JP2017157272A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
自立ヒータ22bは、自立発電運転中にインバータ装置13からの電力が供給可能に構成されており、供給された電力によって内蔵のヒータが加熱し、貯湯水循環ライン22を循環する熱媒体(貯湯水)を加熱する。自立ヒータ22bは、その電力(消費電力)が所定範囲内で可変となるように構成されている。例えば、自立ヒータ22bは、抵抗値が可変となるように構成されている。本実施形態では、自立ヒータ22bの電力は、最低0Wから最大700W(燃料電池34の最大発電出力量に設定されている。)までの範囲で可変となるように設定されている。
外部電力負荷16cは、系統電源16aからの電力およびインバータ装置13からの電力が供給される第一負荷装置である。また、インバータ装置13は、系統電源16aからの交流電力(電圧)を電源ライン16bを介して入力し所定の直流電力(電圧)に変換して補機(各ポンプ、ブロワなど)や制御装置15に出力する。
インバータ装置13と第二負荷装置16gとの間には、第二開閉器16jが配設されている。第二開閉器16jは、開路または閉路することにより、インバータ装置13と第二負荷装置16gとを電気的に遮断または接続する開閉装置である。より具体的には、第二開閉器16jは、電源ライン16e上であって接続部16d1と自立用出力端子16fとの間に配設されている。
蒸発部32は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部33に供給するものである。改質用原料としては天然ガス(メタンガスを主成分とする)、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
(化1)
H2+O2−→H2O+2e−
(化2)
CO+O2−→CO2+2e−
(化3)
1/2O2+2e−→O2−
なお、燃料電池システム1は、水タンク14に外部から水道水を直接補給できるように構成してもよい。
制御装置15は、ステップS202において、水量センサ14aによって検出されたタンク水量を取得する。制御装置15は、ステップS204において、熱交換器貯湯水入口温度センサ22dによって検出された貯湯水温度を取得する。制御装置15は、ステップS206において、センサ13aによって検出されたユーザ負荷を取得する。
このときの燃料電池34の目標発電出力量とユーザ負荷電力量は、図5にてIで示す。
このときの燃料電池34の目標発電出力量とユーザ負荷電力量は、図5にてIIIで示す。
このときの燃料電池34の目標発電出力量とユーザ負荷電力量は、図5にてIVで示す。
このときの燃料電池34の目標発電出力量とユーザ負荷電力量は、図5にてVで示す。
このときの燃料電池34の目標発電出力量とユーザ負荷電力量は、図5にてIIで示す。
このときの燃料電池34の目標発電出力量とユーザ負荷電力量は、図5にてVで示す。
このように、燃料電池システム1において、改質水の減少の抑制と使用可能な負荷を高く維持することの両立を達成することができる。
これによれば、水タンク14の残水量だけでなく、貯湯水の熱交換器入口温度も考慮して、燃料電池34の目標発電力量をより適切に設定することが可能となる。その結果、自立発電運転中においてユーザの利便性をより向上させることができる。
これによれば、水量センサ14aによって検出された水タンク14の水量が判定水量以上であり、熱交換器貯湯水入口温度センサ22dによって検出された貯湯水の温度が判定温度以上である場合であっても、ユーザが燃料電池34の目標発電出力量を設定した場合には、ユーザの意思を優先させることが可能となる。その結果、自立発電運転中においてユーザの利便性をより向上させることができる。
これによれば、燃料電池34の目標発電出力量を燃料電池34の最大発電出力量以外の値に設定した場合であって、センサ13aによって検出された第二負荷装置16gの消費電力量が比較的大きく変動する場合に、その変動に対応して燃料電池34の目標発電出力量を適切に設定することができる。その結果、自立発電運転中においてユーザの利便性をより向上させることができる。
Claims (4)
- 燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、
前記燃料電池から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
系統電源からの電力および前記電力変換装置からの電力が供給される第一負荷装置と、
前記系統電源の送電が停止された場合に、前記燃料電池を発電させて前記電力変換装置からの電力のみを供給する自立発電運転中において、前記電力変換装置に接続されて、前記電力変換装置からの電力のみが供給される第二負荷装置と、 前記燃料電池からの燃料オフガスと前記燃料電池からの酸化剤ガスオフガスとを燃焼させて燃焼排ガスを導出する燃焼部と、
貯湯水を貯水する貯湯槽と、
前記燃焼排ガスと前記貯湯水との間で熱交換が行われ、前記燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する熱交換器と、
前記貯湯槽と前記熱交換器との間において前記貯湯水を循環させるように形成された貯湯水循環ラインと、
前記熱交換器から供給された凝縮水を前記改質水として貯水するとともに前記改質部に供給する改質水タンクと、
前記改質水タンクの水量を検出する水量センサと、
前記第二負荷装置の消費電力量を検出する電力センサと、
前記燃料電池を発電させる制御を行う制御装置と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記制御装置は、前記自立発電運転中において、前記水量センサによって検出された前記改質水タンクの水量が判定水量以上である場合に、前記燃料電池の目標発電出力量を前記燃料電池の最大発電出力量に設定し、また、前記水量センサによって検出された前記改質水タンクの水量が前記判定水量未満である場合に、前記燃料電池の目標発電出力量を前記電力センサによって検出された前記第二負荷装置の消費電力量に第一所定電力量を加算した値に設定する燃料電池システム。 - 前記燃料電池システムは、前記熱交換器に導入される前記貯湯水の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記自立発電運転中において、前記水量センサによって検出された前記改質水タンクの水量が前記判定水量以上である場合には、前記温度センサによって検出された前記貯湯水の温度が判定温度未満である場合に、前記燃料電池の目標発電出力量を前記燃料電池の最大発電出力量に設定し、また、前記温度センサによって検出された前記貯湯水の温度が前記判定温度以上である場合に、前記燃料電池の目標発電出力量を前記電力センサによって検出された前記第二負荷装置の消費電力量に第二所定電力量を加算した値に設定する請求項1記載の燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記自立発電運転中において、前記水量センサによって検出された前記改質水タンクの水量が前記判定水量以上である場合であって、前記温度センサによって検出された前記貯湯水の温度が前記判定温度以上である場合には、ユーザが前記燃料電池の目標発電出力量を設定した場合に、前記燃料電池の目標発電出力量を前記ユーザが設定した目標発電出力量に設定する請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記燃料電池の目標発電出力量を前記燃料電池の最大発電出力量以外の値に設定した場合であって、前記電力センサによって検出された前記第二負荷装置の消費電力量が比較的大きく変動する場合に、前記燃料電池の目標発電出力量を前記第二負荷装置の消費電力量の最大値に第三所定電力量を加算した値に設定する請求項1乃至請求項3の何れか一項記載の燃料電池システム。
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