of heat utilization on the fuel power generation device side is a large heat demand when executing the voltage rise suppression control, the output to the power system is targeted at the power conditioner on the natural power generation device side. Since the linkage control that prioritizes voltage suppression processing is performed, depending on the circumstances such as the degree of demand for current heat demand such as hot water supply, heating or heat storage by heat recovery, while suppressing voltage rise It will be possible to prioritize and satisfy this demand for heat.
特に請求項2によれば、電圧上昇抑制制御を実行する際に燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を行うようにしているため、電圧上昇抑制を果たしつつも、燃料発電装置での燃料消費を低減させることができるようになる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, when performing the voltage rise suppression control, the linkage control is performed so as to give priority to the output voltage suppression processing for the power system for the power conditioner on the fuel power generation device side. The fuel consumption in the fuel power generation device can be reduced while suppressing the voltage rise.
請求項3によれば、出力電圧の抑制処理を優先させる場合として、優先させる側の出力電圧の抑制処理を他の側よりも先にする処理、及び/又は、優先させる側の出力電圧の抑制量を他の側よりも大にする処理、を実行する構成とすることで、優先することによる作用を得つつも、電圧上昇抑制を確実に実現させることができるようになる。 According to the third aspect of the present invention , in the case where priority is given to the output voltage suppression process, the priority output voltage suppression process is preceded by the other side and / or the priority output voltage suppression. By adopting a configuration that executes the process of making the amount larger than that on the other side, it is possible to reliably realize suppression of voltage rise while obtaining the effect of priority.
請求項4又は請求項5によれば、種々の形態の通信接続によって、本発明の連係制御を確実に実現させることができるようになる。 According to claim 4 or claim 5 , the linkage control of the present invention can be reliably realized by various forms of communication connection.
請求項6又は請求項7によれば、本発明における自然発電装置又は燃料発電装置として具体的に特定することができる。 According to Claim 6 or Claim 7 , it can specify concretely as a natural power generation device or a fuel power generation device in this invention.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る発電システムを示す。この発電システムは、複数の分散型電源として自然エネルギー(例えば太陽光)を利用する自然発電装置(例えば太陽光発電装置)NP及び燃料を消費して発電する燃料発電装置として燃料電池発電装置FPを備え、これらの複数の分散型電源が商用の電力系統1と系統連系されたものである。自然発電装置NP及び燃料電池発電装置FPの両分散型電源はそれぞれパワーコンディショナ2を備えており、このパワーコンディショナ2により後述の如く各分散型電源側でのDC−AC変換(交流変換)や電力制御が行われて家庭負荷3に対する配電と電力系統1への送電とが可能とされている。 FIG. 1 shows a power generation system according to an embodiment of the present invention. This power generation system includes a natural power generation device (for example, a solar power generation device) NP that uses natural energy (for example, sunlight) as a plurality of distributed power sources and a fuel cell power generation device FP as a fuel power generation device that consumes fuel to generate power. The plurality of distributed power sources are interconnected with the commercial power system 1. Both distributed power sources of the natural power generator NP and the fuel cell power generator FP are each provided with a power conditioner 2, and this power conditioner 2 performs DC-AC conversion (AC conversion) on each distributed power source side as will be described later. In addition, power control is performed so that power distribution to the household load 3 and power transmission to the power system 1 are possible.
図2は前記の燃料電池発電装置FPとして固体酸化物型燃料電池による発電装置の例を示し、熱電併給が可能となっている。図中の符号4は電池本体であり、この電池本体4はセルスタック41と、改質器42と、空気用熱交換器43とを備えている。この電池本体4に対する燃料ガス・空気・水蒸気等の供給及び排ガスの排出は、いずれも予熱・蒸発器5を通して行われるようになってる。この予熱・蒸発器5に対し燃料ガス回路6、改質用空気供給回路7及びカソード空気供給回路8が通される一方、予熱用の熱源として電池本体4の側から排ガスが導入されて水供給処理回路9に導出され、排ガス中の水分回収により得た純水が予熱・蒸発器5内の燃料ガス回路6に戻されて水蒸気改質用の水蒸気に変換されるようになっている。 FIG. 2 shows an example of a power generation device using a solid oxide fuel cell as the fuel cell power generation device FP, and cogeneration is possible. Reference numeral 4 in the figure denotes a battery body, and the battery body 4 includes a cell stack 41, a reformer 42, and an air heat exchanger 43. The supply of fuel gas, air, water vapor, etc. to the battery body 4 and the discharge of exhaust gas are all performed through the preheater / evaporator 5. A fuel gas circuit 6, a reforming air supply circuit 7 and a cathode air supply circuit 8 are passed through the preheating / evaporator 5, while exhaust gas is introduced from the battery body 4 side as a heat source for preheating and water is supplied. The pure water led to the processing circuit 9 and obtained by collecting the moisture in the exhaust gas is returned to the fuel gas circuit 6 in the preheater / evaporator 5 and converted into steam for steam reforming.
上記セルスタック41は、複数のセルが所定間隔ずつ隔てた状態で立設されて構成されており、各セルは小径円筒形状のアノード(燃料極)と、この外周側を覆う大径円筒形状のカソード(空気極)とが間に電解質を挟んだ状態で同心円状に一体化されたものである。アノードや、カソードはいずれもNi等の金属酸化物を含有するセラミックスにより形成されたものであり、電解質は例えばYSZ(イットリウム安定化ジルコニア)等の固体酸化物により形成されたものである。 The cell stack 41 is configured such that a plurality of cells are erected with a predetermined interval, and each cell has a small-diameter cylindrical anode (fuel electrode) and a large-diameter cylindrical shape covering the outer peripheral side. The cathode (air electrode) is integrated concentrically with an electrolyte sandwiched between them. The anode and the cathode are both made of ceramics containing a metal oxide such as Ni, and the electrolyte is made of a solid oxide such as YSZ (yttrium stabilized zirconia).
