JP2012138988A - Power generation system - Google Patents
Power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012138988A JP2012138988A JP2010287982A JP2010287982A JP2012138988A JP 2012138988 A JP2012138988 A JP 2012138988A JP 2010287982 A JP2010287982 A JP 2010287982A JP 2010287982 A JP2010287982 A JP 2010287982A JP 2012138988 A JP2012138988 A JP 2012138988A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- power
- generation device
- voltage
- natural
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料を消費することで発電する燃料発電装置(例えば燃料電池発電装置)と、自然エネルギー(例えば太陽光又は風力)を用いた自然発電装置(例えば太陽光発電装置又は風力発電装置)とを含む複数種類の分散型電源を電力系統と連系させた発電システムに関し、特に複数種類の分散型電源が同時発電中における電圧上昇抑制制御の実行に際し、その電圧上昇の状況に応じて迅速処理を可能とする技術に係る。 The present invention relates to a fuel power generation device (for example, a fuel cell power generation device) that generates power by consuming fuel, and a natural power generation device (for example, a solar power generation device or a wind power generation device) that uses natural energy (for example, sunlight or wind power). In particular, when multiple types of distributed power supplies perform voltage rise suppression control during simultaneous power generation, the power supply system can be quickly adapted to the situation of the voltage rise. It relates to technology that enables processing.
従来、太陽光発電により発電された直流電力を交流電力に変換すると共に、商用電力系統に電力を供給する系統連系制御を行うためにパワーコンディショナが用いられている。そして、太陽光発電装置による分散電源を電力系統と連系させる場合に、パワーコンディショナにより電圧上昇抑制制御を行うことが知られている(例えば特許文献1参照)。又、パワーコンディショナが複数存在する場合に、それぞれの運転データを集計するために通信回線を介して互いに送受信することも行われている(例えば特許文献2参照)。そして、前記の如き電圧上昇抑制制御を行うことにより太陽光発電モジュールでは発電電力が無駄に余ることとなり、この結果、発電効率の低下を招くことも報告されている(例えば特許文献3参照)。 Conventionally, a power conditioner is used to convert DC power generated by solar power generation into AC power and to perform grid connection control for supplying power to a commercial power system. And when connecting the distributed power supply by a solar power generation device with an electric power grid | system, it is known to perform voltage rise suppression control with a power conditioner (for example, refer patent document 1). In addition, when there are a plurality of power conditioners, transmission / reception is also performed via a communication line in order to collect each operation data (see, for example, Patent Document 2). And it has also been reported that by performing the voltage rise suppression control as described above, the generated power is wasted in the solar power generation module, resulting in a decrease in power generation efficiency (see, for example, Patent Document 3).
ところで、系統電圧が変動し、その変動量が上昇側に閾値を超えた場合に、電圧上昇抑制制御が実行されることになるが、複数種類の分散型電源を電力系統と連系させた発電システムにおいて、系統電圧が閾値を超える度にそれぞれの分散型電源で画一的又は個別的に電圧上昇抑制制御を実行させることとすると、電圧上昇抑制制御が煩雑になったり、電圧上昇抑制の迅速化が図り得なくなったりする結果を招くおそれがある。 By the way, when the system voltage fluctuates and the fluctuation amount exceeds the threshold value on the rising side, the voltage rise suppression control is executed, but power generation is performed by connecting multiple types of distributed power sources with the power system. In the system, when the systematic voltage is individually or individually executed by each distributed power source whenever the system voltage exceeds the threshold, the voltage increase suppression control becomes complicated, or the voltage increase suppression is quick. There is a risk that it may not be possible to achieve the conversion.
すなわち、系統電圧の変動は様々であり、電圧上昇しても短期間で元の通常電圧範囲に復帰することもあれば、長期間に亘り電圧上昇状態が持続することもある。このように短期間の電圧上昇に対しても、長期間に亘る電圧上昇と同様の電圧上昇抑制制御を画一的に実行させることとすると、煩雑なものとなったり、迅速性に欠けるものとなったりするおそれがある。 That is, the system voltage varies widely, and even if the voltage rises, it may return to the original normal voltage range in a short period of time, or the voltage rise state may persist for a long period of time. As described above, even if the voltage rise suppression control is performed uniformly for a short-term voltage rise, it becomes complicated or lacks quickness. There is a risk of becoming.
一方、燃料電池発電では、その起動や停止に手間と時間を要する上に、発電量の変更も緩やかにしか制御し得ないという事情もある。これに対し、太陽光発電の場合には、発電量の変更そのものはパワーコンディショナでの交流変換出力の変更により容易かつ速やかに可能であるという事情がある。さらに、燃料電池発電の場合には、通常は電力のみならず熱回収も行われ、回収熱が給湯等に利用されており、熱回収量(例えば貯湯量)が十分に蓄熱されている状態(満蓄状態)では、さらに発電が継続されると無駄に放熱しなければならない事態が生じることも考えられる。 On the other hand, in the fuel cell power generation, it takes time and labor to start and stop the fuel cell power generation, and there is also a situation that a change in the power generation amount can be controlled only moderately. On the other hand, in the case of photovoltaic power generation, there is a circumstance that the power generation amount itself can be changed easily and quickly by changing the AC conversion output in the power conditioner. Furthermore, in the case of fuel cell power generation, not only electric power but also heat recovery is usually performed, and the recovered heat is used for hot water supply or the like, and the heat recovery amount (for example, the amount of stored hot water) is sufficiently stored ( In the fully charged state), if power generation is further continued, a situation in which heat must be dissipated wastefully may occur.
したがって、複数の分散型電源にそれぞれ備えられているパワーコンディショナにより電圧上昇抑制制御が分散型電源毎に個別にかつ画一的に行われると、再度、電圧上昇させようとすると時間がかかったり、あるいは、回収熱の利用効率を損なったりすることにもなりかねない事態を招くことになる。 Therefore, if voltage rise suppression control is performed individually and uniformly for each distributed power source by the power conditioners provided in each of the plurality of distributed power sources, it may take time to increase the voltage again. Or, a situation that may impair the utilization efficiency of the recovered heat is caused.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数種類の分散型電源を電力系統と連系させた発電システムにおいて、電圧上昇抑制制御の実行の際に、系統電圧の上昇発生の状況に応じた適切な電圧上昇抑制制御を実行させるようにした発電システムを提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to perform a voltage rise suppression control in a power generation system in which a plurality of types of distributed power sources are connected to a power system. Another object of the present invention is to provide a power generation system in which appropriate voltage rise suppression control is executed in accordance with the situation of occurrence of system voltage rise.
上記目的を達成するために、本発明では、自然エネルギーを利用して発電する自然発電装置と、燃料を消費して発電する燃料発電装置とを電力系統に連系させてなる発電システムを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記自然発電装置に設けられたパワーコンディショナと、前記燃料発電装置に設けられたパワーコンディショナと、電圧上昇抑制制御を実行するための制御部とを備えることとする。そして、前記制御部として、前記自然発電装置及び燃料発電装置が同時発電運転中において前記電圧上昇抑制制御を実行する際には、前記自然発電装置の側のパワーコンディショナによる出力電圧の抑制処理を優先させるように双方のパワーコンディショナを連係制御する構成とした(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention is directed to a power generation system in which a natural power generation device that generates power using natural energy and a fuel power generation device that generates power by consuming fuel are connected to an electric power system. The following specific matters were prepared. That is, a power conditioner provided in the natural power generation device, a power conditioner provided in the fuel power generation device, and a control unit for performing voltage increase suppression control are provided. When the natural power generation device and the fuel power generation device perform the voltage increase suppression control during the simultaneous power generation operation, the control unit performs an output voltage suppression process by a power conditioner on the natural power generation device side. Both power conditioners are linked and controlled to give priority (claim 1).
