JP2022022770A - 燃料電池発電システム、制御装置、及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態に係る燃料電池発電システムは、燃料電池と、蓄電池と、水電解装置と、燃料ガス導入部と、制御装置と、を備える。燃料電池は、改質ガス、副生水素ガス及び水素ガスのうちの少なくとも一つを用いて発電可能である。水電解装置は、再生可能エネルギーによる発電電力、及び燃料電池の発電電力の少なくとも一方を用いて、水から水素ガス及び酸素ガスを生成し、水素ガスを燃料電池に供給可能である。燃料ガス導入部は、改質ガス、副生水素ガス及び水素ガスのうちの少なくとも改質ガスを燃料電池に供給可能である。制御装置は、燃料電池及び蓄電池の供給電力を制御するとともに、水素ガスの供給量に応じて燃料ガス導入部を制御する。
【選択図】図1
Description
図2は、制御装置28の構成例を示すブロック図である。制御装置28は、は、CPU(Central Processing Unit)等の演算部とRAM(Random Access Memory)等の記憶部(図示せず)とを有し、記憶部に格納されているシステムプログラムや制御プログラムなどを読み出して記憶部に展開し、当該プログラムに従って各機器の動作を制御する。すなわち、この制御装置28は、送受信部280と、発電制御部282と、混合制御部284と、弁制御部286と、を有する。
弁制御部286は、発電制御部282及び混合制御部284の制御情報に基づき、可動弁V2~V12を制御する。
まず、発電制御部282は、燃料電池発電システム1に供給される再生可能エネルギーにより発電された電力(A)が需要電力(B)よりも大きいか否かを判定する(ステップS100)。電力(A)が需要電力(B)以下である場合(ステップS100のN)、発電制御部282は、蓄電池16の蓄電残量が蓄電池下限値よりも大きいか否かを判定する(ステップS102)。蓄電池16の残量が蓄電池下限値以上である場合(ステップS102のN)、発電制御部282は、蓄電池16に放電をさせる制御を行い(ステップS104)、処理を終了する。
の水素ガス含有量が少ない場合には、副生水素ガスの供給量を増加することで、燃料電池18の発電量を増加できる。このように、燃料電池18の発電を安定して行うことが可能となり、燃料電池発電システム1の稼働率の低下を抑制できる。
Claims (16)
- 改質ガス、副生水素ガス及び水素ガスのうちの少なくとも一つを用いて発電可能な燃料電池と、
再生可能エネルギーによる発電電力、及び前記燃料電池の発電電力の少なくとも一方を用いて、蓄電する蓄電池と、
前記再生可能エネルギーによる発電電力、及び前記燃料電池の発電電力の少なくとも一方を用いて、水から前記水素ガス及び酸素ガスを生成し、前記水素ガスを前記燃料電池に供給可能な水電解装置と、
前記改質ガス、前記副生水素ガス及び前記水素ガスのうちの少なくとも一つを前記燃料電池に供給可能である燃料ガス導入部と、
前記燃料電池及び前記蓄電池の供給電力を制御するとともに、前記水素ガスの供給量に応じて前記燃料ガス導入部を制御する、制御装置と、
を備える、燃料電池発電システム。 - 前記原料ガスを改質することにより前記改質ガスを生成する改質器を更に備え、
前記原料ガスは、天然ガス、液化石油ガス、プロパンガス、メタンガス、バイオガス、メタノールのなかの少なくとも一つを含む、請求項1に記載の燃料電池発電システム。 - 前記燃料ガス導入部は、更に都市ガス、及び液化天然ガスの少なくとも一方を供給可能であり、
前記制御装置は、前記原料ガスの組成に基づき、前記都市ガス、及び前記液化天然ガスの少なくとも一方の供給量を制御する、請求項2に記載の燃料電池発電システム。 - 前記制御装置は、前記燃料電池へ供給する前記水素ガスの備蓄量が所定値以下である場合に、前記改質ガスの供給量を増加させる制御を前記燃料ガス導入部に対して行う、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記制御装置は、前記改質ガスの組成に基づき、前記副生水素ガスの供給量の制御を前記燃料ガス導入部に対しておこなう、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記水電解装置が生成した前記水素ガスを蓄える水素タンクを更に備え、
前記制御装置は、前記蓄電池の残量が下限値よりも少ない場合に、前記燃料電池に前記水素タンクから供給される前記水素ガスにより発電を行なわせる、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記水電解装置が生成した前記水素ガスを蓄える水素タンクを更に備え、
前記制御装置は、前記原料ガスから改質ガスの生成を行う場合に、外部備蓄タンク内の原料ガス組成あるいは前記改質ガス組成の少なくとも一つに基づき、前記水素タンクから水素ガスを前記改質ガスに添加供給する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記水電解装置が生成した前記水素ガスを蓄える水素タンクを更に備え、
前記制御装置は、前記原料ガスとしてバイオガスから改質ガスの生成を行う場合に、外部備蓄タンク内のバイオガス組成あるいは前記改質ガス組成の少なくとも一つに基き、前記水素タンクから水素ガスを前記改質ガスに添加供給する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記制御装置は、前記蓄電池の残量が下限値よりも少ない場合、且つ前記水素タンクに貯蔵する水素ガス残量が下限値よりも少ない場合に、前記燃料電池に前記改質ガスを用いて発電を行なわせる、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記制御装置は、前記改質ガスの組成に基づき、前記燃料電池への水素含有ガスが所定量に達するように、前記副生水素ガスの供給量を制御する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記燃料電池の燃料極触媒層は、耐一酸化炭素被毒性、耐硫黄被毒性、及び耐窒素被毒性の貴金属含有触媒の少なくとも一方を含む、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
- 前記酸素ガスを蓄える酸素タンクを更に備え、
前記燃料電池に前記酸素タンクから前記酸素ガスを供給する、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。 - 前記制御装置は、前記燃料電池の燃料ガスとして、前改質ガスまたは前副生水素ガスの少なくとも1つを供給し、前記燃料電池で発電した電力により、前記水電解装置を稼働させて前記水素ガスを生成する制御を行う、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の燃料電池発電システム。
- 副生水素ガスと改質ガスとを燃料電池に供給可能である燃料ガス導入部を制御する制御装置であって、
前記改質ガスの組成情報を取得する取得部と、
前記組成情報に基づき、前記副生水素ガスの供給量を制御する混合制御部と、
を備える、制御装置。 - 水素ガスと改質ガスとを燃料電池に供給可能である燃料ガス導入部を制御する制御装置であって、
前記水素ガスの前記燃料電池への供給情報を取得する取得部と、
前記供給情報に基づき、前記改質ガスの供給量を制御する混合制御部と、
を備える、制御装置。 - 改質ガス、副生水素ガス及び水素ガスのうちの少なくとも前記改質ガス、及び前記水素ガスを燃料電池に供給可能である燃料ガス導入部を制御する制御方法であって、
前記改質ガス、及び前記水素ガスの少なくとも一方の状態情報を取得する取得工程と、
前記水素ガスの状態に応じた前記改質ガスの供給量制御、及び前記改質ガスの状態に応じた前記副生水素ガスの供給量制御の少なくとも一方を前記燃料ガス導入部に対して行う制御工程と、
を備える、制御方法。
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