セルのアノードの内孔に対し改質器42から供給された燃料ガスが下端から上端に向けて流され、又、カソードの外周面に空気用熱交換器43からカソード空気が供給されるようになっている。カソードではカソード空気の酸素が酸素イオンとなって電解質を通り、アノードでは燃料ガスの水素と反応して水(水蒸気)を生成する一方、その際に生じた電子が回路を通してカソード側に移動して酸素を再びイオン化するということを繰り返して発電される。アノードの内孔に供給された燃料ガスは上記反応に利用された後、オフガスとして改質器バーナに導かれて燃焼用の燃料として利用されるようになっている。又、カソード空気は上方に排気され、改質器バーナからの燃焼排ガスと共に、排ガスとして予熱・蒸発器5に送られるようになっている。その際、上記排ガスは空気を加熱するための熱源として空気用熱交換器43を通過するようになっている。 The fuel gas supplied from the reformer 42 is caused to flow from the lower end to the upper end to the inner hole of the anode of the cell, and the cathode air is supplied from the air heat exchanger 43 to the outer peripheral surface of the cathode. It has become. At the cathode, oxygen in the cathode air becomes oxygen ions and passes through the electrolyte. At the anode, it reacts with hydrogen in the fuel gas to produce water (water vapor), and the electrons generated at that time move to the cathode side through the circuit. Electricity is generated by repeatedly ionizing oxygen again. After the fuel gas supplied to the inner hole of the anode is used for the above reaction, it is led to the reformer burner as an off gas and used as a fuel for combustion. The cathode air is exhausted upward and sent to the preheater / evaporator 5 as exhaust gas together with the combustion exhaust gas from the reformer burner. At that time, the exhaust gas passes through the air heat exchanger 43 as a heat source for heating the air.
燃料ガス回路6には、元ガス電磁弁やガバナ等からなる調整弁61と、バッファータンク62、ガス流量センサ63、脱硫器64及び逆止弁65等とが介装され、予熱・蒸発器5に入る前に改質用空気供給回路7が合流するようになっている。改質用空気供給回路7には、図示省略のフィルタを通した大気を吸い込んで送給する改質用空気ブロワ71と、バッファータンク72と、改質空気用流量センサ73及び逆止弁74等とが介装されている。そして、改質用空気供給回路7が合流された燃料ガス回路6には、予熱・蒸発器5内において、水供給処理回路9からの純水が供給され、この純水が予熱・蒸発器5において水蒸気に蒸発した状態で改質器42に送られるようになっている。カソード空気供給回路8には、改質用空気供給回路7と同様に、図示省略のフィルタを通した大気を吸い込んで送給するカソード空気ブロワ81と、バッファータンク82及びカソード空気用流量センサ83等とが介装されている。 The fuel gas circuit 6 is provided with a regulating valve 61 composed of an original gas solenoid valve, a governor, and the like, a buffer tank 62, a gas flow sensor 63, a desulfurizer 64, a check valve 65, and the like, and the preheat / evaporator 5 The reforming air supply circuit 7 joins before entering. The reforming air supply circuit 7 includes a reforming air blower 71 that sucks and sends the air through a filter (not shown), a buffer tank 72, a reforming air flow sensor 73, a check valve 74, and the like. And are intervened. The fuel gas circuit 6 joined with the reforming air supply circuit 7 is supplied with pure water from the water supply processing circuit 9 in the preheating / evaporator 5, and the pure water is supplied to the preheating / evaporator 5. In FIG. 2, the vaporized gas is sent to the reformer 42 in a state of being evaporated into water vapor. Similarly to the reforming air supply circuit 7, the cathode air supply circuit 8 sucks and sends the air through a filter (not shown), a buffer tank 82, a cathode air flow sensor 83, and the like. And are intervened.
水供給処理回路9は、予熱・蒸発器5を通過した後の排ガスに含まれる水分の水回収、回収した凝縮水の精製及び精製後の純水の貯留、並びに、貯留した純水を水蒸気として再利用すべく上記予熱・蒸発器5への供給をそれぞれ行う回路である。水供給処理回路9には、排熱回収用熱交換器91と、この熱交換器91で集水された凝縮水を一時貯留するドレンタンク92と、給水ポンプ93と、純水に精製するための逆浸透膜(RO膜)やイオン交換膜等からなる水精製部94と、純水流量を検出する純水流量センサ95と、逆止弁96とが上流側から順に介装されている。この水供給処理回路9から予熱・蒸発器5に供給された純水は予熱・蒸発器5で蒸発されて水蒸気になって改質器42及び電池本体4のアノード側に供給されることになる。上記排熱回収用熱交換器91では、予熱・蒸発器5で顕熱回収された後の排ガスの潜熱回収を行うことにより、貯湯ユニット10側の循環回路101から排熱回収用熱交換器91に循環供給される水を熱交換加熱するようなっている。 The water supply processing circuit 9 recovers the water contained in the exhaust gas after passing through the preheater / evaporator 5, purifies the collected condensed water, stores the purified water after the purification, and uses the stored pure water as water vapor. This is a circuit for performing the preheating and supplying to the evaporator 5 for reuse. The water supply processing circuit 9 includes a heat exchanger 91 for exhaust heat recovery, a drain tank 92 that temporarily stores the condensed water collected by the heat exchanger 91, a water supply pump 93, and purified water. A water refining unit 94 made of a reverse osmosis membrane (RO membrane), an ion exchange membrane, and the like, a pure water flow rate sensor 95 for detecting a pure water flow rate, and a check valve 96 are sequentially provided from the upstream side. The pure water supplied from the water supply processing circuit 9 to the preheater / evaporator 5 is evaporated by the preheater / evaporator 5 to form water vapor and supplied to the reformer 42 and the anode side of the battery body 4. . In the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery, the exhaust heat recovery heat exchanger 91 is recovered from the circulation circuit 101 on the hot water storage unit 10 side by recovering the latent heat of the exhaust gas after sensible heat recovery by the preheater / evaporator 5. The water circulated and supplied to the heat exchanger is heated by heat exchange.
排熱回収用熱交換器91での熱交換により加熱・昇温された湯が貯湯タンク102に戻されて貯留されることになる。これにより、燃料電池の排ガスからの熱回収が図られて、その回収熱が貯湯タンク102に湯の状態で蓄熱されることになる。貯湯ユニット10の循環回路101には循環ポンプ103及び冷却用ラジエータ104が介装されている。循環ポンプ103が作動されると、貯湯タンク102の底部から湯水が取り出された後、排熱回収用熱交換器91に送られ、この排熱回収用熱交換器91で排ガスとの熱交換により加熱されて高温になった湯水が貯湯タンク102の頂部に戻されるように循環作動することになる。そして、補助熱源機104において、貯湯タンク102から導出された湯水を内蔵の燃焼バーナの燃焼熱により加熱し、所定温度まで補助加熱された後に図示省略の給湯栓等への給湯のために出湯したり、図示省略の浴槽に対し湯張り等のために出湯したりするようになっている。 Hot water heated and heated by heat exchange in the exhaust heat recovery heat exchanger 91 is returned to the hot water storage tank 102 and stored. Thereby, heat recovery from the exhaust gas of the fuel cell is achieved, and the recovered heat is stored in the hot water storage tank 102 in the state of hot water. A circulation pump 103 and a cooling radiator 104 are interposed in the circulation circuit 101 of the hot water storage unit 10. When the circulation pump 103 is operated, hot water is taken out from the bottom of the hot water storage tank 102 and is then sent to the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery. By the heat exchange with the exhaust gas in the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery, The hot water heated to a high temperature is circulated so as to be returned to the top of the hot water storage tank 102. Then, in the auxiliary heat source unit 104, the hot water led out from the hot water storage tank 102 is heated by the combustion heat of the built-in combustion burner, and after being auxiliary heated to a predetermined temperature, the hot water is discharged for hot water supply to a hot water tap (not shown). Or, the hot water is discharged from a bathtub (not shown) for hot water filling or the like.
以上の如く、燃料電池発電装置FPにおいては、種々の構成要素が複雑に関係するため、発電運転のための起動又は停止、あるいは、その発電量の変更等にかなりの時間を要することになる。そして、貯湯ユニット10の側では排熱回収により給湯,湯張り又は温水暖房の熱源としての給湯等のために熱利用を行っていたり、あるいは、このような熱利用のために貯湯タンク102での蓄熱量(所定温度以上の貯湯量)が不十分で、熱交換加熱により蓄熱を実行中であったり等の場合には、これらの熱需要を満たすために発電量の変更に際しては発電側の事情に他に熱利用の面からの事情をも考慮する必要がある。 As described above, in the fuel cell power generation device FP, since various components are involved in a complicated manner, it takes a considerable time to start or stop the power generation operation, or to change the power generation amount. On the hot water storage unit 10 side, heat is used for hot water supply, hot water filling, hot water supply as a heat source for hot water heating, etc. by exhaust heat recovery, or for such heat use, in the hot water storage tank 102 If the amount of stored heat (the amount of hot water stored above the specified temperature) is insufficient and heat storage is being performed by heat exchange heating, etc., the situation on the power generation side when changing the amount of power generated to meet these heat demands In addition, it is necessary to consider the situation from the aspect of heat utilization.
図3は、パワーコンディショナ2の例を示し、このパワーコンディショナ2は自然発電装置NP又は燃料電池発電装置FPにより発電される直流電力を所定電圧まで昇圧するコンバータ部21と、昇圧された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ部22と、電力系統1との間を開閉により解列(遮断)/接続切換する連系リレー部23と、電圧上昇抑制制御部を含み前記のインバータ部22等の出力制御を行う制御部24とを備えて構成されている。そして、自然発電装置NP側のパワーコンディショナ2に設けられた制御部24と、燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2に設けられた制御部24とは通信線25を介して相互通信可能に互いに接続されている。 FIG. 3 shows an example of the power conditioner 2. The power conditioner 2 boosts the DC power generated by the natural power generator NP or the fuel cell power generator FP to a predetermined voltage, and the boosted DC. The inverter including the inverter unit 22 that converts electric power into AC power and outputs the power, the interconnection relay unit 23 that switches the connection / disconnection between the power system 1 by opening and closing, and the voltage rise suppression control unit. And a control unit 24 that performs output control of the unit 22 and the like. The control unit 24 provided in the power conditioner 2 on the natural power generation device NP side and the control unit 24 provided in the power conditioner 2 on the fuel cell power generation device FP side can communicate with each other via a communication line 25. Connected to each other.
電圧上昇抑制制御部による電圧上昇抑制制御は、系統電圧が所定の閾値(例えば107V未満)を超えるような事態を検出したときに、各分散型電源(自然発電装置NP又は燃料電池発電装置FP)側の出力電圧を下げてそのときの系統電力側の電圧値よりも低くなるようにパワーコンディショナ2の特にインバータ部22で出力制御するようになっている。自然発電装置NP側のパワーコンディショナ2の制御部24と、燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2の制御部24とには互いに同じ電圧上昇抑制制御部が備えられているが、実際に前記の系統電圧が閾値を超える事態が検出された場合には、2つの制御部24,24が互いに連係して電圧上昇抑制制御を実行するようになっている。具体的には、2つの制御部24,24の内のいずれか一方の電圧上昇抑制制御部が電圧上昇抑制制御の実行を主導し、他方の電圧上昇抑制制御部は主導側の電圧上昇抑制制御部からの制御信号を通信線25を介して受けて従属するようになっている。なお、いずれが主導するにしても、閾値以上の電圧を検出したことの情報は主導側及び従属側の双方間で互いに通信することにより情報共有するようになっている。 When the voltage rise suppression control by the voltage rise suppression control unit detects a situation where the system voltage exceeds a predetermined threshold (for example, less than 107V), each distributed power source (natural power generator NP or fuel cell power generator FP) The output voltage on the power conditioner 2 is controlled so as to be lower than the voltage value on the system power side at that time, in particular the inverter unit 22 of the power conditioner 2. The control unit 24 of the power conditioner 2 on the natural power generation device NP side and the control unit 24 of the power conditioner 2 on the fuel cell power generation device FP side are provided with the same voltage increase suppression control unit. When it is detected that the system voltage exceeds a threshold value, the two control units 24 and 24 perform voltage rise suppression control in cooperation with each other. Specifically, one of the two voltage control units 24, 24 leads the execution of the voltage rise suppression control, and the other voltage rise suppression control unit controls the voltage rise suppression control on the leading side. The control signal from the unit is received via the communication line 25 and is subordinated. Regardless of which initiative is taken, information indicating that a voltage equal to or higher than the threshold value has been detected is shared by communicating between the initiative side and the subordinate side.
そして、制御部24,24の内のいずれが主導するかは、予め設定された設定情報(例えばDipスイッチによる設定等)に基づいて定められるか、あるいは、そのような事前の設定情報がなければ、前記の系統電圧が閾値を超える事態の発生をいずれのパワーコンディショナ2が先に検出したかによって定められるようになっている。 Which of the control units 24 and 24 takes the lead is determined based on preset setting information (for example, setting by a Dip switch), or if there is no such prior setting information. The power conditioner 2 detects the occurrence of a situation where the system voltage exceeds a threshold value.
図4は、このような主導設定の処理の例を示し、まず前記の事前の設定情報により燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようになっているか否かを判定し(ステップS1)、燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するように設定されているのであれば(ステップS1でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようにし(ステップS2)、逆に自然発電装置NP側の制御部24が主導するように設定されているのであれば(ステップS1でNO,ステップS3でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は自然発電装置NP側の制御部24が主導するようにする(ステップS4)。一方、そのような事前の設定情報が無ければ(ステップS3でNO)、燃料電池発電装置FP及び自然発電装置NPの双方で抑制すべき閾値以上の電圧を検出したか否かを判定し(ステップS5)。双方の側で検出され(ステップS5でYES)、しかも同時検出の場合には燃料電池発電装置FPの側が主導することと予め設定されているのであれば(ステップS6でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようにする(ステップS2)。逆に、同時検出の場合には自然発電装置NPの側が主導することと予め設定されているのであれば(ステップS6でNO)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は自然発電装置NP側の制御部24が主導するようにする(ステップS4)。一方、ステップS5で一方の側だけで閾値以上の電圧を検出した場合には(ステップS5でNO)、それが燃料電池発電装置FP側で検出したのであれば(ステップS7でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようにする(ステップS2)。逆に、自然発電装置NP側で検出したのであれば(ステップS7でNO)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は自然発電装置NP側の制御部24が主導するようにする(ステップS4)。閾値以上の電圧を先に検出した発電装置(自然発電装置NP又は燃料電池発電装置FP)の側の制御部24に以後の主導を行わせるという設定手法を採用することにより、次の効果を得ることができる。すなわち、双方の制御部24,24の電圧センサ間で検出精度のバラツキがあったとしても、安全側で電圧上昇を検出して、その安全側で検出した情報に基づき電圧上昇抑制制御を実施することができるようになる。 FIG. 4 shows an example of such initiative setting processing. First, it is determined whether or not the control unit 24 on the fuel cell power generation device FP side is led by the prior setting information (step S1). If the control unit 24 on the fuel cell power generation device FP side is set to take the lead (YES in step S1), the subsequent voltage rise suppression control is executed by the control unit 24 on the fuel cell power generation device FP side. (Step S2), conversely, if the control unit 24 on the natural power generator NP side is set to take the lead (NO in step S1, YES in step S3), the subsequent voltage rise suppression The control is led by the control unit 24 on the natural power generator NP side (step S4). On the other hand, if there is no such prior setting information (NO in step S3), it is determined whether or not a voltage equal to or higher than a threshold value to be suppressed is detected in both the fuel cell power generation device FP and the natural power generation device NP (step S3). S5). If it is detected on both sides (YES in step S5), and it is preset that the fuel cell power generation device FP takes the lead in the case of simultaneous detection (YES in step S6), the subsequent voltage rise The execution of the suppression control is led by the control unit 24 on the fuel cell power generation device FP side (step S2). On the other hand, in the case of simultaneous detection, if it is preset that the natural power generator NP side takes the lead (NO in step S6), the subsequent execution of the voltage increase suppression control is controlled by the natural power generator NP side. The unit 24 takes the lead (step S4). On the other hand, if a voltage higher than the threshold value is detected on only one side in step S5 (NO in step S5), if it is detected on the fuel cell power generation device FP side (YES in step S7), The execution of the voltage rise suppression control is led by the control unit 24 on the fuel cell power generation device FP side (step S2). Conversely, if it is detected on the natural power generator NP side (NO in step S7), the control unit 24 on the natural power generator NP side takes the lead in executing the subsequent voltage increase suppression control (step S4). By adopting a setting method in which the control unit 24 on the side of the power generation device (natural power generation device NP or fuel cell power generation device FP) that has previously detected a voltage equal to or higher than the threshold is used, the following effects are obtained. be able to. That is, even if there is a variation in detection accuracy between the voltage sensors of both the control units 24 and 24, the voltage rise is detected on the safe side, and the voltage rise suppression control is performed based on the information detected on the safe side. Will be able to.
図5及び図6は電圧上昇抑制制御の例を示すものであり、これらを参照しつつ、電圧上昇抑制制御の内容について説明する。 5 and 6 show examples of the voltage rise suppression control, and the contents of the voltage rise suppression control will be described with reference to these.
燃料電池発電装置FP及び自然発電装置NPにおいて共に通常の発電運転を行いつつ(ステップS11)、系統電圧が抑制すべき閾値(抑制閾値;例えば107V)未満であるか否かを監視する(ステップS12)。系統電圧が抑制閾値未満を維持していれば(ステップS12でYES)、電圧上昇抑制制御は行わずにリターンして通常の発電運転と前記の監視とを継続する(ステップS13)。 Both the fuel cell power generation device FP and the natural power generation device NP perform normal power generation operation (step S11), and monitor whether or not the system voltage is less than a threshold value (suppression threshold; for example, 107V) to be suppressed (step S12). ). If the system voltage is maintained below the suppression threshold (YES in step S12), the control returns without performing the voltage increase suppression control and continues the normal power generation operation and the above monitoring (step S13).