具体的には、前記制御部として、前記電圧上昇抑制制御を実行する際には、その電圧上昇抑制制御が必要となる前記電力系統の系統電圧の上昇状態の継続期間の長短に応じて、設定時間よりも短い短期間であれば前記自然発電装置の側のパワーコンディショナのみを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を行う一方、設定時間よりも長い長期間に亘り前記上昇状態が継続すれば前記燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を許可する構成とすることができる(請求項2)。例えば、前記設定時間が経過するまでは自然発電装置側のパワーコンディショナのみを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を行う一方、前記設定時間が経過するまで出力電圧の抑制処理を実行しても、なおも電圧上昇抑制が必要なときは、前記燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を許可する。 Specifically, when the voltage increase suppression control is executed as the control unit, the voltage increase suppression control is set according to the duration of the rising state of the system voltage increase state of the power system that requires the voltage increase suppression control. If the short period is shorter than the time, the output voltage suppression processing for the power system is performed only for the power conditioner on the natural power generator side, while the rising state is maintained over a long period longer than the set time. If it continues, it can be set as the structure which permits the suppression process of the output voltage with respect to the said electric power grid for the power conditioner by the side of the said fuel electric power generating apparatus. For example, until the set time elapses, only the power conditioner on the natural power generator side is targeted for the output voltage suppression process for the power system, while the output voltage suppression process is executed until the set time elapses. However, when it is still necessary to suppress the voltage rise, output voltage suppression processing for the power system is permitted for the power conditioner on the fuel power generation apparatus side.
本発明の場合、電圧上昇抑制制御を実行する際に、自然発電装置側の出力電圧の抑制処理を優先させることで、電力系統の系統電圧が上昇することにより電圧上昇抑制が必要になった場合でも、その電圧上昇状態が短期間であれば、自然発電装置側の電圧上昇抑制制御が優先されることになり、例えば自然発電装置側の出力電圧が低下されるものの燃料電池発電装置側の出力電圧は変更することなく同じ状態で発電が継続されることになる。この場合、自然発電装置側の出力電圧の低下や復帰という変更は燃料電池発電装置の側の出力電圧を低下等させる場合に比して極めて迅速に行うことができる上に、出力電圧の低下等の変更が緩速にしかできない燃料電池発電装置の側は出力電圧の変更を実施しないで済むため、系統電圧の電圧上昇抑制を極めて応答性よくかつ迅速に処理することが可能となる。しかも、電力系統の系統電圧の上昇の度に自然発電装置側及び燃料電池発電装置側の双方を対象にして画一的に電圧上昇抑制制御を繰り返す煩雑さも回避し得ることとなる。 In the case of the present invention, when the voltage rise suppression control is executed, priority is given to the suppression process of the output voltage on the natural power generation apparatus side, and thus the voltage rise suppression is required due to the rise of the system voltage of the power system. However, if the voltage rise state is short, the voltage rise suppression control on the natural power generator side will be prioritized. For example, the output voltage on the fuel cell power generator side is reduced although the output voltage on the natural power generator side is reduced. The power generation is continued in the same state without changing the voltage. In this case, the change such as reduction or return of the output voltage on the natural power generation device side can be performed very quickly as compared with the case where the output voltage on the fuel cell power generation device side is reduced, and the output voltage reduction, etc. Since the fuel cell power generation device that can only change the output of the fuel cell generator does not need to change the output voltage, it is possible to process the suppression of the increase in the system voltage with high responsiveness and speed. Moreover, it is possible to avoid the trouble of repeating the voltage increase suppression control uniformly for both the natural power generation device side and the fuel cell power generation device side each time the system voltage of the power system increases.
本発明の発電システムにおいて、前記燃料電池発電装置として、発電に伴う排熱を回収して蓄熱する蓄熱部を備えたものとする一方、前記制御部として、前記電圧上昇抑制制御における例外処理を実行する例外処理部を備えたものとしてもよい。この場合、前記例外処理部として、前記電圧上昇抑制制御を実行する際に、燃料発電装置側での熱回収状況において前記蓄熱部による現在の蓄熱状況が満蓄状態であれば、前記自然発電装置側のパワーコンディショナを対象にした前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理の優先実行をキャンセルし、代わりに、前記燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を実行する構成とすることができる(請求項3)。 In the power generation system of the present invention, the fuel cell power generation device includes a heat storage unit that recovers and stores exhaust heat generated by power generation, while the control unit executes an exception process in the voltage rise suppression control. It is also possible to provide an exception handling unit. In this case, when the voltage rise suppression control is executed as the exception processing unit, if the current heat storage state by the heat storage unit is a full storage state in the heat recovery state on the fuel power generation device side, the natural power generation device Cancel the priority execution of the suppression process of the output voltage for the power system intended for the power conditioner on the side, and instead, the suppression process of the output voltage for the power system for the power conditioner on the fuel generator side It can be set as the structure which performs linkage control which gives priority to (Claim 3).
このようにすることにより、次の作用が得られることになる。すなわち、燃料電池発電装置側の蓄熱状況が満蓄状態にあるときには、熱回収の観点からは燃料電池発電装置側の出力電圧を通常の発電状態に維持しておく必要はなく、むしろ維持しておくと放熱運転を実施しなければならず、蓄熱を無駄に放出しなければならないことになる。そこで、このような状況にあるときには、自然発電装置側だけをまず出力低下させる等の自然発電装置側の出力電圧の抑制処理を優先させるという基本的な処理に対する例外として、前記の例外処理部による例外処理を実行させることで、燃料電池発電装置の側の熱回収の無駄を継続させることなく、熱回収効率の向上と系統電圧の電圧上昇抑制との双方を満足させ得ることになる。 By doing so, the following action is obtained. That is, when the fuel cell power generation device side is in the fully stored state, it is not necessary to maintain the output voltage on the fuel cell power generation device side in the normal power generation state from the viewpoint of heat recovery. If it is left, the heat radiation operation must be carried out, and the heat storage must be discharged wastefully. Therefore, in such a situation, the exception processing unit as an exception to the basic process of giving priority to the suppression process of the output voltage on the natural power generator side, such as first reducing the output only on the natural power generator side By executing the exception processing, both improvement of heat recovery efficiency and suppression of voltage rise of the system voltage can be satisfied without continuing waste of heat recovery on the fuel cell power generation device side.
本発明の制御部として、前記出力電圧の抑制処理を優先させる場合には、優先させる側の出力電圧の抑制処理を他の側よりも先にする処理、及び/又は、優先させる側の出力電圧の抑制量を他の側よりも大にする処理、を実行する構成とすることができる(請求項4)。このようにすることにより、優先することによる作用を得つつも、電圧上昇抑制を確実に実現させ得ることになる。 When giving priority to the output voltage suppression processing as the control unit of the present invention, the priority output voltage suppression processing precedes the other side, and / or the priority output voltage. It is possible to adopt a configuration in which a process of increasing the amount of suppression of the above is greater than that on the other side. By doing so, it is possible to reliably realize suppression of voltage rise while obtaining the effect of priority.
なお、本発明における自然発電装置として、太陽光発電装置とすることができる(請求項5)。 In addition, it can be set as a solar power generation device as a natural power generation device in this invention (Claim 5).
以上、説明したように、本発明の発電システムによれば、電圧上昇抑制制御を実行する際に、自然発電装置側の出力電圧の抑制処理を優先させることで、電力系統の系統電圧が上昇することにより電圧上昇抑制が必要になった場合、その電圧上昇状態が短期間であれば、例えば自然発電装置側の出力電圧を低下させるものの燃料電池発電装置側の出力電圧は変更することなく同じ状態で発電を継続させることができるようになる。このため、自然発電装置側の出力電圧の低下や復帰という変更は燃料電池発電装置の側の出力電圧を低下等させる場合に比して極めて迅速に行うことができる上に、出力電圧の低下等の変更が緩速にしかできない燃料電池発電装置の側は出力電圧の変更を実施しないで済むため、系統電圧の電圧上昇抑制を極めて応答性よくかつ迅速に処理することができるようになる。しかも、電力系統の系統電圧の上昇の度に自然発電装置側及び燃料電池発電装置側の双方を対象にして画一的に電圧上昇抑制制御を繰り返す煩雑さも回避することができるようになる。 As described above, according to the power generation system of the present invention, when the voltage increase suppression control is executed, priority is given to the suppression process of the output voltage on the natural power generator side, so that the system voltage of the power system increases. If it is necessary to suppress the voltage rise, if the voltage rise state is short, the output voltage on the fuel cell power generator side is the same without changing the output voltage on the natural power generator side, for example. It will be possible to continue power generation. For this reason, the change such as reduction or return of the output voltage on the natural power generation device side can be performed very quickly as compared with the case where the output voltage on the fuel cell power generation device side is reduced, etc. Since the fuel cell power generation apparatus that can only change the output of the fuel cell generator does not need to change the output voltage, the voltage rise suppression of the system voltage can be processed with extremely responsiveness and speed. In addition, it is possible to avoid the trouble of repeating the voltage increase suppression control uniformly for both the natural power generation device side and the fuel cell power generation device side each time the system voltage of the power system increases.
特に請求項3によれば、燃料電池発電装置側の蓄熱状況が満蓄状態にあるときには、自然発電装置側だけをまず出力低下させる等の自然発電装置側の出力電圧の抑制処理を優先させるという基本的な処理に対する例外として、例外処理部による例外処理を実行させることで、燃料電池発電装置の側の熱回収の無駄を継続させることなく、熱回収効率の向上と系統電圧の電圧上昇抑制との双方を満足させることができるようになる。
In particular, according to
請求項4によれば、出力電圧の抑制処理を優先させる場合として、優先させる側の出力電圧の抑制処理を他の側よりも先にする処理、及び/又は、優先させる側の出力電圧の抑制量を他の側よりも大にする処理、を実行する構成とすることで、優先することによる作用を得つつも、電圧上昇抑制を確実に実現させることができるようになる。 According to the fourth aspect of the present invention, when giving priority to the suppression process of the output voltage, the process of suppressing the output voltage on the priority side is prior to the other side, and / or the output voltage of the priority side is suppressed. By adopting a configuration that executes the process of making the amount larger than that on the other side, it is possible to reliably realize suppression of voltage rise while obtaining the effect of priority.
請求項5によれば、本発明における自然発電装置として具体的に特定することができる。 According to claim 5, it can be specifically specified as a natural power generator in the present invention.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る発電システムを示す。この発電システムは、複数の分散型電源として自然エネルギー(例えば太陽光)を利用する自然発電装置(例えば太陽光発電装置)NP及び燃料を消費して発電する燃料発電装置として燃料電池発電装置FPを備え、これらの複数の分散型電源が商用の電力系統1と系統連系されたものである。自然発電装置NP及び燃料電池発電装置FPの両分散型電源はそれぞれパワーコンディショナ2を備えており、このパワーコンディショナ2により後述の如く各分散型電源側でのDC−AC変換(交流変換)や電力制御が行われて家庭負荷3に対する配電と電力系統1への送電とが可能とされている。
FIG. 1 shows a power generation system according to an embodiment of the present invention. This power generation system includes a natural power generation device (for example, a solar power generation device) NP that uses natural energy (for example, sunlight) as a plurality of distributed power sources and a fuel cell power generation device FP as a fuel power generation device that consumes fuel to generate power. The plurality of distributed power sources are interconnected with the
図2は前記の燃料電池発電装置FPとして固体酸化物型燃料電池による発電装置の例を示し、熱電併給が可能となっている。図中の符号4は電池本体であり、この電池本体4はセルスタック41と、改質器42と、空気用熱交換器43とを備えている。この電池本体4に対する燃料ガス・空気・水蒸気等の供給及び排ガスの排出は、いずれも予熱・蒸発器5を通して行われるようになっている。この予熱・蒸発器5に対し燃料ガス回路6、改質用空気供給回路7及びカソード空気供給回路8が通される一方、予熱用の熱源として電池本体4の側から排ガスが導入されて水供給処理回路9に導出され、排ガス中の水分回収により得た純水が予熱・蒸発器5内の燃料ガス回路6に戻されて水蒸気改質用の水蒸気に変換されるようになっている。
FIG. 2 shows an example of a power generation device using a solid oxide fuel cell as the fuel cell power generation device FP, and cogeneration is possible. Reference numeral 4 in the figure denotes a battery body, and the battery body 4 includes a
上記セルスタック41は、複数のセルが所定間隔ずつ隔てた状態で立設されて構成されており、各セルは小径円筒形状のアノード(燃料極)と、この外周側を覆う大径円筒形状のカソード(空気極)とが間に電解質を挟んだ状態で同心円状に一体化されたものである。アノードや、カソードはいずれもNi等の金属酸化物を含有するセラミックスにより形成されたものであり、電解質は例えばYSZ(イットリウム安定化ジルコニア)等の固体酸化物により形成されたものである。
The
セルのアノードの内孔に対し改質器42から供給された燃料ガスが下端から上端に向けて流され、又、カソードの外周面に空気用熱交換器43からカソード空気が供給されるようになっている。カソードではカソード空気の酸素が酸素イオンとなって電解質を通り、アノードでは燃料ガスの水素と反応して水(水蒸気)を生成する一方、その際に生じた電子が回路を通してカソード側に移動して酸素を再びイオン化するということを繰り返して発電される。アノードの内孔に供給された燃料ガスは上記反応に利用された後、オフガスとして改質器バーナに導かれて燃焼用の燃料として利用されるようになっている。又、カソード空気は上方に排気され、改質器バーナからの燃焼排ガスと共に、排ガスとして予熱・蒸発器5に送られるようになっている。その際、上記排ガスは空気を加熱するための熱源として空気用熱交換器43を通過するようになっている。
The fuel gas supplied from the
燃料ガス回路6には、元ガス電磁弁やガバナ等からなる調整弁61と、バッファータンク62、ガス流量センサ63、脱硫器64及び逆止弁65等とが介装され、予熱・蒸発器5に入る前に改質用空気供給回路7が合流するようになっている。改質用空気供給回路7には、図示省略のフィルタを通した大気を吸い込んで送給する改質用空気ブロワ71と、バッファータンク72と、改質空気用流量センサ73及び逆止弁74等とが介装されている。そして、改質用空気供給回路7が合流された燃料ガス回路6には、予熱・蒸発器5内において、水供給処理回路9からの純水が供給され、この純水が予熱・蒸発器5において水蒸気に蒸発した状態で改質器42に送られるようになっている。カソード空気供給回路8には、改質用空気供給回路7と同様に、図示省略のフィルタを通した大気を吸い込んで送給するカソード空気ブロワ81と、バッファータンク82及びカソード空気用流量センサ83等とが介装されている。
The
水供給処理回路9は、予熱・蒸発器5を通過した後の排ガスに含まれる水分の水回収、回収した凝縮水の精製及び精製後の純水の貯留、並びに、貯留した純水を水蒸気として再利用すべく上記予熱・蒸発器5への供給をそれぞれ行う回路である。水供給処理回路9には、排熱回収用熱交換器91と、この熱交換器91で集水された凝縮水を一時貯留するドレンタンク92と、給水ポンプ93と、純水に精製するための逆浸透膜(RO膜)やイオン交換膜等からなる水精製部94と、純水流量を検出する純水流量センサ95と、逆止弁96とが上流側から順に介装されている。この水供給処理回路9から予熱・蒸発器5に供給された純水は予熱・蒸発器5で蒸発されて水蒸気になって改質器42及び電池本体4のアノード側に供給されることになる。上記排熱回収用熱交換器91では、予熱・蒸発器5で顕熱回収された後の排ガスの潜熱回収を行うことにより、貯湯ユニット10側の循環回路101から排熱回収用熱交換器91に循環供給される水を熱交換加熱するようになっている。
The water supply processing circuit 9 recovers the water contained in the exhaust gas after passing through the preheater / evaporator 5, purifies the collected condensed water, stores the purified water after the purification, and uses the stored pure water as water vapor. This is a circuit for performing the preheating and supplying to the evaporator 5 for reuse. The water supply processing circuit 9 includes a
排熱回収用熱交換器91での熱交換により加熱・昇温された湯が蓄熱部としての貯湯タンク102に戻されて貯留されることになる。これにより、燃料電池の排ガスからの熱回収が図られて、その回収熱が貯湯タンク102に湯の状態で蓄熱されることになる。貯湯ユニット10の循環回路101には循環ポンプ103及び冷却用ラジエータ104が介装されている。循環ポンプ103が作動されると、貯湯タンク102の底部から湯水が取り出された後、排熱回収用熱交換器91に送られ、この排熱回収用熱交換器91で排ガスとの熱交換により加熱されて高温になった湯水が貯湯タンク102の頂部に戻されるように循環作動することになる。そして、補助熱源機104において、貯湯タンク102から導出された湯水を内蔵の燃焼バーナの燃焼熱により加熱し、所定温度まで補助加熱された後に図示省略の給湯栓等への給湯のために出湯したり、図示省略の浴槽に対し湯張り等のために出湯したりするようになっている。又、貯湯タンク102内の蓄熱量(所定温度以上の貯湯量)が十分な満蓄状態に至れば、そのままの状態では熱回収が不能となるため、さらなる熱回収を行うために冷却用ラジエータ104で湯を放熱した上で、熱回収用熱交換器91に送られるようになっている。
Hot water heated and heated by heat exchange in the
以上の如く、燃料電池発電装置FPにおいては、種々の構成要素が複雑に関係するため、発電運転のための起動又は停止、あるいは、その発電量の変更等にかなりの時間を要することになる。そして、貯湯ユニット10の側では排熱回収により給湯,湯張り又は温水暖房の熱源としての給湯等のために熱利用を行っていたり、あるいは、このような熱利用のために貯湯タンク102での蓄熱量(所定温度以上の貯湯量)が不十分で、熱交換加熱により蓄熱を実行中であったり等の場合には、これらの熱需要を満たすために発電量の変更に際しては発電側の事情の他に熱利用の面からの事情をも考慮する必要がある。
As described above, in the fuel cell power generation device FP, since various components are involved in a complicated manner, it takes a considerable time to start or stop the power generation operation, or to change the power generation amount. On the hot
図3は、パワーコンディショナ2の例を示し、このパワーコンディショナ2は自然発電装置NP又は燃料電池発電装置FPにより発電される直流電力を所定電圧まで昇圧するコンバータ部21と、昇圧された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ部22と、電力系統1との間を開閉により解列(遮断)/接続切換する連系リレー部23と、電圧上昇抑制制御部を含み前記のインバータ部22等の出力制御を行う制御部24とを備えて構成されている。そして、自然発電装置NP側のパワーコンディショナ2に設けられた制御部24と、燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2に設けられた制御部24とは通信線25を介して相互通信可能に互いに接続されている。
FIG. 3 shows an example of the
電圧上昇抑制制御部による電圧上昇抑制制御は、系統電圧が所定の閾値(例えば107V未満)を超えるような電圧上昇を検知したときに、各分散型電源(自然発電装置NP又は燃料電池発電装置FP)側の出力電圧を下げてそのときの系統電力側の電圧値よりも低くなるようにパワーコンディショナ2の特にインバータ部22で出力制御するようになっている。前記の電圧上昇の検知は、所定時間(例えば30秒間)の間の平均の系統電圧が前記閾値を超えたことで、電圧上昇検知と確定して後述の電圧上昇抑制制御を開始するようになっている。
In the voltage increase suppression control by the voltage increase suppression control unit, each distributed power source (natural power generator NP or fuel cell power generator FP) is detected when a voltage increase is detected such that the system voltage exceeds a predetermined threshold (for example, less than 107 V). ) Side output voltage is lowered, and output control is performed by the
自然発電装置NP側のパワーコンディショナ2の制御部24と、燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2の制御部24とには互いに同じ電圧上昇抑制制御部が備えられているが、実際に前記の系統電圧が閾値を超える電圧上昇が検知された場合には、2つの制御部24,24が互いに連係して電圧上昇抑制制御を実行するようになっている。具体的には、2つの制御部24,24の内のいずれか一方の電圧上昇抑制制御部が電圧上昇抑制制御の実行を主導し、他方の電圧上昇抑制制御部は主導側の電圧上昇抑制制御部からの制御信号を通信線25を介して受けて従属するようになっている。なお、いずれが主導するにしても、閾値以上の電圧を検出したことの情報は主導側及び従属側の双方間で互いに通信することにより情報共有するようになっている。
The
そして、制御部24,24の内のいずれが主導するかは、予め設定された設定情報(例えばDipスイッチによる設定等)に基づいて定められるか、あるいは、そのような事前の設定情報がなければ、前記の系統電圧が閾値を超える事態の発生をいずれのパワーコンディショナ2が先に検出したかによって定められるようになっている。
Which of the
図4は、このような主導設定の処理の例を示し、まず前記の事前の設定情報により燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようになっているか否かを判定し(ステップS1)、燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するように設定されているのであれば(ステップS1でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようにし(ステップS2)、逆に自然発電装置NP側の制御部24が主導するように設定されているのであれば(ステップS1でNO,ステップS3でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は自然発電装置NP側の制御部24が主導するようにする(ステップS4)。一方、そのような事前の設定情報が無ければ(ステップS3でNO)、燃料電池発電装置FP及び自然発電装置NPの双方で抑制すべき閾値以上の電圧を検出したか否かを判定し(ステップS5)。双方の側で検出され(ステップS5でYES)、しかも同時検出の場合には燃料電池発電装置FPの側が主導することと予め設定されているのであれば(ステップS6でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようにする(ステップS2)。逆に、同時検出の場合には自然発電装置NPの側が主導することと予め設定されているのであれば(ステップS6でNO)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は自然発電装置NP側の制御部24が主導するようにする(ステップS4)。一方、ステップS5で一方の側だけで閾値以上の電圧を検出した場合には(ステップS5でNO)、それが燃料電池発電装置FP側で検出したのであれば(ステップS7でYES)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は燃料電池発電装置FP側の制御部24が主導するようにする(ステップS2)。逆に、自然発電装置NP側で検出したのであれば(ステップS7でNO)、以後の電圧上昇抑制制御の実行は自然発電装置NP側の制御部24が主導するようにする(ステップS4)。閾値以上の電圧を先に検出した発電装置(自然発電装置NP又は燃料電池発電装置FP)の側の制御部24に以後の主導を行わせるという設定手法を採用することにより、次の効果を得ることができる。すなわち、双方の制御部24,24の電圧センサ間で検出精度のバラツキがあったとしても、安全側で電圧上昇を検出して、その安全側で検出した情報に基づき電圧上昇抑制制御を実施することができるようになる。
FIG. 4 shows an example of such initiative setting processing. First, it is determined whether or not the
図5〜図7は電圧上昇抑制制御の例を示すものであり、これらを参照しつつ、電圧上昇抑制制御の内容について説明する。 5 to 7 show examples of the voltage rise suppression control, and the contents of the voltage rise suppression control will be described with reference to these.
燃料電池発電装置FP及び自然発電装置NPにおいて共に通常の発電運転を行いつつ(ステップS11)、例えば30秒間の平均の系統電圧が抑制すべき閾値(抑制閾値;例えば107V)未満であるか否かを連続して監視する(ステップS12)。系統電圧が抑制閾値未満を維持していれば(ステップS12でYES)、電圧上昇抑制制御は行わずにリターンして通常の発電運転と前記の監視とを継続する(ステップS13)。 Whether or not the fuel cell power generation device FP and the natural power generation device NP both perform normal power generation operation (step S11), for example, whether the average system voltage for 30 seconds is less than a threshold value (suppression threshold value; for example, 107V) to be suppressed. Are continuously monitored (step S12). If the system voltage is maintained below the suppression threshold (YES in step S12), the control returns without performing the voltage increase suppression control and continues the normal power generation operation and the above monitoring (step S13).
ステップS12で系統電圧が抑制閾値以上であることが検出されていれば(ステップS12でNO)、例外状況(後述)が発生していないことを確認した上で(ステップS14でNO)、電圧上昇抑制制御を開始する。制御開始と共にタイマカウントを開始させ、まず、電圧上昇抑制のための出力の強制低下制御を燃料電池発電装置FPではなくて自然発電装置NP側に対し行う(ステップS15)。つまり自然発電装置NP側のパワーコンディショナ2のインバータ部22での出力電圧を所定の一単位分だけ低下させる。系統電圧が抑制閾値を超えている限り(ステップS16でNO)、タイマ値が設定時間tpに到達するまで前記の一単位分の低下処理を繰り返す(ステップS17でNO,ステップS15)。この過程で、系統電圧が抑制閾値未満に低下したことが検出されれば(ステップS16でYES)、系統電圧を監視しながら、ステップS15で低下させた自然発電装置NP側の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS18)。前記の設定時間tpとしては、例えば3分〜30分を設定する。
If it is detected in step S12 that the system voltage is equal to or higher than the suppression threshold (NO in step S12), after confirming that no exceptional situation (described later) has occurred (NO in step S14), the voltage rises. Start suppression control. When the control is started, the timer count is started. First, forcibly lowering the output for suppressing voltage rise is performed not on the fuel cell power generator FP but on the natural power generator NP side (step S15). That is, the output voltage at the
図8(a)に示すように、系統電圧が抑制閾値を超えたことにより(同図のタイミングT1参照)、自然発電装置NP側の出力電圧の低下を開始させ、この自然発電装置NP側だけの出力電圧の低下により設定時間tpの経過する前までに系統電圧が抑制閾値未満に復帰(低下)するというような系統電圧の上昇が短期間だけのものであれば、自然発電装置NP側の電圧上昇抑制制御だけで燃料電池発電装置FP側の出力電圧は変更することなく同じ状態で発電を継続させることになる。この場合、自然発電装置NP側の出力電圧の低下や復帰という変更は燃料電池発電装置FPの側の出力電圧を低下等させる場合に比して極めて迅速に行うことができる上に、出力電圧の低下等の変更が緩速にしかできない燃料電池発電装置FPの側は出力電圧の変更を実施しないで済むため、系統電圧の電圧上昇抑制を極めて応答性よくかつ迅速に処理することができるようになる。 As shown in FIG. 8 (a), when the system voltage exceeds the suppression threshold (see timing T1 in FIG. 8), the decrease of the output voltage on the natural power generator NP side is started, and only on this natural power generator NP side. If the increase in the system voltage is such that the system voltage returns (decreases) to less than the suppression threshold before the set time tp elapses due to the decrease in the output voltage of the natural power generation apparatus NP, The power generation is continued in the same state without changing the output voltage on the fuel cell power generation device FP side only by the voltage rise suppression control. In this case, the change such as reduction or return of the output voltage on the natural power generation device NP side can be performed very quickly as compared with the case where the output voltage on the fuel cell power generation device FP side is reduced, and the output voltage can be reduced. Since the fuel cell power generation device FP that can only be changed at a low speed, such as a decrease, does not need to change the output voltage, the suppression of the increase in the system voltage can be processed with high responsiveness and speed. Become.
ステップS15での自然発電装置NPの側の出力電圧を一単位分ずつ低下させることを繰り返しても、系統電圧が抑制閾値を超えているまま設定時間tpが経過すれば(ステップS17でYES)、つまり、系統電圧の電圧上昇が設定時間tpを超えて長時間継続する場合には、自然発電装置NP側の出力電圧の低下処理を停止させる一方、燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2のインバータ部22での出力電圧の強制低下処理を開始させる(ステップS19)。要するに、系統電圧が長期間に亘る電圧上昇状態になれば、自然発電装置NPの側での出力電圧の低下処理に加えて、初めて、燃料電池発電装置FPの側についても強制出力低下の実行を開始させるのである。換言すれば、系統電圧の電圧上昇が一時的なものではないことを確認した上で、燃料電池発電装置FP側の強制出力低下の実行を開始させるのである。
Even if the output voltage on the natural power generation device NP side in step S15 is repeatedly reduced by one unit, if the set time tp elapses while the system voltage exceeds the suppression threshold (YES in step S17), That is, when the system voltage rise continues beyond the set time tp for a long time, the output voltage lowering process on the natural power generator NP side is stopped, while the
すなわち、燃料電池発電装置FP側のパワーコンディショナ2のインバータ部22での出力を絞ることにより、燃料電池発電装置FP側の運転制御を行うコントローラもパワーコンディショナ2での出力低下に伴い発電量を低下させることになる。燃料電池発電装置FPの側の出力電圧を低下させることで(ステップS19)、系統電圧が抑制閾値未満に低下すれば(図6のステップS20でYES)、系統電圧を監視しながら、ステップS15で低下させた自然発電装置NP側の出力をまず上げ、次にステップS19で低下させた燃料電池発電装置FP側の出力を徐々に上げていって、リターンする(ステップS21)。一方、ステップS20で系統電圧が依然として抑制閾値を超えていれば(ステップS20でNO)、自然発電装置NP側の出力を最小限まで下げ(ステップS22)、これにより系統電圧が下がれば、前記と同様に、系統電圧を監視しながら自然発電装置NP側の出力及び燃料電池発電装置FP側の出力を徐々に上げていってリターンする(ステップS23でYES,ステップS21)。
That is, by reducing the output at the
以上の系統電圧の電圧上昇が長期間に及ぶ場合の電圧上昇抑制制御の状況について、図8(b)を参照しつつ見てみると、系統電圧が抑制閾値を超えると(タイミングT1参照)、自然発電装置NP側の出力電圧を設定時間tpが経過するまで強制的に下げ、設定時間tpが経過すれば(タイミングT2参照)、自然発電装置NP側の出力電圧の低下を停止させ、代わりに燃料電池発電装置FP側の出力電圧の低下を開始させる。系統電圧が抑制閾値未満に低下すれば(タイミングT3参照)、燃料電池発電装置FP側の出力電圧の低下を停止させて自然発電装置NP側の出力を上げ、自然発電装置NP側の出力電圧が元の状態に回復すれば(タイミングT4参照)、燃料電池発電装置FP側の出力電圧を上げていく。なお、前記の自然発電装置NPの出力電圧を設定時間tpが経過するまで所定の一単位ずつ下げては系統電圧が抑制閾値未満に下がったか否かを判定し、これを繰り返す点については、図9(a)に示すように、系統電圧が抑制閾値未満に下がったか否かの判定に所定時間tv(例えば30秒間)の平均値を採るために、その所定時間tvだけ待機しては出力電圧を所定の一単位ずつ下げることを繰り返すことになる。 Regarding the situation of the voltage rise suppression control in the case where the voltage rise of the above system voltage extends over a long period of time, referring to FIG. 8B, when the system voltage exceeds the suppression threshold (see timing T1), The output voltage on the natural power generator NP side is forcibly lowered until the set time tp elapses. When the set time tp elapses (see timing T2), the decrease in the output voltage on the natural power generator NP side is stopped, instead. The reduction of the output voltage on the fuel cell power generator FP side is started. If the system voltage falls below the suppression threshold (see timing T3), the reduction of the output voltage on the fuel cell power generation device FP side is stopped, the output on the natural power generation device NP side is increased, and the output voltage on the natural power generation device NP side becomes When the original state is restored (see timing T4), the output voltage on the fuel cell power generation device FP side is increased. Note that the output voltage of the natural power generator NP is decreased by a predetermined unit until the set time tp elapses, and it is determined whether or not the system voltage has decreased below the suppression threshold. As shown in FIG. 9 (a), in order to take an average value of a predetermined time tv (for example, 30 seconds) to determine whether or not the system voltage has fallen below the suppression threshold, the output voltage is waited for the predetermined time tv. Is repeatedly reduced by a predetermined unit.
ステップS23で、まだ系統電圧が抑制閾値未満に下がらなければ、ステップS19で低下処理を一旦停止した自然発電装置NP側の出力電圧を最小限まで低下させることになる(ステップS26)。その前に、ステップS22で最小限出力まで低下させた燃料電池発電装置FPを完全に停止させた方が光熱費抑制の観点において効率の良い状況にあるか否か、つまり燃料電池発電装置FPの停止条件が成立するか否かを判定し(ステップS24)、成立しなければ燃料電池発電装置FP側を最小限出力で運転継続させた状態で自然発電装置NP側を最小限出力に絞り(ステップS24でNO,ステップS26)、成立すれば燃料電池発電装置FP側を完全に停止させた上で(ステップS24でYES,ステップS25)、自然発電装置NP側を最小限出力に絞る(ステップS26)。停止条件の成立とは、貯湯タンク102(図2参照)内の蓄熱量(所定温度以上の貯湯の量)が十分にある又は所定量以上にあり、それ故に燃料電池発電装置FPでの熱回収の効率(熱変換効率)が低下する状態にあること、内蔵の電子時計から割り出した現時点が午前の時間帯に属し、それ故に太陽光の光量が増大して自然発電装置NPの発電出力が増大する状況にある上に、貯湯の使用量が午後(夜)に比して少ない状況にあること、が成立することである。このような停止条件が成立する場合には、燃料電池発電装置FPを完全に停止させた方が、最小限出力で運転を継続させるよりは光熱費の抑制を図ることができるからである。 If the system voltage does not yet fall below the suppression threshold value in step S23, the output voltage on the natural power generator NP side where the reduction process is temporarily stopped in step S19 is reduced to the minimum (step S26). Before that, whether or not the fuel cell power generation device FP, which has been reduced to the minimum output in step S22, is more efficient in terms of reducing the utility cost, that is, whether the fuel cell power generation device FP has been completely stopped, that is, It is determined whether or not the stop condition is satisfied (step S24), and if not satisfied, the natural power generator NP side is limited to the minimum output while the fuel cell power generator FP side is continuously operated with the minimum output (step S24). NO in step S24, step S26), if established, the fuel cell power generation device FP side is completely stopped (YES in step S24, step S25), and the natural power generation device NP side is reduced to the minimum output (step S26). . The establishment of the stop condition means that the amount of heat stored in the hot water storage tank 102 (see FIG. 2) (the amount of hot water stored above a predetermined temperature) is sufficient or above a predetermined amount, and therefore heat recovery at the fuel cell power generator FP. The current efficiency calculated from the built-in electronic clock belongs to the morning time zone, so the amount of sunlight increases and the power generation output of the natural power generator NP increases. In addition, it is established that the amount of hot water used is less than that in the afternoon (night). This is because, when such a stop condition is satisfied, it is possible to reduce the utility cost by stopping the fuel cell power generation device FP completely, rather than continuing the operation with the minimum output.
以上により系統電圧が抑制閾値未満になれば、ステップS21を経てリターンし(ステップS27でYES)、それでも系統電圧が抑制閾値以上であれば、つまり系統電圧が抑制閾値未満まで下がらなければ(ステップS27でNO)、最終的に、連系リレー部23を開放して電力系統1との接続を遮断(系統解列)し、異常の解除を待った上でリターンする(ステップS28)。
If the system voltage becomes less than the suppression threshold as described above, the process returns via step S21 (YES in step S27). If the system voltage is still higher than the suppression threshold, that is, if the system voltage does not fall below the suppression threshold (step S27). Finally, the
以上の各処理が本発明の基本的な処理である。次に、図5のステップS14で例外状況有りの場合の例外的な処理について図7に基づいて説明する。原則的処理の例外としては、燃料電池発電装置FP側の蓄熱量が満蓄状態にあるときには、熱回収の観点からは燃料電池発電装置FP側の出力電圧を通常の発電状態に維持しておく必要はなく、むしろ維持しておくとラジエータ104(図2参照)による放熱を実施しなければならず、蓄熱を無駄に放出しなければならないことになるため、このような状況にあるときには、自然発電装置NP側だけをまず出力低下させるという基本的な処理の例外的処理を実行する状況(例外状況)にあると判定し(ステップS14でYES)、以下の例外処理に基づく電圧抑制制御を実行する。これにより、燃料電池発電装置FPの側の熱回収の無駄を継続させることなく、熱回収効率の向上と系統電圧の電圧上昇抑制との双方を満足させ得ることになる。 Each of the above processes is a basic process of the present invention. Next, an exceptional process when there is an exceptional situation in step S14 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. As an exception to the principle processing, when the heat storage amount on the fuel cell power generation device FP side is in a fully stored state, the output voltage on the fuel cell power generation device FP side is maintained in a normal power generation state from the viewpoint of heat recovery. It is not necessary, but rather if it is maintained, the radiator 104 (see FIG. 2) must be dissipated and the stored heat must be discharged wastefully. It is determined that there is a situation (exception situation) in which an exceptional process of the basic process of lowering the output of only the power generation device NP side is first executed (YES in step S14), and voltage suppression control based on the following exception process is executed. To do. Thereby, both improvement of heat recovery efficiency and suppression of voltage rise of the system voltage can be satisfied without continuing waste of heat recovery on the fuel cell power generation device FP side.
すなわち、まずは燃料電池発電装置FP側の出力電圧を強制的に下げ(図7のステップS29)、それにより系統電圧が抑制閾値未満に下がれば(ステップS30でYES)、系統電圧を監視しながら燃料電池発電装置FP側の出力電圧を上げていって、リターンする(ステップS33)。やはり系統電圧が抑制閾値を超えたままであれば(ステップS30でNO)、燃料電池発電装置FP側の出力電圧を最小限にまで下げる(ステップS31)。これにより系統電圧が抑制閾値未満になれば(ステップS32でYES)前記のステップ33の処理を行う一方、抑制閾値を超えたままであれば(ステップS32でNO)、今度は自然発電装置NP側の出力電圧を強制的に低下させる(ステップS36)。その際、前記のステップS24,S25の処理と同様に、燃料電池発電装置FPの運転を完全に停止させた方が良いか否かの判定(停止条件成立か否かの判定;ステップS34)を行い、停止条件成立であれば、燃料電池発電装置FP側の発電運転を完全停止させる(ステップS35)。 That is, first, the output voltage on the fuel cell power generation device FP side is forcibly lowered (step S29 in FIG. 7), and if the system voltage falls below the suppression threshold (YES in step S30), the fuel is monitored while monitoring the system voltage. The output voltage on the battery power generation device FP side is increased and the process returns (step S33). If the system voltage still exceeds the suppression threshold (NO in step S30), the output voltage on the fuel cell power generation device FP side is reduced to the minimum (step S31). As a result, if the system voltage becomes less than the suppression threshold (YES in step S32), the process of step 33 is performed. If the suppression threshold is still exceeded (NO in step S32), this time the natural power generator NP side The output voltage is forcibly reduced (step S36). At that time, similarly to the processing of steps S24 and S25, it is determined whether or not it is better to completely stop the operation of the fuel cell power generation device FP (determination of whether or not the stop condition is satisfied; step S34). If the stop condition is satisfied, the power generation operation on the fuel cell power generation device FP side is completely stopped (step S35).
自然発電装置NP側の出力電圧を低下させることで系統電圧が抑制閾値未満に下がれば(ステップS37でYES)、系統電圧を監視しながら、先ず自然発電装置NP側を上げ、次に燃料電池発電装置FP側を上げて回復させる(ステップS38)。自然発電装置NP側の出力電圧を所定量低下させても、系統電圧が抑制閾値未満に低下しなければ(ステップS37でNO)、自然発電装置NP側の出力電圧を最小限まで下げ(ステップS39)、これにより系統電圧が抑制閾値未満になれば(ステップS40でYES)、前記のステップS38の処理を行い、やはり系統電圧は抑制閾値を超えたままであれば、系統解列を行い異常解除を待つ(ステップS41)。以上のステップS14の判定と、図7に示すステップS29〜ステップS41により例外処理部が構成されている。 If the system voltage drops below the suppression threshold by reducing the output voltage on the natural power generator NP side (YES in step S37), the natural power generator NP side is first raised while monitoring the system voltage, and then fuel cell power generation The apparatus FP side is raised to recover (step S38). If the system voltage does not decrease below the suppression threshold even if the output voltage on the natural power generator NP side is decreased by a predetermined amount (NO in step S37), the output voltage on the natural power generator NP side is reduced to the minimum (step S39). If the system voltage becomes less than the suppression threshold (YES in step S40), the process of step S38 is performed. If the system voltage still exceeds the suppression threshold, system disconnection is performed to cancel the abnormality. Wait (step S41). The above-described determination in step S14 and steps S29 to S41 shown in FIG. 7 constitute an exception processing unit.
以上の例外処理の状況は図9(b)に示すように、系統電圧が抑制閾値を超えれば(タイミングT1参照)、自然発電装置NP側の出力は下げずに、燃料電池発電装置FP側の出力を下げる。燃料電池発電装置FP側の出力を最小限まで下げても系統電圧が抑制閾値未満に低下しなければ(タイミングT5参照)、次に自然発電装置NP側の出力を下げ、これにより系統電圧が抑制閾値未満に下がれば(タイミングT6参照)、自然発電装置NP側の出力を上げ、元の出力に回復すれば(タイミングT7参照)、燃料電池発電装置FP側の出力を上げていく。 As shown in FIG. 9 (b), the above exception processing situation is such that if the system voltage exceeds the suppression threshold (see timing T1), the output on the natural power generator NP side is not lowered, and the fuel cell power generator FP side is not reduced. Reduce output. If the system voltage does not fall below the suppression threshold even if the output on the fuel cell power generation device FP side is reduced to the minimum (see timing T5), the output on the natural power generation device NP side is then lowered, thereby suppressing the system voltage. If it falls below the threshold (see timing T6), the output on the natural power generator NP side is increased, and if it is restored to the original output (see timing T7), the output on the fuel cell power generator FP side is increased.
<他の実施形態>
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、図10(a)に示すように各パワーコンディショナ2に対し電圧上昇抑制制御部を含む制御部24が設けられ、複数の制御部24を通信線25により通信接続して連係制御を実現させるようにしているが、これに限らず、例えば図10(b)に示すように、いずれか一方のパワーコンディショナ2だけに制御部24を設け、この制御部24により前記の一方のパワーコンディショナのみならず、制御部を設けていない他方のパワーコンディショナ2aの制御を通信線25により行わすようにしてもよい。さらに、図10(c)に示すように、独立した制御部24によって、それぞれ制御部を設けていない複数のパワーコンディショナ2a,2aの制御を通信線25,25により行わすようにしてもよい。
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various other embodiments are included. That is, in the above embodiment, as shown in FIG. 10A, a
上記実施形態の自然発電装置NPとしては、太陽光発電装置の他に、風力発電装置や潮力発電装置等の自然エネルギーを利用して発電する装置によって構成してもよい。又、上記実施形態では燃料を消費して発電する燃料発電装置として燃料電池発電装置FPを示したが、これに限らず、例えばガスエンジン発電装置により構成してもよい。さらに燃料電池発電装置FPとしては、もちろん固体酸化物型燃料電池以外のタイプの燃料電池を用いた発電装置であってもよい。 The natural power generation device NP of the above embodiment may be configured by a device that generates power using natural energy, such as a wind power generation device or a tidal power generation device, in addition to the solar power generation device. Moreover, in the said embodiment, although the fuel cell power generation device FP was shown as a fuel power generation device which consumes fuel and generates electric power, you may comprise not only this but a gas engine power generation device, for example. Furthermore, as the fuel cell power generation device FP, of course, a power generation device using a fuel cell of a type other than the solid oxide fuel cell may be used.
FP 燃料電池発電装置(燃料発電装置)
NP 自然発電装置(太陽光発電装置)
1 電力系統
2 パワーコンディショナ
24 制御部(電圧上昇抑制制御部)
102 貯湯タンク(蓄熱部)
FP Fuel cell power generator (fuel power generator)
NP natural power generator (solar power generator)
1
102 Hot water storage tank (heat storage part)
Claims (5)
前記自然発電装置に設けられたパワーコンディショナと、前記燃料発電装置に設けられたパワーコンディショナと、電圧上昇抑制制御を実行するための制御部とを備え、
前記制御部は、前記自然発電装置及び燃料発電装置が同時発電運転中において前記電圧上昇抑制制御を実行する際には、前記自然発電装置の側のパワーコンディショナによる出力電圧の抑制処理を優先させるように双方のパワーコンディショナを連係制御するように構成されている、
ことを特徴とする発電システム。 A power generation system in which a natural power generation device that generates power using natural energy and a fuel power generation device that generates power by consuming fuel are linked to an electric power system,
A power conditioner provided in the natural power generation device, a power conditioner provided in the fuel power generation device, and a control unit for executing voltage rise suppression control,
The control unit prioritizes output voltage suppression processing by a power conditioner on the natural power generation device side when the natural power generation device and the fuel power generation device execute the voltage increase suppression control during simultaneous power generation operation. So that both inverters are linked and controlled,
A power generation system characterized by that.
前記制御部は、前記電圧上昇抑制制御を実行する際には、その電圧上昇抑制制御が必要となる前記電力系統の系統電圧の上昇状態の継続期間の長短に応じて、設定時間よりも短い短期間であれば前記自然発電装置の側のパワーコンディショナのみを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を行う一方、設定時間よりも長い長期間に亘り前記上昇状態が継続すれば前記燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を許可するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to claim 1,
The control unit, when executing the voltage increase suppression control, the short-term shorter than the set time according to the length of the duration of the rising state of the system voltage of the power system that requires the voltage increase suppression control In the meantime, only the power conditioner on the natural power generator side is subjected to the suppression process of the output voltage for the power system, while the fuel continues if the rising state continues for a long period longer than a set time. A power generation system configured to permit an output voltage suppression process for the power system for a power conditioner on a power generation device side.
前記燃料電池発電装置は発電に伴う排熱を回収して蓄熱する蓄熱部を備える一方、前記制御部は前記電圧上昇抑制制御における例外処理を実行する例外処理部を備え、
前記例外処理部は、前記電圧上昇抑制制御を実行する際に、燃料発電装置側での熱回収状況において前記蓄熱部による現在の蓄熱状況が満蓄状態であれば、前記自然発電装置側のパワーコンディショナを対象にした前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理の優先実行をキャンセルし、代わりに、前記燃料発電装置側のパワーコンディショナを対象にして前記電力系統に対する出力電圧の抑制処理を優先させる連係制御を実行するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to claim 1 or 2,
The fuel cell power generation device includes a heat storage unit that collects and stores exhaust heat associated with power generation, while the control unit includes an exception processing unit that executes exception processing in the voltage rise suppression control,
When the exception processing unit performs the voltage increase suppression control, if the current heat storage state by the heat storage unit is a fully stored state in the heat recovery state on the fuel power generation device side, the power on the natural power generation device side Cancel the priority execution of the output voltage suppression process for the power system intended for the conditioner, and instead give priority to the output voltage suppression process for the power system for the power conditioner on the fuel generator side. A power generation system configured to perform linkage control.
前記制御部は、前記出力電圧の抑制処理を優先させる場合には、優先させる側の出力電圧の抑制処理を他の側よりも先にする処理、及び/又は、優先させる側の出力電圧の抑制量を他の側よりも大にする処理、を実行するように構成されている、発電システム。 The power generation system according to claim 1,
When the control unit prioritizes the output voltage suppression process, the control unit prioritizes the output voltage suppression process on the priority side and / or suppresses the output voltage on the priority side. A power generation system configured to perform a process that makes the amount larger than the other side.
前記自然発電装置は太陽光発電装置である、発電システム。 The power generation system according to any one of claims 1 to 4,
The power generation system, wherein the natural power generation device is a solar power generation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010287982A JP5652749B2 (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010287982A JP5652749B2 (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012138988A true JP2012138988A (en) | 2012-07-19 |
JP5652749B2 JP5652749B2 (en) | 2015-01-14 |
Family
ID=46675971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010287982A Expired - Fee Related JP5652749B2 (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5652749B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015532578A (en) * | 2012-10-11 | 2015-11-09 | ウインドストリップ・エルエルシーWindstrip Llc | Multiple input single output combined power generation system |
JP2023018260A (en) * | 2021-07-27 | 2023-02-08 | 株式会社堤水素研究所 | Renewable energy system and trading method of power |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5707861B2 (en) * | 2010-10-28 | 2015-04-30 | 株式会社ノーリツ | Power generation system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08251827A (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-27 | Toshiba Eng & Constr Co Ltd | Combined cycle power generation system |
JP2005102432A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Works Ltd | System interconnection system |
JP2005245050A (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Sharp Corp | System linkage inverter device |
JP2010041886A (en) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Power distribution system |
JP2011114910A (en) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Tokyo Gas Co Ltd | Distributed power supply system, photovoltaic generating set, fuel cell device, and voltage adjustment method of distributed power supply system |
JP2012095503A (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Noritz Corp | Power generation system |
-
2010
- 2010-12-24 JP JP2010287982A patent/JP5652749B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08251827A (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-27 | Toshiba Eng & Constr Co Ltd | Combined cycle power generation system |
JP2005102432A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Works Ltd | System interconnection system |
JP2005245050A (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Sharp Corp | System linkage inverter device |
JP2010041886A (en) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Power distribution system |
JP2011114910A (en) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Tokyo Gas Co Ltd | Distributed power supply system, photovoltaic generating set, fuel cell device, and voltage adjustment method of distributed power supply system |
JP2012095503A (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Noritz Corp | Power generation system |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015532578A (en) * | 2012-10-11 | 2015-11-09 | ウインドストリップ・エルエルシーWindstrip Llc | Multiple input single output combined power generation system |
US9979199B2 (en) | 2012-10-11 | 2018-05-22 | Windstrip Llc | Multiple input single output hybrid power system |
JP2023018260A (en) * | 2021-07-27 | 2023-02-08 | 株式会社堤水素研究所 | Renewable energy system and trading method of power |
JP7242084B2 (en) | 2021-07-27 | 2023-03-20 | 株式会社堤水素研究所 | Renewable energy systems, how electricity is traded |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5652749B2 (en) | 2015-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5183211B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009272158A (en) | Fuel cell system | |
JP5652749B2 (en) | Power generation system | |
JP2015186408A (en) | Operation method for fuel cell system, and fuel cell system | |
JP5436352B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP2001068125A (en) | Fuel cell power generating system | |
JP5707861B2 (en) | Power generation system | |
JP5809844B2 (en) | FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM AND METHOD FOR POWERING UP ELECTRIC HEATER IN FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM | |
JP5407577B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009181852A (en) | Fuel cell system | |
JP2020087623A (en) | Fuel cell system | |
JP2001126741A (en) | Energy supply apparatus | |
JP5593808B2 (en) | Fuel cell hot water supply system | |
JP6264414B1 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2014063713A (en) | Energy management system | |
CN113818046A (en) | Heat integration method and system for dynamic hydrogen production process | |
JP5145313B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2013157189A (en) | Energy management device | |
JP2004213985A (en) | Fuel cell system | |
EP2688132B1 (en) | Fuel cell system and method for operating same | |
JP2014075277A (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP5895073B2 (en) | FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM AND METHOD FOR POWERING UP ELECTRIC HEATER IN FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM | |
JP7290543B2 (en) | fuel cell device | |
JP2018137094A (en) | Fuel cell device | |
JP6618788B2 (en) | Fuel cell device and control method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140804 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140929 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141027 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5652749 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141109 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |