JPH06208853A - Fuel cell power generating equipment and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電設備およ
びその運転方法に係り、特に、燃料電池システムと空気
等のガス貯蔵システムとを組み合わせた燃料電池発電設
備およびその運転方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation facility and an operating method thereof, and more particularly to a fuel cell power generation facility in which a fuel cell system and a gas storage system such as air are combined and an operating method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】都市圏などの電力需要地に分散して設置
され、発電と、この発電により発生する排熱を利用し
て、給湯や冷暖房などのエネルギーを供給する電熱併給
都市型発電設備が開発されている。この電熱併給都市型
発電設備には、ディーゼルエンジン発電設備、ガスエン
ジン発電設備、ガスタービン発電設備や燃料電池発電設
備等があり、総合エネルギー効率を高めるものとして、
近年注目を集めている。中でも発電効率が高く、環境へ
の影響が少ないものの一つに、加圧型燃料電池発電設備
がある。2. Description of the Related Art An electric power cogeneration city type power generation facility that is installed dispersedly in an electric power demanding area such as an urban area and supplies energy such as hot water supply and cooling and heating by using power generation and exhaust heat generated by this power generation Being developed. There are diesel engine power generation facilities, gas engine power generation facilities, gas turbine power generation facilities, fuel cell power generation facilities, etc. in this co-generation urban power generation facility, and as a means to enhance the overall energy efficiency,
It has been attracting attention in recent years. Among them, a pressurized fuel cell power generation facility is one of those that have high power generation efficiency and little impact on the environment.
【０００３】燃料電池発電の原理を以下に簡単に述べ
る。燃料電池は、電解質を挟んで対向している燃料極
（アノード極）と酸化剤極（カソード極）とを備え、一
方のアノード極には水素または一酸化炭素などを主成分
とした燃料ガスを、他方のカソード極には空気などの酸
化剤ガスを供給する。このとき、それぞれの極の触媒作
用によりアノード極からは水素または一酸化炭素などの
陽イオン、カソード極からは酸素イオンが発生し、発生
した水素イオンなどと酸素イオンとが電気化学的に反応
してアノード極とカソード極間に直流電流が発生する。The principle of fuel cell power generation will be briefly described below. A fuel cell includes a fuel electrode (anode electrode) and an oxidant electrode (cathode electrode) that face each other with an electrolyte in between, and one of the anode electrodes contains a fuel gas containing hydrogen or carbon monoxide as a main component. An oxidant gas such as air is supplied to the other cathode electrode. At this time, due to the catalytic action of each electrode, cations such as hydrogen or carbon monoxide are generated from the anode electrode and oxygen ions are generated from the cathode electrode, and the generated hydrogen ions and oxygen ions react electrochemically. As a result, a direct current is generated between the anode electrode and the cathode electrode.
【０００４】この燃料電池を用いた燃料電池システム１
の一例を図５に示す。酸化剤供給装置３は、酸化剤ガス
として空気または酸素リッチガス等（以下、単に空気と
する）を、燃料電池２のカソード極に供給する。一方、
天然ガス、メタノール、ナフサなどの燃料は、改質器５
によって改質され、水素を主成分とした水素ガスとな
り、燃料電池２のアノード極に供給される。このとき、
燃料電池２内で、触媒作用により発生した水素イオンと
酸素イオンとの間で電気化学反応が起こり、直流電流の
電気エネルギーが得られる。Fuel cell system 1 using this fuel cell
An example is shown in FIG. The oxidant supply device 3 supplies air, oxygen-rich gas, or the like (hereinafter simply referred to as air) as the oxidant gas to the cathode electrode of the fuel cell 2. on the other hand,
Fuels such as natural gas, methanol, and naphtha are used in the reformer 5.
Is reformed into hydrogen gas containing hydrogen as a main component and supplied to the anode electrode of the fuel cell 2. At this time,
In the fuel cell 2, an electrochemical reaction occurs between hydrogen ions and oxygen ions generated by the catalytic action, and direct-current electric energy is obtained.
【０００５】なお、改質器５内の燃焼部では、燃料電池
２内での未反応空気および未反応水素ガスが供給され、
これらを燃焼させている。この燃焼によって、改質器５
内の改質部内の燃料に反応を起こし、改質させて、水素
ガスを発生させている。At the combustion section in the reformer 5, unreacted air and unreacted hydrogen gas in the fuel cell 2 are supplied,
Burning these. By this combustion, the reformer 5
The fuel in the reforming section of the inside reacts with the fuel and reforms to generate hydrogen gas.
【０００６】一方、改質器５内の燃焼部から発生する排
ガスは、膨脹タービン６に供給される。この膨脹タービ
ン６は、排ガスをエネルギーとして、発電機７の動力を
発生し、この発電機７を稼動させることで、燃料電池発
電システム１の発電エネルギー効率を高めている。On the other hand, the exhaust gas generated from the combustion section in the reformer 5 is supplied to the expansion turbine 6. The expansion turbine 6 uses the exhaust gas as energy to generate power for the power generator 7, and operates the power generator 7 to increase the power generation energy efficiency of the fuel cell power generation system 1.
【０００７】ところで、上述したような燃料電池発電設
備は、電力負荷が瞬間的に変動した場合においても、安
定的な発電を行なうため、酸化剤ガスおよび燃料ガスの
流量を制御する手段やアノード極とカソード極との極間
差圧を制御する手段を設けている。上記手段の一例とし
て、複数のバイパス回路や制御弁、およびこれらを制御
する制御装置（差圧制御装置等）を設けた燃料電池発電
設備がある。By the way, in the fuel cell power generation facility as described above, means for controlling the flow rates of the oxidant gas and the fuel gas and the anode electrode are provided in order to perform stable power generation even when the electric power load fluctuates momentarily. And means for controlling the differential pressure between the cathode and the cathode. As an example of the above-mentioned means, there is a fuel cell power generation facility provided with a plurality of bypass circuits and control valves, and a control device (differential pressure control device or the like) for controlling these.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような燃料電池発電設備においては、電力負荷が瞬間
的に変動した場合においても、安定した発電を行なうた
め、複数のバイパス回路や制御弁、およびこれらを制御
する制御装置を用いなければならず、制御手段が非常に
複雑であった。また上記制御手段をコントロールするた
めに、本来の燃料電池発電に必要な容量以上の酸化剤ガ
スおよび燃料ガスを燃料電池発電設備に供給することに
よって過剰の動力消費となり、燃料電池の発電効率が低
下していた。さらに、電力負荷が低下する時間には燃料
電池の発電も低下させることにより、部分負荷のため燃
料電池発電設備としての総合発電効率が低下していた。However, in the fuel cell power generation facility as described above, a plurality of bypass circuits, control valves, and a plurality of bypass circuits are provided in order to perform stable power generation even when the power load changes momentarily. A control device for controlling these has to be used, and the control means is very complicated. Further, in order to control the above-mentioned control means, excessive power consumption is caused by supplying the fuel cell power generation facility with an oxidant gas and a fuel gas that are larger than the capacity required for the original fuel cell power generation, and the power generation efficiency of the fuel cell is reduced. Was. Further, since the power generation of the fuel cell is also reduced during the time when the electric power load is reduced, the total power generation efficiency of the fuel cell power generation facility is reduced due to the partial load.