ステップS12で系統電圧が抑制閾値以上であることが検出されていれば(ステップS12でNO)、まず燃料電池発電装置FP側での熱需要(貯湯ユニット10の側での熱回収の要請)が大であるか否かを判定する(ステップS14)。すなわち、貯湯タンク102内の蓄熱量が少ないため排熱回収用熱交換器91との間で循環作動させて蓄熱する必要が有る、又は、図示省略の暖房回路への温水循環を行う必要が有るのであれば熱需要が大と判定して(ステップS14でYES)、電圧上昇抑制のための出力の強制低下制御を燃料電池発電装置FPではなくて自然発電装置NP側に対し行う(ステップS15)。つまり自然発電装置NP側のパワーコンディショナ2のインバータ部22での出力電圧を低下させる。これにより、系統電圧が抑制閾値未満に低下したことが検出されれば(ステップS16でYES)、系統電圧を監視しながら、ステップS15で低下させた自然発電装置NP側の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS17)。ステップS15による出力低下を行っても、まだ抑制閾値以上であれば(ステップS16でNO)、自然発電装置NP側の出力を最小限まで下げ(ステップS18)、これにより系統電圧が下がれば、前記と同様に、系統電圧を監視しながら、ステップS15で低下させた自然発電装置NP側の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS19でYES,ステップS17)。 If it is detected in step S12 that the system voltage is equal to or higher than the suppression threshold (NO in step S12), first, the heat demand on the fuel cell power generation device FP side (request for heat recovery on the hot water storage unit 10 side) is generated. It is determined whether it is large (step S14). That is, since the amount of heat stored in the hot water storage tank 102 is small, it is necessary to circulate and store heat with the heat exchanger 91 for exhaust heat recovery, or it is necessary to circulate hot water to a heating circuit (not shown). If this is the case, it is determined that the heat demand is large (YES in step S14), and the forced reduction control of the output for suppressing the voltage rise is performed not on the fuel cell power generation device FP but on the natural power generation device NP side (step S15). . That is, the output voltage at the inverter unit 22 of the power conditioner 2 on the natural power generator NP side is reduced. Accordingly, if it is detected that the system voltage has decreased below the suppression threshold (YES in step S16), the output on the natural power generator NP side that has been decreased in step S15 is gradually increased while monitoring the system voltage. To return (step S17). Even if the output is reduced in step S15, if it is still greater than or equal to the suppression threshold (NO in step S16), the output on the natural power generator NP side is reduced to the minimum (step S18). In the same manner, while monitoring the system voltage, the output on the natural power generator NP side reduced in step S15 is gradually increased and the process returns (YES in step S19, step S17).
以上の処理でも系統電圧が下がらなければ、自然発電装置NP側だけの強制出力低下だけではなくて、次に、燃料電池発電装置FP側についても強制出力低下を実行することになる。すなわち、ステップS19で系統電圧が抑制閾値未満に低下していない場合には(ステップS19でNO)、燃料電池発電装置FP側の出力を下げる(ステップS20)。燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2のインバータ部22での出力を絞ることにより、燃料電池発電装置FP側の運転制御を行うコントローラもパワーコンディショナ2での出力低下に伴い発電量を低下させることになる。これにより、系統電圧が抑制閾値未満になれば(ステップS21でYES)、系統電圧を監視しながら、これまでに強制出力低下させた自然発電装置NP側及び燃料電池発電装置FP側の各出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS21でYES,ステップS22)。ステップS21で系統電圧が抑制閾値以上であれば(ステップS21でNO)、燃料電池発電装置FP側の出力を最小限まで下げ(ステップS23)、これにより系統電圧が下がれば、前記と同様に、系統電圧を監視しながら、自然発電装置NP側及び燃料電池発電装置FP側の双方の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS24でYES,ステップS22)。燃料電池発電装置FP側の出力を最小限まで下げても系統電圧が抑制閾値未満まで下がらなければ(ステップS24でNO)、最終的に、連系リレー部23を開放して電力系統1との接続を遮断し、異常の解除を待った上でリターンする(ステップS25)。 If the system voltage does not decrease even in the above processing, the forced output reduction is executed not only on the natural power generation device NP side but also on the fuel cell power generation device FP side. That is, when the system voltage has not decreased below the suppression threshold in step S19 (NO in step S19), the output on the fuel cell power generation device FP side is decreased (step S20). By reducing the output at the inverter unit 22 of the power conditioner 2 on the fuel cell power generation device FP side, the controller that controls the operation on the fuel cell power generation device FP side also reduces the power generation amount as the output at the power conditioner 2 decreases. I will let you. As a result, if the system voltage becomes less than the suppression threshold (YES in step S21), the respective outputs on the natural power generation device NP side and the fuel cell power generation device FP side that have been subjected to forced output reduction are monitored while monitoring the system voltage. It is gradually raised and the process returns (YES in step S21, step S22). If the system voltage is greater than or equal to the suppression threshold in step S21 (NO in step S21), the output on the fuel cell power generation device FP side is reduced to the minimum (step S23). While monitoring the system voltage, the outputs on both the natural power generator NP side and the fuel cell power generator FP side are gradually increased and the process returns (YES in step S24, step S22). If the system voltage does not decrease below the suppression threshold even if the output on the fuel cell power generation device FP side is reduced to the minimum (NO in step S24), finally, the interconnection relay unit 23 is opened to connect to the power system 1. The connection is interrupted, and the process returns after waiting for the cancellation of the abnormality (step S25).
以上の各処理が、後述の原則的処理の例外として、燃料電池発電装置FP側の熱需要の如何を優先させて(ステップS14でYES)、燃料電池発電装置FP側の熱需要を満たしつつも、電圧上昇抑制を燃料電池発電装置FP側及び自然発電装置NP側の双方で連係して実現させるための連係制御を構成する。 While each of the above processes gives priority to the heat demand on the fuel cell power generation device FP side (YES in step S14) as an exception to the principle processing described later, while satisfying the heat demand on the fuel cell power generation device FP side, In addition, linkage control for realizing voltage rise suppression in cooperation with both the fuel cell power generation device FP side and the natural power generation device NP side is configured.
