JP2002184441A - Fuel cell device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置に関
し、詳しくは、商用ガスの供給を受けてこれを改質する
据え置き型の燃料電池装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell device, and more particularly, to a stationary fuel cell device which receives a commercial gas and reforms it.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池装置は、エネルギ効率が高いエ
ネルギ発生装置であり、従来、種々の用途が検討されて
きた。その一例として、家庭や集合住宅、オフィスビル
などの施設で用いる小規模コージェネレーション用電源
としての用途が知られている。すなわち、据え置き型
(オンサイト型)の燃料電池装置を、例えば家庭用の電
源として用いる場合には、燃料電池装置を構成する各部
で生じる熱を、暖房や給湯などに利用することが可能と
なり、燃料電池装置を備える上記施設全体でさらなるエ
ネルギ効率の向上を図ることができる構成として期待さ
れている。2. Description of the Related Art A fuel cell device is an energy generating device having high energy efficiency, and various uses thereof have been conventionally studied. As one example, it is known to be used as a power source for small-scale cogeneration used in facilities such as homes, apartment houses, and office buildings. That is, when a stationary (on-site) fuel cell device is used as, for example, a household power supply, heat generated in each part of the fuel cell device can be used for heating, hot water supply, and the like. It is expected that the entire facility including the fuel cell device can be further improved in energy efficiency.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記したよう
に小規模コージェネレーション用電源として燃料電池装
置を用いる場合には、通常は、都市ガスなどの商用ガス
を改質燃料として購入し、これを改質して生成した水素
を燃料電池装置に供給することで発電を行なうが、電力
の供給を受ける家庭や集合住宅などの施設における消費
電力と、改質に供する改質燃料量とが、充分に釣り合っ
ていない場合には、発電効率の低下や発電コストの増大
を引き起こすおそれがあった。Here, when a fuel cell device is used as a power source for small-scale cogeneration as described above, usually, commercial gas such as city gas is purchased as reforming fuel, and Power is generated by supplying hydrogen generated by reforming the fuel cell device to the fuel cell device.However, power consumption in facilities such as homes and apartment houses receiving the power supply and the amount of reformed fuel supplied for reforming are: If the balance is not sufficient, there is a possibility that the power generation efficiency may decrease and the power generation cost may increase.
【0004】すなわち、上記施設における消費電力に応
じた量の電力を燃料電池によって発電するときに、この
発電量に見合った改質燃料量を超える量の改質燃料が改
質に供されたときには、改質燃料およびこれから生成さ
れる水素の一部が無駄となり、エネルギ効率の低下を招
くおそれがある。あるいは、過剰に供給された改質燃料
から生成される水素量に応じた量の電力を燃料電池にお
いて発電する場合には、余剰の電力を貯蔵する蓄電手段
を別途設けたり、余剰の電力を外部の電力会社に売却す
る等の必要が生じる。大型の蓄電手段を設けることは、
上記小規模コージェネレーション用電源としての用途に
鑑みて望ましいとは言い難く、また、装置の大型化も望
ましくない。余剰の電力を売却する場合には、改質燃料
の購入価格と電力の売却価格の関係からコスト増を引き
起こすおそれがある。さらに、過剰量の電力を発電する
場合には、燃料電池装置において非所望の短寿命化を引
き起こすおそれがある。[0004] That is, when the fuel cell generates power in an amount corresponding to the power consumption in the facility, when the reformed fuel in an amount exceeding the reformed fuel amount corresponding to the generated power is used for reforming. In addition, a part of the reformed fuel and hydrogen generated from the reformed fuel may be wasted, which may cause a decrease in energy efficiency. Alternatively, when the fuel cell generates an amount of power corresponding to the amount of hydrogen generated from the excessively supplied reformed fuel, a separate power storage means for storing the surplus power is provided, or the surplus power is externally supplied. Needs to be sold to a power company. Providing large storage means
It is hard to say that it is desirable in view of the use as the power source for the small-scale cogeneration, and it is not desirable to increase the size of the device. When selling surplus electricity, there is a possibility that the cost may increase due to the relationship between the purchase price of the reformed fuel and the sale price of the electricity. Further, when an excessive amount of electric power is generated, there is a possibility that the life of the fuel cell device is undesirably shortened.
【0005】また、上記施設における消費電力に見合っ
た改質燃料量に比べて不足する量の改質燃料が供給され
る場合には、所望の量の電力を発電することができない
ため、電力の不足分を外部の電力会社から購入して補う
必要が生じる。このような場合には、コージェネレーシ
ョンによって上記施設全体で高いエネルギ効率を実現す
る効果を充分に得られなくなるおそれがある。このよう
に、上記施設における消費電力と、燃料電池装置におい
て改質に供される改質燃料量とは、充分に釣り合ってい
ることが望ましいが、消費電力と供給する改質燃料量と
の調和を図ることが可能となる効果的な方法は、従来知
られていなかった。[0005] In addition, if the reformed fuel is supplied in an insufficient amount compared with the amount of reformed fuel corresponding to the power consumption in the facility, a desired amount of power cannot be generated. The shortfall will need to be purchased from an external power company to make up for it. In such a case, the effect of realizing high energy efficiency in the entire facility may not be sufficiently obtained by the cogeneration. As described above, it is desirable that the power consumption in the facility and the amount of reformed fuel supplied for reforming in the fuel cell device be sufficiently balanced. An effective method for achieving the above has not been known in the past.
【0006】本発明の燃料電池装置は、こうした問題を
解決し、コージェネレーション用電源として用いる燃料
電池装置において、所定の負荷の消費電力と、燃料電池
装置に供給する改質燃料量との調和を図ることを目的と
してなされ、次の構成を採った。The fuel cell device of the present invention solves such a problem, and in a fuel cell device used as a cogeneration power supply, balances the power consumption of a predetermined load with the amount of reformed fuel supplied to the fuel cell device. The following configuration is adopted for the purpose of planning.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の第1の燃料電池装置は、特定の負荷に対して電力
を供給する燃料電池を備える据え置き型の燃料電池装置
であって、商用ガスの供給を受けて改質反応を進行さ
せ、水素を生成する改質器と、前記改質器に前記商用ガ
スを供給する改質燃料供給手段と、前記改質器が生成し
た前記水素を、前記燃料電池に供給する水素供給手段
と、前記特定の負荷の消費電力が変動する際に示す周期
性に基づいて、前記改質器に供給すべき前記商用ガスの
量を決定する改質燃料量決定手段とを備え、前記改質燃
料供給手段は、前記改質燃料量決定手段が決定した前記
商用ガスの量に従って、前記改質器に対して前記商用ガ
スを供給することを要旨とする。The first fuel cell device of the present invention is a stationary fuel cell device having a fuel cell for supplying electric power to a specific load, and is a commercial fuel cell device. A reformer that receives the supply of gas to advance the reforming reaction, generates hydrogen, a reformed fuel supply unit that supplies the commercial gas to the reformer, and converts the hydrogen generated by the reformer into hydrogen. A hydrogen supply means for supplying to the fuel cell, and a reformed fuel for determining an amount of the commercial gas to be supplied to the reformer based on periodicity shown when power consumption of the specific load fluctuates. An amount determining means, wherein the reformed fuel supply means supplies the commercial gas to the reformer in accordance with the amount of the commercial gas determined by the reformed fuel amount determining means. .
【0008】以上のように構成された本発明の第1の燃
料電池装置は、据え置き型の燃料電池装置であって、改
質器が商用ガスの供給を受けて改質反応を進行させて水
素を生成する際に、特定の負荷の消費電力が変動する際
に示す周期性に基づいて、前記改質器に供給すべき前記
商用ガスの量を決定する。改質器が生成した水素は燃料
電池に供給されて、発生した電力は特定の負荷に対して
供給される。The first fuel cell device of the present invention having the above-described structure is a stationary fuel cell device, in which a reformer receives a supply of a commercial gas to cause a reforming reaction to proceed so that hydrogen is produced. When generating the gas, the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer is determined based on the periodicity when the power consumption of the specific load fluctuates. The hydrogen generated by the reformer is supplied to the fuel cell, and the generated power is supplied to a specific load.
【0009】また、本発明の第1の燃料電池装置の運転
方法は、特定の負荷に対して電力を供給する燃料電池を
備える据え置き型の燃料電池装置の運転方法であって、
(a)前記特定の負荷の消費電力が変動する際に示す周
期性に基づいて、前記燃料電池に供給する水素を生成す
るための改質反応に供すべき商用ガスの量を決定する工
程と、(b)前記(a)工程での決定に従って前記商用
ガスを前記改質反応に供し、前記商用ガスから水素を生
成する工程と、(c)前記改質反応で生成された前記水
素を、燃料ガスとして前記燃料電池に供給する工程と、
を備えることを要旨とする。The first method of operating a fuel cell device according to the present invention is a method of operating a stationary fuel cell device having a fuel cell for supplying electric power to a specific load,
(A) determining an amount of a commercial gas to be subjected to a reforming reaction for generating hydrogen to be supplied to the fuel cell, based on periodicity when the power consumption of the specific load fluctuates; (B) subjecting the commercial gas to the reforming reaction in accordance with the determination in the step (a) to generate hydrogen from the commercial gas; and (c) converting the hydrogen generated in the reforming reaction into a fuel. Supplying the gas to the fuel cell as a gas;
The gist is to provide.
【0010】このような本発明の第1の燃料電池装置、
および、本発明の第1の燃料電池装置の運転方法によれ
ば、特定の負荷の消費電力が変動する際に示す周期性に
基づいて、改質器に供給すべき商用ガスの量を決定する
ため、燃料電池が発生する電力を、上記特定の負荷の消
費電力に精度良く近づけることが可能となる。したがっ
て、燃料電池装置を用いて上記特定の負荷に電力を供給
する際に、燃料電池が発生する電力が不足して外部から
電力を補う必要が生じたり、過剰量の商用ガスが燃料電
池に供給されてしまうのを抑えることができる。本発明
の第1の燃料電池装置を、上記特定の負荷を備える特定
の施設に併設するコージェネレーション用電源として用
いる場合には、より高いエネルギ効率をより低コストに
実現するというコージェネレーション用電源の効果を充
分に実現することが可能となる。[0010] Such a first fuel cell device of the present invention,
According to the first method of operating the fuel cell device of the present invention, the amount of commercial gas to be supplied to the reformer is determined based on the periodicity when the power consumption of the specific load fluctuates. Therefore, the electric power generated by the fuel cell can be accurately approximated to the power consumption of the specific load. Therefore, when power is supplied to the specific load using the fuel cell device, the power generated by the fuel cell is insufficient and it is necessary to supplement the power externally, or an excessive amount of commercial gas is supplied to the fuel cell. Can be suppressed. When the first fuel cell device of the present invention is used as a cogeneration power supply installed in a specific facility having the specific load, a cogeneration power supply that realizes higher energy efficiency at lower cost is provided. The effect can be sufficiently realized.
【0011】本発明の第1の燃料電池装置において、前
記改質燃料量決定手段は、前記特定の負荷の消費電力が
変動する際に示す周期性として、1年を1周期とする周
期性と、1週間を1周期とする周期性と、1日を1周期
とする周期性とのうちの、少なくとも一つの周期性に基
づいて、前記商用ガスの量を決定することとしても良
い。In the first fuel cell device of the present invention, the reforming fuel amount determining means may include a periodicity of one year as one cycle when the power consumption of the specific load varies. The amount of the commercial gas may be determined based on at least one of periodicity of one week as one cycle and periodicity of one day as one cycle.
【0012】また、本発明の第1の燃料電池装置の運転
方法において、前記(a)工程は、前記特定の負荷の消
費電力が変動する際に示す周期性として、1年を1周期
とする周期性と、1週間を1周期とする周期性と、1日
を1周期とする周期性とのうちの、少なくとも一つの周
期性に基づいて、前記商用ガスの量を決定することとし
ても良い。Further, in the first method of operating a fuel cell device according to the present invention, in the step (a), one year is defined as one cycle when the power consumption of the specific load varies. The amount of the commercial gas may be determined based on at least one of periodicity, one cycle of one week, and one cycle of one day. .
【0013】このような構成とすれば、前記商用ガスの
量を決定する際に利用する周期性の種類に応じて、燃料
電池が発生する電力を上記特定の負荷の消費電力に近づ
ける所定の効果を得ることができる。With such a configuration, the predetermined effect of making the power generated by the fuel cell close to the power consumption of the specific load according to the type of periodicity used in determining the amount of the commercial gas. Can be obtained.
【0014】本発明の第1の燃料電池装置において、前
記特定の負荷における実際の消費電力の大きさを検出す
る消費電力検出手段をさらに備え、前記改質燃料量決定
手段は、前記周期性に加えて、過去一定時間のあいだ前
記消費電力検出手段が検出した前記特定の負荷における
消費電力の大きさにさらに基づいて、前記改質器に供給
すべき前記商用ガスの量を決定することとしても良い。[0014] In the first fuel cell device of the present invention, the fuel cell system further comprises power consumption detecting means for detecting the magnitude of the actual power consumption at the specific load, and the reforming fuel amount determining means is adapted to detect the periodicity. In addition, the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer may be determined on the basis of the magnitude of the power consumption at the specific load detected by the power consumption detection unit during the past fixed time. good.
【0015】また、本発明の第1の燃料電池装置の運転
方法において、(d)前記特定の負荷における実際の消
費電力の大きさを検出する工程をさらに備え、前記
(a)工程は、前記周期性に加えて、過去一定時間のあ
いだ前記(d)工程において検出した前記特定の負荷に
おける消費電力の大きさにさらに基づいて、前記改質反
応に供すべき前記商用ガスの量を決定することとしても
良い。Further, in the first operating method of the fuel cell device according to the present invention, the method further comprises a step (d) of detecting an amount of actual power consumption at the specific load, and the step (a) comprises: Determining the amount of the commercial gas to be subjected to the reforming reaction further based on the magnitude of power consumption at the specific load detected in the step (d) during the past fixed time in addition to the periodicity It is good.
【0016】このような構成とすれば、前記特定の負荷
の消費電力において、前記周期性には反映されない一時
的な変動が生じたときにも、燃料電池の発電量を、この
変動に追従させることが可能となり、燃料電池が発生す
る電力を上記特定の負荷の消費電力に近づける効果を、
より充分に確保することができる。With such a configuration, even when a temporary fluctuation not reflected in the periodicity occurs in the power consumption of the specific load, the power generation amount of the fuel cell follows the fluctuation. It becomes possible to bring the power generated by the fuel cell closer to the power consumption of the specific load,
More sufficiently can be secured.
【0017】本発明の第1の燃料電池装置において、前
記特定の負荷における実際の消費電力の大きさを検出す
る消費電力検出手段をさらに備え、前記改質燃料量決定
手段は、前記周期性に関する情報を記憶する記憶手段
と、前記消費電力検出手段が検出した実際の消費電力の
大きさに基づいて、前記記憶手段が記憶する前記周期性
に関する情報を補正する周期情報補正手段と、を備え、
前記記憶手段が記憶し、前記周期情報補正手段が補正し
た前記周期性に関する情報を参照して、前記商用ガス量
を決定することとしてもよい。[0017] In the first fuel cell device of the present invention, the fuel cell device further comprises power consumption detecting means for detecting the magnitude of the actual power consumption at the specific load, and the reforming fuel amount determining means relates to the periodicity. A storage unit that stores information, and a period information correction unit that corrects the information about the periodicity stored by the storage unit based on the magnitude of the actual power consumption detected by the power consumption detection unit,
The commercial gas amount may be determined with reference to the information on the periodicity stored in the storage unit and corrected by the periodic information correction unit.
【0018】また、本発明の第1の燃料電池装置の運転
方法において、(d)前記特定の負荷における実際の消
費電力の大きさを検出する工程と、(e)前記周期性に
関する情報を記憶する記憶手段において、前記(d)工
程で検出した実際の消費電力の大きさに基づいて、該記
憶手段が記憶する前記周期性に関する情報を補正する工
程とをさらに備え、前記(a)工程は、前記(e)工程
において補正した前記周期性に関する情報を記憶する前
記記憶手段を参照して、前記商用ガスの量を決定するこ
ととしても良い。Further, in the first method for operating a fuel cell device according to the present invention, (d) a step of detecting the magnitude of the actual power consumption at the specific load, and (e) storing information on the periodicity. Correcting the information on the periodicity stored in the storage means based on the magnitude of the actual power consumption detected in the step (d). The amount of the commercial gas may be determined with reference to the storage unit that stores the information on the periodicity corrected in the step (e).
【0019】このような構成とすれば、実際の消費電力
の大きさに基づいて、前記記憶手段が記憶する前記周期
性に関する情報を補正することにより、燃料電池が発生
する電力を上記特定の負荷の消費電力に近づける精度
を、より向上させることが可能となる。With this configuration, the power generated by the fuel cell can be adjusted to the specific load by correcting the information on the periodicity stored in the storage means based on the actual power consumption. It is possible to further improve the accuracy of approaching the power consumption.
【0020】本発明の第2の燃料電池装置は、特定の負
荷に対して電力を供給する燃料電池を備える据え置き型
の燃料電池装置であって、商用ガスの供給を受けて改質
反応を進行させ、水素を生成する改質器と、前記改質器
に前記商用ガスを供給する改質燃料供給手段と、前記改
質器が生成した前記水素を、前記燃料電池に供給する水
素供給手段と、前記特定の負荷の過去における実際の消
費電力が変動した履歴に基づいて、前記特定の負荷の消
費電力を予測し、該予測した消費電力を前記燃料電池が
発生可能となるように、前記改質器に供給すべき前記商
用ガスの量を決定する改質燃料量決定手段とを備え、前
記改質燃料供給手段は、前記改質燃料量決定手段が決定
した前記商用ガスの量に従って、前記改質器に対して前
記商用ガスを供給することを要旨とする。The second fuel cell device according to the present invention is a stationary fuel cell device provided with a fuel cell for supplying electric power to a specific load. A reformer that generates hydrogen, a reformed fuel supply unit that supplies the commercial gas to the reformer, and a hydrogen supply unit that supplies the hydrogen generated by the reformer to the fuel cell. The power consumption of the specific load is predicted based on the history of the actual power consumption of the specific load in the past, and the revised power consumption is estimated so that the fuel cell can generate the predicted power consumption. Reformed fuel amount determining means for determining the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer, the reformed fuel supply means according to the amount of the commercial gas determined by the reformed fuel amount determining means, Supply the commercial gas to the reformer The gist of the Rukoto.
【0021】以上のように構成された本発明の第2の燃
料電池装置は、据え置き型の燃料電池装置であって、改
質器が商用ガスの供給を受けて改質反応を進行させて水
素を生成する際に、前記特定の負荷の過去における実際
の消費電力が変動した履歴に基づいて、前記改質器に供
給すべき前記商用ガスの量を決定する。改質器が生成し
た水素は燃料電池に供給されて、発生した電力は特定の
負荷に対して供給される。The second fuel cell device of the present invention having the above-described structure is a stationary fuel cell device, in which a reformer receives a supply of commercial gas to cause a reforming reaction to proceed, and the hydrogen is reacted. When generating the gas, the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer is determined based on the history of the actual power consumption of the specific load in the past. The hydrogen generated by the reformer is supplied to the fuel cell, and the generated power is supplied to a specific load.
【0022】また、本発明の第2の燃料電池装置の運転
方法は、特定の負荷に対して電力を供給する燃料電池を
備える据え置き型の燃料電池装置の運転方法であって、
(a)前記特定の負荷の過去における実際の消費電力が
変動した履歴に基づいて、前記特定の負荷の消費電力を
予測し、該予測した消費電力を前記燃料電池が発生可能
となるように、前記燃料電池に供給する水素を生成する
ための改質反応に供すべき商用ガスの量を決定する工程
と、(b)前記(a)工程での決定に従って前記商用ガ
スを前記改質反応に供し、前記商用ガスから水素を生成
する工程と、(c)前記改質反応で生成された前記水素
を、燃料ガスとして前記燃料電池に供給する工程と、を
備えることを要旨とする。The second method of operating a fuel cell device according to the present invention is a method of operating a stationary fuel cell device having a fuel cell for supplying electric power to a specific load,
(A) predicting the power consumption of the specific load based on the history of actual power consumption of the specific load in the past, and allowing the fuel cell to generate the predicted power consumption. Determining the amount of a commercial gas to be subjected to a reforming reaction for producing hydrogen to be supplied to the fuel cell; and (b) subjecting the commercial gas to the reforming reaction according to the determination in the step (a). And generating hydrogen from the commercial gas; and (c) supplying the hydrogen generated by the reforming reaction to the fuel cell as a fuel gas.
【0023】このような本発明の第2の燃料電池装置、
および第2の燃料電池装置の運転方法によれば、特定の
負荷の過去における実際の消費電力が変動した履歴に基
づいて、改質器に供給すべき商用ガスの量を決定するた
め、燃料電池が発生する電力を、上記特定の負荷の消費
電力に精度良く近づけることが可能となる。したがっ
て、燃料電池装置を用いて上記特定の負荷に電力を供給
する際に、燃料電池が発生する電力が不足して外部から
電力を補う必要が生じたり、過剰量の商用ガスが燃料電
池に供給されてしまうのを抑えることができる。本発明
の第2の燃料電池装置を、上記特定の負荷を備える特定
の施設に併設するコージェネレーション用電源として用
いる場合には、より高いエネルギ効率をより低コストに
実現するというコージェネレーション用電源の効果を充
分に実現することが可能となる。[0023] Such a second fuel cell device of the present invention,
According to the operation method of the second fuel cell device, the amount of commercial gas to be supplied to the reformer is determined based on the history of the actual power consumption of the specific load in the past. Can be accurately brought close to the power consumption of the specific load. Therefore, when power is supplied to the specific load using the fuel cell device, the power generated by the fuel cell is insufficient and it is necessary to supplement the power externally, or an excessive amount of commercial gas is supplied to the fuel cell. Can be suppressed. When the second fuel cell device of the present invention is used as a cogeneration power supply installed in a specific facility having the specific load, a cogeneration power supply that realizes higher energy efficiency at lower cost is provided. The effect can be sufficiently realized.
【0024】本発明の第1および第2の燃料電池装置に
おいて、前記改質燃料量決定手段は、前記改質器に供給
すべき前記商用ガスの量を決定する際に、位相進み補正
を行なう第1の補正手段を備えることとしても良い。In the first and second fuel cell devices of the present invention, the reformed fuel amount determining means performs a phase lead correction when determining the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer. A first correction unit may be provided.
【0025】また、本発明の第1および第2の燃料電池
装置の運転方法において、前記(a)工程は、前記改質
反応に供すべき前記商用ガスの量を決定する際に、位相
進み補正を行なうこととしても良い。[0025] In the first and second operating methods of the fuel cell device according to the present invention, the step (a) includes correcting the phase advance when determining the amount of the commercial gas to be subjected to the reforming reaction. May be performed.
【0026】このような構成とすれば、決定した量の商
用ガスを燃料電池装置に供給してから所望量の水素が実
際に燃料電池に供給されるまでに、所定の遅れが生じる
おそれがある場合に、このような遅れに起因する不都合
が生じるのを防止することができる。With this configuration, a predetermined delay may occur between the supply of the determined amount of commercial gas to the fuel cell device and the supply of the desired amount of hydrogen to the fuel cell. In this case, it is possible to prevent inconvenience caused by such a delay.
【0027】本発明の第1および第2の燃料電池装置に
おいて、前記改質燃料供給手段が前記改質器に実際に供
給する前記商用ガスの量を検出する供給ガス量検出手段
をさらに備え、前記改質燃料供給手段は、前記改質燃料
量決定手段が決定した前記商用ガスの量に従って前記商
用ガスを供給する際に、前記改質燃料量決定手段が過去
に決定した前記商用ガスの量と、これに従って前記改質
燃料供給手段が実際に供給し、前記供給ガス量検出手段
が検出した前記商用ガスの量との差に基づいて、前記改
質器に実際に供給する前記商用ガスの量を補正する第2
の補正手段を備えることとしても良い。In the first and second fuel cell devices of the present invention, the reformed fuel supply means further includes a supply gas amount detection means for detecting an amount of the commercial gas actually supplied to the reformer, The reformed fuel supply unit, when supplying the commercial gas according to the amount of the commercial gas determined by the reformed fuel amount determination unit, the amount of the commercial gas determined in the past by the reformed fuel amount determination unit And, based on the difference between the amount of the commercial gas actually supplied by the reformed fuel supply unit and the amount of the commercial gas detected by the supplied gas amount detection unit, the commercial gas actually supplied to the reformer is Second to correct the amount
May be provided.
【0028】また、本発明の第1および第2の燃料電池
装置の運転方法において、(f)前記改質反応に実際に
供されている前記商用ガスの量を検出する工程をさらに
備え、前記(b)工程は、前記(a)工程での決定に従
って前記商用ガスを前記改質反応に供する際に、過去に
前記(a)工程を実行した際に決定した前記商用ガスの
量と、これに従って前記(b)工程において実際に供給
し、前記(f)工程において検出した前記商用ガスの量
との差に基づいて、前記改質反応に実際に供する前記商
用ガスの量を補正することとしても良い。Further, in the first and second operating methods of the fuel cell device according to the present invention, the method further comprises (f) a step of detecting an amount of the commercial gas actually supplied to the reforming reaction, The step (b) comprises, when subjecting the commercial gas to the reforming reaction in accordance with the determination in the step (a), the amount of the commercial gas determined in the past when the step (a) was executed; And the amount of the commercial gas actually supplied to the reforming reaction is corrected based on the difference from the amount of the commercial gas detected in the (b) step and the amount of the commercial gas detected in the (f) step. Is also good.
【0029】このような構成とすれば、改質器に供給す
る商用ガスの量として決定した量と、実際に改質器に供
給された少量ガスの量との間に誤差が生じるのを抑え、
燃料電池が発生する電力を特定の負荷の消費電力に近づ
ける効果をより高めることができる。With this configuration, it is possible to prevent an error from occurring between the amount determined as the amount of commercial gas supplied to the reformer and the amount of small gas actually supplied to the reformer. ,
The effect of bringing the power generated by the fuel cell closer to the power consumption of a specific load can be further enhanced.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態
を、実施例に基づき以下の順序で説明する。 (1)燃料電池装置10の構成 (2)供給都市ガス量の制御について (2−1)電気負荷が変動する際に示す周期性について (2−2)消費電力に基づく補正 (2−3)実際の動作の例DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to further clarify the structure and operation of the present invention described above, embodiments of the present invention will be described below in the following order based on examples. (1) Configuration of fuel cell device 10 (2) Control of supplied city gas amount (2-1) Periodicity when electric load fluctuates (2-2) Correction based on power consumption (2-3) Example of actual operation
【0031】(1)燃料電池装置10の構成:図1は、
本発明の好適な一実施例である燃料電池装置10の構成
の概略を表わすブロック図である。この燃料電池装置1
0は、家庭内使用を目的としたコージェネレーション用
電源として設けられており、燃料電池装置10が備える
燃料電池40が発電した電力は、家庭内の種々の電気負
荷に対して供給される。図2は、燃料電池40と、上記
家庭内電気負荷との接続の様子を表わす説明図である。
本実施例の燃料電池装置10は、都市ガスを改質燃料と
して用いて水素を生成し、この生成した水素を利用して
発電を行ない、上記家庭内電気負荷に対して電力を供給
している。また、本実施例の燃料電池装置10は、改質
燃料として用いる都市ガス量を、上記家庭内電気負荷が
変動する際に示す周期性に基づいて決定することを特徴
としているが、最初に、図1に基づいて燃料電池装置1
0の構成について説明する。(1) Structure of fuel cell device 10: FIG.
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a fuel cell device 10 according to a preferred embodiment of the present invention. This fuel cell device 1
Numeral 0 is provided as a cogeneration power supply for home use, and the power generated by the fuel cell 40 included in the fuel cell device 10 is supplied to various home electrical loads. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of connection between the fuel cell 40 and the above-mentioned domestic electric load.
The fuel cell device 10 of this embodiment generates hydrogen using city gas as a reforming fuel, generates electric power by using the generated hydrogen, and supplies electric power to the above-mentioned domestic electric load. . Further, the fuel cell device 10 of the present embodiment is characterized in that the amount of city gas used as the reforming fuel is determined based on the periodicity shown when the household electric load fluctuates. Fuel cell device 1 based on FIG.
0 will be described.
【0032】燃料電池装置10は、都市ガスおよび水蒸
気の供給を受けてこれらを混合・昇温させる昇温部2
0、昇温部20で要する熱を発生する燃焼部22、改質
反応により水素リッチガスを生成する改質部24、改質
部24から排出される水素リッチガス中の一酸化炭素
(CO)濃度を酸化反応により低減するCO酸化部2
6、電気化学反応により起電力を得る燃料電池40、空
気を圧縮して燃料電池40に供給するブロワ28、コン
ピュータにより構成される制御部50を主な構成要素と
する。以下、それぞれの構成要素について順に説明す
る。The fuel cell device 10 receives a supply of city gas and water vapor and mixes and raises the temperature of the supply.
0, a combustion unit 22 that generates heat required by the temperature raising unit 20, a reforming unit 24 that generates a hydrogen-rich gas by a reforming reaction, and a carbon monoxide (CO) concentration in the hydrogen-rich gas discharged from the reforming unit 24. CO oxidation part 2 reduced by oxidation reaction
6. The main components are a fuel cell 40 that obtains an electromotive force by an electrochemical reaction, a blower 28 that compresses air and supplies the compressed air to the fuel cell 40, and a control unit 50 that is configured by a computer. Hereinafter, each component will be described in order.
【0033】昇温部20には、ガス流路60および水蒸
気流路62が接続されている。ガス流路60は、商用ガ
スである都市ガスの配管に接続する流路である。また、
水蒸気流路62は、外部のプレヒータから水蒸気が供給
される流路である。ガス流路60には、流量制御弁32
と、流量センサ36が設けられており、水蒸気流路62
には、流量制御弁34と、流量センサ38が設けられて
いる。流量制御弁32および流量制御弁34は、それぞ
れ、昇温部20に供給される都市ガス量および水蒸気量
を調節可能な弁であり、流量センサ36および流量セン
サ38は、それぞれ、昇温部20に実際に供給されてい
る都市ガス量および水蒸気量を検出するセンサである。
これらの流量制御弁および流量センサは、制御部50に
接続されている。なお、ガス流路60を介して供給され
る都市ガスが硫黄化合物を含有する場合には、ガス流路
60に脱硫器を設け、都市ガスを脱硫してから昇温部2
0へ供給することとすればよい。A gas passage 60 and a steam passage 62 are connected to the temperature raising section 20. The gas flow path 60 is a flow path connected to a pipe of city gas which is a commercial gas. Also,
The steam passage 62 is a passage to which steam is supplied from an external preheater. In the gas flow path 60, the flow control valve 32
And the flow rate sensor 36 are provided.
Is provided with a flow control valve 34 and a flow sensor 38. The flow control valve 32 and the flow control valve 34 are valves that can adjust the amount of city gas and the amount of water vapor supplied to the heating unit 20, respectively. The flow sensor 36 and the flow sensor 38 are respectively controlled by the heating unit 20. Is a sensor for detecting the amount of city gas and the amount of water vapor actually supplied.
The flow control valve and the flow sensor are connected to the control unit 50. When the city gas supplied via the gas flow channel 60 contains a sulfur compound, a desulfurizer is provided in the gas flow channel 60 to desulfurize the city gas, and
0 may be supplied.
【0034】昇温部20は、水蒸気流路62を介して供
給される水蒸気をスーパーヒートさせると共に、ガス流
路60を介して供給される都市ガスと混合して両者を昇
温させる装置であり、都市ガスと水蒸気とから成る原燃
料ガスを生成し、これを所定の温度に昇温して排出す
る。昇温部20から排出される上記原燃料ガスは、ガス
流路63を介して改質部24に供給される。昇温部20
には、都市ガスおよび水蒸気を昇温させるための熱源と
して、燃焼部22が併設されている。燃焼部22は、内
部に燃焼触媒を備えており、ガス流路61を介して燃焼
の燃料として都市ガスが供給されると共に、併設された
ブロワ23によって空気を供給される。ガス流路61
は、ガス流路60と同様に、商用ガスである都市ガスの
配管に接続する流路であって、制御部50によって駆動
されて、燃焼部22に供給する都市ガス量を調節する流
量制御弁30を備えている。燃焼部22に対して燃焼の
燃料が供給されると、この燃料と空気とを用いて触媒上
で燃焼反応が進行し、所望の熱を発生する。燃焼部22
と昇温部20との間には熱交換部21が設けられてお
り、この熱交換部21によって燃焼部22で発生した熱
が昇温部20に伝えられる。なお、燃焼部22に供給さ
れる上記燃焼の燃料としては、本実施例では、上記ガス
流路61を介して供給される都市ガスの他に、後述する
燃料電池40から排出されるアノード排ガスも利用可能
となっている(図示せず)。The heating section 20 is a device for superheating steam supplied through the steam passage 62 and mixing with city gas supplied through the gas passage 60 to heat both. Then, a raw fuel gas composed of city gas and water vapor is generated, which is heated to a predetermined temperature and discharged. The raw fuel gas discharged from the temperature raising section 20 is supplied to the reforming section 24 via the gas flow channel 63. Heating unit 20
Is provided with a combustion unit 22 as a heat source for raising the temperature of city gas and water vapor. The combustion unit 22 includes a combustion catalyst therein, and is supplied with city gas as a fuel for combustion via a gas flow channel 61, and is supplied with air by a blower 23 attached thereto. Gas flow path 61
Is a flow path connected to the pipe of city gas, which is a commercial gas, similarly to the gas flow path 60, and is a flow control valve that is driven by the control unit 50 and adjusts the amount of city gas supplied to the combustion unit 22. 30. When fuel for combustion is supplied to the combustion section 22, a combustion reaction proceeds on the catalyst using the fuel and air, and desired heat is generated. Combustion unit 22
A heat exchanging unit 21 is provided between the heating unit 20 and the heating unit 20, and heat generated in the combustion unit 22 is transmitted to the heating unit 20 by the heat exchanging unit 21. In the present embodiment, as the fuel for the combustion supplied to the combustion unit 22, in addition to the city gas supplied through the gas flow path 61, an anode exhaust gas discharged from a fuel cell 40 described later is also used. Available (not shown).
【0035】改質部24は、内部に改質触媒を備えてお
り、供給された都市ガスと水蒸気とからなる上記原燃料
ガスを改質して、水素リッチガスを生成する。都市ガス
の主成分はメタンであり、改質触媒としては、本実施例
ではニッケル触媒を用いた。なお、本実施例では、上記
したように改質部24に水蒸気が供給されており、水蒸
気改質反応によって水素リッチガスが生成されるが、改
質部24にブロワ25を併設して、改質部24内にさら
に空気を供給することとしても良く、このような構成と
すれば、都市ガス(メタン)の部分酸化反応によっても
水素の生成を行うことができる。このような場合には、
水蒸気改質反応で要する熱を、部分酸化反応で生じる熱
によって賄うことが可能となる。もとより、改質部24
にヒータなどの加熱装置を併設し、上記部分酸化反応で
生じる熱では不足する熱量、あるいは、ブロワ25を設
けて部分酸化反応を行なう構成とはしない場合に水蒸気
改質反応で要する熱量を、この加熱装置を用いて発生す
る構成としても良い。The reforming section 24 includes a reforming catalyst therein, and reforms the raw fuel gas comprising the supplied city gas and water vapor to generate a hydrogen-rich gas. The main component of the city gas is methane, and as the reforming catalyst, a nickel catalyst was used in this embodiment. In the present embodiment, as described above, steam is supplied to the reforming unit 24, and a hydrogen-rich gas is generated by the steam reforming reaction. Air may be further supplied into the section 24. With such a configuration, hydrogen can be generated by a partial oxidation reaction of city gas (methane). In such a case,
The heat required in the steam reforming reaction can be covered by the heat generated in the partial oxidation reaction. Of course, the reforming unit 24
A heating device such as a heater is provided in addition to the heat amount generated by the partial oxidation reaction, or the heat amount required for the steam reforming reaction when the partial oxidation reaction is not performed by providing the blower 25. It is good also as a structure generated using a heating device.
【0036】なお、上記改質触媒上で進行する反応は、
触媒温度を所定の温度範囲に維持することによって、充
分に高い活性を得ることが可能となる。上記改質触媒
は、既述した反応(メタンの水蒸気改質反応および部分
酸化反応)を促進する充分な活性を示す温度が600℃
以上である。したがって、既述した昇温部20では、都
市ガスと水蒸気とを混合・昇温させて原燃料ガスを生成
する際には、改質部24における反応温度である600
℃以上の所定の温度に対応するように原燃料ガスを充分
に昇温して、これを改質部24側に排出する。また、改
質部24では、部分酸化反応を進行させるために改質部
24に供給する空気量を制御する、あるいは、既述した
加熱装置による発熱量を制御することによって、改質部
24の内部温度が600℃〜800℃の温度範囲に保た
れるように制御している。改質部24で生成された水素
リッチガスは、ガス流路64を介してCO酸化部26に
供給される。The reaction proceeding on the reforming catalyst is as follows:
By maintaining the catalyst temperature within a predetermined temperature range, it is possible to obtain a sufficiently high activity. The above-mentioned reforming catalyst has a temperature of 600 ° C. showing sufficient activity to promote the above-mentioned reactions (steam reforming reaction and partial oxidation reaction of methane).
That is all. Therefore, when the raw gas is generated by mixing and raising the temperature of the city gas and the steam in the temperature raising section 20 described above, the reaction temperature of the reforming section 24 is 600.
The temperature of the raw fuel gas is sufficiently raised so as to correspond to a predetermined temperature of not less than ° C. and discharged to the reforming section 24 side. In the reforming unit 24, the amount of air supplied to the reforming unit 24 to advance the partial oxidation reaction is controlled, or the amount of heat generated by the heating device described above is controlled. The internal temperature is controlled so as to be maintained in a temperature range of 600 ° C to 800 ° C. The hydrogen-rich gas generated in the reforming unit 24 is supplied to the CO oxidizing unit 26 via the gas passage 64.
【0037】CO酸化部26は、改質部24で生成され
た水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減するための
装置である。改質部24で改質反応によって生成された
水素リッチガスは、所定量の一酸化炭素を含有してお
り、また、燃料ガスとして水素リッチガスの供給を受け
る燃料電池40は、供給されるガス中に一酸化炭素が含
まれると、触媒が被毒して電気化学反応が阻害されると
いう性質を有している。したがって、本実施例の燃料電
池装置10では、燃料電池40に先立ってCO酸化部2
6を設け、一酸化炭素濃度を低減した後に水素リッチガ
スを燃料電池40に供給している。CO酸化部26で進
行する反応は、水素リッチガス中に豊富に含まれる水素
に優先して、一酸化炭素を酸化する一酸化炭素選択酸化
反応である。CO酸化部26には、一酸化炭素の選択酸
化触媒である白金触媒、ルテニウム触媒、パラジウム触
媒、金触媒、あるいはこれらを第1元素とした合金触媒
を担持した担体が充填されている。このような一酸化炭
素選択酸化触媒のもとでは、反応温度を100℃〜20
0℃程度に保つことで、一酸化炭素選択酸化反応は良好
に進行する。The CO oxidizing unit 26 is a device for reducing the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas generated in the reforming unit 24. The hydrogen-rich gas generated by the reforming reaction in the reforming unit 24 contains a predetermined amount of carbon monoxide, and the fuel cell 40 that receives the supply of the hydrogen-rich gas as the fuel gas includes When carbon monoxide is contained, the catalyst has the property of poisoning the catalyst and inhibiting the electrochemical reaction. Therefore, in the fuel cell device 10 of the present embodiment, the CO oxidizing unit 2
6 is provided to supply a hydrogen-rich gas to the fuel cell 40 after reducing the concentration of carbon monoxide. The reaction that proceeds in the CO oxidation unit 26 is a carbon monoxide selective oxidation reaction that oxidizes carbon monoxide in preference to hydrogen abundantly contained in the hydrogen-rich gas. The CO oxidizing section 26 is filled with a carrier carrying a platinum catalyst, a ruthenium catalyst, a palladium catalyst, a gold catalyst, or an alloy catalyst using these as the first element, which are selective oxidation catalysts for carbon monoxide. Under such a carbon monoxide selective oxidation catalyst, the reaction temperature is set to 100 ° C. to 20 ° C.
By maintaining the temperature at about 0 ° C., the selective oxidation reaction of carbon monoxide proceeds favorably.
【0038】なお、CO酸化部26で進行する一酸化炭
素選択酸化反応で要する酸素を供給するために、CO酸
化部26には、ブロワ27が併設されている。ブロワ2
7は、外部から空気を取り込んでこれを圧縮し、CO酸
化部26に供給する。ブロワ27の駆動量、すなわち、
CO酸化部26に供給する空気(酸素)量を調節するこ
とで、CO酸化部26で進行する一酸化炭素選択酸化反
応の状態を制御することができる。The CO oxidizing unit 26 is provided with a blower 27 in order to supply oxygen required for the selective oxidation reaction of carbon monoxide which proceeds in the CO oxidizing unit 26. Blower 2
7 takes in air from the outside, compresses it, and supplies it to the CO oxidizing unit 26. The drive amount of the blower 27, that is,
By adjusting the amount of air (oxygen) supplied to the CO oxidizing unit 26, the state of the carbon monoxide selective oxidation reaction progressing in the CO oxidizing unit 26 can be controlled.
【0039】なお、CO酸化部26で進行する一酸化炭
素選択酸化反応は、発熱反応である。したがって、CO
酸化部26は、内部温度(触媒温度)を上記した望まし
い反応温度に保つために、内部に所定の冷却手段を備え
る構成も好ましい。The carbon monoxide selective oxidation reaction that proceeds in the CO oxidation section 26 is an exothermic reaction. Therefore, CO
It is also preferable that the oxidizing unit 26 includes a predetermined cooling means inside in order to keep the internal temperature (catalyst temperature) at the above-mentioned desired reaction temperature.
【0040】CO酸化部26で上記のように一酸化炭素
濃度が下げられた水素リッチガスは、燃料ガス流路65
によって燃料電池40に導かれ、燃料ガスとしてアノー
ド側における電池反応に供される。電気化学反応におい
て燃料ガス中の水素のすべてが消費されるわけではない
が、燃料電池40で電池反応に供された後に排出される
アノード排ガスは、既述したように燃焼部22に供給し
て燃焼反応の燃料として利用することで、燃料電池装置
10全体のエネルギ効率を向上することが可能となる。
一方、燃料電池40のカソード側における電池反応に関
わる酸化ガスは、制御部50から駆動信号を出力される
ブロワ28によって、酸化ガス流路66を介して圧縮空
気として供給される。電池反応に用いられた残りのカソ
ード排ガスは、外部に排出される。The hydrogen-rich gas whose carbon monoxide concentration has been reduced in the CO oxidizing section 26 as described above is supplied to the fuel gas passage 65.
The fuel gas is led to the fuel cell 40 and is supplied to the cell reaction on the anode side as a fuel gas. Although not all of the hydrogen in the fuel gas is consumed in the electrochemical reaction, the anode exhaust gas discharged after being subjected to the cell reaction in the fuel cell 40 is supplied to the combustion unit 22 as described above. By using it as fuel for the combustion reaction, the energy efficiency of the entire fuel cell device 10 can be improved.
On the other hand, the oxidizing gas related to the cell reaction on the cathode side of the fuel cell 40 is supplied as compressed air through the oxidizing gas passage 66 by the blower 28 which outputs a drive signal from the control unit 50. The remaining cathode exhaust gas used for the battery reaction is discharged outside.
【0041】燃料電池40は、固体高分子電解質型の燃
料電池であり、電解質膜、アノード、カソード、および
セパレータとを備える単セルを複数積層して構成されて
いる。電解質膜は、例えばフッ素系樹脂などの固体高分
子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であ
る。アノードおよびカソードは、共に炭素繊維を織成し
たカーボンクロスにより形成されている。また、電解質
膜と、アノードあるいはカソードとの間には、電気化学
反応を促進する触媒を備える触媒層が設けられている。
このような触媒としては、白金、あるいは白金と他の金
属から成る合金が用いられる。セパレータは、カーボン
を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、耐食性
に優れた金属など、ガス不透過性を有する導電性部材に
より形成されている。また、このセパレータは、上記ア
ノードおよびカソードとの間に、燃料ガスおよび酸化ガ
スの流路を形成する。燃料電池40は、燃料ガスとして
の水素リッチガスと酸化ガスとしての圧縮空気とを上記
流路に供給されて、電気化学反応を進行することで起電
力を発生する。燃料電池40で生じた電力は、燃料電池
40に接続される所定の負荷に供給される。以下に、燃
料電池40で進行する電気化学反応を示す。(1)式は
アノード側における反応、(2)式はカソード側におけ
る反応を示し、電池全体では(3)式に示す反応が進行
する。The fuel cell 40 is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and is configured by stacking a plurality of unit cells each having an electrolyte membrane, an anode, a cathode, and a separator. The electrolyte membrane is, for example, a proton-conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine-based resin. The anode and the cathode are both formed of carbon cloth woven from carbon fibers. Further, a catalyst layer provided with a catalyst for promoting an electrochemical reaction is provided between the electrolyte membrane and the anode or the cathode.
As such a catalyst, platinum or an alloy composed of platinum and another metal is used. The separator is formed of a gas-impermeable conductive member such as dense carbon which is made gas-impermeable by compressing carbon, or a metal having excellent corrosion resistance. The separator forms a flow path for the fuel gas and the oxidizing gas between the anode and the cathode. The fuel cell 40 is supplied with the hydrogen-rich gas as the fuel gas and the compressed air as the oxidizing gas into the above-mentioned flow path, and generates an electromotive force by advancing an electrochemical reaction. The electric power generated in the fuel cell 40 is supplied to a predetermined load connected to the fuel cell 40. Hereinafter, an electrochemical reaction that proceeds in the fuel cell 40 will be described. Equation (1) shows the reaction on the anode side, and equation (2) shows the reaction on the cathode side, and the reaction shown in equation (3) proceeds in the whole battery.
【0042】 H2 → 2H++2e- …(1) (1/2)O2+2H++2e- → H2O …(2) H2+(1/2)O2 → H2O …(3)H 2 → 2H + + 2e − (1) (1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O (2) H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O (3) )
【0043】制御部50は、マイクロコンピュータを中
心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定
された制御プログラムに従って所定の演算などを実行す
るCPU54と、CPU54で各種演算処理を実行する
のに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納さ
れたROM56と、同じくCPU54で各種演算処理を
するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるR
AM58と、燃料電池装置10が備える流量センサ3
6,38などの各種センサからの検出信号や、燃料電池
に接続された負荷に関わる情報などを入力すると共に、
CPU54での演算結果に応じて既述した各ブロワや流
量制御弁などに駆動信号を出力する入出力ポート52等
を備える。制御部50は、このように各種の信号を入出
力することによって、燃料電池装置10全体の運転状態
を制御する。The control unit 50 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer. More specifically, the control unit 50 executes a predetermined operation or the like according to a preset control program. A ROM 56 in which necessary control programs, control data, and the like are stored in advance, and an R for temporarily reading and writing various data necessary for performing various arithmetic processing by the CPU 54.
AM58 and the flow sensor 3 provided in the fuel cell device 10
While inputting detection signals from various sensors such as 6, 38 and information related to the load connected to the fuel cell,
An input / output port 52 for outputting a drive signal to each of the blowers, flow control valves, and the like described above in accordance with the calculation results of the CPU 54 is provided. The control unit 50 controls the operating state of the entire fuel cell device 10 by inputting and outputting various signals as described above.
【0044】なお、上記実施例では、改質反応によって
生成した水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減する
一酸化炭素濃度低減部として、一酸化炭素選択酸化反応
を進行するCO酸化部26を設けることとしたが、この
CO酸化部26に加えて、あるいはCO酸化部26に代
えて、一酸化炭素と水蒸気とから二酸化炭素と水素とを
生成するシフト反応を進行するシフト部を設け、水素リ
ッチガス中の一酸化炭素濃度の低減を図ることとしても
良い。また、改質反応の反応温度は、一般に、上記した
一酸化炭素濃度を低減する反応の反応温度よりも高いた
め、改質反応で生成された水素リッチガスを一酸化炭素
低減反応に供給するのに先立って、水素リッチガスを降
温させるために、改質部24の下流に熱交換部を設ける
こととしてもよいIn the above embodiment, as the carbon monoxide concentration reducing unit for reducing the carbon monoxide concentration in the hydrogen-rich gas generated by the reforming reaction, the CO oxidizing unit 26 for performing the carbon monoxide selective oxidation reaction is provided. However, in addition to or instead of the CO oxidizing unit 26, a shift unit for performing a shift reaction for generating carbon dioxide and hydrogen from carbon monoxide and water vapor is provided, and a hydrogen-rich gas is provided. The concentration of carbon monoxide therein may be reduced. In addition, since the reaction temperature of the reforming reaction is generally higher than the reaction temperature of the above-described reaction for reducing the concentration of carbon monoxide, it is necessary to supply the hydrogen-rich gas generated by the reforming reaction to the carbon monoxide reduction reaction. Prior to this, a heat exchange unit may be provided downstream of the reforming unit 24 in order to lower the temperature of the hydrogen-rich gas.
【0045】上記燃料電池装置10が備える燃料電池4
0で発生した電力は、この燃料電池装置10が設けられ
た施設における負荷、ここでは家庭内電気負荷に対して
供給される。図2に示すように、家庭内電気負荷として
は種々のものを挙げることができる。これらの家庭内電
気負荷においては交流電流が用いられるが、燃料電池4
0は直流電流を発生するため、燃料電池40と家庭内電
気負荷とを接続するために、DC−ACインバータ70
が設けられている。燃料電池40が発生させた直流電流
は、DC−ACインバータ70によって交流電流に変換
されて、家庭内電気負荷に供給される。The fuel cell 4 included in the fuel cell device 10
The electric power generated at 0 is supplied to a load in a facility where the fuel cell device 10 is provided, here, a domestic electric load. As shown in FIG. 2, various types of home electrical loads can be given. Although an AC current is used in these domestic electric loads, the fuel cell 4
0 is a DC-AC inverter for generating a DC current, and for connecting the fuel cell 40 to a domestic electric load.
Is provided. The DC current generated by the fuel cell 40 is converted into an AC current by the DC-AC inverter 70 and supplied to the domestic electric load.
【0046】なお、DC−ACインバータ70と家庭内
電気負荷との接続部には電力計72が設けられており、
家庭内電気負荷の総量を検出可能となっている。電力計
72は、既述した制御部50に接続しており、家庭内電
気負荷の総量に関する情報は制御部50に入力される。
また、DC−ACインバータ70と家庭内電気負荷との
間には、外部の電力会社との間で電力の売買が可能とな
る外線74が接続されており、電力会社から購入した電
力を家庭内電気負荷に対して供給したり、燃料電池装置
10によって発生した電力を、交流電流に変換した後、
電力会社に売却することが可能となっている。A power meter 72 is provided at the connection between the DC-AC inverter 70 and the home electric load.
The total amount of household electrical load can be detected. The wattmeter 72 is connected to the control unit 50 described above, and information regarding the total amount of domestic electric load is input to the control unit 50.
In addition, an external line 74 is provided between the DC-AC inverter 70 and the home electric load, which enables the purchase and sale of electric power with an external electric power company. After converting power supplied to an electric load or generated by the fuel cell device 10 into an alternating current,
It is possible to sell to a power company.
【0047】(2)供給都市ガス量の制御について:本
実施例の燃料電池装置10では、既述したように、家庭
内電気負荷が変動する際に示す周期性に基づいて、改質
反応に供する都市ガス量を決定している。以下に、家庭
内電気負荷が変動する際に示す周期性について説明す
る。(2) Control of supply city gas amount: As described above, in the fuel cell device 10 of the present embodiment, the reforming reaction is performed based on the periodicity when the electric load in the home fluctuates. The amount of city gas to be provided is determined. Hereinafter, the periodicity shown when the home electric load fluctuates will be described.
【0048】(2−1)電気負荷が変動する際に示す周
期性について:本実施例の燃料電池装置10では、家庭
内電気負荷80の大きさが変動する際に示す周期性とし
て、1年を1周期とする周期性と、1週間を1周期とす
る周期性と、1日を1周期とする周期性とを利用して、
改質反応に供する都市ガス量を決定している。図3は、
家庭内電気負荷の変動が1年を1周期とする周期性を有
することを表わす例を、図4は、家庭内電気負荷の変動
が1週間を1周期とする周期性を有することを表わす例
を、図5は、家庭内負荷の変動が1日(24時間)を1
周期とする周期性を有することを表わす例を、それぞれ
示す。(2-1) Periodicity when Electric Load Fluctuates: In the fuel cell device 10 of the present embodiment, one year is used as the periodicity when the size of the domestic electric load 80 fluctuates. Using a periodicity of one cycle, a periodicity of one week as one cycle, and a periodicity of one day as one cycle,
The amount of city gas to be used for the reforming reaction is determined. FIG.
FIG. 4 shows an example in which the fluctuation of the domestic electric load has a periodicity with one cycle as one year, and FIG. 4 shows an example in which the fluctuation of the electric load in the home has a periodicity with one cycle as one week. FIG. 5 shows that the fluctuation of the domestic load is one day (24 hours).
Examples showing that they have a periodicity, which is a period, will be described below.
【0049】図3では、横軸に1年を構成する各月をと
り、縦軸に消費電力をとっている。この図3は、各月の
消費電力の大きさをプロットした点をつないだ曲線を示
しており、図3に示した例では、消費電力(家庭内電気
負荷の大きさ)は、夏と冬に相当する時期に大きくなっ
ている。このような傾向は、例えば、家庭内電気負荷の
中で、エアコンやファンヒータ等の冷暖房機器の使用量
が、夏や冬に多くなった場合に起こる。このように、各
家庭ごとの消費電力が変動する際には、1年を1周期と
する所定の周期性を認めることが可能となる。本実施例
の燃料電池装置10が備える制御部50は、図3に示し
た図のように、1年を構成する各月(Xff1 )に対応し
た消費電力(1年を1周期とする周期性を示す消費電力
Uff1 )を記憶するマップ(MAP1)を備えている。In FIG. 3, the horizontal axis represents each month constituting one year, and the vertical axis represents power consumption. FIG. 3 shows a curve connecting the points where the magnitudes of the power consumption in each month are plotted. In the example shown in FIG. 3, the power consumption (the magnitude of the household electrical load) is calculated in summer and winter. It is getting bigger at the time corresponding to. Such a tendency occurs, for example, when the amount of use of a cooling / heating device such as an air conditioner or a fan heater in the domestic electric load increases in summer or winter. As described above, when the power consumption of each household fluctuates, it is possible to recognize a predetermined periodicity with one year as one cycle. As shown in FIG. 3, the control unit 50 included in the fuel cell device 10 according to the present embodiment controls the power consumption corresponding to each month (Xff1) constituting one year (periodicity with one year as one cycle). (MAP1) for storing the power consumption Uff1).
【0050】すなわち、1年を構成する各月(Xff1 )
と、その月の消費電力(Uff1 )との間には、 Uff1[kW]=MAP1(Xff1) …(4) という関数が成り立つものとして扱っている。That is, each month constituting one year (Xff1)
And the power consumption (Uff1) for the month, the function Uff1 [kW] = MAP1 (Xff1) (4) is treated as being satisfied.
【0051】本実施例の燃料電池装置10では、このマ
ップを参照することによって、家庭内電気負荷80の大
きさを予測している。なお、1年を1周期とする周期性
を示す消費電力Uff1 を求めるMAP1は、予め作成し
たものを制御部50に記憶して、これを用いることとし
ても良いが、本実施例では、電力計72によって実測し
た家庭内電気負荷80の値に基づいてこのMAP1のデ
ータを随時補正するという学習の動作を行なっている。
このマップの学習については後述する。また、各月を構
成する1ヶ月の間にも家庭内電気負荷80の消費電力は
変動するが、各月の消費電力として上記MAP1に記憶
する値の設定の方法についても後述する。In the fuel cell device 10 of this embodiment, the magnitude of the domestic electric load 80 is predicted by referring to this map. The MAP1 for obtaining the power consumption Uff1 indicating the periodicity with one cycle as one year may be prepared in advance and stored in the control unit 50, and may be used. The learning operation of correcting the MAP1 data as needed based on the value of the home electric load 80 actually measured by 72 is performed.
The learning of this map will be described later. In addition, the power consumption of the household electric load 80 fluctuates during one month constituting each month, but a method of setting a value stored in the MAP 1 as the power consumption of each month will be described later.
【0052】図4では、横軸に1週間を構成する各曜日
をとり(例えば、図4において1は月曜日、2は火曜日
のように曜日を設定し)、縦軸に消費電力をとってい
る。この図4は、各曜日の消費電力の大きさをプロット
した点をつないだ曲線を示しており、図4に示した例で
は、消費電力(家庭内電気負荷の大きさ)は、週末の休
日に相当する時期に大きくなっている。このような傾向
は、例えば、掃除、洗濯、あるいは調理の一部などを週
末にまとめて行なうような家庭において起こり得る。逆
に、週末の休日は外出が多いような家庭では、図4に示
したような傾向とはならず、週末には消費電力が少なく
なる傾向となることが考えられる。このように、各家庭
ごとの消費電力が変動する際には、1週間を1周期とす
る所定の周期性を認めることが可能となる。本実施例の
燃料電池装置10が備える制御部50は、図4に示した
図のように、1週間を構成する各曜日(Xff2 )に対応
した消費電力(1週間を1周期とする周期性を示す消費
電力Uff2 )を記憶するマップ(MAP2)を備えてい
る。In FIG. 4, the horizontal axis represents each day of the week which constitutes one week (for example, in FIG. 4, 1 represents a Monday and 2 represents a Tuesday), and the vertical axis represents power consumption. . FIG. 4 shows a curve connecting the points where the magnitude of the power consumption for each day of the week is plotted. In the example shown in FIG. 4, the power consumption (the magnitude of the household electrical load) is the weekend holiday. It is getting bigger at the time corresponding to. Such a tendency may occur, for example, in a home where a part of cleaning, washing, or cooking is performed on a weekend. Conversely, in a home where a lot of people go out on weekends, the tendency shown in FIG. 4 does not occur, and the power consumption tends to decrease on the weekend. As described above, when the power consumption of each home fluctuates, it is possible to recognize a predetermined periodicity with one week as one cycle. As shown in FIG. 4, the control unit 50 included in the fuel cell device 10 according to the present embodiment performs power consumption corresponding to each day of the week (Xff2) constituting one week (periodicity with one week as one cycle). And a map (MAP2) for storing power consumption Uff2).
【0053】すなわち、1週間を構成する各曜日(Xff
2 )と、その曜日の消費電力(Uff2 )との間には、 Uff2[kW]=MAP2(Xff2) …(5) という関数が成り立つものとして扱っている。That is, each day of the week (Xff
2) and the power consumption (Uff2) of the day of the week are treated as if the function of Uff2 [kW] = MAP2 (Xff2) (5) holds.
【0054】本実施例の燃料電池装置10では、上記M
AP1に加えて、さらにこのMAP2を参照することに
よって、家庭内電気負荷80の大きさを予測している。
MAP2においても、MAP1と同様に、電力計72に
よって実測した家庭内電気負荷80の値に基づいてマッ
プのデータを随時補正するという学習の動作を行なって
いる。In the fuel cell device 10 of the present embodiment, the M
By referring to the MAP2 in addition to the AP1, the size of the home electric load 80 is predicted.
Similarly to MAP1, MAP2 performs a learning operation of correcting map data as needed based on the value of the home electric load 80 actually measured by the wattmeter 72.
【0055】図5では、横軸に1日を構成する各時間
(0時〜24時)をとり、縦軸に消費電力をとってい
る。この図5は、1日の内の各時間の消費電力の大きさ
をプロットした点をつないだ曲線を示しており、図5に
示した例では、消費電力(家庭内電気負荷の大きさ)
は、起床時から就寝時までの間は多くなっている。この
ように、各家庭ごとの消費電力が変動する際には、1日
を1周期とする所定の周期性を認めることが可能とな
る。本実施例の燃料電池装置10が備える制御部50
は、図5に示した図のように、1日を構成する各時間
(Xff3 )に対応した消費電力(1日を1周期とする周
期性を示す消費電力Uff3 )を記憶するマップ(MAP
3)を備えている。In FIG. 5, the abscissa axis represents each time (0:00 to 24:00) constituting one day, and the ordinate axis represents power consumption. FIG. 5 shows a curve connecting the points where the magnitude of the power consumption at each time in a day is plotted. In the example shown in FIG. 5, the power consumption (the magnitude of the household electrical load) is shown.
Is increased from the time of getting up to bedtime. As described above, when the power consumption of each home fluctuates, it is possible to recognize a predetermined periodicity with one cycle as one day. The control unit 50 included in the fuel cell device 10 of the present embodiment
Is a map (MAP) for storing power consumption (power consumption Uff3 indicating periodicity with one cycle per day) corresponding to each time (Xff3) constituting one day, as shown in FIG.
3) is provided.
【0056】すなわち、1日を構成する各時間(Xff3
)と、その時間の消費電力(Uff3)との間には、 Uff3[kW]=MAP3(Xff3) …(6) という関数が成り立つものとして扱っている。That is, each time (Xff3
) And the power consumption at that time (Uff3), it is assumed that the function of Uff3 [kW] = MAP3 (Xff3) (6) holds.
【0057】本実施例の燃料電池装置10では、上記M
AP1,MAP2に加えて、さらにこのMAP3を参照
することによって、家庭内電気負荷80の大きさを予測
している。MAP3においても、MAP1およびMAP
2と同様に、電力計72によって実測した家庭内電気負
荷80の値に基づいてマップのデータを随時補正すると
いう学習の動作を行なっている。In the fuel cell device 10 of the present embodiment, the above M
By referring to MAP3 in addition to AP1 and MAP2, the size of the home electric load 80 is predicted. Also in MAP3, MAP1 and MAP
Similar to 2, the learning operation of correcting the map data as needed based on the value of the home electric load 80 actually measured by the wattmeter 72 is performed.
【0058】(2−2)消費電力に基づく補正:以下
に、周期性を示しながら変動する消費電力に関するデー
タを記憶する既述した各マップを、実測した家庭内電気
負荷80の大きさに基づいて補正する動作について説明
する。まず、MAP1が記憶するデータを補正する動作
について説明する。(7)式は、i年次のj月における
消費電力(L1j(i) )を電力計72を用いて検出した際
に、MAP1におけるj月のデータ(Ymap1j )を補正
する動作を表わす式である。(2-2) Correction based on power consumption: In the following, each of the above-described maps for storing data relating to fluctuating power consumption while showing periodicity is calculated based on the actually measured size of the household electric load 80. The operation of performing the correction will be described. First, an operation for correcting data stored in the MAP 1 will be described. Equation (7) is an equation representing the operation of correcting the data of month j (Ymap1j) in MAP1 when the power consumption (L1j (i)) in month j of the i-th year is detected using the wattmeter 72. is there.
【0059】 Ymap1j(i)=(Ymap1j(i-1)+Ymap1j(i-2)+L1j(i))/3…(7) ここで、 MAP1=table(X:1,2,...,12,Y:Ymap101,Ymap102,...,Ymap112) …(8) と表わすものとする。Ymap1j (i) = (Ymap1j (i-1) + Ymap1j (i-2) + L1j (i)) / 3 (7) Here, MAP1 = table (X: 1, 2,..., 12) , Y: Ymap101, Ymap102, ..., Ymap112) (8)
【0060】すなわち、i年次のj月における消費電力
(L1j(i) )を検出すると、この検出した値と、MAP
1における「i−1」年次j月のデータ(Ymap1j(i-
1))と、MAP1における「i−2」年次j月のデータ
(Ymap1j(i-2))との平均値を求めてi年次j月のデー
タ(Ymap1j(i))と成し、改質燃料量を決定する後述す
る動作を行なう際にMAP1を参照するときに利用する
j月のデータ(Ymap1j)として、MAP1に新たに記
憶する。That is, when the power consumption (L1j (i)) in the j-th month of the i-th year is detected, the detected value and MAP
1 (i-1) data for the jth year (Ymap1j (i-
1)) and the average value of the “i-2” th j-month data (Ymap1j (i-2)) in MAP1 are obtained to obtain the jth-month ith data (Ymap1j (i)). MAP1 is newly stored as j-month data (Ymap1j) to be used when MAP1 is referred to when performing an operation to be described later for determining the reformed fuel amount.
【0061】ここで、i年次のj月における消費電力
(L1j(i) )は、上記したように電力計72によって検
出される値であるが、本実施例の燃料電池装置10で
は、この値は、i年次j月のあいだ検出し続けた消費電
力の積算平均値として求めている。i年次のj月におけ
る消費電力(L1j(i) )を算出する式を以下に示す。Here, the power consumption (L1j (i)) in the j-month of the i-th year is a value detected by the wattmeter 72 as described above, but in the fuel cell device 10 of this embodiment, The value is obtained as an integrated average value of the power consumption detected continuously during the j-month of the i-th year. The formula for calculating the power consumption (L1j (i)) in the j-th month of the i-th year is shown below.
【0062】 L1j(i)=(Σ(W1j×ΔH1))/H1 …(9) ここで、 W1j:サンプル時間毎の電力値[kW] ΔH1:サンプル時間、例えば1[H] H1 :月間のトータル時間、例えば30×24[H] を表わす。L1j (i) = (Σ (W1j × ΔH1)) / H1 (9) where, W1j: power value [kW] for each sample time ΔH1: sample time, for example, 1 [H] H1: month It represents the total time, for example, 30 × 24 [H].
【0063】このように、各月における消費電力として
は、サンプル時間(1時間)ごとに電力計70が検出し
た消費電力値を読み込んで、これにサンプル時間を掛け
合わせながら1ヶ月の間積算を続け、1ヶ月分積算した
ところで、この積算値を、サンプル時間に応じた月間の
トータル時間(サンプル時間が1時間であるので1ヶ月
を時間単位で表わした長さ)で割ることによって、その
月(j月)の消費電力(L1j)を求めている。なお、上
記(9)式ではサンプル時間を1時間としたが、1分あ
るいは1秒など異なるサンプル時間を選択することも可
能である。サンプル時間の長さは、積算を行なう期間
(この場合1ヶ月)よりも充分に短い期間であれば良
く、メモリの負担や要求精度などを考慮して適宜設定す
ればよい。As described above, as the power consumption in each month, the power consumption value detected by the wattmeter 70 is read for each sample time (1 hour), and is multiplied by the sample time to accumulate the value for one month. Then, after integrating for one month, this integrated value is divided by the total time of the month corresponding to the sample time (the length of one month in hours since the sample time is one hour). (J month) power consumption (L1j). In the above equation (9), the sample time is set to one hour, but a different sample time such as one minute or one second can be selected. The length of the sample time may be a period sufficiently shorter than the period of integration (one month in this case), and may be appropriately set in consideration of the load on the memory, required accuracy, and the like.
【0064】次に、MAP2が記憶するデータを補正す
る動作について説明する。以下の(10)式は、i週次
のj日(曜日)における消費電力(L2j(i) )を電力計
72を用いて検出した際に、MAP2におけるj日のデ
ータ(Ymap2j )を補正する動作を表わす式である。Next, the operation of correcting the data stored in the MAP 2 will be described. The following equation (10) corrects the data (Ymap2j) of the MAP2 on the jth day when the power consumption (L2j (i)) on the jth day (day of the week) of the ith week is detected using the wattmeter 72. This is an expression representing an operation.
【0065】 Ymap2j(i)=(Ymap2j(i-1)+Ymap2j(i-2)+L2j(i))/3…(10) ここで、 MAP2=table(X:1,2,...,7,Y:Ymap201,Ymap202,...,Ymap207) …(11) と表わすものとする。Ymap2j (i) = (Ymap2j (i-1) + Ymap2j (i-2) + L2j (i)) / 3 (10) where MAP2 = table (X: 1, 2,..., 7 , Y: Ymap201, Ymap202,..., Ymap207) (11).
【0066】すなわち、i週次のj日における消費電力
(L2j(i) )を検出すると、この検出値と、MAP2に
おける「i−1」週次j日のデータ(Ymap2j(i-1))
と、MAP2における「i−2」週次j日のデータ(Y
map2j(i-2))との平均値を求めてi週次j日のデータ
(Ymap2j(i))と成し、改質燃料量を決定する後述する
動作を行なう際にMAP2を参照するときに利用するj
日のデータ(Ymap2j )として、MAP2に新たに記憶
する。That is, when the power consumption (L2j (i)) on the j-th day of the i-th week is detected, the detected value is compared with the data (Ymap2j (i-1)) of the MAP2 on the j-th day of the "i-1" th week.
And the data of “i−2” week j day in MAP2 (Y
map2j (i-2)) to obtain data (Ymap2j (i)) on the j-th day of the i-th week and refer to MAP2 when performing an operation to be described later for determining the amount of reformed fuel. J used for
It is newly stored in MAP2 as date data (Ymap2j).
【0067】ここで、i週次のj日における消費電力
(L2j(i) )は、上記したように電力計72によって検
出される値であるが、本実施例の燃料電池装置10で
は、この値は、i週次j日のあいだ検出し続けた消費電
力の積算平均値として求めている。i週次のj日におけ
る消費電力(L2j(i) )を算出する式を以下に示す。Here, the power consumption (L2j (i)) on the jth day of the i-th week is a value detected by the wattmeter 72 as described above, but in the fuel cell device 10 of this embodiment, The value is obtained as an integrated average value of the power consumption detected continuously during the i-th week and the j-th day. The formula for calculating the power consumption (L2j (i)) on the jth day of the i-th week is shown below.
【0068】 L2j(i)=(Σ(W2j×ΔH2))/H2 …(12) ここで、 W2j:サンプル時間毎の電力値[kW] ΔH2:サンプル時間、例えば1[min] H2 :1日のトータル時間、例えば24×60[mi
n] を表わす。L2j (i) = (Σ (W2j × ΔH2)) / H2 (12) Here, W2j: power value [kW] for each sample time ΔH2: sample time, for example, 1 [min] H2: one day Total time, for example, 24 × 60 [mi
n].
【0069】このように、各日(曜日)における消費電
力としては、サンプル時間(1分間)ごとに電力計70
が検出した消費電力値を読み込んで、これにサンプル時
間を掛け合わせながら1日の間積算を続け、1日月分積
算したところで、この積算値を、サンプル時間に応じた
1日のトータル時間(サンプル時間が1分間であるので
1日を分単位で表わした長さ)で割ることによって、そ
の日(j日)の消費電力(L2j)を求めている。なお、
上記(12)式ではサンプル時間を1分間としたが、既
述したように異なる値を選択しても良い。As described above, the power consumption on each day (day of the week) is calculated by the power meter 70 for each sample time (one minute).
, Reads the detected power consumption value, multiplies the detected power consumption value by the sample time, and continues the integration for one day. When the integration is performed for one day and one month, the integrated value is used as the total time of the day according to the sample time ( Since the sample time is one minute, the power consumption (L2j) on that day (day j) is determined by dividing one day by the length expressed in minutes. In addition,
In the above equation (12), the sampling time is one minute, but a different value may be selected as described above.
【0070】次に、MAP3が記憶するデータを補正す
る動作について説明する。以下の(13)式は、i日次
のj時間における消費電力(L3j(i) )を電力計72を
用いて検出した際に、MAP3におけるj時間のデータ
(Ymap3j )を補正する動作を表わす式である。Next, the operation of correcting the data stored in the MAP 3 will be described. The following equation (13) represents an operation of correcting the data (Ymap3j) of the MAP3 at the time j when the power consumption (L3j (i)) at the time j of the ith day is detected using the wattmeter 72. It is an expression.
【0071】 Ymap3j(i)=(Ymap3j(i-1)+Ymap3j(i-2)+L3j(i))/3 …(13) ここで、 MAP3=table(X:1,2,...,24,Y:Ymap301,Ymap302,...,Ymap324) …(14) と表わすものとする。Ymap3j (i) = (Ymap3j (i-1) + Ymap3j (i-2) + L3j (i)) / 3 (13) Here, MAP3 = table (X: 1, 2,..., 24) , Y: Ymap301, Ymap302,..., Ymap324) (14).
【0072】すなわち、i日次のj時間における消費電
力(L3j(i) )を検出すると、この検出値と、MAP3
における「i−1」日次j時間のデータ(Ymap3j(i-
1))と、MAP3における「i−2」日次j時間のデー
タ(Ymap3j(i-2))との平均値を求めてi日次j時間の
データ(Ymap3j(i))と成し、改質燃料量を決定する後
述する動作を行なう際にMAP3を参照するときに利用
するj時間のデータ(Ymap3j )として、MAP3に新
たに記憶する。That is, when the power consumption (L3j (i)) at the j-th day on the ith day is detected, the detected value and MAP3
(I-1) daily j hour data (Ymap3j (i-
1)) and the average value of “i−2” daily j-hour data (Ymap3j (i−2)) in MAP3 to obtain i-th daily j-hour data (Ymap3j (i)), MAP3 is newly stored as j-time data (Ymap3j) which is used when MAP3 is referred to when performing an operation to be described later for determining the reformed fuel amount.
【0073】ここで、i日次のj時間における消費電力
(L3j(i) )は、上記したように電力計72によって検
出される値であるが、本実施例の燃料電池装置10で
は、この値は、i日次j時間のあいだ検出し続けた消費
電力の積算平均値として求めている。i日次のj時間に
おける消費電力(L3j(i) )を算出する式を以下に示
す。Here, the power consumption (L3j (i)) at the j-th day on the ith day is a value detected by the wattmeter 72 as described above, but in the fuel cell device 10 of this embodiment, The value is obtained as an integrated average value of the power consumption detected continuously during the i-th day and j hours. The formula for calculating the power consumption (L3j (i)) at the jth hour on the ith day is shown below.
【0074】 L3j(i)=(Σ(W3j×ΔH3))/H3 …(15) ここで、 W3j:サンプル時間毎の電力値[kW] ΔH3:サンプル時間、例えば1[sec] H3 :1時間のトータル時間、例えば60×60[s
ec] を表わす。L3j (i) = (Σ (W3j × ΔH3)) / H3 (15) where, W3j: power value [kW] for each sample time ΔH3: sample time, for example, 1 [sec] H3: one hour Total time, for example, 60 × 60 [s
ec].
【0075】このように、各時間における消費電力とし
ては、サンプル時間(1秒間)ごとに電力計70が検出
した消費電力値を読み込んで、これにサンプル時間を掛
け合わせながら1時間の間積算を続け、1時間分積算し
たところで、この積算値を、サンプル時間に応じた1時
間のトータル時間(サンプル時間が1秒間であるので1
時間を秒単位で表わした長さ)で割ることによって、そ
の時間(j時間)の消費電力(L3j)を求めている。な
お、上記(15)式ではサンプル時間を1秒間とした
が、既述したように異なる値を選択しても良い。As described above, as the power consumption at each time, the power consumption value detected by the wattmeter 70 is read every sample time (one second), and the integrated value is multiplied by the sample time for one hour. Subsequently, when integration for one hour is completed, the integrated value is added to the total time of one hour corresponding to the sample time (1 second since the sample time is one second).
The power consumption (L3j) for that time (time j) is obtained by dividing the time by the length expressed in seconds. In the above equation (15), the sample time is set to one second, but a different value may be selected as described above.
【0076】1周期を構成する単位時間(例えばMAP
1では1ヶ月)の間には、消費電力の実測値において、
異なる周期による変動(1週間を1周期とする変動や1
日を1周期とする変動)や、その他種々の要因による変
動が現われる。しかしながら、上記単位時間の間の実測
値を積算平均して、この単位時間に対応する消費電力
(例えばL1j)を求めることによって、目的とする周期
以外の要因の影響は緩和され、求められる消費電力(L
1j)の値は、単位時間ごとに所定の傾向を示し、所定の
周期性を示す値となる。このように、本実施例では、各
マップに応じた単位時間ごとに、家庭内電気負荷80の
消費電力の実測値に基づいて消費電力の積算平均値を求
めることで、消費電力の実測値から、所望の周期性を示
す数値を得て(所望の周期性を示す成分を抽出して)い
る。A unit time constituting one cycle (for example, MAP
1 for one month), the measured power consumption
Fluctuations due to different cycles (fluctuations with one week as one cycle or 1
Fluctuations with one cycle per day) and other various factors. However, by integrating and averaging the actually measured values during the unit time and obtaining the power consumption (for example, L1j) corresponding to the unit time, the influence of factors other than the target cycle is reduced, and the required power consumption is reduced. (L
The value of 1j) indicates a predetermined tendency for each unit time and is a value indicating a predetermined periodicity. As described above, in the present embodiment, the integrated average value of the power consumption is calculated based on the actually measured value of the power consumption of the household electric load 80 for each unit time according to each map, so that the measured value of the power consumption is , A numerical value indicating the desired periodicity is obtained (the component indicating the desired periodicity is extracted).
【0077】(2−3)実際の動作の例:以下に、この
ような周期性を示すデータを記憶したマップを利用し
て、本実施例の燃料電池装置10において改質器24に
供給する改質燃料量を決定する動作について説明する。
本実施例では、上記MAP1ないしMAP3を参照し
て、負荷が変動する際に示す周期性に基づいて消費電力
の推定値を求め、この推定した消費電力から改質燃料量
を算出する。すなわち、本実施例では、消費電力を予測
するというフィードフォーワード的な制御によって、改
質燃料量の決定を行なっている。図6は、制御部50に
おいて実行される改質燃料量決定処理ルーチンを表わす
フローチャートである。改質燃料量決定処理ルーチン
は、燃料電池装置10が起動されると、制御部50にお
いて所定時間ごとに実行される。(2-3) Example of actual operation: Hereinafter, a map storing data indicating such periodicity is used to supply the reformer 24 in the fuel cell device 10 of the present embodiment. The operation for determining the reformed fuel amount will be described.
In the present embodiment, an estimated value of power consumption is obtained based on the periodicity when the load fluctuates with reference to MAP1 to MAP3, and the reformed fuel amount is calculated from the estimated power consumption. That is, in the present embodiment, the reformed fuel amount is determined by feedforward control of estimating power consumption. FIG. 6 is a flowchart showing a reformed fuel amount determination processing routine executed in control unit 50. The reformed fuel amount determination processing routine is executed by the control unit 50 at predetermined time intervals when the fuel cell device 10 is started.
【0078】改質燃料量決定処理ルーチンが実行される
ときには、まず、時間情報の入力が行なわれる(ステッ
プS100)。すなわち、既述したマップを参照するの
に先立って、現在の時間情報(月、曜日、時間に関わる
情報)を入力するものであり、具体的には、現時点にお
けるXff1 ,Xff2 ,Xff3 を入力する。これは、制御
部50が備える内部クロック(図示せず)を参照するこ
とによって実行される。When the reforming fuel amount determination processing routine is executed, first, time information is input (step S100). That is, prior to referring to the above-described map, the current time information (information relating to the month, day of the week, and time) is input. Specifically, Xff1, Xff2, and Xff3 at the current time are input. . This is performed by referring to an internal clock (not shown) provided in the control unit 50.
【0079】次に、ステップS100で入力した時間情
報に基づいて、MAP1ないしMAP3を参照し
((4)〜(6)式に基づいて)、現時点(Xff1 ,X
ff2 ,Xff3 )に対応する消費電力として、年周期に基
づいて求められるUff1 、週周期に基づいて求められる
Uff2 、日周期に基づいて求められるUff3 をそれぞれ
決定する(ステップS110〜S130)。ここで、既
述した各マップの学習は、改質燃料量決定処理ルーチン
とは別個に、平行して実行されており、上記ステップS
110〜S130では、この学習の動作によって補正
(更新)された最新のマップが参照される。Next, based on the time information input in step S100, MAP1 to MAP3 are referenced (based on the equations (4) to (6)), and the current time (Xff1, Xff
ff2, Xff3), Uff1 determined based on the annual cycle, Uff2 determined based on the weekly cycle, and Uff3 determined based on the circadian cycle are determined (steps S110 to S130). Here, the learning of each map described above is executed separately and in parallel with the reforming fuel amount determination processing routine.
In 110 to S130, the latest map corrected (updated) by this learning operation is referred to.
【0080】次に、過去数分間の消費電力の履歴に基づ
いて求められる消費電力であるUff4 を決定する(ステ
ップS140)。上記したUff1〜Uff3は、負荷が変動
する際に示す周期性に基づいて求められる値であると共
に、既述した学習を行なうことにより、過去において家
庭内電気負荷80の実際の消費電力が変動した履歴に基
づいて決定されるものであるといえる。本実施例では、
このように、家庭内電気負荷80の消費電力が過去にお
いて実際に変動した履歴に基づいて、家庭内電気負荷8
0の消費電力の予測を行なうが、消費電力の過去の履歴
として、消費電力が変動する際に示す周期性に基づいて
求めた上記したUff1〜Uff3に加えて、過去数分間(本
実施例では過去2分間)の消費電力の履歴より求められ
るUff4をさらに用いている。過去2分間の消費電力の
履歴に基づいてUff4 を決定する式を、以下に(16)
式として示す。Next, Uff4, which is the power consumption obtained based on the history of the power consumption in the past several minutes, is determined (step S140). The above Uff1 to Uff3 are values obtained based on the periodicity shown when the load fluctuates, and the actual power consumption of the home electric load 80 fluctuates in the past by performing the learning described above. It can be said that it is determined based on the history. In this embodiment,
As described above, based on the history of the fact that the power consumption of the home electric load 80 has actually fluctuated in the past, the home electric load 8
Although power consumption of 0 is predicted, in addition to the above Uff1 to Uff3 obtained based on the periodicity when the power consumption fluctuates as past history of power consumption, the past several minutes (in this embodiment, Uff4 obtained from the history of power consumption for the past two minutes) is further used. The equation for determining Uff4 based on the power consumption history for the past two minutes is given by (16)
Shown as an expression.
【0081】 Uff4[kW]=(L4(i)+L4(i-1)+L4(i-2)+…+L4(i-5))/6 …(16)Uff4 [kW] = (L4 (i) + L4 (i-1) + L4 (i-2) +... + L4 (i-5)) / 6 (16)
【0082】ここで、L4(i)ないしL4(i-5)は、20秒
ごとに電力計70が検出した消費電力の実測値を表わ
し、20秒ごとに検出した6つの実測値の平均値、すな
わち、20秒ごとに過去2分間にわたって検出した値の
平均値をUff4 としている。もとより、2分間以外の時
間を選択しても良く、20秒ごと以外の間隔を置いて消
費電力を検出することとしても良い。現時点に近い、過
去一定時間のあいだの消費電力の状態を反映させること
ができればよい。また、Uff4 の値は、ステップS14
0の実行時にその都度求めることとしてもよく、また、
改質燃料量決定処理ルーチンとは別個の処理を実行する
ことによって常に求めることとして、ステップS140
では、その時点で求められているUff4 の値を参照する
こととしても良い。Here, L4 (i) to L4 (i-5) represent the measured values of the power consumption detected by the wattmeter 70 every 20 seconds, and the average value of the 6 measured values detected every 20 seconds. That is, the average value of the values detected over the past two minutes every 20 seconds is defined as Uff4. Of course, a time other than 2 minutes may be selected, and the power consumption may be detected at intervals other than every 20 seconds. It suffices if the state of power consumption during the past fixed time, which is close to the present, can be reflected. Further, the value of Uff4 is determined in step S14.
It may be obtained each time when 0 is executed.
In step S140, it is determined always by executing processing separate from the reforming fuel amount determination processing routine.
Then, the value of Uff4 obtained at that time may be referred to.
【0083】次に、Uff1〜Uff4の値に基づいて、家庭
内電気負荷80における消費電力の推定を行なう(ステ
ップS150)。消費電力の推定値(Uest)を求める
式を、以下に(17)式として示す。Next, based on the values of Uff1 to Uff4, the power consumption in the home electric load 80 is estimated (step S150). An equation for calculating the estimated value (Uest) of the power consumption is shown below as equation (17).
【0084】 Uest[kW]=α×(Uff1+Uff2+Uff3)/3 +(1−α)×Uff4 …(17) ここで、αは、0<α<1の制御パラメータである。Uest [kW] = α × (Uff1 + Uff2 + Uff3) / 3 + (1−α) × Uff4 (17) Here, α is a control parameter satisfying 0 <α <1.
【0085】(17)式は、家庭内電気負荷80が、1
年を1周期とする周期性を示すこと、1週間を1周期と
する周期性を示すこと、1日を1周期とする周期性を示
すこと、のすべてを反映させて、さらに、過去2分間に
おける消費電力の傾向も反映させて、家庭内電気負荷8
0の消費電力を予測するための式である。ここで、上記
(17)式の前半部では、Uff1 ないしUff3 を加えた
ものを3で割っているため、消費電力を予測する際に上
記3種類の各周期性は均等に反映されることになるが、
異なる制御パラメータを設けて、消費電力を予測する際
に各周期性を反映させる度合いを異ならせることも可能
である。また、上記したように、αは、0〜1の間の値
をとる制御パラメータであるが、この値によって、過去
数分間において消費電力が変動した傾向を反映させる程
度を調節することができる。このように、過去数分間に
おける消費電力の変動に基づくUff4 を用いて、家庭内
電気負荷80の消費電力を予測し、燃料電池装置10に
供給する改質燃料量を算出することで、家庭内電気負荷
80における数分間単位の変動に対して、なめらかに発
電量を追従させることが可能となる。しかしながら、過
去数分間において消費電力が変動した傾向を反映させる
程度を大きくするほど、周期性にあまり関わらない突発
的な消費電力の変動の影響が強く出ることになり、消費
電力を予測する際に制御の動作を安定化させるために
は、αの値は大きくとることが好ましいといえる。Equation (17) indicates that the home electric load 80 is 1
The past two minutes, reflecting all of the following: showing the periodicity with one cycle of the year, showing the periodicity with one cycle of the week, and showing the periodicity with one cycle of the day Household electrical load 8
This is an equation for estimating power consumption of 0. Here, in the first half of the above equation (17), the sum of Uff1 to Uff3 is divided by 3, so that when predicting power consumption, the three types of periodicity are equally reflected. But
By providing different control parameters, it is also possible to vary the degree of reflecting each periodicity when estimating power consumption. Further, as described above, α is a control parameter having a value between 0 and 1, and by using this value, it is possible to adjust the degree to which the tendency that power consumption has fluctuated in the past several minutes is reflected. As described above, the power consumption of the home electric load 80 is predicted using Uff4 based on the fluctuation of the power consumption in the past several minutes, and the amount of reformed fuel supplied to the fuel cell device 10 is calculated. The power generation amount can smoothly follow the fluctuation of the electric load 80 in units of several minutes. However, as the degree to which the power consumption fluctuates in the past few minutes is increased, the effect of sudden power fluctuations that are not significantly related to the periodicity becomes stronger. In order to stabilize the control operation, it can be said that it is preferable that the value of α be large.
【0086】次に、推定した消費電力に基づいて、供給
すべき改質燃料量、すなわち、改質器24に供給する都
市ガスの流量目標値Frk[mol/s]を算出する(ス
テップS160)。ここではまず、ステップS150で
推定した家庭内電気負荷80の消費電力に基づいて、燃
料電池40がこの推定した消費電力に見合った発電を行
なうときに出力する電流値Ifcを、以下の(18)式に
基づいて算出する。Next, based on the estimated power consumption, the amount of reformed fuel to be supplied, that is, the target flow rate Frk [mol / s] of the city gas supplied to the reformer 24 is calculated (step S160). . Here, first, based on the power consumption of the domestic electric load 80 estimated in step S150, the current value Ifc output when the fuel cell 40 performs power generation corresponding to the estimated power consumption is calculated by the following (18). It is calculated based on the formula.
【0087】 Ifc[A]=Kdcac×Uest/Vfc …(18) ここで、Kdcac:DC−ACインバータ70の変換効率
などを含む定数、 Vfc[V]:燃料電池40の出力電圧を表わす。Ifc [A] = Kdcac × Uest / Vfc (18) where Kdcac is a constant including the conversion efficiency of the DC-AC inverter 70, and Vfc [V] is the output voltage of the fuel cell 40.
【0088】なお、上記した燃料電池40の出力電圧値
Vfcとしては、電圧センサを用いて燃料電池40の出力
電圧値を検出した実測値を用いることとしてもよいが、
近似的に設定した値を用いることも可能である。次に、
この燃料電池40の出力電流値Ifcを用いて、この電流
値を燃料電池40から出力するために燃料電池40が必
要とする水素量Fh を算出する。燃料電池40において
進行する電気化学反応は、(1)ないし(3)式に示し
たが、必要な水素量Fh は、(1)式を利用して以下の
ように求めることができる。As the output voltage value Vfc of the fuel cell 40, an actually measured value obtained by detecting the output voltage value of the fuel cell 40 using a voltage sensor may be used.
Approximately set values can also be used. next,
Using the output current value Ifc of the fuel cell 40, the amount of hydrogen Fh required by the fuel cell 40 to output this current value from the fuel cell 40 is calculated. The electrochemical reaction that proceeds in the fuel cell 40 is shown in the equations (1) to (3). The required amount of hydrogen Fh can be obtained as follows using the equation (1).
【0089】 Fh[mol/s]=Ifc×Kfch/(2×F) …(19) ここで、F:ファラデー定数、 Kfch:水素利用率の逆数 を表わす。なお、上記水素利用率とは、(実際に発電に
関与する水素量)/(燃料電池のアノード側に供給した
水素量)として求められる値である。燃料電池40に供
給した水素のすべてが電気化学反応に利用されるわけで
はなく、上記のような計算を行なうことで、所望量の電
流を出力するために燃料電池40に供給すべき水素の流
量を求めることができる。Fh [mol / s] = Ifc × Kfch / (2 × F) (19) where F: Faraday constant, Kfch: reciprocal of hydrogen utilization. Note that the hydrogen utilization rate is a value obtained as (amount of hydrogen actually involved in power generation) / (amount of hydrogen supplied to the anode side of the fuel cell). Not all of the hydrogen supplied to the fuel cell 40 is used for the electrochemical reaction. By performing the above calculations, the flow rate of hydrogen to be supplied to the fuel cell 40 to output a desired amount of current Can be requested.
【0090】電気化学反応に供する水素は、本実施例で
は、改質部24において水蒸気改質反応によって都市ガ
スから生成されるが、都市ガスの主成分であるメタンの
水蒸気改質反応を表わす式を以下に示す。In the present embodiment, the hydrogen to be supplied to the electrochemical reaction is generated from the city gas by the steam reforming reaction in the reforming section 24. Is shown below.
【0091】 CH4 + 2H2O → 4H2 + CO2 …(20)CH 4 + 2H 2 O → 4H 2 + CO 2 (20)
【0092】上記(19)式より求められる必要な水素
量を、改質部24において水蒸気改質反応によって生成
するために必要となるメタンの流量Fm は、(20)式
より以下のようになる。The flow rate Fm of methane required to generate the required amount of hydrogen obtained by the above equation (19) by the steam reforming reaction in the reforming section 24 is as follows from the equation (20). .
【0093】 Fm[mol/s]=Fs/4 …(21)Fm [mol / s] = Fs / 4 (21)
【0094】したがって、燃料電池装置10において、
昇温部20を介して改質部24に供給する都市ガスの流
量目標値Frkは、以下のように算出することができる。Therefore, in the fuel cell device 10,
The target flow rate Frk of the city gas supplied to the reforming unit 24 via the temperature raising unit 20 can be calculated as follows.
【0095】 Frk[mol/s]=Km2k×Fm …(22) ここで、Km2k は、都市ガスとして用いられる天然ガス
に一定の割合で混入している窒素量を補正するための係
数である。Frk [mol / s] = Km2k × Fm (22) Here, Km2k is a coefficient for correcting the amount of nitrogen mixed at a fixed rate into natural gas used as city gas.
【0096】なお、上記(21)式は、燃料電池40に
供給する水素がすべて水蒸気改質反応によって生成され
ることを前提としているが、既述したように改質部24
において部分酸化反応を行なう場合には、メタンの部分
酸化反応と、水蒸気改質反応と部分酸化反応の割合とを
さらに考慮して、必要なメタンの流量Fm を求めること
とすればよい。Note that the above equation (21) is based on the premise that all of the hydrogen supplied to the fuel cell 40 is generated by a steam reforming reaction.
In the case of performing the partial oxidation reaction in the above, the necessary flow rate Fm of methane may be determined by further considering the partial oxidation reaction of methane, the ratio of the steam reforming reaction and the partial oxidation reaction.
【0097】このように、ステップS160において、
改質燃料量として、都市ガスの流量目標値Frkを算出す
ると、次に、本実施例では、この流量目標値Frkに対し
て位相進み補正を行なう(ステップS170)。本実施
例では、家庭内電気負荷80の消費電力を推定する際
に、ステップS140およびステップS150で説明し
たように、過去数分間における家庭内電気負荷80の消
費電力の履歴を反映させており、これによって、家庭内
電気負荷80の消費電力が数分間単位で変動するような
場合にも、これに対して燃料電池40の発電量を追従さ
せることが可能となっているが、燃料電池装置10にお
いては、例えば、燃料電池装置10に対して都市ガスが
供給されてから、このガスが燃料電池装置10内部を通
過して改質反応に供され、改質反応によって生成された
所望量の水素が実際に燃料電池40に供給されるまでに
は所定の時間を要し、所望量の水素が燃料電池40供給
されて所望量の電流が出力されるまでに遅れが生じるお
それがある。このように所望量の発電が行なわれるまで
の間に生じる遅れが問題となる場合には、ステップS1
70として示した位相進み補正を行なうこととすればよ
い。流量目標値Frkに関して位相進み補正を行ない、補
正後の都市ガスの流量目標値F'rk を算出するための式
を以下に示す。ここでは、燃料電池装置10に対する都
市ガスの供給と、燃料電池装置10からの電力の出力と
の間に生じる遅れを、一時遅れ要素として扱っており、
伝達関数表現により制御則を記述する。Thus, in step S160,
After calculating the target flow rate Frk of the city gas as the reformed fuel amount, next, in the present embodiment, the phase advance correction is performed on the target flow rate Frk (step S170). In the present embodiment, when estimating the power consumption of the home electric load 80, as described in step S140 and step S150, the history of the power consumption of the home electric load 80 in the past several minutes is reflected, Thus, even when the power consumption of the home electric load 80 fluctuates in a unit of several minutes, the power generation amount of the fuel cell 40 can follow the power consumption. In, for example, after city gas is supplied to the fuel cell device 10, this gas passes through the inside of the fuel cell device 10 and is subjected to a reforming reaction, and a desired amount of hydrogen generated by the reforming reaction is It takes a predetermined time until the fuel cell 40 is actually supplied to the fuel cell 40, and there is a possibility that a delay may occur until a desired amount of hydrogen is supplied to the fuel cell 40 and a desired amount of current is output. If the delay occurring until the desired amount of power is generated becomes a problem, step S1 is performed.
The phase advance correction shown as 70 may be performed. An equation for performing phase lead correction on the flow rate target value Frk and calculating the corrected city gas flow rate target value F'rk is shown below. Here, a delay occurring between the supply of city gas to the fuel cell device 10 and the output of power from the fuel cell device 10 is treated as a temporary delay element.
The control law is described by the transfer function expression.
【0098】 F'rk[mol/s]={(T1×S+1)/(T2×S+1)}×Frk …(23) ここで、T1:燃料電池装置10の時定数、 T2:燃料電池装置10に比べて充分に速い時定数(通
常30倍以上)を表わす。F′rk [mol / s] = {(T1 × S + 1) / (T2 × S + 1)} × Frk (23) where T1: time constant of the fuel cell device 10, T2: fuel cell device 10 Represents a sufficiently fast time constant (usually 30 times or more) as compared with.
【0099】燃料電池40から所望の出力を得るために
は、改質部24に対して、上記のように算出された目標
値F'rk に相当する流量の都市ガスが供給されればよ
い。そこで、ガス流路60を介して上記目標値F'rk に
相当する流量の都市ガスが供給されるよう、流量制御弁
32に対して指令値 Vkfc(駆動信号)が出力される。
ここで、制御部50においては、ガス流路60を通過す
る都市ガス量と、これを実現するために流量制御弁32
に出力すべき指令値との関係が予め記憶されているが、
ガス流量が多くなるほど、流量制御弁32によって流量
を精密に制御することが困難になるという性質を有して
いる。すなわち、供給される改質燃料量(都市ガス量)
が多くなるほど、改質部24において、また、ここに通
じるガス流路60においても、内部の圧力が高くなり、
このような圧力の上昇は、都市ガスが圧縮性流体である
ことにより、流量制御弁32において精密な流量制御を
困難にするおそれがある。そこで本実施例では、ガス流
路60に流量センサ36を設け、ガス流路60を実際に
通過する都市ガス量を検出し、流量制御弁32に対して
出力する指令値においてフィードバック制御を行なうこ
とで、流量制御弁32に出力する指令値の補正を行ない
(ステップS180)、改質部24に実際に供給される
都市ガス量が目標値F'rk からはずれてしまうのを抑え
ている。In order to obtain a desired output from the fuel cell 40, the city gas having a flow rate corresponding to the target value F'rk calculated as described above may be supplied to the reforming unit 24. Thus, a command value Vkfc (drive signal) is output to the flow control valve 32 so that city gas having a flow rate corresponding to the target value F'rk is supplied through the gas flow path 60.
Here, in the control unit 50, the amount of city gas passing through the gas flow path 60 and the flow control valve 32 for realizing this.
The relationship with the command value to be output is stored in advance,
As the gas flow rate increases, it is difficult to precisely control the flow rate by the flow control valve 32. That is, the amount of reformed fuel supplied (the amount of city gas)
Increases, the internal pressure increases in the reforming section 24 and also in the gas passage 60 communicating therewith,
Such an increase in pressure may make precise flow control in the flow control valve 32 difficult because the city gas is a compressible fluid. Therefore, in the present embodiment, the flow rate sensor 36 is provided in the gas flow path 60, the amount of city gas actually passing through the gas flow path 60 is detected, and the feedback control is performed on the command value output to the flow control valve 32. Then, the command value output to the flow control valve 32 is corrected (step S180), so that the amount of city gas actually supplied to the reforming unit 24 does not deviate from the target value F'rk.
【0100】 Vkfc[V]=Vkfc0+Kp×(F'rk−Fk)+Ki×Σ(F'rk−Fk) …(24) ここで、Kp、Ki:フィードバック制御のパラメータ、 Vkfc:初期フィードフォーワード値、 Fk:流量センサ36で計測した都市ガス流量を表わ
す。初期フィードフォーワード値とは、都市ガス流量の
目標値F'rkに対応して、上記補正を行なう前に流量制
御弁32に出力される指令値である。Vkfc [V] = Vkfc0 + Kp × (F′rk−Fk) + Ki × Σ (F′rk−Fk) (24) where Kp, Ki: parameters for feedback control, Vkfc: initial feedforward value , Fk: The city gas flow rate measured by the flow rate sensor 36. The initial feedforward value is a command value output to the flow control valve 32 before performing the above-described correction, corresponding to the target value F'rk of the city gas flow rate.
【0101】本実施例では、フィードバック制御を行な
う際に、上記指令値Vkfc0(初期フィードフォーワード
値)に基づいて流量制御弁32が駆動されるときにガス
流路60を流れる都市ガスの流量Fk と、目標値F'rk
との偏差に基づいて、周知のPI制御を行なっている。
このように、都市ガス流量の目標値F'rk と実測値Fk
との偏差に基づいて指令値の補正を行なうことで、都市
ガスの圧力が上昇して流量制御弁32の動作に誤差が生
じる場合にも、所望量の都市ガスを改質部24に供給す
ることが可能となる。ステップS180において指令値
の補正を行なうと、流量制御弁32に出力すべき指令値
Vkfc が決定され(ステップS190)、本ルーチンを
終了する。In the present embodiment, when performing the feedback control, the flow rate Fk of the city gas flowing through the gas flow path 60 when the flow rate control valve 32 is driven based on the command value Vkfc0 (initial feed forward value). And the target value F'rk
The known PI control is performed based on the deviation from the above.
Thus, the target value F'rk of the city gas flow rate and the actual measurement value Fk
By correcting the command value based on the deviation from the above, a desired amount of city gas is supplied to the reforming unit 24 even when the pressure of the city gas increases and an error occurs in the operation of the flow control valve 32. It becomes possible. When the command value is corrected in step S180, the command value Vkfc to be output to the flow control valve 32 is determined (step S190), and this routine ends.
【0102】以上のように構成された本実施例の燃料電
池装置10によれば、家庭内電気負荷80の消費電力が
変動する際に示す周期性に基づいて、家庭内電気負荷8
0の消費電力を予測し、改質部24に供給する都市ガス
量を決定するため、供給した都市ガスを改質して成る水
素を用いて燃料電池40で発生する電力と、家庭内電気
負荷80における実際の消費電力との間の差をより小さ
くすることができる。したがって、過剰に発電した電力
として、外部の電力会社に売却したり、蓄電手段を用い
て蓄えることになる電力をより少なくすることができ
る。あるいは、不足する電力として外部の電力会社から
購入すべき電力をより少なくすることができる。これに
よって、燃料電池装置10は、小規模コージェネレーシ
ョン用電源としての効果を充分に確保することができ
る。また、供給する都市ガス量を決定する際に、家庭内
電気負荷80における実際の消費電力と、燃料電池40
が実際に発生させた電力との偏差を求めて行なうフィー
ドバック制御を不要とすることで、制御の動作をより安
定化することができる。すなわち、負荷の消費電力と発
生した電力との偏差を用いてフィードバック制御を行な
う場合には、負荷変動が激しい場合などにはハンチング
が発生して制御が不安定となるおそれがあるが、このよ
うな不都合を回避することができる。According to the fuel cell device 10 of the present embodiment configured as described above, the home electric load 8 is controlled based on the periodicity when the power consumption of the home electric load 80 fluctuates.
In order to predict power consumption of 0 and determine the amount of city gas to be supplied to the reforming unit 24, the electric power generated in the fuel cell 40 using hydrogen obtained by reforming the supplied city gas and the household electric load The difference between the actual power consumption at 80 and the actual power consumption can be made smaller. Therefore, it is possible to further reduce the amount of power generated as excessive power that is sold to an external power company or stored using power storage means. Alternatively, the power to be purchased from an external power company as the power shortage can be reduced. As a result, the fuel cell device 10 can sufficiently secure the effect as a power source for small-scale cogeneration. Further, when determining the amount of city gas to be supplied, the actual power consumption of the household electric load 80 and the fuel cell 40
By eliminating the need for feedback control performed by calculating the deviation from the actually generated power, the control operation can be further stabilized. That is, when feedback control is performed using the deviation between the power consumption of the load and the generated power, hunting may occur when the load fluctuates greatly, and the control may become unstable. Can be avoided.
【0103】また、上記実施例では、家庭内電気負荷8
0の消費電力を予測する動作を、家庭内電気負荷80の
消費電力が変動する際に示す周期性(1年を1周期とす
る周期性と、1週間を1周期とする周期性と、1日を1
周期とする周期性)に基づいて行なっており、高い精度
で予測を行なうことができる。もとより、これらすべて
の周期性を反映させる必要はなく、少なくともいずれか
一つの周期性に基づいて家庭内電気負荷80の消費電力
を予測すれば、予測の精度を向上させる所定の効果を得
ることができる。また、燃料電池装置10が電力を供給
する負荷の性質によっては、上記した3種類の周期性と
は異なる周期性に着目して負荷の大きさを予測すること
としても良い。このような場合にも、消費電力が変動す
る際に示す周期性に基づいて負荷の大きさを予測するこ
とによって、予測の精度が向上するという同様の効果を
得ることができる。In the above embodiment, the home electric load 8
The operation of estimating the power consumption of the home electrical load 80 is represented by a periodicity (a periodicity of one year, a periodicity of one week, and a periodicity of one week). Day one
(Periodicity as a period), and the prediction can be performed with high accuracy. Of course, it is not necessary to reflect all these periodicities, and if the power consumption of the home electric load 80 is predicted based on at least one of the periodicities, a predetermined effect of improving the prediction accuracy can be obtained. it can. Further, depending on the nature of the load to which the fuel cell device 10 supplies power, the magnitude of the load may be predicted by focusing on periodicity different from the above-described three types of periodicity. Even in such a case, by predicting the magnitude of the load based on the periodicity shown when the power consumption fluctuates, the same effect that the accuracy of the prediction is improved can be obtained.
【0104】さらに、本実施例では、上記周期性に基づ
いて負荷の消費電力を予測する際に、実際の負荷の消費
電力を検出しつつ、この検出値に基づいて、消費電力を
予測する際に用いる上記周期性に関するデータを補正し
ている。このように、負荷の消費電力が過去に変動した
履歴(センサにより検出した測定値)に基づいて、上記
周期性に関わるデータを補正することで、周期性に関わ
るデータの内容をより実状に近いものとすることがで
き、予測の精度を向上させることができる。なお、上記
実施例では、周期性に関わるデータにおける学習の動作
(マップの補正の動作)を、今回の検出値と、過去2回
のマップデータとの平均を求めることとしたが((7)
式、(10)式、(13)式参照)、過去2回分以外の
マップデータを用いるなど、異なる動作によって学習を
行なうこととしても良い。ここで、上記学習の動作を行
なう際に、今回の検出値と過去の検出値との平均を求め
ることによってマップデータの補正を行なうことも可能
であるが、上記実施例のように、今回の検出値と過去の
マップデータとの平均を求めることで、消費電力が突発
的に変動するときの影響を抑えることができる。Further, in this embodiment, when predicting the power consumption of the load based on the periodicity, the power consumption is predicted based on the detected value while detecting the actual power consumption of the load. The data on the periodicity used in the above is corrected. As described above, by correcting the data related to the periodicity based on the history (measured value detected by the sensor) in which the power consumption of the load fluctuates in the past, the content of the data related to the periodicity becomes more realistic. And the accuracy of prediction can be improved. In the above-described embodiment, the learning operation (map correction operation) of the data related to the periodicity is determined by averaging the current detection value and the past two map data ((7)).
The learning may be performed by different operations, such as using the equations, (10) and (13)), and using map data other than the past two times. Here, when performing the learning operation, it is possible to correct the map data by calculating the average of the current detection value and the past detection value. By calculating the average of the detected value and the past map data, it is possible to suppress the influence when the power consumption changes suddenly.
【0105】また、このように負荷の消費電力が過去に
変動した履歴(センサにより検出した測定値)として、
周期性に関わるデータに加えて、過去数分間における消
費電力をさらに反映させている。したがって、数分間単
位を単位とする負荷の変動に対しても、改質部24に供
給する都市ガス量をある程度追従させることができ、燃
料電池40における発電量を所望の状態により近づける
ことができる。なお、上記実施例では、消費電力が過去
に変動した履歴として過去2分間の履歴を用いている
が、異なる長さの履歴を用いることとしても良い。負荷
の消費電力が変動する際に示す周期性に基づいて家庭内
電気負荷80の消費電力を予測する場合には、予測に用
いる周期性において1周期を構成する単位時間(例え
ば、1日を1周期とする周期性における単位時間である
1時間)よりも充分に短い時間の過去の履歴を用いるこ
とによって、消費電力を予測する精度を向上させる効果
を充分に得ることが可能となる。The history (measured value detected by the sensor) in which the power consumption of the load fluctuates in the past as described above is as follows.
In addition to the data related to periodicity, the power consumption in the past few minutes is further reflected. Therefore, the amount of city gas supplied to the reforming unit 24 can be made to follow to some extent even a load change in units of several minutes, and the amount of power generation in the fuel cell 40 can be made closer to a desired state. . In the above embodiment, the history of the past two minutes is used as the history of the power consumption fluctuating in the past, but histories of different lengths may be used. When estimating the power consumption of the household electric load 80 based on the periodicity indicated when the power consumption of the load fluctuates, a unit time (for example, one day equals one day) constituting one cycle in the periodicity used for the prediction By using a past history that is sufficiently shorter than (one hour, which is a unit time in the periodicity), it is possible to sufficiently obtain the effect of improving the accuracy of predicting power consumption.
【0106】また、予測した負荷の消費電力に基づい
て、改質部24に供給する都市ガス量を決定する際に、
既述した位相進み補正を行なうことにより、燃料電池装
置10の性質として改質部24に都市ガスを供給してか
ら所望の量の水素が燃料電池40に供給されるまでの間
に、遅れが生じるおそれがある場合などには、このよう
な遅れが生じるのを抑えることができる。特に、本実施
例のように、1年や1週間あるいは1日などを1周期と
する周期性の他に、過去数分間における消費電力の変動
の履歴を反映させて、負荷の消費電力の予測を行なう場
合には、消費電力において数分間単位での変動が起きた
際にも、上記位相進み補正を行なうことによって、負荷
変動に対して非所望の遅れを生じることなく速やかに燃
料電池40の発電量を追従させることが可能となり、過
去数分間における消費電力の変動の履歴を反映させて消
費電力を予測する効果を、より充分に確保することがで
きる。When determining the amount of city gas to be supplied to the reforming unit 24 based on the predicted power consumption of the load,
By performing the phase advance correction as described above, a delay occurs between the supply of the city gas to the reforming unit 24 and the supply of a desired amount of hydrogen to the fuel cell 40 as a property of the fuel cell device 10. In a case where there is a possibility of occurrence, such a delay can be suppressed. In particular, as in the present embodiment, in addition to the periodicity of one cycle such as one year, one week, or one day, the prediction of the power consumption of the load is reflected by reflecting the history of the power consumption fluctuation in the past several minutes. Is performed, even when the power consumption fluctuates in units of several minutes, by performing the phase lead correction, the fuel cell 40 can be quickly operated without causing an undesired delay with respect to the load fluctuation. The amount of generated power can be followed, and the effect of predicting power consumption by reflecting the history of fluctuations in power consumption in the past several minutes can be more sufficiently ensured.
【0107】さらに、改質部24に供給すべき都市ガス
量として決定された量と、この決定に基づいて実際に改
質部24に供給されたガス量との偏差を求めてフィード
バック制御を行なうため、所望量の都市ガスを改質部2
4に供給する動作の精度を向上させることができる。な
お、このようなフィードバック制御の動作は、燃料電池
装置10を構成する部材が動作する際の精度を補償する
ものであり、負荷の大きさを予測する際に実際に測定し
た負荷の大きさに基づいて行なうフィードバック制御と
は異なるため、既述したハンチングなどの不都合が生じ
るおそれはない。Further, a feedback control is performed by obtaining a deviation between the amount determined as the amount of city gas to be supplied to the reforming unit 24 and the amount of gas actually supplied to the reforming unit 24 based on this determination. Therefore, a desired amount of city gas is supplied to the reforming unit 2
4 can be improved in the accuracy of the operation. The operation of such feedback control is for compensating the accuracy of the operation of the members constituting the fuel cell device 10, and is based on the magnitude of the load actually measured when estimating the magnitude of the load. Since the feedback control is different from the feedback control performed based on the above, there is no possibility that the above-described inconvenience such as hunting occurs.
【0108】また、消費電力が変動する際に示す周期性
に基づいて負荷の大きさを予測する際に、上記実施例で
は、家庭内電気負荷80全体の消費電力を対象として、
各周期ごとにマップを作成し、これら各マップを参照し
て得られるそれぞれの消費電力の値を平均することによ
って、家庭内電気負荷80の大きさ(消費電力)を予測
することとしたが、異なる方法によって、負荷変動が示
す周期性を反映させることとしても良い。例えば、家庭
内電気負荷80を構成する各負荷において、少なくとも
その一部の負荷において、主に1年を1周期とする周期
性を示す負荷と、主に1週間を1周期とする周期性を示
す負荷と、主に1日を1周期とする周期性を示す負荷と
に分類することが可能であれば、これら分類した負荷ご
との消費電力の合計を、それぞれが示す周期性に基づい
て別個に予測し、予測した消費電力を合計して、家庭内
電気負荷80全体の消費電力を予測することとしても良
い。家庭内電気負荷80の消費電力が変動する際に示す
周期性に基づいて負荷の大きさを予測するのであれば、
同様の効果を得ることができる。Further, when the magnitude of the load is predicted based on the periodicity shown when the power consumption fluctuates, in the above embodiment, the power consumption of the entire home electric load 80 is considered.
A map was created for each cycle, and the average (power consumption) of the household electrical load 80 was predicted by averaging the respective power consumption values obtained by referring to these maps. The periodicity indicated by the load fluctuation may be reflected by a different method. For example, in each of the loads constituting the domestic electric load 80, at least a part of the load has a load showing a periodicity mainly with one year as one cycle and a periodicity mainly with one week as one cycle. If it is possible to classify the load into loads that show periodicity with one cycle as one day, the total power consumption for each of the classified loads is separately calculated based on the periodicity that each shows. The total power consumption of the home electric load 80 may be predicted by summing the predicted power consumption. If the size of the home electric load 80 is predicted based on the periodicity when the power consumption fluctuates,
Similar effects can be obtained.
【0109】上記実施例では、商用ガスとして都市ガス
(天然ガス)を用いることとしたが、所望の量を容易に
利用可能であって、据え置き型の燃料電池装置におい
て、水素を生成するための改質燃料として用いることが
できれば、他種の燃料を用いることとしても良い。In the above embodiment, city gas (natural gas) is used as the commercial gas. However, a desired amount can be easily used, and the stationary fuel cell device is used for producing hydrogen. As long as the fuel can be used as a reforming fuel, another kind of fuel may be used.
【0110】また、上記実施例では、燃料電池装置の構
成として図1に示した燃料電池装置10の構成を挙げた
が、本発明を異なる構成の燃料電池装置に適用すること
としても良く、商用ガスを改質するシステムであれば同
様の効果を奏することができる。例えば、燃料電池装置
において、パラジウムなどから成る水素分離膜を利用す
る水素分離装置を備えさせ、この水素分離装置を用い
て、商用ガスを改質して成る改質ガスから水素を抽出し
て、抽出した水素を燃料電池に供給することとしても良
い。商用ガスを改質することで水素を生成し、改質反応
に供した商用ガス量に対応する量の水素を燃料電池に供
給する構成であれば、本発明を適用することが可能であ
る。In the above-described embodiment, the configuration of the fuel cell device 10 shown in FIG. 1 is described as the configuration of the fuel cell device. However, the present invention may be applied to a fuel cell device having a different configuration. A similar effect can be achieved with a system for reforming gas. For example, in a fuel cell device, a hydrogen separation device using a hydrogen separation membrane made of palladium or the like is provided, and hydrogen is extracted from a reformed gas obtained by reforming a commercial gas using the hydrogen separation device. The extracted hydrogen may be supplied to the fuel cell. The present invention can be applied to any configuration in which hydrogen is generated by reforming commercial gas and hydrogen is supplied to the fuel cell in an amount corresponding to the amount of commercial gas used for the reforming reaction.
【0111】また、上記実施例では、燃料電池40とし
て固体高分子型燃料電池を用いたが、他種の燃料電池を
用いる場合にも同様の効果を得ることができる。Further, in the above embodiment, a polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 40, but the same effect can be obtained when another type of fuel cell is used.
【0112】さらに、上記実施例では、燃料電池装置1
0は、家庭内電気負荷80に対して電力を供給すること
としたが、異なる種類の負荷に対して電力を供給するこ
ととしても良い。例えば、集合住宅やオフィス(ビ
ル)、あるいは、コンビニエンスストアなどの店舗等、
個々の施設内負荷に対して電力を供給するような、様々
な種類のコージェネレーション用電源において適用する
ことが可能であり、これらの負荷の消費電力が変動する
際に示す周期性に基づいて負荷の大きさを予測し、改質
器に供給する改質燃料量を決定することで、同様の効果
を得ることができる。Further, in the above embodiment, the fuel cell device 1
0 indicates that power is supplied to the home electric load 80, but power may be supplied to different types of loads. For example, apartments and offices (buildings), or stores such as convenience stores,
It can be applied to various types of cogeneration power supplies, such as supplying power to individual facility loads, and based on the periodicity of the power consumption of these loads, The same effect can be obtained by estimating the size of the fuel and determining the amount of reformed fuel to be supplied to the reformer.
【0113】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる
様態で実施し得ることは勿論である。The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to such embodiments at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
【図1】本発明の好適な一実施例である燃料電池装置1
0の構成を表わす説明図である。FIG. 1 shows a fuel cell device 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a zero.
【図2】燃料電池40と家庭内負荷との接続の様子を表
わす説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of connection between a fuel cell 40 and a domestic load.
【図3】家庭内電気負荷における1年を1周期とする周
期性の例を表わす説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a periodicity in a household electrical load, with one year as one cycle.
【図4】家庭内電気負荷における1週間を1周期とする
周期性の例を表わす説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a periodicity in a household electrical load, where one cycle is one week.
【図5】家庭内負荷における1日を1周期とする周期性
の例を表わす説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a periodicity in a domestic load with one day as one cycle.
【図6】改質燃料量決定処理ルーチンを表わすフローチ
ャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a reformed fuel amount determination processing routine.
10…燃料電池装置 20…昇温部 21…熱交換部 22…燃焼部 23,25,27,28…ブロワ 24…改質部 26…CO酸化部 30,32,34…流量制御弁 36,38…流量センサ 40…燃料電池 50…制御部 60,61,63,64…ガス流路 62…水蒸気流路 65…燃料ガス流路 66…酸化ガス流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell device 20 ... Heating part 21 ... Heat exchange part 22 ... Combustion part 23, 25, 27, 28 ... Blower 24 ... Reforming part 26 ... CO oxidation part 30, 32, 34 ... Flow control valve 36, 38 ... Flow sensor 40 ... Fuel cell 50 ... Control unit 60,61,63,64 ... Gas flow path 62 ... Steam flow path 65 ... Fuel gas flow path 66 ... Oxidizing gas flow path
フロントページの続き Fターム(参考) 5H026 AA06 CX03 CX04 CX05 EE02 EE05 EE08 EE19 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 DD03 DD05 KK21 KK25 KK31 KK51 KK52 KK54 KK56 MM01 MM08 MM09 MM12 MM13 MM14 MM21 MM26 MM27 Continued on the front page F term (reference) 5H026 AA06 CX03 CX04 CX05 EE02 EE05 EE08 EE19 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 DD03 DD05 KK21 KK25 KK31 KK51 KK52 KK54 KK56 MM01 MM08 MM09 MM21
Claims (14)
電池を備える据え置き型の燃料電池装置であって、 商用ガスの供給を受けて改質反応を進行させ、水素を生
成する改質器と、 前記改質器に前記商用ガスを供給する改質燃料供給手段
と、 前記改質器が生成した前記水素を、前記燃料電池に供給
する水素供給手段と、 前記特定の負荷の消費電力が変動する際に示す周期性に
基づいて、前記改質器に供給すべき前記商用ガスの量を
決定する改質燃料量決定手段とを備え、 前記改質燃料供給手段は、前記改質燃料量決定手段が決
定した前記商用ガスの量に従って、前記改質器に対して
前記商用ガスを供給することを特徴とする燃料電池装
置。1. A stationary fuel cell apparatus including a fuel cell for supplying electric power to a specific load, comprising: a reformer that receives a supply of a commercial gas to advance a reforming reaction to generate hydrogen. A reformed fuel supply unit that supplies the commercial gas to the reformer, a hydrogen supply unit that supplies the hydrogen generated by the reformer to the fuel cell, and a power consumption of the specific load. A reformed fuel amount determining means for determining an amount of the commercial gas to be supplied to the reformer based on the periodicity when the fuel gas fluctuates. The fuel cell device according to claim 1, wherein the commercial gas is supplied to the reformer according to the amount of the commercial gas determined by the determining unit.
負荷の消費電力が変動する際に示す周期性として、1年
を1周期とする周期性と、1週間を1周期とする周期性
と、1日を1周期とする周期性とのうちの、少なくとも
一つの周期性に基づいて、前記商用ガスの量を決定する
ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池装置。2. The method according to claim 1, wherein the reforming fuel amount determining unit determines a periodicity when the power consumption of the specific load varies, a periodicity of one cycle per year, and a periodicity of one week as one cycle. 2. The fuel cell device according to claim 1, wherein the amount of the commercial gas is determined based on at least one of periodicity and periodicity with one day as one cycle. 3.
あって、 前記特定の負荷における実際の消費電力の大きさを検出
する消費電力検出手段をさらに備え、 前記改質燃料量決定手段は、前記周期性に加えて、過去
一定時間のあいだ前記消費電力検出手段が検出した前記
特定の負荷における消費電力の大きさにさらに基づい
て、前記改質器に供給すべき前記商用ガスの量を決定す
ることを特徴とする燃料電池装置。3. The fuel cell device according to claim 1, further comprising: a power consumption detecting unit configured to detect a magnitude of an actual power consumption at the specific load, wherein the reformed fuel amount determining unit includes: In addition to the periodicity, the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer is further determined based on the magnitude of power consumption at the specific load detected by the power consumption detection means during a past fixed time. A fuel cell device characterized by determining.
あって、 前記特定の負荷における実際の消費電力の大きさを検出
する消費電力検出手段をさらに備え、 前記改質燃料量決定手段は、 前記周期性に関する情報を記憶する記憶手段と、 前記消費電力検出手段が検出した実際の消費電力の大き
さに基づいて、前記記憶手段が記憶する前記周期性に関
する情報を補正する周期情報補正手段と、を備え、 前記記憶手段が記憶し、前記周期情報補正手段が補正し
た前記周期性に関する情報を参照して、前記商用ガス量
を決定することを特徴とする燃料電池装置。4. The fuel cell device according to claim 1, further comprising: a power consumption detecting unit configured to detect a magnitude of an actual power consumption at the specific load, wherein the reformed fuel amount determining unit includes: A storage unit that stores information about the periodicity; and a period information correction unit that corrects the information about the periodicity stored in the storage unit based on the magnitude of the actual power consumption detected by the power consumption detection unit. A fuel cell device, wherein the commercial gas amount is determined with reference to the information on the periodicity stored in the storage unit and corrected by the periodic information correction unit.
電池を備える据え置き型の燃料電池装置であって、 商用ガスの供給を受けて改質反応を進行させ、水素を生
成する改質器と、 前記改質器に前記商用ガスを供給する改質燃料供給手段
と、 前記改質器が生成した前記水素を、前記燃料電池に供給
する水素供給手段と、 前記特定の負荷の過去における実際の消費電力が変動し
た履歴に基づいて、前記特定の負荷の消費電力を予測
し、該予測した消費電力を前記燃料電池が発生可能とな
るように、前記改質器に供給すべき前記商用ガスの量を
決定する改質燃料量決定手段とを備え、 前記改質燃料供給手段は、前記改質燃料量決定手段が決
定した前記商用ガスの量に従って、前記改質器に対して
前記商用ガスを供給することを特徴とする燃料電池装
置。5. A stationary fuel cell apparatus including a fuel cell for supplying electric power to a specific load, wherein the reformer receives a supply of a commercial gas to advance a reforming reaction to generate hydrogen. A reformed fuel supply unit that supplies the commercial gas to the reformer; a hydrogen supply unit that supplies the hydrogen generated by the reformer to the fuel cell; The commercial gas to be supplied to the reformer so that the fuel cell can generate the predicted power consumption based on the history of the fluctuation of the power consumption of the specific load. A reformed fuel amount determining means for determining the amount of the reformed fuel, wherein the reformed fuel supply means determines the amount of the commercial gas with respect to the reformer according to the amount of the commercial gas determined by the reformed fuel amount determining means. Fuel cell characterized by supplying Apparatus.
に供給すべき前記商用ガスの量を決定する際に、位相進
み補正を行なう第1の補正手段を備える請求項1ないし
5いずれか記載の燃料電池装置。6. The reforming fuel amount determining means includes first correcting means for performing a phase lead correction when determining the amount of the commercial gas to be supplied to the reformer. The fuel cell device according to any one of the above.
池装置であって、 前記改質燃料供給手段が前記改質器に実際に供給する前
記商用ガスの量を検出する供給ガス量検出手段をさらに
備え、 前記改質燃料供給手段は、前記改質燃料量決定手段が決
定した前記商用ガスの量に従って前記商用ガスを供給す
る際に、前記改質燃料量決定手段が過去に決定した前記
商用ガスの量と、これに従って前記改質燃料供給手段が
実際に供給し、前記供給ガス量検出手段が検出した前記
商用ガスの量との差に基づいて、前記改質器に実際に供
給する前記商用ガスの量を補正する第2の補正手段を備
える燃料電池装置。7. The fuel cell device according to claim 1, wherein the reformed fuel supply unit detects an amount of the commercial gas actually supplied to the reformer. The reformed fuel supply means, when supplying the commercial gas according to the amount of the commercial gas determined by the reformed fuel amount determination means, the reformed fuel amount determination means determined in the past The reformer is actually supplied to the reformer based on the difference between the amount of the commercial gas and the amount of the commercial gas actually supplied by the reformed fuel supply unit and detected by the supplied gas amount detection unit. A fuel cell device comprising a second correction unit for correcting the amount of the commercial gas.
電池を備える据え置き型の燃料電池装置の運転方法であ
って、(a)前記特定の負荷の消費電力が変動する際に
示す周期性に基づいて、前記燃料電池に供給する水素を
生成するための改質反応に供すべき商用ガスの量を決定
する工程と、(b)前記(a)工程での決定に従って前
記商用ガスを前記改質反応に供し、前記商用ガスから水
素を生成する工程と、(c)前記改質反応で生成された
前記水素を、燃料ガスとして前記燃料電池に供給する工
程と、を備える燃料電池装置の運転方法。8. A method of operating a stationary fuel cell device including a fuel cell for supplying electric power to a specific load, comprising: (a) periodicity when power consumption of the specific load fluctuates; Determining the amount of commercial gas to be subjected to a reforming reaction for producing hydrogen to be supplied to the fuel cell, based on the above, and (b) converting the commercial gas according to the determination in step (a). Operation of a fuel cell device, comprising: providing hydrogen to the fuel cell as a fuel gas by supplying the hydrogen produced by the reforming reaction to the fuel cell as a fuel gas. Method.
費電力が変動する際に示す周期性として、1年を1周期
とする周期性と、1週間を1周期とする周期性と、1日
を1周期とする周期性とのうちの、少なくとも一つの周
期性に基づいて、前記商用ガスの量を決定することを特
徴とする請求項8記載の燃料電池装置の運転方法。9. The step (a) includes, as the periodicity indicated when the power consumption of the specific load fluctuates, a periodicity of one cycle per year and a periodicity of one cycle per week. The method according to claim 8, wherein the amount of the commercial gas is determined based on at least one of periodicity of one cycle per day.
の運転方法であって、(d)前記特定の負荷における実
際の消費電力の大きさを検出する工程をさらに備え、前
記(a)工程は、前記周期性に加えて、過去一定時間の
あいだ前記(d)工程において検出した前記特定の負荷
における消費電力の大きさにさらに基づいて、前記改質
反応に供すべき前記商用ガスの量を決定することを特徴
とする燃料電池装置の運転方法。10. The method for operating a fuel cell device according to claim 8, further comprising: (d) detecting a magnitude of an actual power consumption at the specific load, wherein the (a) step is performed. Determines, in addition to the periodicity, the amount of the commercial gas to be subjected to the reforming reaction, based on the magnitude of the power consumption at the specific load detected in the step (d) during the past certain time in addition to the periodicity. A method for operating a fuel cell device, characterized by determining.
の運転方法であって、(d)前記特定の負荷における実
際の消費電力の大きさを検出する工程と、(e)前記周
期性に関する情報を記憶する記憶手段において、前記
(d)工程で検出した実際の消費電力の大きさに基づい
て、該記憶手段が記憶する前記周期性に関する情報を補
正する工程とをさらに備え、前記(a)工程は、前記
(e)工程において補正した前記周期性に関する情報を
記憶する前記記憶手段を参照して、前記商用ガスの量を
決定することを特徴とする燃料電池装置の運転方法。11. The operating method for a fuel cell device according to claim 8, wherein (d) detecting a magnitude of actual power consumption at the specific load, and (e) relating to the periodicity. A step of correcting the information on the periodicity stored in the storage unit based on the magnitude of the actual power consumption detected in the step (d). The method of operating the fuel cell device, wherein the step of determining the amount of the commercial gas is performed by referring to the storage unit that stores the information on the periodicity corrected in the step (e).
料電池を備える据え置き型の燃料電池装置の運転方法で
あって、(a)前記特定の負荷の過去における実際の消
費電力が変動した履歴に基づいて、前記特定の負荷の消
費電力を予測し、該予測した消費電力を前記燃料電池が
発生可能となるように、前記燃料電池に供給する水素を
生成するための改質反応に供すべき商用ガスの量を決定
する工程と、(b)前記(a)工程での決定に従って前
記商用ガスを前記改質反応に供し、前記商用ガスから水
素を生成する工程と、(c)前記改質反応で生成された
前記水素を、燃料ガスとして前記燃料電池に供給する工
程と、を備える燃料電池装置の運転方法。12. A method of operating a stationary fuel cell apparatus including a fuel cell for supplying electric power to a specific load, comprising: (a) a history in which actual power consumption of the specific load in the past has fluctuated; Based on the power consumption of the specific load, and the predicted power consumption should be subjected to a reforming reaction for generating hydrogen to be supplied to the fuel cell so that the fuel cell can generate the fuel cell. Determining the amount of commercial gas; (b) subjecting the commercial gas to the reforming reaction in accordance with the determination in step (a) to generate hydrogen from the commercial gas; Supplying the hydrogen generated by the reaction to the fuel cell as a fuel gas.
すべき前記商用ガスの量を決定する際に、位相進み補正
を行なうことを特徴とする請求項8ないし12いずれか
記載の燃料電池装置の運転方法。13. The fuel according to claim 8, wherein in the step (a), a phase lead correction is performed when determining an amount of the commercial gas to be subjected to the reforming reaction. How to operate the battery device.
料電池装置の運転方法であって、(f)前記改質反応に
実際に供されている前記商用ガスの量を検出する工程を
さらに備え、前記(b)工程は、前記(a)工程での決
定に従って前記商用ガスを前記改質反応に供する際に、
過去に前記(a)工程を実行した際に決定した前記商用
ガスの量と、これに従って前記(b)工程において実際
に供給し、前記(f)工程において検出した前記商用ガ
スの量との差に基づいて、前記改質反応に実際に供する
前記商用ガスの量を補正することを特徴とする燃料電池
装置の運転方法。14. The method for operating a fuel cell device according to claim 8, further comprising a step (f) of detecting an amount of the commercial gas actually supplied to the reforming reaction. The step (b) is performed when the commercial gas is subjected to the reforming reaction according to the determination in the step (a);
The difference between the amount of the commercial gas determined in the past when the step (a) was executed and the amount of the commercial gas actually supplied in the step (b) and detected in the step (f) in accordance therewith A method of operating the fuel cell device, wherein the amount of the commercial gas actually supplied to the reforming reaction is corrected based on the following.
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---|---|---|---|
JP2000375492A JP4972821B2 (en) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | Fuel cell device |
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---|---|---|---|
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