【０００９】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、燃料電池発電設備内に、燃料電池システムと、酸
化剤ガスのガス貯蔵システムとを組み合わせて用いるこ
とによって、電力負荷変動にかかわらず、燃料電池の発
電効率が安定した状態で稼動する燃料電池発電設備およ
びその運転方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and by using a fuel cell system and a gas storage system of an oxidant gas in combination in a fuel cell power generation facility, regardless of power load fluctuations. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation facility that operates in a state where the power generation efficiency of the fuel cell is stable, and an operating method thereof.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池発
電設備は、上述した目的を達成するために、請求項１に
記載したように、酸化剤ガスを加圧する流体加圧装置
と、この加圧された酸化剤ガスを貯蔵するガス貯蔵装置
と、このガス貯蔵装置から供給される酸化剤ガスを膨脹
させてエネルギーを回収するエネルギー回収手段と、こ
のエネルギー回収手段から供給される酸化剤ガスと燃料
ガスとの反応によって発電する燃料電池とを備えてい
る。In order to achieve the above-mentioned object, a fuel cell power generation facility according to the present invention has a fluid pressurizing device for pressurizing an oxidant gas, as set forth in claim 1, and A gas storage device for storing the pressurized oxidant gas, an energy recovery means for expanding the oxidant gas supplied from the gas storage device to recover energy, and an oxidant gas supplied from the energy recovery means And a fuel cell that generates electricity by reacting with the fuel gas.
【００１１】本発明に係る燃料電池発電設備は、上述し
た目的を達成するために、請求項２に記載したように、
上記流体加圧装置にて加圧された酸化剤ガスと所要の流
体とを熱交換させて、加圧酸化剤ガスの熱エネルギーを
回収する熱交換装置を配設したものや、さらに、請求項
３に記載したように、上記流体加圧装置にて加圧された
酸化剤ガスと所要の流体とを熱交換させて、加圧酸化剤
ガスの熱エネルギーを回収する熱交換装置と、この回収
した熱エネルギーを備蓄する備蓄設備とを配設したもの
である。In order to achieve the above-mentioned object, the fuel cell power generation facility according to the present invention has the following features.
A heat exchange device for recovering the thermal energy of the pressurized oxidant gas by exchanging heat between the oxidant gas pressurized by the fluid pressurizing device and a required fluid, and further, As described in 3, the heat exchange device for recovering the thermal energy of the pressurized oxidant gas by exchanging heat between the oxidant gas pressurized by the fluid pressurizing device and the required fluid, and the recovery. And a storage facility for storing the thermal energy.
【００１２】また、本発明に係る燃料電池発電設備は、
上述した目的を達成するために、請求項４に記載したよ
うに、上記エネルギー回収手段は、膨脹タービンと、こ
の膨脹タービンから得られる動力で稼動する発電機と、
上記膨脹された酸化剤ガスと所要の流体とを熱交換さ
せ、得られる冷熱エネルギーを回収する熱交換装置とを
有するものや、さらに、請求項５に記載したように、上
記エネルギー回収手段は、膨脹タービンと、この膨脹タ
ービンから得られる動力で稼動する発電機と、上記膨脹
された酸化剤ガスと所要の流体とを熱交換させ、得られ
る冷熱エネルギーを回収する熱交換装置と、この回収さ
れた冷熱エネルギーを備蓄する備蓄設備とを有するもの
である。Further, the fuel cell power generation facility according to the present invention is
In order to achieve the above-mentioned object, as described in claim 4, the energy recovery means includes an expansion turbine, and a generator that operates by power obtained from the expansion turbine.
What has the heat exchange apparatus which heat-exchanges the said expanded oxidizer gas and a required fluid, and collect | recovers the cold energy obtained, Furthermore, as described in Claim 5, the said energy recovery means is, An expansion turbine, a generator operated by the power obtained from the expansion turbine, a heat exchange device for exchanging heat between the expanded oxidant gas and a required fluid, and recovering the obtained cold heat energy, and the recovered heat energy. And a storage facility for storing cold energy.
【００１３】さらに、本発明に係る燃料電池発電設備
は、上述した目的を達成するために、請求項６に記載し
たように、上記貯蔵装置が、燃料電池発電設備の構造部
材により形成されるものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, in the fuel cell power generation equipment according to the present invention, as described in claim 6, the storage device is formed by a structural member of the fuel cell power generation equipment. Is.
【００１４】さらにまた、本発明に係る燃料電池発電設
備は、上述した目的を達成するために、請求項７に記載
したように、上記貯蔵装置は、所要の容積を有する貯蔵
タンクと、上記貯蔵タンク内の圧力を一定に保持するポ
ンプ手段とを備えたものである。Furthermore, in order to achieve the above-mentioned object, the fuel cell power generation equipment according to the present invention is characterized in that the storage device comprises a storage tank having a required volume, and the storage tank. And a pump means for keeping the pressure in the tank constant.
【００１５】そして、上述した目的を達成するため本発
明に係る燃料電池発電設備の運転方法は、請求項８に記
載したように、酸化剤ガスを加圧し、この加圧された酸
化剤ガスを貯蔵した後、上記貯蔵された酸化剤ガスを必
要時に取り出し、膨脹させてエネルギーを回収し、さら
にこの膨脹された酸化剤ガスと燃料ガスとを反応させて
電力を発生させるものである。In order to achieve the above-mentioned object, the method for operating a fuel cell power generation facility according to the present invention is characterized in that the oxidant gas is pressurized and the pressurized oxidant gas is used. After the storage, the stored oxidant gas is taken out when necessary and expanded to recover energy, and the expanded oxidant gas and the fuel gas are reacted to generate electric power.
【００１６】[0016]
【作用】本発明によれば、夜間の電力需要の少ない時
に、燃料電池発電設備で発電した電力の一部を動力源と
した流体加圧装置によって、空気等の酸化剤ガスを所要
の圧力、例えば30kg/cm 2 g 〜150kg/cm2 ほどの高圧に
圧縮させて、燃料電池発電設備の一部に設けられたガス
貯蔵装置に貯蔵しておく。このガス貯蔵装置は、内部の
圧力を一定に保持する手段として、所要の液体を、ガス
貯蔵装置内に案内するポンプ手段を備えることもでき
る。酸化剤ガスを圧縮する際に発生する熱は、熱交換装
置により熱エネルギーとして回収することもでき、さら
に備蓄設備によって熱エネルギーを備蓄して、冷凍機な
どの駆動用熱源に利用することもできる。According to the present invention, when the demand for electric power is low at night, the fluid pressurizing device using a part of the electric power generated by the fuel cell power generation facility as a power source causes the oxidant gas such as air to have a required pressure, for example, is compressed to a high pressure of about 30kg / cm 2 g ~150kg / cm 2, previously stored in a gas storage device provided in a portion of the fuel cell power plant. This gas storage device can also be provided with pump means for guiding a required liquid into the gas storage device as a means for keeping the internal pressure constant. The heat generated when compressing the oxidant gas can be recovered as heat energy by a heat exchange device, and further, the heat energy can be stored by a storage facility and used as a driving heat source for a refrigerator or the like. .
