JPH0922713A - 燃料電池発電システム - Google Patents

燃料電池発電システム

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JPH0922713A
JPH0922713A JP7192661A JP19266195A JPH0922713A JP H0922713 A JPH0922713 A JP H0922713A JP 7192661 A JP7192661 A JP 7192661A JP 19266195 A JP19266195 A JP 19266195A JP H0922713 A JPH0922713 A JP H0922713A
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JP
Japan
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fuel
fuel cell
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cell power
power generation
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JP7192661A
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English (en)
Inventor
Yoshikazu Sato
嘉一 佐藤
Haruki Matsuda
治樹 松田
Isamu Osawa
勇 大澤
Isao Nakagawa
功夫 中川
Takashi Watanabe
孝志 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】常温での液体燃料を原燃料として使用する燃料
電池発電システムを対象に、燃料電池の負荷変動に即応
して原燃料供給源から燃料電池発電プラントへ向け必要
な量の原燃料ガスを速い応答速度で供給できる制御系を
提供する。 【構成】常温での液体燃料を原燃料とする燃料供給源2
の燃料タンク8に燃料ポンプ9,燃料気化器10を装備
し、この燃料供給手段を通じて原燃料供給源から燃料電
池発電プラント1の改質器3に供給した原燃料ガスを水
素リッチなガスに改質した上で燃料電池4に供給して発
電する燃料電池発電システムにおいて、発電プラントの
運転制御装置12で得た燃料電池の負荷変動に対応する
燃料需要信号を、原燃料供給源の燃料ポンプ,燃料気化
器、およびプラント側の燃料流量制御弁6へ一括して送
り、この燃料需要信号を基に原燃料供給源から供給する
原燃料ガス量を負荷変動に対して応答遅れなしに追従制
御させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原燃料にブタン,エタ
ノール,ナフサなどの炭化水素系液体燃料を用いて発電
するオンサイト用の燃料電池発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】昨今では、地域分散型の発電装置として
オンサイト用燃料電池発電プラントの普及化が進んでい
る。また、かかるオンサイト用の燃料電池は都市ガスな
どを原燃料とするものが主流であるが、最近になり原燃
料としてブタン,エタノール,ナフサなどのように常温
では液体のままで配送,貯蔵管理に便利な液体燃料を用
いたオンサイト用燃料電池発電システムの開発も進めら
れている。
【0003】この場合に、燃料タンクに貯蔵した液体原
燃料を液体のままポンプにより燃料電池発電プラントに
供給し、その改質器(水蒸気改質器)に内蔵した気化器
で蒸発させてガス化する方式などが従来より知られてい
るが、都市ガスなどを原燃料として製作された燃料電池
発電プラントとの互換性を考慮して、最近では原燃料供
給源側の燃料タンクに燃料ポンプ,および燃料気化器を
付属させておき、燃料タンクから抽出した液体燃料をガ
ス化した上で、ガス配管,流量制御弁を通じて発電プラ
ントの改質器へ供給する燃料供給方式が提唱され、その
開発が進められている。
【0004】ここで、原燃料供給源の組み込んだ燃料気
化器は、液体燃料の気化熱源として例えば電熱ヒータを
内蔵しており、従来では熱源の温度検出値を基に燃料タ
ンクから送り出す燃料量の増減に応じてヒータを通電制
御し、液体燃料の気化に必要な熱量を調整する制御方式
を取っている。また、燃料ポンプについては、燃料気化
器にて生成した原燃料ガスの供給圧を一定に保って燃料
電池発電プラントへ供給できるように、原燃料ガス供給
配管中で検出したガス圧を基にポンプの送液量を調整す
るような制御方式を採用している。つまり、従来の制御
方式では、原燃料供給源を燃料電池発電プラントの制御
系とは切り離した独立の制御系で液体原燃料のガス化,
供給制御を行うようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばオフ
イスビルなど設置する分散型発電装置として使用するオ
ンサイト用の燃料電池発電装置では、電力需要が時間帯
によって大きく変化し、これに伴って燃料電池の出力も
時々刻々変動する。このために、燃料電池発電システム
の制御には大きな負荷変動にも十分に即応できることが
要求される。
【0006】かかる点から液体燃料を原燃料とする先記
の燃料電池発電システムを検討すると、原燃料供給源で
は燃料タンクから抽出した液体燃料を気化させた上でガ
ス配管路を通じて燃料電池発電プラントへ供給する方式
をとっているために、負荷変動に伴う燃料電池での燃料
需要量変化に対する原燃料供給の追従遅れが問題とな
る。特に、原燃料供給源の燃料供給手段である燃料ポン
プ,燃料気化器に対する従来の制御方式では、負荷変動
に対して応答速度に大きな遅れが生じ、このために大き
な負荷変動時には燃料電池発電プラントへの原燃料ガス
の供給量に過不足が生じて安定した運転が行えなくなる
といった問題が派生する。
【0007】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は常温での液体燃料を原燃料として使
用する燃料電池発電システムを対象に、燃料電池の負荷
変動に即応して、原燃料供給源から燃料電池発電プラン
トへ向け必要な量の原燃料ガスを速い応答速度で供給で
きるにした燃料電池発電システムを提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、燃料電池の負荷変動に対応する燃
料需要信号を原燃料供給源の燃料供給手段に送り、該燃
料需要信号を基に原燃料供給源から送り出す原燃料ガス
量を負荷変動に追従制御させるものとする。ここで、前
記の燃料需要信号は、燃料電池の出力電流に対応する信
号、あるいは燃料電池発電プラントの改質器入口側に備
えた燃料流量制御弁の制御信号に対応する信号を用いて
実施することができる。
【0009】
【作用】前記の制御方式により、燃料電池の負荷変動に
対する原燃料供給源の追従性が大幅に向上する。すなわ
ち、燃料電池発電プラントに対する電力需要が変動する
と、発電出力設定器に与えた負荷指令,燃料電池の出力
電流を基に燃料電池に供給する燃料需要量が演算決定さ
れ、ここで得た燃料需要信号が原燃料供給源側へ即座に
伝送されて燃料ポンプ,燃料気化器をフィードフォワー
ド制御する。これにより、原燃料供給源側では大きな追
従遅れなしに、速い応答速度で負荷変動に見合った量の
原燃料ガスを生成して燃料電池発電プラントに安定供給
できる態勢が整い、大きな負荷変動にも十分に即応でき
るようになる。
【0010】この場合に、原燃料供給源側に伝送する燃
料需要信号としては、燃料電池の出力電流に対応した信
号のほか、燃料電池発電プラント内で改質器の入口側に
備えた既設の燃料流量制御弁へ与える制御信号をそのま
ま利用することもできる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1において、1は燃料電池発電プラント、2は
ブタンなどの液体燃料を貯蔵,供給する原燃料供給源で
あり、周知のように燃料電池発電プラント1は原燃料ガ
スを水素リッチなガスに改質する改質器3,燃料電池
4,燃料電池の直流出力を交流に変換するインバータ5
などからなる。なお、6は改質器3の入口側に備えた燃
料流量制御弁、7は燃料電池の出力電流を検出するCT
(変流器)である。一方、原燃料供給源2には、常温で
の液体燃料を貯蔵する燃料タンク8に燃料ポンプ9,燃
料気化器10が付属しており、燃料タンク8から抽出し
た液体燃料をヒータ加熱によりガス化した上で燃料電池
発電プラント1の改質器3へ供給するようにしている。
なお、9aは燃料ポンプ9の運転制御器、10aは燃料
気化器10に内蔵した気化熱源としての電熱ヒータ、1
0bはヒータ10aの発熱量を制御する制御器である。
【0012】かかる燃料電池発電システムでは、周知の
ように燃料タンク8より抽出した液体燃料を燃料気化器
10でガス化した上で燃料電池発電プラントの改質器3
に供給され、ここで改質した水素リッチな改質ガスを燃
料電池4に供給して発電し、その発電出力をインバータ
5により交流に変換して負荷11に給電する。この場合
に、燃料電池の負荷変動に対する原燃料供給の応答性を
高めるために、本発明の実施例では、燃料電池発電プラ
ント2の運転制御装置12で得た燃料需要信号を、燃料
流量制御弁6とともに原燃料供給源2の燃料ポンプ9,
燃料気化器10の制御器9a,10bへ一括して伝送
し、この燃料需要信号に基づいて燃料流量制御弁6,お
よび燃料ポンプ9,燃料気化器10をフィードフォワー
ド制御するようにしている。
【0013】ここで、運転制御装置12はマイクロコン
ピュータ内蔵の調節計を備え、CT7で検出した燃料電
池の出力電流値(負荷電流に発電プラントの補機で消費
する電流を加えた値),および燃料電池から給電を受け
る負荷11の増減に対応する負荷指令を基に、その時の
電力需要に対応した発電出力を得るために必要な原燃料
ガスの供給量を演算して前記の燃料需要信号を得る。
【0014】前記のように構築した制御系を使用して原
燃料供給源2から燃料電池発電プラント1へ原燃料ガス
を供給することにより、燃料電池に大きな負荷変動が生
じた場合でも、原燃料供給源2では追従遅れなしに負荷
変動に見合った適正量の液体原燃料をガス化して改質器
3に安定供給できることが実機テストの結果からも確認
されており、これより原燃料供給系を含めた燃料電池発
電システム全体での負荷変動に対する制御の応答速度が
向上する。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、常
温での液体燃料を原燃料とする原燃料供給源に燃料ポン
プ,および燃料気化器を組合わせた燃料供給手段を備
え、該燃料供給手段を通じて原燃料供給源から供給され
た原燃料ガスを水素リッチなガスに改質した上で燃料電
池に供給して発電する燃料電池発電システムにおいて、
燃料電池の負荷変動に対応する燃料需要信号を原燃料供
給源の燃料供給手段に送り、この燃料需要信号を基に原
燃料供給源から送り出す原燃料ガス量を負荷変動に追従
制御させるようにしたことにより、大きな負荷変動に対
してもその負荷変動に見合った量の原燃料を速い応答速
度で燃料電池発電プラントの改質器に供給することがで
きる。
【0016】これにより、分散型の発電装置に製作した
オンサイト用の燃料電池発電システムに対し、その原燃
料として都市ガス,天然ガスなどを使用するほか、液体
燃料の気化器を備えた原燃料供給源に置き換えること
で、ブタン,メタノール,ナフサなどの常温での液体燃
料を原燃料として支障なく運転することが可能となるな
ど、燃料電池発電システムで採用する原燃料の種類選択
の自由度が拡大する利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による燃料電池発電システムの
系統図
【符号の説明】
1 燃料電池発電プラント 2 原燃料供給源 3 改質器 4 燃料電池 5 インバータ 6 燃料流量制御弁 7 CT(出力電流検出器) 8 燃料タンク 9 燃料ポンプ 10 燃料気化器 11 負荷 12 運転制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 功夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 渡辺 孝志 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】常温での液体燃料を原燃料とする燃料電池
    発電システムであり、原燃料供給源に燃料ポンプ,およ
    び燃料気化器を組合わせた燃料供給手段を備え、該燃料
    供給手段を通じて原燃料供給源から供給された原燃料ガ
    スを水素リッチなガスに改質した上で燃料電池に供給し
    て発電するものにおいて、燃料電池の負荷変動に対応す
    る燃料需要信号を原燃料供給源の燃料供給手段に送り、
    この燃料需要信号を基に原燃料供給源から送り出す原燃
    料ガス量を負荷変動に追従制御させることを特徴とする
    燃料電池発電システム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の燃料電池発電システムにお
    いて、燃料需要信号が燃料電池の出力電流に対応する信
    号であることを特徴とする燃料電池発電システム。
  3. 【請求項3】請求項1記載の燃料電池発電システムにお
    いて、燃料需要信号が燃料電池発電プラントの改質器入
    口側に備えた燃料流量制御弁の制御信号に対応する信号
    であることを特徴とする燃料電池発電システム。
JP7192661A 1995-07-06 1995-07-06 燃料電池発電システム Pending JPH0922713A (ja)

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