JP2005293998A - Fuel cell power generation refrigeration system - Google Patents
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Abstract
【課題】 燃料電池を有効活用するとともに、設置スペース、工事費の増大を防止する。
【解決手段】 燃料の供給を受けて発電を行う電池本体51と、電池本体51からの出力電力を入力として交流電力に変換するインバータ52と、電気以外のエネルギー源を駆動源とする冷凍機53とを有し、前記インバータ52と冷凍機53の補機56とを接続する接続ラインの途中部54を冷凍空調動力盤4に接続している。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively use a fuel cell and prevent an increase in installation space and construction cost.
SOLUTION: A battery body 51 that receives power supply to generate electric power, an inverter 52 that converts output power from the battery body 51 into AC power, and a refrigerator 53 that uses an energy source other than electricity as a drive source. The intermediate part 54 of the connection line which connects the said inverter 52 and the auxiliary machine 56 of the refrigerator 53 is connected to the refrigerating air-conditioning power panel 4.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、燃料電池からの出力電力を蒸気圧縮式冷凍機の動作電力として使用するようにし、必要に応じて商用系統からの電力を使用するようにした燃料電池発電冷凍システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell power generation and refrigeration system in which output power from a fuel cell is used as operating power for a vapor compression refrigerator, and power from a commercial system is used as necessary.
従来から、商用系統からの電力により駆動されるインバータ駆動空調室外機に補助的に電力を供給するために蓄電池または燃料電池を設けること(特許文献1参照)が提案されている。
特許文献1に記載されたものは、空調ピーク負荷時の節電が目的のため、節電要求のあった場合に燃料電池を補助的に使用することしか記載されていない。また、空調停止時や、中間期等、年間を通じた効率的利用についても全く記載されていない。したがって、燃料電池を有効活用することができない。 Patent Document 1 describes only the auxiliary use of a fuel cell when there is a request for power saving for the purpose of power saving at an air-conditioning peak load. Also, there is no mention of efficient use throughout the year, such as when air conditioning is stopped or during an interim period. Therefore, the fuel cell cannot be effectively used.
また、従来から分散発電装置が提案されているが、これは、例えば、空調機とは別に発電装置を設置している。したがって、電力系統に、発電機への接続用の電力盤と、空調用の動力盤とが別々に必要であり、設置スペースや工事費が増大してしまう。
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、燃料電池を有効活用できるとともに、設置スペース、工事費の増大を防止し、または抑制することができる燃料電池発電冷凍システムを提供することを目的としている。
In addition, a distributed power generation device has been conventionally proposed. For example, a power generation device is installed separately from an air conditioner. Therefore, a power board for connection to the generator and a power board for air conditioning are separately required in the power system, and installation space and construction costs increase.
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a fuel cell power generation refrigeration system that can effectively use a fuel cell and can prevent or suppress an increase in installation space and construction cost. It is an object.
この発明の燃料電池発電冷凍システムは、電気以外のエネルギー源を冷凍サイクルの駆動源とする冷凍機と、燃料電池によって構成された発電部とを有し、燃料電池の発電電力の一部を冷凍機に供給するとともに、燃料電池の発電電力の残部を冷凍機と共通の動力盤を通じて一般負荷に供給するものである。 A fuel cell power generation refrigeration system according to the present invention includes a refrigerator that uses an energy source other than electricity as a drive source for a refrigeration cycle, and a power generation unit configured by the fuel cell, and refrigerates part of the power generated by the fuel cell In addition to being supplied to the machine, the remainder of the power generated by the fuel cell is supplied to a general load through a power board common to the refrigerator.
ここでいう冷凍機は、広義の冷凍機であり、ヒートポンプ空調機など冷凍サイクルを採用するものを含むものである。 The refrigerator here is a refrigerator in a broad sense, and includes those that employ a refrigeration cycle such as a heat pump air conditioner.
この発明であれば、電気以外のエネルギー源を冷凍サイクルの駆動源とする冷凍機を用いることで、燃料電池の発電電力を、年間を通じ有効に利用でき、しかも、発電装置電源盤と空調動力盤を兼用することができるので、設置スペース、機器、工事コストを低減でき、経済性、省エネ性に優れた発電冷凍システムを構成することができる。 According to the present invention, by using a refrigerator that uses an energy source other than electricity as a drive source for the refrigeration cycle, the power generated by the fuel cell can be used effectively throughout the year, and the power generator power supply panel and air conditioning power panel Therefore, the installation space, equipment, and construction cost can be reduced, and a power generation refrigeration system excellent in economy and energy saving can be configured.