【００１７】そして、昼間の電力需要が最大の時に、常
時燃料電池に酸化剤ガスを供給していた酸化剤供給装置
を停止させて、この酸化剤供給装置の消費電力分を、燃
料電池発電設備からの供給電力に重畳させる。同時に、
貯蔵装置内の圧縮された酸化剤ガスをエネルギー回収手
段の一部である膨脹タービンに供給して膨脹（減圧）さ
せて、この減圧された一定の圧力を保った酸化剤ガス
を、上記酸化剤供給装置に代わって燃料電池に供給す
る。When the power demand during the daytime is the maximum, the oxidant supply device that constantly supplies the oxidant gas to the fuel cell is stopped, and the power consumption of this oxidant supply device is converted into the fuel cell power generation facility. It is superimposed on the power supplied from. at the same time,
The compressed oxidant gas in the storage device is supplied to an expansion turbine, which is a part of the energy recovery means, to expand (decompress), and the oxidant gas kept at this decompressed and constant pressure is used as the oxidant. Supply to the fuel cell instead of the supply device.
【００１８】この際、上記膨脹タービンに発電機等を接
続しておくと、膨脹タービンの動力によって発電機等を
駆動させることができる。なお、酸化剤ガスが膨脹する
際に発生する冷熱は、熱交換装置により冷熱エネルギー
として回収でき、さらに備蓄設備によって冷熱エネルギ
ーを備蓄して、電力負荷の大きい昼間に冷凍機に代っ
て、冷熱源として利用することもできる。At this time, if a generator or the like is connected to the expansion turbine, the power of the expansion turbine can drive the generator or the like. The cold energy generated when the oxidant gas expands can be recovered as cold energy by a heat exchange device, and cold energy can be stored by a storage facility to replace the cold energy in the daytime when the power load is large, instead of the refrigerator. It can also be used as a source.
【００１９】このようにして、電力需要の変動にかかわ
らず加圧酸化剤ガスを貯えておくことにより、燃料電池
本体は安定した発電を行なうことができ、最高の発電効
率を維持することができる。In this way, by storing the pressurized oxidant gas regardless of fluctuations in power demand, the fuel cell main body can perform stable power generation and can maintain the highest power generation efficiency. .
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明に係る燃料電池発電設備および
その運転方法の実施例について、添付図面を参照して説
明する。なお、従来例と同一の燃料電池システムの部分
については同一の符号を付して、詳細な説明は省略す
る。Embodiments of a fuel cell power generation facility and an operating method thereof according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The parts of the fuel cell system which are the same as those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００２１】図１に本発明に係る燃料電池発電設備の第
１実施例の構成図を示す。本実施例における燃料電池発
電設備は、燃料電池システム１と酸化剤ガスのガス貯蔵
システム８とを組み合わせたものであり、昼間の電力需
要のピークを例えば３時間として、燃料電池１は、例え
ば常時10,000kWの発電を行なう燃料電池発電設備であ
る。FIG. 1 shows a configuration diagram of a first embodiment of a fuel cell power generation facility according to the present invention. The fuel cell power generation facility in this embodiment is a combination of a fuel cell system 1 and a gas storage system 8 for an oxidant gas, and the peak daytime power demand is, for example, 3 hours. It is a fuel cell power generation facility that generates 10,000 kW of power.
【００２２】ガス貯蔵システム８は、酸化剤ガスである
空気を加圧する流体加圧装置である高圧空気圧縮機（コ
ンプレッサ）９と、この高圧空気圧縮機９の動力源であ
る電動機１０と、空気を圧縮する際に発生する熱をエネ
ルギーとして回収する熱エネルギー回収手段としての熱
交換装置１１と、この熱エネルギーを備蓄する備蓄設備
１２と、高圧空気圧縮機９から供給される酸化剤ガスで
ある高圧空気を貯蔵するガス貯蔵装置としての貯蔵タン
ク１３と、この貯蔵タンク１３から供給される高圧空気
を膨脹させてエネルギーを回収するエネルギー回収手段
１４とを有している。The gas storage system 8 includes a high-pressure air compressor (compressor) 9 which is a fluid pressurizing device for pressurizing air which is an oxidant gas, an electric motor 10 which is a power source of the high-pressure air compressor 9, and air. A heat exchange device 11 as a heat energy recovery means for recovering the heat generated when the air is compressed as energy, a storage facility 12 for storing this heat energy, and an oxidant gas supplied from the high-pressure air compressor 9. It has a storage tank 13 as a gas storage device for storing high pressure air, and an energy recovery means 14 for expanding the high pressure air supplied from the storage tank 13 to recover energy.
【００２３】エネルギー回収手段１４は、上記貯蔵タン
ク１３から供給される酸化剤ガスである高圧空気を膨脹
（減圧）させる膨脹タービン１５と、この膨脹タービン
１５からの動力によって駆動する発電機１６と、上記高
圧空気を膨脹する際に発生する冷熱を冷熱エネルギーと
して回収する熱交換装置１７と、この冷熱エネルギーを
備蓄する備蓄設備１８とから構成されている。The energy recovery means 14 includes an expansion turbine 15 for expanding (decompressing) the high pressure air which is the oxidant gas supplied from the storage tank 13, and a generator 16 driven by the power from the expansion turbine 15. The heat exchange device 17 recovers the cold heat generated when the high-pressure air is expanded as cold energy, and the stockpiling equipment 18 that stocks the cold energy.
【００２４】膨脹タービン１５は、熱交換装置１７を介
して燃料電池システム１の燃料電池２に接続される一
方、この接続配管１９には、燃料電池２に、本来酸化剤
ガスを供給している酸化剤供給用圧縮機３からの供給配
管２０が接続される。The expansion turbine 15 is connected to the fuel cell 2 of the fuel cell system 1 via a heat exchange device 17, while the connecting pipe 19 is used to supply the oxidant gas to the fuel cell 2. A supply pipe 20 from the oxidant supply compressor 3 is connected.
【００２５】さらに、燃料電池システム１は、燃料電池
１のほか上記酸化剤供給用圧縮機３の動力源である電動
機４と、燃料ガスを改質する改質器５と、この改質器５
からの排ガスを主なエネルギー源として駆動する膨脹タ
ービン６と、この膨脹タービン６から得られる動力で駆
動する発電機７とが設置されている。Further, in the fuel cell system 1, in addition to the fuel cell 1, an electric motor 4 which is a power source of the oxidant supplying compressor 3, a reformer 5 for reforming fuel gas, and the reformer 5
An expansion turbine 6 that is driven by using exhaust gas from the turbine as a main energy source and a generator 7 that is driven by power obtained from the expansion turbine 6 are installed.
【００２６】次に、本実施例の燃料電池発電設備の作用
を示す。ガス貯蔵システム８は、例えば 22,100Nm3 /H
r の加圧能力を持った高圧空気圧縮機９を用いて、空気
を貯蔵タンク１３内の圧力 28kg/cm2 g から所要の圧
力、例えば 60kg/cm2 g まで所要時間内、例えば３時間
をかけて加圧させ、貯蔵タンク１３内に貯蔵する。この
貯蔵タンク１３の容積は、電力需要ピーク３時間、10,0
00kWの発電の場合、例えば約2,100m3 必要であり、また
この貯蔵タンク１３は、例えば直径1.2m、長さ40m 、内
部圧力約 28kg/cm2 g のパイプ48本を用いて、燃料電池
発電設備内の構造部材の床および天井に設けられてい
る。なお高圧空気圧縮機９は、4,100kW 〜 5,200kWの動
力で稼動した。Next, the operation of the fuel cell power generation equipment of this embodiment will be described. The gas storage system 8 is, for example, 22,100 Nm 3 / H
Using the high-pressure air compressor 9 having a pressurizing capacity of r, the air is stored in the storage tank 13 from the pressure of 28 kg / cm 2 g to the required pressure, for example, 60 kg / cm 2 g within the required time, for example, 3 hours. It is pressurized and stored in the storage tank 13. The capacity of this storage tank 13 is 10,0
For generation of 00 kW, for example, about 2,100 m 3 is required, and this storage tank 13 uses, for example, 48 pipes with a diameter of 1.2 m, a length of 40 m and an internal pressure of about 28 kg / cm 2 g, to generate a fuel cell. It is installed on the floor and ceiling of structural members in the facility. The high-pressure air compressor 9 was operated with power of 4,100kW to 5,200kW.
【００２７】また、高圧空気圧縮器９で空気が圧縮され
る際に、空気は圧縮されて高温となるが、この高温・高
圧の空気は、熱交換装置１１において水と熱交換させる
ことによって、熱エネルギーが回収される。例えば120
℃の熱水2.6*106 kcal/hr 〜3.3*10 6 kcal/hr の熱と
して回収し、回収された熱エネルギーを備蓄設備１２に
おいて備蓄することによって、冷凍機などの駆動用熱源
に使用することができる。上記熱量の場合、ターボ冷凍
機の動力として2,200kWH、すなわち１時間あたり平均74
0kW として約３時間分に相当するエネルギーが回収でき
る。When the high-pressure air compressor 9 compresses the air, the air is compressed to a high temperature. This high-temperature, high-pressure air is exchanged with water in the heat exchange device 11, Thermal energy is recovered. For example 120
Recovered as 2.6 * 10 6 kcal / hr to 3.3 * 10 6 kcal / hr of hot water at ℃ and store the recovered thermal energy in the storage facility 12 to use it as a driving heat source for refrigerators and other equipment. be able to. In the case of the above heat quantity, the power of the turbo chiller is 2,200kWH, that is, an average of 74 per hour.
Energy equivalent to about 3 hours can be recovered at 0kW.
【００２８】一方、上記貯蔵タンク１３によって貯蔵さ
れた高圧空気は、エネルギー回収手段の一部である膨脹
タービン１５に送られ、ここで燃料電池２が要求する圧
力、例えば9kg/cm2 g まで減圧される。その際、膨脹タ
ービン１５を作動させて、仕事をすることにより、発電
機１６が駆動され、例えば本実施例の場合、最初950kW
の電力を回収し、３時間後には、貯蔵タンク１３内の圧
力が28kg/cm 2 g となり、610kW の発電となった。On the other hand, the high-pressure air stored in the storage tank 13 is sent to the expansion turbine 15 which is a part of the energy recovery means, where the pressure is reduced to the pressure required by the fuel cell 2, for example, 9 kg / cm 2 g. To be done. At that time, by operating the expansion turbine 15 to perform work, the generator 16 is driven. For example, in the case of the present embodiment, initially 950 kW.
After 3 hours, the pressure in the storage tank 13 became 28 kg / cm 2 g, and the power generation was 610 kW.
【００２９】また、膨脹タービン１５によって空気が膨
脹（減圧）される際に、熱交換装置１７において水と熱
交換され、冷熱エネルギーを回収することができる。例
えば、本実施例の場合、７℃の冷水2.8*106 kcal/hr の
冷熱として回収することができ、これを備蓄設備１５に
おいて備蓄することによって、冷熱源に使用することが
できる。上記熱量の場合、ターボ冷凍機の動力とした場
合、710kWH、すなわち１時間あたり240kW として約３時
間分に相当するエネルギーが回収できる。Further, when the expansion turbine 15 expands (decompresses) the air, it exchanges heat with water in the heat exchange device 17, so that cold energy can be recovered. For example, in the case of the present embodiment, cold water of 7 ° C. can be recovered as cold heat of 2.8 * 10 6 kcal / hr, and can be used as a cold heat source by storing it in the storage facility 15. In the case of the above heat quantity, when the power of the turbo refrigerator is used, 710kWH, that is, 240kW per hour, about 3 hours worth of energy can be recovered.
【００３０】この後、昼間の電力需要のピーク時に、常
時燃料電池２に酸化剤ガスを供給している燃料電池シス
テム１の酸化剤供給装置３を停止させて、上記9kg/cm2
g に減圧された空気を供給することによって、燃料電池
２を常時10,000kWで稼働させることができる。After that, at the peak of daytime power demand, the oxidant supply device 3 of the fuel cell system 1 which constantly supplies the oxidant gas to the fuel cell 2 is stopped, and the above 9 kg / cm 2 is supplied.
By supplying depressurized air to g, the fuel cell 2 can be constantly operated at 10,000 kW.
【００３１】そして、燃料電池２からの未反応空気およ
び未反応水素ガスは、改質器５内に案内され、燃料ガス
の改質に使われる。燃料ガスの改質に使われた改質器５
からの排ガスは、膨脹タービン６に供給されて、発電機
７を駆動させるが、この発電機７の動力エネルギーは、
酸化剤供給装置３の消費する動力エネルギーとほぼ等し
いエネルギーであった。The unreacted air and unreacted hydrogen gas from the fuel cell 2 are guided into the reformer 5 and used for reforming the fuel gas. Reformer 5 used for reforming fuel gas
The exhaust gas from is supplied to the expansion turbine 6 to drive the generator 7, and the power energy of the generator 7 is
The energy was almost equal to the power energy consumed by the oxidant supply device 3.
【００３２】以上のような燃料電池発電設備からの送電
出力の変化を図２に示す。実線は、燃料電池設備から送
電される総電力を示し、点線は、その中で燃料電池２
と、膨脹タービン６とで供給可能な電力を示している。
燃料電池２は、複雑な制御手段を使用することなしに、
10,000kWの一定負荷稼動をしている。このとき、燃料電
池発電設備全体からの送電は、深夜２時から５時までの
電力需要の低い間は、上記10,000kWの電力の中から、高
圧空気圧縮機９の稼動電力を供給し、6,550kW 〜5,630k
Wに押さえることができ、また午後１時から午後４時ま
での電力需要のピーク時の間には、13,220kW 〜 12,79
0kW に供給電力を増加させることができる。FIG. 2 shows changes in the power transmission output from the fuel cell power generation facility as described above. The solid line shows the total electric power transmitted from the fuel cell equipment, and the dotted line shows the total electric power of the fuel cell 2.
And electric power that can be supplied by the expansion turbine 6 are shown.
The fuel cell 2 can be used without complicated control means.
It operates at a constant load of 10,000kW. At this time, for the power transmission from the entire fuel cell power generation facility, during low power demand from 2 am to 5 pm, the operating power of the high-pressure air compressor 9 is supplied from the 10,000 kW power mentioned above to generate 6,550 kW ~ 5,630k
It can be kept at W, and during the peak power demand from 1 pm to 4 pm 13,220 kW to 12,79 kW
The power supply can be increased to 0kW.
【００３３】また、本実施例ではバイパス回路、制御弁
および制御装置等の制御手段を用いないため、設備コス
トが減少する。さらに、制御用の燃料ガス、酸化剤ガス
および制御装置用電力が不要になり、発電効率が向上す
る。Further, in the present embodiment, since the control means such as the bypass circuit, the control valve and the control device are not used, the equipment cost is reduced. Further, the fuel gas for control, the oxidant gas, and the electric power for the control device are unnecessary, and the power generation efficiency is improved.
【００３４】また、上述したように、酸化剤ガスを圧縮
および膨脹させる際に発生する熱エネルギーを冷凍機等
の駆動用熱源に使用することができ、エネルギー効率が
向上する。Further, as described above, the thermal energy generated when compressing and expanding the oxidant gas can be used for the driving heat source of the refrigerator or the like, and the energy efficiency is improved.
【００３５】さらに、貯蔵タンク１３を燃料電池発電設
備の床および天井に設けることによって、余分な設備を
使用することなく収容することができ、経済上の効率が
向上する。Further, by providing the storage tank 13 on the floor and ceiling of the fuel cell power generation facility, the storage tank 13 can be accommodated without using extra facilities, and the economic efficiency is improved.
【００３６】図３に本発明に係る燃料電池発電設備の第
２実施例の構成図を示す。FIG. 3 shows a configuration diagram of a second embodiment of the fuel cell power generation facility according to the present invention.
【００３７】本実施例は、第１実施例と同様に、燃料電
池システム１と酸化剤ガスのガス貯蔵システム８とを組
み合わせたものであり、昼間の電力需要のピークを例え
ば３時間として、その間、燃料電池２は、例えば常時1
0,000kWの発電を行なう燃料電池発電設備である。Like the first embodiment, this embodiment is a combination of the fuel cell system 1 and the gas storage system 8 for the oxidant gas, and the peak daytime power demand is, for example, 3 hours, and during that time. , The fuel cell 2 is always 1
It is a fuel cell power generation facility that generates power of 0,000 kW.
【００３８】ガス貯蔵システム８は、酸化剤ガスである
空気を加圧する流体加圧装置としての高圧空気圧縮機
（コンプレッサ）９と、この高圧空気圧縮機９の動力源
である電動機１０と、高圧空気圧縮機９から供給される
高温、高圧空気を冷却する冷却装置２１と、この冷却さ
れた高圧空気を貯蔵するガス貯蔵装置としての貯蔵タン
ク１３と、この貯蔵タンク１３内の圧力を一定に保持す
るポンプ手段であるポンプ２２と、貯蔵タンク１３から
供給される高圧空気を膨脹させてエネルギーを回収する
エネルギー回収手段２３と、上記高圧空気を膨脹する際
に発生する冷熱を回収する熱交換装置２４とを有してい
る。The gas storage system 8 includes a high-pressure air compressor (compressor) 9 as a fluid pressurizing device for pressurizing air, which is an oxidant gas, an electric motor 10 as a power source of the high-pressure air compressor 9, and a high pressure. A cooling device 21 for cooling high-temperature, high-pressure air supplied from the air compressor 9, a storage tank 13 as a gas storage device for storing the cooled high-pressure air, and a constant pressure in the storage tank 13. A pump 22 which is a pumping means, an energy recovery means 23 which expands high pressure air supplied from the storage tank 13 to recover energy, and a heat exchange device 24 which recovers cold heat generated when expanding the high pressure air. And have.
【００３９】エネルギー回収手段２３は、上記貯蔵タン
ク１３から供給される高圧空気を膨脹（減圧）させる膨
脹タービン１５と、この膨脹タービン１５からの動力に
よって駆動する発電機１６とから構成されている。The energy recovery means 23 is composed of an expansion turbine 15 for expanding (decompressing) the high pressure air supplied from the storage tank 13 and a generator 16 driven by the power from the expansion turbine 15.
【００４０】膨脹タービン１５は、熱交換装置２４を介
して燃料電池システム１の燃料電池２に接続される一
方、この接続配管１９には、燃料電池２に、本来酸化剤
ガスを供給している酸化剤供給用圧縮機３からの供給配
管２０が接続される。The expansion turbine 15 is connected to the fuel cell 2 of the fuel cell system 1 via a heat exchange device 24, while the connecting pipe 19 is used to supply the oxidant gas to the fuel cell 2 originally. A supply pipe 20 from the oxidant supply compressor 3 is connected.
【００４１】さらに、燃料電池システム１には、上記酸
化剤供給用圧縮機３の動力源である電動機４と、燃料ガ
スを改質する改質器５と、この改質器５からの排ガスを
主なエネルギー源として駆動する膨脹タービン６と、こ
の膨脹タービン６から得られる動力で駆動する発電機７
とが設置されている。Further, in the fuel cell system 1, the electric motor 4 which is the power source of the compressor 3 for supplying the oxidant, the reformer 5 for reforming the fuel gas, and the exhaust gas from the reformer 5 Expansion turbine 6 driven as a main energy source, and a generator 7 driven by power obtained from this expansion turbine 6.
And are installed.
【００４２】次に、本実施例の作用を示す。ガス貯蔵シ
ステム８は、例えば22,130Nm3 /Hrの加圧能力を持った
高圧空気圧縮機９を用いて、空気を大気圧から所要の圧
力、例えば 60kg/cm2 g まで所要時間内、例えば３時間
をかけて加圧させる。なお上記高圧空気圧縮機９は、例
えば本実施例の場合、 5,200kWの動力で稼動した。その
後、圧縮される際に温度が上昇した高圧空気は、冷却装
置２１の冷却水によって冷却され、貯蔵タンク１３内に
貯蔵される。Next, the operation of this embodiment will be described. The gas storage system 8 uses a high-pressure air compressor 9 having a pressurizing capacity of, for example, 22,130 Nm 3 / Hr, to bring air from atmospheric pressure to a required pressure, for example, 60 kg / cm 2 g within a required time, for example, 3 Apply pressure over time. The high-pressure air compressor 9 was operated with a power of 5,200 kW in this example. After that, the high-pressure air whose temperature has risen when compressed is cooled by the cooling water of the cooling device 21 and stored in the storage tank 13.
【００４３】この貯蔵タンク１３の容積は、上記電力需
要ピーク３時間、10,000kWの発電の場合、例えば約1,10
0m3 必要であり、またこの貯蔵タンク１３は、例えば直
径1.2m、長さ40m のパイプ20本、および直径1.2m、長さ
12m のパイプ15本を用いて、上記燃料電池発電設備内の
部材の天井、床、壁、および支柱に敷設されている。The volume of the storage tank 13 is, for example, about 1,10 in the case of power generation of 10,000 kW for the above-mentioned power demand peak for 3 hours.
0 m 3 is required, and this storage tank 13 has, for example, 20 pipes with a diameter of 1.2 m and a length of 40 m, and a diameter of 1.2 m and a length of
It is laid on the ceiling, floor, walls, and columns of the members in the fuel cell power generation facility using 15 12 m pipes.
【００４４】一方、貯蔵タンク１３によって貯蔵された
高圧空気は、エネルギー回収手段２３の一部である膨脹
タービン１５に送られ、ここで燃料電池２が要求する圧
力、例えば9kg/cm2 g まで減圧される。その際、膨脹タ
ービン１５を作動させて、仕事をすることにより、発電
機１６が駆動され、例えば本実施例の場合、３時間で1,
360kW の電力を回収した。また、上記高圧空気は、熱交
換装置２４によって熱交換されるが、冷熱エネルギーの
回収は行なわなかった。On the other hand, the high-pressure air stored in the storage tank 13 is sent to the expansion turbine 15 which is a part of the energy recovery means 23, where the pressure is reduced to the pressure required by the fuel cell 2, for example, 9 kg / cm 2 g. To be done. At that time, by operating the expansion turbine 15 to perform work, the generator 16 is driven. For example, in the case of the present embodiment, it takes 1 hour in 3 hours.
Recovered 360kW of power. The high-pressure air was heat-exchanged by the heat exchange device 24, but the cold energy was not recovered.
【００４５】ここで、貯蔵タンク１３から膨脹タービン
１５に高圧空気が送られる際に、ポンプ手段であるポン
プ２２によって、空気の放出量（体積Ｖ）に見合った所
要の流体（体積Ｖ）を注入して、貯蔵タンク１３内の圧
力を一定に保つ。Here, when high-pressure air is sent from the storage tank 13 to the expansion turbine 15, a required fluid (volume V) corresponding to the discharge amount (volume V) of air is injected by the pump 22 which is a pump means. Then, the pressure in the storage tank 13 is kept constant.
【００４６】この後、昼間の電力需要のピーク時に、常
時燃料電池２に酸化剤ガスを供給している燃料電池シス
テム１の酸化剤供給装置３を停止させて、上記9kg/cm2
g に減圧された空気を供給することによって、燃料電池
２を常時10,000kWで稼働させることができる。After that, at the peak of daytime power demand, the oxidant supply device 3 of the fuel cell system 1 which constantly supplies the oxidant gas to the fuel cell 2 is stopped, and the above 9 kg / cm 2
By supplying depressurized air to g, the fuel cell 2 can be constantly operated at 10,000 kW.
【００４７】そして、燃料電池２からの未反応空気およ
び未反応水素ガスは、改質器５内に案内され、燃料ガス
の改質に使われる。燃料ガスの改質に使われた改質器５
からの排ガスは、膨脹タービン６に供給されて、発電機
７の動力を発生させるが、この発電機７の動力エネルギ
ーは、酸化剤供給装置３の消費する動力エネルギーとほ
ぼ等しいエネルギーであった。The unreacted air and unreacted hydrogen gas from the fuel cell 2 are guided into the reformer 5 and used for reforming the fuel gas. Reformer 5 used for reforming fuel gas
The exhaust gas from the generator is supplied to the expansion turbine 6 to generate the power of the power generator 7. The power energy of the power generator 7 was almost equal to the power energy consumed by the oxidant supply device 3.
【００４８】また、この後、再度貯蔵タンク１３内に高
圧空気を貯蔵する場合には、貯蔵タンク１３内に供給さ
れる高圧空気量（体積Ｖ）に見合った所要の流体（体積
Ｖ）をポンプ２２で流出させて、貯蔵タンク１３内の圧
力を一定に保つ。After that, when the high pressure air is again stored in the storage tank 13, a required fluid (volume V) commensurate with the amount of high pressure air (volume V) supplied to the storage tank 13 is pumped. It is drained at 22 to keep the pressure in the storage tank 13 constant.
【００４９】以上のような燃料電池発電設備からの送電
出力の変化を図４に示す。実線は、燃料電池設備から送
電される総電力を示し、点線は、ポンプの消費電力を計
算しなかった場合の総電力を示している。燃料電池２
は、複雑な制御手段を使用することなしに、10,000kWの
一定負荷稼動をしている。このとき、燃料電池発電設備
全体からの送電は、深夜２時から５時までの電力需要の
低い間は、上記10,000kWの電力の中から、高圧空気圧縮
機９の稼動電力を供給し、5,110kW の電力供給に押さえ
ることができ、また午後１時から午後４時までの電力需
要のピーク時の間には、1,2360kWに供給電力を増加させ
ることができる。FIG. 4 shows changes in the power transmission output from the fuel cell power generation facility as described above. The solid line indicates the total electric power transmitted from the fuel cell facility, and the dotted line indicates the total electric power when the power consumption of the pump is not calculated. Fuel cell 2
Operates at a constant load of 10,000kW without the use of complicated control means. At this time, for the power transmission from the entire fuel cell power generation facility, during low power demand from 2:00 to 5:00, the operating power of the high-pressure air compressor 9 is supplied from the above 10,000kW power, The power supply can be limited to kW, and the power supply can be increased to 1,2360 kW during the peak power demand from 1 pm to 4 pm.
【００５０】また、本実施例ではバイパス回路、制御弁
および制御装置等の制御手段を用いないため、設備コス
トが減少する。さらに、制御用の燃料ガス、酸化剤ガス
および制御装置用電力が不要になり、発電効率が向上す
る。Further, in this embodiment, since the control means such as the bypass circuit, the control valve and the control device are not used, the equipment cost is reduced. Further, the fuel gas for control, the oxidant gas, and the electric power for the control device are unnecessary, and the power generation efficiency is improved.
【００５１】また、貯蔵タンク１３を燃料電池設備の天
井、床、壁、および支柱等の構造部材に設けることによ
って、余分なタンク設備を使用することなく収容するこ
とができ、経済的である。Further, by providing the storage tank 13 on the structural members such as the ceiling, floor, wall, and columns of the fuel cell equipment, the storage tank 13 can be stored without using extra tank equipment, which is economical.
【００５２】さらに、ポンプ２２を用いて貯蔵タンク１
３内に所要の流体を流入および流出することによって、
貯蔵タンク１３内の圧力を一定に保持することができ、
その結果、貯蔵タンク１３の容積が比較的小さくてす
み、かつ耐圧性の非常に高い高価な貯蔵タンクを用いる
必要がなくなるので、経済上および設備上の効率が向上
する。Further, the storage tank 1 is constructed by using the pump 22.
By inflowing and outflowing the required fluid into 3
The pressure in the storage tank 13 can be kept constant,
As a result, the volume of the storage tank 13 is relatively small, and it is not necessary to use an expensive storage tank having a very high pressure resistance, so that the efficiency in terms of economy and equipment is improved.
【００５３】その他の実施例として、第１および第２実
施例の構成において、貯蔵タンク１３を、燃料電池発電
設備の構造部材である梁として用いることもでき、設備
使用上の効率がさらに向上する。また、酸化剤ガスとし
て空気を用いたが、酸素リッチガスを用いることもでき
る。この酸素リッチガスは、高圧空気圧縮機９に酸素富
化膜等を付加することによって簡単に作り出すことがで
きる。この酸素リッチガスを用いることによって、貯蔵
タンク１３の容積を減らすことができ、経済上および設
備上の効率がさらに向上する。As another embodiment, in the constructions of the first and second embodiments, the storage tank 13 can be used as a beam which is a structural member of the fuel cell power generation equipment, and the efficiency in using the equipment is further improved. . Although air is used as the oxidant gas, an oxygen-rich gas may be used. This oxygen-rich gas can be easily created by adding an oxygen-rich film or the like to the high-pressure air compressor 9. By using this oxygen-rich gas, the volume of the storage tank 13 can be reduced, and the economic and facility efficiency is further improved.
【００５４】なお、第１および第２実施例における貯蔵
タンク１３の容積を、2,100m3 および1,100m3 とした
が、これは、昼間の電力需要のピークを３時間としたも
のの一例で、このピークの時間の変動等によっては、こ
の限りではない。The volumes of the storage tanks 13 in the first and second embodiments are set to 2,100 m 3 and 1,100 m 3 , but this is an example in which the peak daytime power demand is 3 hours. This does not apply depending on fluctuations in peak time.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る燃料電池
発電設備およびその運転方法によれば、酸化剤ガスを加
圧する加圧装置と、この加圧された酸化剤ガスを貯蔵す
る貯蔵装置と、この貯蔵装置から供給される酸化剤ガス
を膨脹させて、エネルギーを回収するエネルギー回収手
段と、このエネルギー回収手段から供給される酸化剤ガ
スと燃料ガスとの反応によって発電する燃料電池とを備
えたので、電力負荷が変動する場合においても、余分な
制御手段を用いることなしに、燃料電池の発電効率を安
定させ、かつ向上させることができる。As described above, according to the fuel cell power generation facility and the method of operating the same according to the present invention, a pressurizing device for pressurizing the oxidant gas and a storage device for storing the pressurized oxidant gas. And an energy recovery means for expanding the oxidant gas supplied from the storage device to recover energy, and a fuel cell for generating power by the reaction between the oxidant gas supplied from the energy recovery means and the fuel gas. Since it is provided, even if the electric power load changes, the power generation efficiency of the fuel cell can be stabilized and improved without using extra control means.
【００５６】また、この燃料電池発電設備内に、熱交換
装置を配設して、上記加圧された酸化剤ガスを任意の流
体と熱交換させ、得られる熱エネルギーを回収して冷凍
機等の駆動用熱源に用いることによって、全体のエネル
ギー効率を向上させることができる。なお、燃料電池発
電設備内に、熱交換装置で得られた熱エネルギーを備蓄
する備蓄設備を配設することによって、備蓄された熱エ
ネルギーを所要時に冷凍機等の駆動用熱源に用いること
ができ、さらにエネルギー効率を向上させることができ
る。Further, a heat exchange device is provided in the fuel cell power generation facility to exchange heat between the pressurized oxidant gas and an arbitrary fluid, and the resulting thermal energy is recovered to obtain a refrigerator or the like. When used as a driving heat source, the overall energy efficiency can be improved. It should be noted that by arranging a storage facility for storing the thermal energy obtained by the heat exchange device in the fuel cell power generation facility, the stored thermal energy can be used as a driving heat source for a refrigerator or the like when required. Moreover, the energy efficiency can be further improved.
【００５７】また、エネルギー回収手段は、膨脹タービ
ン、発電機および熱交換装置を有しており、加圧された
酸化剤ガスを膨脹タービンで膨脹させる際に得られる動
力で発電機を稼動させるとともに、熱交換装置によって
酸化剤ガスが膨脹する際に発生する冷熱をエネルギーと
して回収して冷熱源として用いることによって、全体の
エネルギー効率を向上させることができる。なお、燃料
電池設備内に、熱交換装置で得られた冷熱エネルギーを
備蓄する備蓄設備を配設することによって、備蓄された
冷熱エネルギーを所要時に冷熱源として用いることがで
き、さらにエネルギー効率を向上させることができる。Further, the energy recovery means has an expansion turbine, a generator and a heat exchange device, and operates the generator with the power obtained when the pressurized oxidant gas is expanded by the expansion turbine. By collecting the cold heat generated when the oxidant gas expands by the heat exchange device as energy and using it as the cold heat source, the overall energy efficiency can be improved. By arranging a storage facility for storing cold energy obtained by the heat exchange device in the fuel cell facility, the stored cold energy can be used as a cold heat source when required, further improving energy efficiency. Can be made.
【００５８】さらに、上記貯蔵装置が、燃料電池発電設
備の構造部材により形成することによって、余分な設備
を新たに設ける必要がなく、経済的である。Further, since the storage device is formed by the structural member of the fuel cell power generation equipment, it is economical because there is no need to newly provide extra equipment.
【００５９】さらにまた、上記貯蔵装置が、所要の容積
を有する貯蔵タンクと、この貯蔵タンク内の圧力を一定
に保持するポンプ手段とを備え、このポンプ手段によっ
て任意の流体を、貯蔵タンク内に流出入させてタンク内
の圧力を一定に保持することによって、貯蔵タンクの容
積を減らすことができ、経済上および設備上の効率が向
上する。Furthermore, the above-mentioned storage device is provided with a storage tank having a required volume and pump means for keeping the pressure in this storage tank constant, and by this pump means any fluid is stored in the storage tank. By allowing the pressure in the tank to flow in and out to be kept constant, the volume of the storage tank can be reduced, and the economic and facility efficiency is improved.
【００６０】そして、酸化剤ガスを加圧し、この加圧さ
れた酸化剤ガスを貯蔵した後、上記貯蔵された酸化剤ガ
スを必要時に取り出し、膨脹させてエネルギーを回収
し、さらにこの膨脹された酸化剤ガスと燃料ガスとを反
応させて電力を発生させることによって、発電効率が安
定および向上する燃料電池発電設備の運転方法を提供す
ることができる。Then, the oxidant gas is pressurized, the pressurized oxidant gas is stored, and then the stored oxidant gas is taken out when necessary and expanded to recover energy, and the expanded oxidant gas is further expanded. It is possible to provide a method for operating a fuel cell power generation facility in which power generation efficiency is stabilized and improved by reacting an oxidant gas and a fuel gas to generate electric power.
【図１】本発明に係る燃料電池発電設備およびその運転
方法の第１実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell power generation facility and an operating method thereof according to the present invention.
【図２】第１実施例における燃料電池発電設備の送電出
力を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing a power transmission output of the fuel cell power generation facility according to the first embodiment.
【図３】本発明に係る燃料電池発電設備およびその運転
方法の第２実施例を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of a fuel cell power generation facility and an operating method thereof according to the present invention.
【図４】第２実施例における燃料電池発電設備の送電出
力を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a power transmission output of a fuel cell power generation facility according to a second embodiment.
【図５】本発明に係る燃料電池発電設備およびその運転
方法の従来例を示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional example of a fuel cell power generation facility and an operating method thereof according to the present invention.
１ 燃料電池システム ２ 燃料電池 ３ 酸化剤供給装置 ４ 電動機 ５ 改質器 ６ 膨脹タービン ７ 発電機 ８ ガス貯蔵システム ９ 高圧空気圧縮機（流体加圧装置） １０ 電動機 １１ 熱交換装置 １２ 備蓄設備 １３ 貯蔵タンク（ガス貯蔵装置） １４ エネルギー回収手段 １５ 膨脹タービン １６ 発電機 １７ 熱交換装置 １８ 備蓄設備 １９ 接続配管 ２０ 供給配管 ２１ 冷却装置 ２２ ポンプ（ポンプ手段） ２３ エネルギー回収手段 ２４ 熱交換装置 1 Fuel Cell System 2 Fuel Cell 3 Oxidant Supply Device 4 Electric Motor 5 Reformer 6 Expansion Turbine 7 Generator 8 Gas Storage System 9 High Pressure Air Compressor (Fluid Pressurizing Device) 10 Electric Motor 11 Heat Exchanger 12 Stockpiling Facility 13 Storage Tank (gas storage device) 14 Energy recovery means 15 Expansion turbine 16 Generator 17 Heat exchange device 18 Storage facility 19 Connection pipe 20 Supply pipe 21 Cooling device 22 Pump (pump means) 23 Energy recovery device 24 Heat exchange device
Claims (8)
この加圧された酸化剤ガスを貯蔵するガス貯蔵装置と、
このガス貯蔵装置から供給される酸化剤ガスを膨脹させ
てエネルギーを回収するエネルギー回収手段と、このエ
ネルギー回収手段から供給される酸化剤ガスと燃料ガス
との反応によって発電する燃料電池とを備えたことを特
徴とする燃料電池発電設備。1. A fluid pressurizing device for pressurizing an oxidant gas,
A gas storage device for storing the pressurized oxidant gas,
An energy recovery unit that expands the oxidant gas supplied from the gas storage device to recover energy, and a fuel cell that generates electricity by the reaction between the oxidant gas supplied from the energy recovery unit and the fuel gas are provided. A fuel cell power generation facility characterized by the above.
ガスと所要の流体とを熱交換させて、加圧酸化剤ガスの
熱エネルギーを回収する熱交換装置を配設した請求項１
に記載の燃料電池発電設備。2. A heat exchange device for recovering the thermal energy of the pressurized oxidant gas by exchanging heat between the oxidant gas pressurized by the fluid pressure device and a required fluid. 1
Fuel cell power generation facility described in.
ガスと所要の流体とを熱交換させて、加圧酸化剤ガスの
熱エネルギーを回収する熱交換装置と、この回収した熱
エネルギーを備蓄する備蓄設備とを配設した請求項１に
記載の燃料電池発電設備。3. A heat exchange device for recovering thermal energy of the pressurized oxidant gas by exchanging heat between the oxidant gas pressurized by the fluid pressurizing device and a required fluid, and the recovered heat. The fuel cell power generation facility according to claim 1, further comprising a storage facility for storing energy.
と、この膨脹タービンから得られる動力で駆動する発電
機と、上記膨脹された酸化剤ガスと所要の流体とを熱交
換させ、得られる冷熱エネルギーを回収する熱交換装置
とを有する請求項１に記載の燃料電池発電設備。4. The energy recovery means exchanges heat between the expansion turbine, a generator driven by the power obtained from the expansion turbine, the expanded oxidant gas and a required fluid to generate cold energy. The fuel cell power generation facility according to claim 1, further comprising a heat exchange device for recovering.
と、この膨脹タービンから得られる動力で駆動する発電
機と、上記膨脹された酸化剤ガスと所要の流体とを熱交
換させ、得られる冷熱エネルギーを回収する熱交換装置
と、この回収されたエネルギーを備蓄する備蓄設備とを
有する請求項１に記載の燃料電池発電設備。5. The energy recovery means exchanges heat between the expansion turbine, a generator driven by the power obtained from the expansion turbine, the expanded oxidant gas, and a required fluid to generate cold energy. The fuel cell power generation facility according to claim 1, comprising a heat exchange device for recovering and a storage facility for storing the recovered energy.
の構造部材により形成された請求項１に記載の燃料電池
発電設備。6. The fuel cell power generation facility according to claim 1, wherein the gas storage device is formed by a structural member of the fuel cell power generation facility.
る貯蔵タンクと、この貯蔵タンク内の圧力を一定に保持
するポンプ手段とを備えたことを特徴とする請求項１ま
たは６に記載の燃料電池発電設備。7. The gas storage device according to claim 1, further comprising a storage tank having a required volume, and pump means for maintaining a constant pressure in the storage tank. Fuel cell power generation equipment.
化剤ガスを貯蔵した後、上記貯蔵された酸化剤ガスを必
要時に取り出し、膨脹させてエネルギーを回収し、さら
にこの膨脹された酸化剤ガスと燃料ガスとを反応させて
電力を発生させることを特徴とする燃料電池発電設備の
運転方法。8. The oxidant gas is pressurized, the pressurized oxidant gas is stored, and then the stored oxidant gas is taken out when necessary and expanded to recover energy, and the expanded oxidant gas is further expanded. A method of operating a fuel cell power generation facility, which comprises reacting an oxidant gas with a fuel gas to generate electric power.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06208853A (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Fuel cell power generating equipment and operating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06208853A (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Fuel cell power generating equipment and operating method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06208853A true JPH06208853A (en) | 1994-07-26 |
Family
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| JP (1) | JPH06208853A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002056400A3 (en) * | 2001-01-09 | 2002-10-24 | Questair Technologies Inc. | Fuel cell power plant with energy recovery from fuel storage |
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| CN112757921A (en) * | 2020-12-24 | 2021-05-07 | 北京理工大学 | Automobile-used hybrid energy storage system based on lithium battery life prediction |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP50A patent/JPH06208853A/en active Pending
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| WO2002056400A3 (en) * | 2001-01-09 | 2002-10-24 | Questair Technologies Inc. | Fuel cell power plant with energy recovery from fuel storage |
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| US10190066B2 (en) | 2009-11-18 | 2019-01-29 | G4 Insights Inc. | Method and system for biomass hydrogasification |
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