一方、ステップS14で燃料電池発電装置FP側の熱需要を考慮する必要がない場合(ステップS14でNO)、図6に示すように、電圧上昇抑制を燃料電池発電装置FP側及び自然発電装置NP側の双方で連係して、発電のために要する燃料消費を抑制するための連係制御を実行する。 On the other hand, when it is not necessary to consider the heat demand on the fuel cell power generation device FP side in step S14 (NO in step S14), as shown in FIG. 6, the voltage rise suppression is suppressed to the fuel cell power generation device FP side and the natural power generation device NP. Linking is performed on both sides to execute linkage control for suppressing fuel consumption required for power generation.
すなわち、まず自然発電装置NP側の出力を所定量だけ試しに下げ(ステップS26)、これにより、系統電圧が抑制閾値未満まで下がれば(ステップS27でYES)、その自然発電装置NP側の出力減少分が燃料電池発電装置FP側の現在の出力よりも小さいか否かを判定し(ステップS28)、小さければ燃料電池発電装置FP側の出力を徐々に下げつつ、その出力低下分だけ自然発電装置NP側の出力を徐々に上げていく(ステップS29)。そして、系統電圧を監視しつつ、自然発電装置NP側及び燃料電池発電装置FP側の双方の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS30)。以上の処理を具体的に説明すると、例えば、自然発電装置NP側の出力を試しに500W下げた場合、そのときの燃料電池発電装置FP側の現在出力が800Wであれば、燃料電池発電装置FP側の出力を800Wから300Wまで徐々に低下させると同時に、自然発電装置NP側の出力を前記の試しに下げた500W分について徐々に上げていく。つまり、燃料消費を抑制する観点から出力を強制低下させるのであれば燃料電池発電装置FP側の出力を低下させることを基本としつつも、電圧低下を実現させる上で迅速性を考慮して、又、どの程度下げれば抑制閾値未満まで下がるかを試すために、まず出力の急変更が容易な自然発電装置NP側の出力を低下させているのである(ステップS26)。そして、500W分だけ出力低下させれば系統電圧が抑制閾値未満まで下がることを確認した上で、その500Wの低下分を自然発電装置NP側での低下処理から燃料電池発電装置FP側での低下に移行する処理を行い(ステップS28,S29)、燃料消費を抑制しつつ電圧上昇抑制を満足させるようにしているのである。 That is, first, the output on the natural power generator NP side is lowered to a predetermined amount by trial (step S26), and if the system voltage drops below the suppression threshold (YES in step S27), the output on the natural power generator NP side decreases. It is determined whether or not the current output is smaller than the current output on the fuel cell power generation device FP side (step S28), and if it is smaller, the output on the fuel cell power generation device FP side is gradually reduced and the natural power generation device is reduced by the output decrease. The output on the NP side is gradually increased (step S29). Then, while monitoring the system voltage, the outputs on both the natural power generator NP side and the fuel cell power generator FP side are gradually increased and the process returns (step S30). Specifically, for example, if the output on the natural power generation device NP side is lowered by 500 W as a trial, and the current output on the fuel cell power generation device FP side is 800 W, then the fuel cell power generation device FP The output on the side is gradually decreased from 800 W to 300 W, and at the same time, the output on the natural power generator NP side is gradually increased for 500 W, which is reduced to the above test. In other words, from the viewpoint of suppressing fuel consumption, if the output is forcibly reduced, the output on the fuel cell power generation device FP side is basically reduced. In order to test how much it can be lowered to below the suppression threshold, first, the output on the natural power generator NP side where the output can be changed suddenly is reduced (step S26). Then, after confirming that the output voltage is reduced to less than the suppression threshold if the output is reduced by 500 W, the reduction of 500 W is reduced from the reduction process on the natural power generator NP side to the fuel cell power generator FP side. (Steps S28 and S29) to satisfy the suppression of voltage rise while suppressing fuel consumption.
これと同様の処理として、ステップS28で自然発電装置NP側の出力減少分が燃料電池発電装置FP側の現在の出力よりも大きかったとしても(ステップS28でNO)、燃料電池発電装置FP側の出力を最小限まで下げる一方、自然発電装置NP側の出力をその燃料電池発電装置FP側の出力低下分だけ徐々に上げていく(ステップS31)。そして、系統電圧を監視しつつ、自然発電装置NP側及び燃料電池発電装置FP側の双方の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS30)。この場合の具体例としては、例えば、自然発電装置NP側の出力を試しに1000W下げた場合、そのときの燃料電池発電装置FP側の現在出力が800Wであれば、燃料電池発電装置FP側の出力を800Wから300Wまで500W分だけ徐々に低下させると同時に、自然発電装置NP側の出力を前記の1000W下げたものから500W分について徐々に上げていく。 As a process similar to this, even if the output decrease on the natural power generation device NP side is larger than the current output on the fuel cell power generation device FP side in step S28 (NO in step S28), the fuel cell power generation device FP side While the output is reduced to the minimum, the output on the natural power generation device NP side is gradually increased by the output decrease on the fuel cell power generation device FP side (step S31). Then, while monitoring the system voltage, the outputs on both the natural power generator NP side and the fuel cell power generator FP side are gradually increased and the process returns (step S30). As a specific example in this case, for example, when the output on the natural power generation device NP side is lowered by 1000 W, if the current output on the fuel cell power generation device FP at that time is 800 W, then the fuel cell power generation device FP side The output is gradually decreased from 800 W to 300 W by 500 W, and at the same time, the output on the natural power generator NP side is gradually increased from 500 W to 500 W.
一方、ステップS26の自然発電装置NP側の試しの出力低下処理でも系統電圧が抑制閾値未満まで下がらなければ(ステップS27でNO)、燃料電池発電装置FP側の出力も下げ(ステップS32)、これにより系統電圧が抑制閾値未満まで下がれば(ステップS33でYES)、前記のステップS30の処理、すなわち、系統電圧を監視しつつ、自然発電装置NP側及び燃料電池発電装置FP側の双方の出力を徐々に上げていってリターンする。ステップS33で系統電圧が抑制閾値未満まで下がらなければ、燃料電池発電装置FP側の出力を最小限まで下げ(ステップS34)、これにより、系統電圧が抑制閾値未満まで下がれば前記のステップS30の処理に移行し、それでも抑制閾値未満まで下がらなければ、今度は自然発電装置NP側の出力を最小限まで下げる(ステップS36)。これで系統電圧が抑制閾値未満まで下がれば前記のステップS30の処理に移行するが(ステップS37でYES)、下がらなければ(ステップS37でNO)、最終的に連系リレー部23を開放させて電力系統1との接続を遮断し、異常状態の解除を待ってリターンする(ステップS38)。 On the other hand, if the system voltage does not fall below the suppression threshold in the trial output reduction process on the natural power generator NP side in step S26 (NO in step S27), the output on the fuel cell power generator FP side is also reduced (step S32). If the system voltage decreases to less than the suppression threshold (step S33: YES), the output of both the natural power generator NP side and the fuel cell power generator FP side is monitored while monitoring the system voltage, that is, the system voltage. Raise gradually and return. If the system voltage does not drop below the suppression threshold in step S33, the output on the fuel cell power generation device FP side is reduced to the minimum (step S34), and if the system voltage drops below the suppression threshold, the process of step S30 is performed. If it still does not fall below the suppression threshold, the output on the natural power generator NP side is lowered to the minimum (step S36). If the system voltage falls below the suppression threshold, the process proceeds to step S30 (YES in step S37). If not lowered (NO in step S37), the interconnection relay unit 23 is finally opened. The connection with the electric power system 1 is cut off, and after returning from the abnormal state, the process returns (step S38).
以上の実施形態の場合、系統電圧が抑制閾値以上となるときの電圧上昇抑制制御の実行に際し、自然発電装置NP側及び燃料電池発電装置FP側の双方で個別に電圧上昇抑制制御を実行させるのではなくて、燃料電池発電装置FP側での強制出力低下処理を優先させるという基本の連係制御を行うことで、燃料消費を抑制することができるようになる。その一方、燃料電池発電装置FPに付随する貯湯ユニット10での熱需要が大の場合には、自然発電装置NP側での強制出力低下処理を優先させるという熱需要を考慮した連係制御を行うことで、燃料電池発電装置FP側での熱需要を満たす又は維持させることができるようになる。 In the case of the above embodiment, when executing the voltage increase suppression control when the system voltage is equal to or higher than the suppression threshold, the voltage increase suppression control is separately executed on both the natural power generation device NP side and the fuel cell power generation device FP side. Instead, fuel consumption can be suppressed by performing basic linkage control in which priority is given to the forced output reduction process on the fuel cell power generation device FP side. On the other hand, when the heat demand in the hot water storage unit 10 associated with the fuel cell power generation device FP is large, the linkage control is performed in consideration of the heat demand, giving priority to the forced output reduction process on the natural power generation device NP side. Thus, the heat demand on the fuel cell power generation device FP side can be satisfied or maintained.
<他の実施形態>
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、図7(a)に示すように各パワーコンディショナ2に対し電圧上昇抑制制御部を含む制御部24が設けられ、複数の制御部24を通信線25により通信接続して連係制御を実現させるようにしているが、これに限らず、例えば図7(b)に示すように、いずれか一方のパワーコンディショナ2だけに制御部24を設け、この制御部24により前記の一方のパワーコンディショナのみならず、制御部を設けていない他方のパワーコンディショナ2aの制御を通信線25により行わすようにしてもよい。さらに、図7(c)に示すように、独立した制御部24によって、それぞれ制御部を設けていない複数のパワーコンディショナ2a,2aの制御を通信線25,25により行わすようにしてもよい。
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various other embodiments are included. That is, in the above embodiment, as shown in FIG. 7A, a control unit 24 including a voltage rise suppression control unit is provided for each power conditioner 2, and a plurality of control units 24 are connected by communication via a communication line 25. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7B, only one of the power conditioners 2 is provided with a control unit 24. The communication line 25 may be used to control not only one of the power conditioners but also the other power conditioner 2a not provided with a control unit. Further, as shown in FIG. 7C, the control of the plurality of power conditioners 2 a and 2 a that are not provided with the control unit may be performed by the communication lines 25 and 25 by the independent control unit 24. .
上記実施形態の自然発電装置NPとしては、太陽光発電装置の他に、風力発電装置や潮力発電装置等の自然エネルギーを利用して発電する装置によって構成してもよい。又、上記実施形態では燃料を消費して発電する燃料発電装置として燃料電池発電装置FPを示したが、これに限らず、例えばガスエンジン発電装置により構成してもよい。さらに燃料電池発電装置FPとしては、もちろん固体酸化物型燃料電池以外のタイプの燃料電池を用いた発電装置であってもよい。 The natural power generation device NP of the above embodiment may be configured by a device that generates power using natural energy, such as a wind power generation device or a tidal power generation device, in addition to the solar power generation device. Moreover, in the said embodiment, although the fuel cell power generation device FP was shown as a fuel power generation device which consumes fuel and generates electric power, you may comprise not only this but a gas engine power generation device, for example. Furthermore, as the fuel cell power generation device FP, of course, a power generation device using a fuel cell of a type other than the solid oxide fuel cell may be used.
FP 燃料電池発電装置(燃料発電装置)
NP 自然発電装置(太陽光発電装置)
1 電力系統
2 パワーコンディショナ
24 制御部(電圧上昇抑制制御部)
25 通信線
FP Fuel cell power generator (fuel power generator)
NP natural power generator (solar power generator)
1 Power System 2 Power Conditioner 24 Control Unit (Voltage Increase Suppression Control Unit)
25 Communication line
Claims (7)
前記自然発電装置に設けられたパワーコンディショナと、前記燃料発電装置に設けられたパワーコンディショナと、電圧上昇抑制制御を実行するための制御部とを備え、
前記制御部は、前記自然発電装置及び燃料発電装置が同時発電運転中において前記電圧上昇抑制制御を実行する際には、前記自然発電装置及び前記燃料発電装置のそれぞれの特性又は現在の状況に応じて、前記自然発電装置及び前記燃料発電装置のいずれか一方の側のパワーコンディショナによる出力電圧の抑制処理を優先させるように双方のパワーコンディショナを連係制御するように構成され、かつ、
前記電圧上昇抑制制御を実行する際に燃料発電装置側での熱利用についての現在の状況が大熱需要の場合には、自然発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を実行するように構成されている、
ことを特徴とする発電システム。 A power generation system in which a natural power generation device that generates power using natural energy and a fuel power generation device that generates power by consuming fuel are linked to an electric power system,
A power conditioner provided in the natural power generation device, a power conditioner provided in the fuel power generation device, and a control unit for executing voltage rise suppression control,
When the natural power generation device and the fuel power generation device perform the voltage increase suppression control while the natural power generation device and the fuel power generation device are in simultaneous power generation operation, the control unit depends on the respective characteristics or the current situation of the natural power generation device and the fuel power generation device. The power conditioner is configured to link and control both power conditioners so as to give priority to output voltage suppression processing by the power conditioner on either side of the natural power generator or the fuel power generator, and
When the current state of heat utilization on the fuel power generation device side is a large heat demand when executing the voltage rise suppression control, the output voltage to the power system for the power conditioner on the natural power generation device side that consists of the process of suppression to perform coordinated control to priority,
Power generation system characterized in that.