また、電気式空調機が設置されている建物では、電気式空調機の更新時に本発電冷凍システムを導入すれば、既設の空調動力盤をそのまま発電装置電源盤として用いることができるので、導入イニシャルコストを大幅に低減することができる。 In addition, in buildings where electric air conditioners are installed, if this power generation refrigeration system is introduced when the electric air conditioner is renewed, the existing air conditioning power panel can be used as it is as the power generator power panel. Cost can be greatly reduced.
この場合において、燃料電池発電冷凍システムを接続した建物内系統への商用系統側からの電力供給量を検知する電力供給量検知手段と、検知された電力供給量に基づいて燃料電池発電冷凍システムの電力出力制御を行う電力出力制御手段とをさらに含むことが好ましく、燃料電池の容量制御を適切に行うことができ、商用系統側への逆潮流を防止することができる。 In this case, the power supply amount detecting means for detecting the power supply amount from the commercial system side to the in-building system connected to the fuel cell power generation / refrigeration system, and the fuel cell power generation / refrigeration system based on the detected power supply amount It is preferable to further include power output control means for performing power output control, the capacity control of the fuel cell can be appropriately performed, and reverse power flow to the commercial system side can be prevented.
また、前記燃料電池と並列に接続された二次電池、キャパシタ等の蓄電部をさらに含むことが好ましく、一般負荷の負荷変動が早く、燃料電池の運転容量が追従しない場合に蓄電部に対して充放電することによって、負荷と燃料電池の発電量とのアンバランスを吸収することができる。 In addition, it is preferable to further include a power storage unit such as a secondary battery or a capacitor connected in parallel with the fuel cell. When the load fluctuation of the general load is fast and the operating capacity of the fuel cell does not follow, the power storage unit By charging and discharging, an imbalance between the load and the amount of power generated by the fuel cell can be absorbed.
また、1つの電力需要家に対し、複数系統の燃料電池発電冷凍システムが設けられていることが好ましく、冷凍空調負荷にきめ細かく追従でき、一般負荷が小さい場合でも、台数制御により負荷追従性を向上でき、しかも電源供給の信頼性を向上させることができる。また、電気式空調機を設置していた建物の空調設備更新時に本システムを導入すれば、電気式空調機の空調動力盤と電源配線とをそのまま流用することが可能であり、導入時のイニシャルコスト増を低減することができる。 In addition, it is preferable to have multiple systems of fuel cell power generation refrigeration systems for one power consumer, which can closely follow the refrigeration and air conditioning load, and improve load followability by controlling the number of units even when the general load is small In addition, the reliability of power supply can be improved. In addition, if this system is introduced at the time of renewal of air conditioning equipment in a building where an electric air conditioner has been installed, the air conditioning power panel and power supply wiring of the electric air conditioner can be used as is. Cost increase can be reduced.
また、前記燃料電池の発電出力系統が複数の冷凍機の電源配線を介して商用系統に接続されていることが好ましく、燃料電池を集中設置しても、電気配線系統を冷凍機の配線系統に合わすことで、電気式空調機を設置していた建物の空調設備更新時に本システムを導入した場合に、電気式空調機の空調動力盤と電源配線をそのまま流用することが可能で、導入時のイニシャルコスト増を低減することができる。また、燃料電池が複数台の燃料電地のモジュール構成であれば、冷凍空調負荷にきめ細かく追従できるとともに、一般負荷が小さい場合でも、燃料電池台数制御により負荷追従性を向上させることができるとともに、電源供給の信頼性を向上させることができる。 Further, the power generation output system of the fuel cell is preferably connected to a commercial system through power wirings of a plurality of refrigerators, and even if fuel cells are centrally installed, the electrical wiring system is used as the wiring system of the refrigerator. In combination, when this system is introduced when renewing the air conditioning equipment in a building where an electric air conditioner was installed, the air conditioning power panel and power supply wiring of the electric air conditioner can be used as is. Increase in initial cost can be reduced. Also, if the fuel cell is a module configuration of a plurality of fuel cells, it can closely follow the refrigeration and air conditioning load, and even when the general load is small, the load followability can be improved by controlling the number of fuel cells, The reliability of power supply can be improved.
また、複数の燃料電池発電冷凍システムに対し、少なくとも燃料電池の集中的な運転制御を行う集中コントローラをさらに含むことが好ましく、スケジュール運転や、合計発電容量制御等を効率的に行うことができる。 In addition, it is preferable to further include a centralized controller that performs at least intensive operation control of the fuel cell with respect to the plurality of fuel cell power generation refrigeration systems, so that schedule operation, total power generation capacity control, and the like can be performed efficiently.
また、前記集中コントローラが、燃料電池発電冷凍システムを接続した建物内系統への商用電力側からの電力供給量の検知信号を入力として燃料電池の運転の制御を行うものであることが好ましく、集中コントローラに情報を集中することで、適切な集中運転制御を行うことができる。 In addition, the centralized controller preferably controls the operation of the fuel cell by inputting a detection signal of the amount of power supplied from the commercial power side to the in-building system connected with the fuel cell power generation refrigeration system. By concentrating information on the controller, appropriate centralized operation control can be performed.
また、少なくとも電力料金と燃料料金とを出力する料金出力手段と、この料金に応答して、燃料電池の運転の制御、および出力電力の分配の制御を行う制御手段とをさらに含むことが好ましく、季節別、時間別などのきめ細かい優先出力制御(どの出力を優先するかの制御)を行うことができ、ランニングメリットを極大化することができる。
また、前記料金出力手段は、料金算出のための単価データおよび料金算出ソフトウエアが遠隔地から書き換え可能であることが好ましく、顧客がこれらのデータ、ソフトウエアを入力する手間が省け、更新忘れなどによる不利益を未然に防止することができる。
また、前記の、電気以外のエネルギー源を冷凍サイクルの駆動源とする冷凍機は、蒸気圧縮式の直膨サイクルを利用するものであることが好ましく、直膨サイクルの冷凍機を負荷系統毎に分散配置することで、負荷への追従性や個別運転停止を容易にすることができ、ひいては、利便性と省エネ性とを高めることができる。
Preferably, it further includes a charge output means for outputting at least a power charge and a fuel charge, and a control means for controlling the operation of the fuel cell and controlling the distribution of the output power in response to the charge, It is possible to perform detailed priority output control (control which output is prioritized) such as by season and by time, and the running merit can be maximized.
In addition, it is preferable that the fee output means can rewrite unit price data and fee calculation software for fee calculation from a remote location, save the customer from inputting these data and software, forget to update, etc. It is possible to prevent the disadvantages caused by.
In addition, the refrigerator that uses an energy source other than electricity as the driving source of the refrigeration cycle preferably uses a vapor compression type direct expansion cycle, and the direct expansion cycle refrigerator is provided for each load system. Distributing and disposing can facilitate the ability to follow the load and stop individual operations, and thus improve convenience and energy saving.
燃料電池の発電電力を年間を通じ有効に利用でき、しかも、発電装置電源盤と空調動力盤を兼用することができるので、設置スペース、機器、工事コストを低減でき、経済性、省エネ性に優れた発電冷凍システムを構成することができ、さらに、電気式空調機が設置されている建物では、電気式空調機の更新時に本発電冷凍システムを導入すれば、既設の空調動力盤をそのまま発電装置電源盤として用いることができるので、導入イニシャルコストを大幅に低減することができるという特有の効果を奏する。 The power generated by the fuel cell can be used effectively throughout the year, and since the power generator power panel and air conditioning power panel can be used together, the installation space, equipment, and construction costs can be reduced, and the economy and energy efficiency are excellent. In buildings where electric refrigeration systems can be configured and electric air conditioners are installed, if this power refrigeration system is introduced when the electric air conditioners are renewed, the existing air conditioning power panel can be used as is for the generator power supply. Since it can be used as a board, there is a specific effect that the introduction initial cost can be greatly reduced.
以下、添付図面を参照して、この発明の燃料電池発電冷凍システムの実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of a fuel cell power generation / refrigeration system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1はこの発明の燃料電池発電冷凍システムの一実施形態を含む電力系統を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an electric power system including an embodiment of a fuel cell power generation refrigeration system of the present invention.
この電力系統は、商用系統1に対して、一般動力盤2を介して一般電力負荷3を接続しているとともに、冷凍空調動力盤4を介して燃料電池発電冷凍システム5を接続している。
This power system is connected to a commercial system 1 with a
前記一般動力盤2、冷凍空調動力盤4は従来公知であるから、説明を省略する。
The
前記一般電力負荷3は、ビル、店舗などに設置されている電力負荷のうち、冷凍機、空調機を除く負荷であり、エレベータや電灯、パソコンなどが例示できる。
The
前記燃料電池発電冷凍システム5は、従来公知の燃料の供給を受けて発電を行う電池本体51と、電池本体51からの出力電力を入力として交流電力に変換するインバータ52と、電気以外のエネルギー源を冷凍サイクルの駆動源とする冷凍機53とを有している。なお、冷凍機53は、例えば、空調機などにおいて冷熱や温熱を発生させるものである。また、前記インバータ52と冷凍機53とを接続する接続ラインの途中部54を冷凍空調動力盤4に接続している。
The fuel cell power generation refrigeration system 5 includes a battery
前記冷凍機53は電気以外のエネルギー源を冷凍サイクルの駆動源とするものであるから、冷凍機53における消費電力は、補機駆動電力、制御用電力などである。
図2は一般負荷3への電力出力{図2中(A)参照}、および冷凍機53への電力出力{図2中(B)参照}を説明する図である。
Since the
FIG. 2 is a diagram for explaining the power output to the general load 3 (see (A) in FIG. 2) and the power output to the refrigerator 53 (see (B) in FIG. 2).
図2から分かるように、冷凍機53の所要電力が増加すると、一般負荷3への電力出力が減少し、冷凍機53への所要電力が減少すると、一般負荷3への電力出力が増加するが、冷凍機は電気以外のエネルギー源を冷凍サイクルの駆動源としているため、所要動力はファンなどの補機動力分のみで小さく、発電電力の大部分を一般負荷側に供給できる。
したがって、燃料電池の発電電力を、年間を通じ有効に利用できるとともに、発電装置用の電源盤と空調用の動力盤とを兼用することができるので設置スペース、機器、工事コストを低減でき、経済性、省エネ性に優れた燃料電池発電冷凍システムを構成することができる。
As can be seen from FIG. 2, when the required power of the
Therefore, the power generated by the fuel cell can be used effectively throughout the year, and the power panel for the power generator and the power panel for air conditioning can be used together. Thus, a fuel cell power generation refrigeration system excellent in energy saving can be configured.
また、電気式空調機が設置されている建物では、電気式空調機の更新時に本発電冷凍システムを導入すれば、既設の空調動力盤をそのまま発電装置電源盤として用いることができるので、導入イニシャルコストを大幅に低減することができる。 In addition, in buildings where electric air conditioners are installed, if this power generation refrigeration system is introduced when the electric air conditioner is renewed, the existing air conditioning power panel can be used as it is as the power generator power panel. Cost can be greatly reduced.
図3は燃料電池発電冷凍システム5を含む電力系統の他の構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing another configuration of the power system including the fuel cell power generation / refrigeration system 5.
この電力系統では、一般動力盤2を介して一般電力負荷3を商用系統1に接続し、冷凍空調動力盤4を介して燃料電池発電冷凍システム5を商用系統1に接続し、一般動力盤2、冷凍空調動力盤4と商用系統1との間に電力量検知部6を接続し、冷凍空調動力盤4とインバータ52との間に発電出力検知部7を接続し、燃料処理装置55を通して燃料の供給を受ける燃料電池本体51の発電出力をインバータ52に供給し、インバータ52の出力を冷凍機53の補機56に供給し、電力量検知部6からの出力、発電出力検知部7からの出力を入力として、燃料処理装置55、およびインバータ52に対する制御信号を出力する制御装置8を設けている。
In this power system, the
前記電力量検知部6としては、実際に電力量を検知するものであってもよいが、電力量に対応する値として電流値を検知するものであってもよい。 The power amount detection unit 6 may actually detect a power amount, or may detect a current value as a value corresponding to the power amount.
図4は図3の燃料電池発電冷凍システム5の作用を説明するフローチャートであり、ステップSP1において、商用系統1側から流入する電流値ICを検知し、ステップSP2において、電流値ICが第1の閾値ICLよりも小さいか否かを判定し、電流値ICが第1の閾値ICLよりも小さくない場合には、ステップSP3において、電流値ICが第2の閾値ICHよりも小さいか否かを判定する。 FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the fuel cell power generation / refrigeration system 5 of FIG. 3. In step SP1, the current value IC flowing from the commercial system 1 side is detected, and in step SP2, the current value IC is the first value. It is determined whether or not the current value IC is smaller than the first threshold value ICL. In step SP3, it is determined whether or not the current value IC is smaller than the second threshold value ICH. To do.
そして、電流値ICが第1の閾値ICLよりも小さい場合には、ステップSP4において、燃料電池発電冷凍システム発電出力制御目標値WSを0に設定する。 If the current value IC is smaller than the first threshold value ICL, the fuel cell power generation / refrigeration system power generation output control target value WS is set to 0 in step SP4.
電流値ICが第1の閾値ICLと第2の閾値ICHとの間の値である場合には、ステップSP5において、燃料電池発電冷凍システム発電出力制御目標値WSをWR×(IC−ICL)/(ICH−ICL)に設定する。なお、WRは燃料電池定格出力である。
電流値ICが第2の閾値ICH以上である場合には、ステップSP6において、燃料電池発電冷凍システム発電出力制御目標値WSをWRに設定する。
When the current value IC is a value between the first threshold value ICL and the second threshold value ICH, in step SP5, the fuel cell power generation / refrigeration system power generation output control target value WS is set to WR × (IC−ICL) / Set to (ICH-ICL). Note that WR is a fuel cell rated output.
If the current value IC is equal to or greater than the second threshold value ICH, the fuel cell power generation / refrigeration system power generation output control target value WS is set to WR in step SP6.
ステップSP4の処理、ステップSP5の処理、またはステップSP6の処理が行われた場合には、ステップSP7において、発電出力Wを燃料電池発電冷凍システム発電出力制御目標値WSと等しくするように燃料電池容量制御(例えば、インバータ52の出力制御、および燃料処理装置55での燃料、空気流量制御)を行う。
When the process of step SP4, the process of step SP5, or the process of step SP6 is performed, in step SP7, the fuel cell capacity is set so that the power generation output W is equal to the fuel cell power generation refrigeration system power generation output control target value WS. Control (for example, output control of the
ステップSP7の処理が行われた後は、再びステップSP1の処理を行う。 After the process of step SP7 is performed, the process of step SP1 is performed again.
制御に用いる閾値は、
例えば閾値ICLは、燃料電池定格出力の30%に相当する電流値、
閾値ICHは、燃料電池定格出力に相当する電流値、
というように定める。
The threshold used for control is
For example, the threshold value ICL is a current value corresponding to 30% of the fuel cell rated output,
The threshold value ICH is a current value corresponding to the fuel cell rated output,
It is determined as follows.
このようにすれば図5に示すように、電流値ICに応じて燃料電池発電冷凍システム発電出力制御目標値WSを設定することができる。 In this way, as shown in FIG. 5, the fuel cell power generation refrigeration system power generation output control target value WS can be set according to the current value IC.
この場合には、燃料電池の容量制御を適切に行うことができ、系統電力への逆潮流などを防止することができる。 In this case, the capacity control of the fuel cell can be appropriately performed, and a reverse power flow to the system power can be prevented.
図6は燃料電池発電冷凍システム5のさらに他の構成を示すブロック図である。
この燃料電池発電冷凍システム5は、制御装置8によって制御される充放電リレー57を介して蓄電部58を燃料電池本体51に接続した点が図3の燃料電池発電冷凍システム5と異なるだけである。
FIG. 6 is a block diagram showing still another configuration of the fuel cell power generation / refrigeration system 5.
This fuel cell power generation / refrigeration system 5 differs from the fuel cell power generation / refrigeration system 5 of FIG. 3 only in that the
前記蓄電部58としては、二次電池、キャパシターなどが例示できる。
Examples of the
この場合には、一般負荷の負荷変動が早く、燃料電池の運転容量が追従しないような場合に、蓄電部58に対して充放電することによって、負荷の消費電力と燃料電池の発電量とのアンバランスを吸収することができる(図7参照)。
In this case, when the load fluctuation of the general load is fast and the operating capacity of the fuel cell does not follow, the
図8はこの発明の燃料電池発電冷凍システムの一実施形態を含む電力系統を概略的に示すブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram schematically showing an electric power system including an embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
この電力系統は、商用系統1に対して、電力量検知部6を介して、さらに複数の冷凍空調動力盤4の各々を介して燃料電池発電冷凍システム5を接続している。また、商用系統1に対して、電力量検知部6を介して、さらに複数の一般動力盤2の各々を介して一般電力負荷3を接続している。そして、電力量検知部6からの出力を1つの燃料電池発電冷凍システム5に供給し、燃料電池複数台制御用連絡配線9を通して順次他の燃料電池発電冷凍システム5に必要な制御データを供給している。
This power system is connected to the commercial system 1 through a power amount detection unit 6 and a fuel cell power generation refrigeration system 5 through each of a plurality of refrigeration air
ただし、図8には、燃料電池本体51と冷凍機53とが示されているだけであるが、上記の実施形態で説明された他の構成要素を含んでいることはもちろんである。
However, FIG. 8 shows only the fuel cell
この場合には、冷凍空調負荷にきめ細かく追従でき、一般負荷が小さい場合でも、台数制御により負荷追従性を向上でき、しかも電源供給の信頼性を向上させることができる。また、電気式空調機を設置していた建物の空調設備更新時に本システムを導入すれば、電気式空調機の空調動力盤と電源配線とをそのまま流用することが可能であり、導入時のイニシャルコスト増を低減することができる。 In this case, it is possible to closely follow the refrigeration and air conditioning load, and even when the general load is small, the load followability can be improved by controlling the number of units, and the reliability of power supply can be improved. In addition, if this system is introduced at the time of renewing the air conditioning equipment in a building where an electric air conditioner has been installed, the air conditioning power panel and power supply wiring of the electric air conditioner can be used as is. Cost increase can be reduced.
図9はこの発明の燃料電池発電冷凍システムの一実施形態を含む電力系統を概略的に示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram schematically showing an electric power system including an embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
この電力系統は、燃料電池本体51を複数の発電出力系統に分割し、各発電出力系統に冷凍機53を接続した点が図8の電力系統と異なるだけである。
This power system is different from the power system of FIG. 8 only in that the fuel cell
この場合には、燃料電池を集中設置しても、電気配線系統を冷凍機の配線系統に合わすことで、電気式空調機を設置していた建物の空調設備更新時に本システムを導入した場合に、電気式空調機の空調動力盤と電源配線をそのまま流用することが可能で、導入時のイニシャルコスト増を低減することができる。また、燃料電池が複数台の燃料電地のモジュール構成であれば、冷凍空調負荷にきめ細かく追従できるとともに、一般負荷が小さい場合でも、燃料電池台数制御により負荷追従性を向上させることができるとともに、電源供給の信頼性を向上させることができる。 In this case, even if fuel cells are centrally installed, this system is introduced when the air conditioning equipment in a building where an electric air conditioner has been installed is installed by matching the electric wiring system with the wiring system of the refrigerator. In addition, the air conditioning power panel and power supply wiring of the electric air conditioner can be used as they are, and the increase in initial cost at the time of introduction can be reduced. Also, if the fuel cell is a module configuration of a plurality of fuel cells, it can closely follow the refrigeration and air conditioning load, and even when the general load is small, the load followability can be improved by controlling the number of fuel cells, The reliability of power supply can be improved.
図10はこの発明の燃料電池発電冷凍システムの一実施形態を含む電力系統を概略的に示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram schematically showing an electric power system including an embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
図10においては、集中コントローラ80を有し、この集中コントローラ80から、各燃料電池発電冷凍システム5に運転容量指令を供給するようにしている。
この場合には、スケジュール運転(例えば、図11参照)や、合計発電容量制御等を効率的に行うことができる。
In FIG. 10, a
In this case, schedule operation (see, for example, FIG. 11), total power generation capacity control, and the like can be performed efficiently.
図12はこの発明の燃料電池発電冷凍システムの一実施形態を含む電力系統を概略的に示すブロック図である。 FIG. 12 is a block diagram schematically showing an electric power system including an embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
図12においては、この電力系統は、商用系統1に対して、電力量検知部6を介して、さらに複数の冷凍空調動力盤4の各々を介して燃料電池発電冷凍システム5を接続している。そして、商用系統1に対して、電力量検知部6を介して、さらに複数の一般動力盤2の各々を介して一般電力負荷3を接続している。また、電力量検知部6からの出力を入力として所定の処理を行い、運転指令を複数の燃料電池発電冷凍システム5に供給する集中コントローラ80を設けている。そして、この集中コントローラ80は、インターネットなどの通信網81を介して遠隔監視コンピュータ82に接続されている。
In FIG. 12, this power system is connected to the commercial system 1 via the power amount detection unit 6 and further to each of the plurality of refrigeration air
この場合には、集中コントローラ80に情報を集中することで、適切な運転制御を行うことができる
また、前記集中コントローラ80が、少なくとも電力料金と燃料料金とを出力する料金出力部と、この料金に応答して、燃料電池の運転の制御、および出力電力の分配の制御を行う制御部とをさらに含むことが好ましく、季節別、時間別などのきめ細かい優先出力制御(どの出力を優先するかの制御)を行うことができ、ランニングメリットを極大化することができる。
In this case, it is possible to perform appropriate operation control by concentrating information on the
前記料金出力部は、料金を算出して出力するものであってもよく、料金を記憶しておいて必要なものを出力するものであってもよい。 The fee output unit may calculate and output a fee, or may store a fee and output a necessary one.
しかし、前記料金出力部は、料金算出のための単価データおよび料金算出ソフトウエアが遠隔監視コンピュータ82から書き換え可能であることが好ましく、顧客がこれらのデータ、ソフトウエアを入力する手間が省け、更新忘れなどによる不利益を未然に防止することができる。
However, it is preferable that the charge output unit can rewrite the unit price data and the charge calculation software for calculating the charge from the
図13は集中コントローラ80における発電量制御処理の一例を説明するフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart for explaining an example of the power generation amount control process in the
ステップSP1において、エネルギー料金単価に基づいて目標発電出力WSoを算出し、ステップSP2において、商用系統1側から流入する電流値ICを検知し、ステップSP3において、電流値ICが第1の閾値ICLよりも小さいか否かを判定し、電流値ICが第1の閾値ICLよりも小さくない場合には、ステップSP4において、電流値ICが第2の閾値ICHよりも小さいか否かを判定する。 In step SP1, the target power generation output WSo is calculated based on the energy rate unit price. In step SP2, the current value IC flowing from the commercial system 1 side is detected. In step SP3, the current value IC is greater than the first threshold value ICL. If the current value IC is not smaller than the first threshold value ICL, it is determined in step SP4 whether the current value IC is smaller than the second threshold value ICH.
そして、電流値ICが第1の閾値ICLよりも小さい場合には、ステップSP5において、燃料電池発電出力制御目標値WSを0に設定する。 If the current value IC is smaller than the first threshold value ICL, the fuel cell power generation output control target value WS is set to 0 in step SP5.
電流値ICが第1の閾値ICLと第2の閾値ICHとの間の値である場合には、ステップSP6において、燃料電池発電出力制御目標値WSをWSo×(IC−ICL)/(ICH−ICL)に設定する。なお、WRは燃料電池定格出力である。 When the current value IC is a value between the first threshold value ICL and the second threshold value ICH, in step SP6, the fuel cell power generation output control target value WS is set to WSo × (IC−ICL) / (ICH− ICL). Note that WR is a fuel cell rated output.
電流値ICが第2の閾値ICH以上である場合には、ステップSP7において、燃料電池発電出力制御目標値WSをWSoに設定する。 If the current value IC is equal to or greater than the second threshold value ICH, in step SP7, the fuel cell power generation output control target value WS is set to WSo.
ステップSP5の処理、ステップSP6の処理、またはステップSP7の処理が行われた場合には、ステップSP8において、ΣWSiがWSとなるように目標発電出力WSiを算出し(例えば、WSi=WS/nの演算を行って目標発電出力WSiを算出し)、ステップSP9において、各燃料電池発電冷凍システム5に目標発電出力WSiを送信する。
ステップSP9の処理が行われた後は、再びステップSP1の処理を行う。
When the processing of step SP5, the processing of step SP6, or the processing of step SP7 is performed, in step SP8, the target power generation output WSi is calculated so that ΣWSi becomes WS (for example, WSi = WS / n The target power generation output WSi is calculated by calculation), and in step SP9, the target power generation output WSi is transmitted to each fuel cell power generation refrigeration system 5.
After the process of step SP9 is performed, the process of step SP1 is performed again.
前記ステップSP1における処理は、例えば、次のように行われる。
先ず、電気料金CE[円/kWh]の算出を次のように行う。
夏季(7/1〜9/30)、平日13時〜16時ならCE=15.9
夏季(7/1〜9/30)、平日8時〜13時、16時〜22時ならCE=14.7
その他(10/1〜6/30)、平日8時〜22時ならCE=13.65
22時〜8時、または休日ならCE=6.05
また、ガス料金CG[円/kWh]の算出を次のように行う。
CG=4
また、メンテナンス費用CM[円/kWh]の算出を次のように行う。
CM=2
また、発電効率E[−]の算出を行う。
E=0.45
これらに基づいて目標発電出力WSo[kW]の算出を次のように行う。
CG/E+CM<CEの場合には、WSo=WR
CG/E+CM≧CEの場合には、WSo=0
図14は各燃料電池発電冷凍システム5の処理を説明するフローチャートである。
ステップSP1において、集中コントローラ80から目標発電出力WSiを受信し、ステップSP2において、発電出力が目標発電出力WSiとなるように燃料電池の容量を制御する。
The process in step SP1 is performed as follows, for example.
First, the electricity rate CE [yen / kWh] is calculated as follows.
In summer (7 / 1-9 / 30), weekdays from 13:00 to 16:00 CE = 15.9
In summer (7 / 1-9 / 30),
Others (10/1-6/30), CE = 13.65 if weekdays are 8: 00-22: 00
From 22:00 to 8:00 or on holidays, CE = 6.05
Further, the calculation of the gas charge CG [yen / kWh] is performed as follows.
CG = 4
The maintenance cost CM [yen / kWh] is calculated as follows.
CM = 2
Further, the power generation efficiency E [−] is calculated.
E = 0.45
Based on these, the target power generation output WSo [kW] is calculated as follows.
If CG / E + CM <CE, WSo = WR
If CG / E + CM ≧ CE, WSo = 0
FIG. 14 is a flowchart for explaining processing of each fuel cell power generation / refrigeration system 5.
In step SP1, the target power generation output WSi is received from the
ステップSP2の処理が行われた後は、再びステップSP1の処理を行う。
以上の各実施形態において、前記冷凍機は、直膨サイクルを利用するものであることが好ましく、直膨サイクルの冷凍機を負荷系統毎に分散配置することで、負荷への追従性や個別運転停止を容易にすることができ、ひいては、利便性と省エネ性とを高めることができる。
After the process of step SP2 is performed, the process of step SP1 is performed again.
In each of the above embodiments, the refrigerator is preferably one that uses a direct expansion cycle, and the direct expansion cycle refrigerator is distributed and arranged for each load system, so that load followability and individual operation are achieved. Stopping can be facilitated, and as a result, convenience and energy saving can be improved.
図15はこの発明の燃料電池発電冷凍システムのさらに他の実施形態を示す概略ブロック図である。 FIG. 15 is a schematic block diagram showing still another embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
この燃料電池発電冷凍システム5は、従来公知のように、ガスエンジンなどの原動機501を駆動源とする圧縮機502により冷媒ガスを圧縮し、凝縮器520で凝縮させ、膨張弁518で減圧ののち蒸発器519で冷媒を蒸発させる冷媒回路を持ち、しかも冷媒の流れを反転させる四方弁507を設けて、冷房動作、または暖房動作を行わせるようにしている。
This fuel cell power generation refrigeration system 5 compresses refrigerant gas by a
そして、燃料電池本体51からの排熱および原動機501からの排熱と冷媒との間で熱交換を行わせる排熱利用熱交換器508を設けている。
And the waste heat
この場合には、排熱を同じシステム内で利用することで、適切に利用することができ、ひいては、省エネ性を高めることができる。 In this case, by using exhaust heat in the same system, it can be used appropriately, and as a result, energy saving can be improved.
図16はこの発明の燃料電池発電冷凍システムのさらに他の実施形態を示す概略ブロック図である。 FIG. 16 is a schematic block diagram showing still another embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
この燃料電池発電冷凍システム5は、燃料の供給を受けて動作する吸収式冷凍機509に燃料電池本体51からの排熱を吸収式サイクルの加熱熱源の一部として供給している。そして、吸収式冷凍機509から出力される臭化リチウム水溶液などをポンプ510により、バルブ511を通して熱交換器512に供給し、再び吸収式冷凍機509に戻すようにしている。
The fuel cell power generation refrigeration system 5 supplies exhaust heat from the fuel cell
なお、吸収式冷凍機509の構成および作用は従来公知であるから説明を省略する。ただし、吸収式冷凍機509に代えて吸着式サイクルを用いる従来公知の吸着式冷凍機を採用することも可能である。
In addition, since the structure and effect | action of the
この場合には、熱駆動式冷凍機の入熱量を低減することができる。 In this case, the heat input amount of the heat driven refrigerator can be reduced.
図17はこの発明の燃料電池発電冷凍システムのさらに他の実施形態を示す概略ブロック図である。 FIG. 17 is a schematic block diagram showing still another embodiment of the fuel cell power generation / refrigeration system of the present invention.
この燃料電池発電冷凍システム5は、燃料電池本体51からの排熱を吸収式サイクルの加熱熱源の一部として供給する代わりに、燃料電池本体51からの排熱と水との間で熱交換を行って給湯を行う熱交換器513を設けた点が図16の燃料電池発電冷凍システムと異なるだけである。
This fuel cell power generation refrigeration system 5 exchanges heat between the exhaust heat from the fuel cell
ただし、給湯を行うものに限定されるのではなく、熱を利用する種々の機器に適用可能である。 However, the present invention is not limited to the one that supplies hot water, but can be applied to various devices that use heat.
この場合には、冷凍機と比較してエネルギ利用効率が低い機器等に排熱を優先的に利用して省エネ性を高めることができる。 In this case, it is possible to enhance energy saving by preferentially using the exhaust heat for a device having low energy use efficiency as compared with the refrigerator.
1 商用系統
4 冷凍空調動力盤
5 燃料電池発電冷凍システム
6 電力量検知部
7 発電出力検知部
8 制御装置
51 燃料電池本体
52 インバータ
53 冷凍機
58 蓄電部
80 集中コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004106585A JP2005293998A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Fuel cell power generation refrigeration system |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004106585A JP2005293998A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Fuel cell power generation refrigeration system |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2005293998A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7602073B2 (en) * | 2002-11-15 | 2009-10-13 | Sprint Communications Company L.P. | Power system with fuel cell and localized air-conditioning for computing equipment |
| JP2016103931A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 三浦工業株式会社 | Fuel cell system interconnection system |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004106585A patent/JP2005293998A/en active Pending
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