JP2008078016A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の燃料電池システム100は、改質器10を有する水素生成装置1と、加熱器12と、燃料電池20と、運転計画器62と、発電量制御器61と、制御器63とを備え、所定の時点以降の計画発電量が低下する場合に、制御器63は、所定の時点以降の所定の期間において計画発電量が所定の時点における計画発電量を下回る累積時間の割合もしくは頻度が所定の閾値以上になる場合には加熱器12からの加熱量を制御して所定の時点における改質器10の温度を下げ、そうでない場合には加熱器12からの加熱量を制御して所定の時点における改質器10の温度を維持するよう制御する。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の第1実施形態の燃料電池システムの構成の一例を示すブロック図である。図2は、図1の燃料電池システムにおける改質器温度制御プログラムの内容を示すフローチャートである。図3は、図2の改質器温度制御プログラムにおいて計画発電量が低下する場合の計画発電量に対する改質器温度の制御アルゴリズムを示すグラフであって、(a)は計画発電量が大きい場合のグラフ、(b)は計画発電量が中程度の場合のグラフである。図4は、計画発電量の所定程度の低下の判定基準を示すグラフである。図5は、図2の改質器温度制御プログラムにおいて計画発電量が低下しない場合の計画発電量に対する改質器温度の制御アルゴリズムを示すグラフであって、(a)は計画発電量が小さい場合のグラフ、(b)は計画発電量が中程度の場合のグラフである。図6は、図2の改質器温度制御プログラムに従った改質器の温度制御を示す図であって、(a)は計画発電量の経時変化を示すグラフ、(b)は(a)の計画発電量に応じて制御した改質器温度の経時変化を示すグラフである。図7は、図1の燃料電池システムにおいて、一日における計画発電量と改質器温度との経時変化を示すグラフである。
CmHn+mH2O→mCO+(m+n/2)H2
燃料電池システム100は、燃料電池20を備えている。燃料電池20は、燃料ガス供給流路(図示せず)を介して、水素生成装置1から水素含有ガスを燃料ガスとして供給される。一方、燃料電池20は、酸化剤ガス供給流路(図示せず)を介して酸化剤ガス供給器(図示せず)から酸化剤ガスを供給される。酸化剤ガス供給器は、例えば空気ブロアで構成される。燃料電池20は、本実施形態では、高分子電解質型燃料電池で構成される。なお、本発明の燃料電池システム100においては、他の燃料電池、例えば、リン酸型燃料電池、固体酸化物型燃料電池などを用いることも可能である。
図8は、本発明の第2実施形態の燃料電池システムの構成の一例を示すブロック図である。図9は、図8の燃料電池システムにおける改質器温度制御プログラムの内容を示すフローチャートである。図10は、負荷電力量に基づいて決定された発電量の所定程度の低下の判定基準を示すグラフである。図11は、図9の改質器温度制御プログラムに従った改質器の温度制御を示す図であって、(a)は発電量の経時変化を示すグラフ、(b)は(a)の発電量に応じて制御した改質器温度の経時変化を示すグラフである。図12は、図8の燃料電池システムにおいて、一日における発電量と改質器温度との経時変化を示すグラフである。図8において、図1と同一又は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。以下、図8乃至図12を参照しながら本実施形態の燃料電池システムについて説明する。
10 改質器
11 改質器温度センサ
12 加熱器
20 燃料電池
30 インバータ
40 系統電源(商用電力網)
50 電力負荷
51 負荷電力検知器
60 制御装置
61 発電量制御器
62 運転計画器
63 制御器
71 記憶器
100,200 燃料電池システム
A 所定期間内に、所定程度、計画発電量が低下しない場合の改質器温度の制御
B 所定期間内に、所定程度、計画発電量が低下する場合の改質器温度の制御
C 所定の時点における計画発電量が、維持温度に維持した時点における計画発電量を上回らない場合の改質器温度の制御
D 所定の時点における計画発電量が、維持温度に維持した時点における計画発電量を上回る場合の改質器温度の制御
G 計画発電量
G0 所定の時点における計画発電量
G’ 発電量
G’0 所定の時点における発電量
t1〜t9 所定の時点
Claims (4)
- 原料と水蒸気とを改質反応させて水素を含む水素含有ガスを生成する改質器を有する水素生成装置と、該改質器を加熱するための加熱器と、前記水素生成装置より供給される前記水素含有ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、該燃料電池の発電量を計画する運転計画器と、該運転計画器によって計画された発電量(以下、計画発電量という)となるよう前記燃料電池の発電量を制御する発電量制御器と、制御器とを備え、
所定の時点以降の前記計画発電量が低下する場合に、前記制御器は、前記所定の時点以降の所定の期間において前記計画発電量が前記所定の時点における前記計画発電量を下回る累積時間の割合もしくは頻度が所定の閾値以上になる場合には前記加熱器からの加熱量を制御して所定の時点における前記改質器の温度を下げ、そうでない場合には前記加熱器からの加熱量を制御して前記所定の時点における前記改質器の温度を維持するよう制御することを特徴とする燃料電池システム。 - 所定の時点における前記計画発電量が低下しない場合に、所定の時点における前記改質器の温度が前記維持されている温度(以下、維持温度という)である場合には、前記制御器は、所定の時点における前記計画発電量が前記維持温度への維持開始時点における前記計画発電量を上回るまでは前記維持温度を維持し、所定の時点における前記計画発電量が前記維持温度の維持開始時点における前記計画発電量を上回ると前記計画発電量の上昇に応じて前記改質器の温度を上げる、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 原料と水蒸気とを改質反応させて水素を含む水素含有ガスを生成する改質器を有する水素生成装置と、該改質器を加熱するための加熱器と、前記水素生成装置より供給される前記水素含有ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池の発電量を制御する発電量制御器と、制御器と、を備え、
所定の時点以降に前記発電量が低下した場合に、前記制御器は、前記所定の時点以降に前記加熱器からの加熱量を制御して前記所定の時点における前記改質器の温度を維持するとともに、前記発電量が前記所定の時点以降の所定の期間において前記所定の時点における発電量を下回る累積時間の割合もしくは頻度が所定の閾値以上になる場合には前記所定の期間経過後に前記加熱器からの加熱量を制御して前記改質器の温度を下げることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記所定の時点における前記発電量が低下しない場合に、所定の時点における前記改質器の温度が前記維持されている温度(以下、維持温度という)である場合には、前記制御器は、所定の時点における前記発電量が前記維持温度の維持開始時点における前記発電量を上回るまでは前記維持温度を維持し、所定の時点における前記発電量が前記維持温度の維持開始時点における前記発電量を上回ると前記発電量の変化に従って変化するよう前記改質器の温度を制御する、請求項3に記載の燃料電池システム。
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