前記制御部は、前記電圧上昇抑制制御を実行する際には燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を実行するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to claim 1,
The control unit is configured to execute linkage control that prioritizes output voltage suppression processing for the power system for a power conditioner on the fuel power generation device side when executing the voltage increase suppression control. The power generation system.
前記制御部は、前記出力電圧の抑制処理を優先させる場合には、優先させる側の出力電圧の抑制処理を他の側よりも先にする処理、及び/又は、優先させる側の出力電圧の抑制量を他の側よりも大にする処理、を実行するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to claim 1 or 2 ,
When the control unit prioritizes the output voltage suppression process, the control unit prioritizes the output voltage suppression process on the priority side and / or suppresses the output voltage on the priority side. A power generation system configured to perform a process that makes the amount larger than the other side.
前記制御部は、前記自然発電装置のパワーコンディショナと、前記燃料発電装置のパワーコンディショナとのそれぞれに設けられ、両制御部が相互通信可能に通信接続されて前記電圧上昇抑制制御を実行するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to any one of claims 1 to 3 ,
The control unit is provided in each of a power conditioner of the natural power generation device and a power conditioner of the fuel power generation device, and both control units are connected to be communicable with each other to execute the voltage rise suppression control. The power generation system is configured as follows.
前記制御部は、前記自然発電装置のパワーコンディショナと、前記燃料発電装置のパワーコンディショナとのそれぞれと相互通信可能に通信接続されて、前記電圧上昇抑制制御を実行するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to any one of claims 1 to 3 ,
The control unit is configured to perform communication control with the power conditioner of the natural power generation device and the power conditioner of the fuel power generation device so as to be able to communicate with each other, and to perform the voltage rise suppression control. , Power generation system.
前記自然発電装置は太陽光発電装置である、発電システム。 The power generation system according to any one of claims 1 to 5 ,
The power generation system, wherein the natural power generation device is a solar power generation device.
前記燃料発電装置は燃料電池発電装置又はガスエンジン発電装置である、発電システム。 The power generation system according to any one of claims 1 to 6 ,
The power generation system, wherein the fuel power generation device is a fuel cell power generation device or a gas engine power generation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010242710A JP5707861B2 (en) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010242710A JP5707861B2 (en) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012095503A JP2012095503A (en) | 2012-05-17 |
JP5707861B2 true JP5707861B2 (en) | 2015-04-30 |
Family
ID=46388229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010242710A Expired - Fee Related JP5707861B2 (en) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5707861B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5652749B2 (en) * | 2010-12-24 | 2015-01-14 | 株式会社ノーリツ | Power generation system |
JP6563320B2 (en) * | 2015-11-30 | 2019-08-21 | 株式会社東芝 | Power control apparatus and power control method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3726265B2 (en) * | 2002-12-25 | 2005-12-14 | 中国電力株式会社 | Distributed home power supply device using DC interconnection and control method thereof |
JP4046700B2 (en) * | 2004-02-24 | 2008-02-13 | シャープ株式会社 | Grid-connected inverter device |
JP5426969B2 (en) * | 2009-09-02 | 2014-02-26 | 東京瓦斯株式会社 | Fuel cell device, solar power generation device, and distributed power supply system |
JP5427006B2 (en) * | 2009-11-25 | 2014-02-26 | 東京瓦斯株式会社 | Distributed power system, solar power generation device, fuel cell device, and voltage adjustment method for distributed power system |
JP5652749B2 (en) * | 2010-12-24 | 2015-01-14 | 株式会社ノーリツ | Power generation system |
-
2010
- 2010-10-28 JP JP2010242710A patent/JP5707861B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012095503A (en) | 2012-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8470484B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009272158A (en) | Fuel cell system | |
JP5655751B2 (en) | Distributed power system | |
JP5528451B2 (en) | Fuel cell device | |
KR100807875B1 (en) | Combined heat and power co-generation system for fuel cell | |
JP5142604B2 (en) | Fuel cell device | |
JP6826436B2 (en) | Fuel cell system and its operation method | |
JP5707861B2 (en) | Power generation system | |
JP5652749B2 (en) | Power generation system | |
JP4842585B2 (en) | Operation method of water electrolysis system | |
JP2008300058A (en) | Fuel cell device | |
JP2004342345A (en) | Fuel cell co-generation device | |
JP2013164956A (en) | Solid state oxide fuel cell system, and system stopping method upon failure of cell temperature sensor | |
JP2009181852A (en) | Fuel cell system | |
JP2006071216A (en) | Fuel cell cogeneration system | |
JP5855955B2 (en) | Energy management equipment | |
JP5145313B2 (en) | Fuel cell system | |
JP6264414B1 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2004213985A (en) | Fuel cell system | |
JP2013164955A (en) | Solid oxide fuel cell system, and system stopping method upon failure of reforming catalyst temperature sensor | |
KR100788195B1 (en) | Fuel cell system | |
JP2008204860A (en) | Fuel cell system | |
JP7290543B2 (en) | fuel cell device | |
JP2014075277A (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2012018843A (en) | Fuel cell system and operation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130904 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140515 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140709 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150203 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150216 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5707861 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |