JP4176354B2 - Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system - Google Patents

Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system Download PDF

Info

Publication number
JP4176354B2
JP4176354B2 JP2002026093A JP2002026093A JP4176354B2 JP 4176354 B2 JP4176354 B2 JP 4176354B2 JP 2002026093 A JP2002026093 A JP 2002026093A JP 2002026093 A JP2002026093 A JP 2002026093A JP 4176354 B2 JP4176354 B2 JP 4176354B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
rate signal
fuel
reformer
water
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002026093A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003229153A (en
Inventor
直彦 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002026093A priority Critical patent/JP4176354B2/en
Publication of JP2003229153A publication Critical patent/JP2003229153A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4176354B2 publication Critical patent/JP4176354B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用の燃料供給量制御装置、その方法及びそれを用いた電力供給システムに関し、特に、燃料電池の燃料、水蒸気の供給の安全性を考慮した燃料供給量制御装置、その方法及び電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、有害物質の排出が少ないなどの環境負荷の低減効果、コジェネレーションによる高いエネルギー効率等の点で注目されている。燃料電池の利用形態としては、インバータを介して燃料電池を系統電源と並列に交流負荷に接続した電力供給システムが知られている。その際、燃料電池用の燃料として、有機炭化水素系の材料（例示：天然ガス、プロパンガス、メタノール）を改質器（水蒸気改質装置）で改質した、水素リッチな改質ガスが知られている。その電力供給システムは、各種施設や一般家庭などへの導入が考えられる。
【０００３】
水蒸気改質を行う改質器では、改質用の触媒活性の低下抑制、改質ガスの組成などのために、改質器へ供給する水蒸気と有機炭化水素系の材料中の炭素とのモル比（Ｓｔｅａｍ／Ｃａｒｂｏｎ、Ｓ／Ｃ）の制御を行う。特に、Ｓ／Ｃが低下するにつれて炭素が触媒表面に析出し、触媒活性の低下が起き易くなるため、Ｓ／Ｃを一定の値（以下「炭素析出限界値」）以上に制御する。
【０００４】
一方、電力供給システムでは、交流負荷の変動に伴い、改質器へ供給する燃料の流量の増減を判定し、それに応じて水の流量の増減を行っている。水は蒸発器で水蒸気に変換され、改質器へ供給される。ここで、燃料の流量については、制御信号の入力に対応して迅速に増減することができる。しかし、水蒸気の流量については、迅速な増減が困難である。それは、蒸発器での水蒸気の生成においては、蒸発器の熱容量により水の蒸発の遅れ等が生じるからである。すなわち、応答に遅れを生じる。従って、交流負荷の変動の具合によっては、燃料の流量の変動時に、Ｓ／Ｃが炭素析出限界値を超えて小さくなり、炭素析出による触媒活性低下の可能性があった。
【０００５】
交流負荷の変動に対応して、燃料電池用の改質器へ供給する燃料及び水蒸気の流量を増減させても、水蒸気の供給に不足が生じないように制御可能な技術が求められている。また、燃料及び水蒸気の流量の増減に際して、スチーム／カーボン比が、炭素析出限界を超えて小さくならない制御が可能な技術が求められている。燃料と水蒸気の流量の増減を、タイミングを合わせて実行することが可能な技術が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、交流負荷の変動に対応して、燃料電池用の改質器へ供給する燃料及び水蒸気の流量を増減させても、水蒸気の供給に不足が生じないように制御可能な燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システムを提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、交流負荷の変動に対応して、燃料電池用の改質器へ供給する燃料及び水蒸気の流量を増減する際、水蒸気不足による改質器の触媒活性の低下を起こさない制御が可能な燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システムを提供することである。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、交流負荷の変動に対応して、燃料電池用の改質器へ供給する燃料及び水蒸気の流量を増減する際、スチーム／カーボン比を炭素析出限界以上に保つ制御が可能な燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システムを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、燃料と水蒸気の流量の増減を、タイミングを合わせて実行することが可能な燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システムを提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、燃料電池を含む電力供給を安定的に実施することが可能な燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
従って、上記課題を解決するために、本発明の燃料供給量制御装置は、応答部（４）と、低値選択部（３）と、調節部（５）とを具備する。応答部（４）は、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合するように変換し、第２流量信号として出力する。低値選択部（３）は、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の低値が選択されたその燃料の流量を示す第３流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力する。調節部（５）は、その第２流量信号に基づいて、改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第４流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力する。
【００１３】
また、本発明の燃料供給量制御装置は、応答部（４）と、高値選択部（６）と、調節部（５）とを具備する。応答部（４）は、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合するように変換し、第２流量信号としてその燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力する。高値選択部（６）は、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力する。調節部（５）は、その第５流量信号に基づいて、改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第６流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力する。
【００１４】
また、本発明の燃料供給量制御装置は、応答部（４）と、低値選択部（３）と、高値選択部（６）と、調節部（５）とを具備する。応答部（４）は、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合するように変換し、第２流量信号として出力する。低値選択部（３）は、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の低値が選択されるその燃料の流量を示す第３流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力する。高値選択部（６）は、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力する。調節部（５）は、その第５流量信号に基づいて、改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第６流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力する。
【００１５】
更に、本発明の燃料供給量制御装置は、その第１流量信号が、燃料電池（１２）の電力を供給する負荷（１８）の大きさに基づいて決定される。
【００１６】
更に、本発明の燃料供給量制御装置は、改質器（１１）のその応答が、その水を用いて水蒸気を生成する改質器（１１）の有する蒸発器（２２）の応答である。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の電力供給システムは、燃料供給量制御装置（１）と、燃料供給装置（１６）と、水供給装置（１７）と、改質器（１１）と、燃料電池（１２）と、電力変換部（１３）と、負荷電力部（１０）と、制御部（２）とを具備する。燃料供給量制御装置（１）は、上記各項のいずれか一項に記載されている。燃料供給装置（１６）は、その第２信号またはその第３信号に基づいて、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する。水供給装置（１７）は、その第４信号またはその第６信号に基づいて、その水の改質器（１１）への供給を制御する。改質器（１１）は、その燃料とその水とに基づいて、改質ガスを生成する。燃料電池（１２）は、その改質ガスと酸素を含むガスとを用いて電力としての燃料電池電力を発生する。電力変換部（１３）は、その電力を負荷（１８）に供給可能なように変換し、負荷（１８）へ出力する。負荷電力部（１０）は、負荷（１８）の大きさを求める。制御部（２）は、負荷（１８）の大きさに基づいて、その第１流量信号を出力する。
【００１８】
また、本発明の電力供給システムは、改質器（１１）に供給されるその燃料とその水とに基づくスチーム／カーボン比が、予め設定された値以上である。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の電燃料供給量制御方法は、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合する第２流量信号に変換するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の低値により、その燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、その第３流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力するステップと、その第２流量信号に基づいて、予め設定されたスチーム／カーボン比となるように改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第４流量信号を形成するステップと、その第４流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力するステップとを具備する。
【００２０】
また、本発明の電燃料供給量制御方法は、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合する第２流量信号に変換するステップと、その第２流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、その第５流量信号に基づいて、予め設定されたスチーム／カーボン比となるように改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、その第６流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力するステップとを具備する。
【００２１】
更に、本発明の電燃料供給量制御方法は、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合する第２流量信号に変換するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の低値により、その燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、その第３流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、その第５流量信号に基づいて、予め設定されたスチーム／カーボン比となるように改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、その第６流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力するステップとを具備する。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明に関するプログラムは、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合する第２流量信号に変換するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の低値により、その燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、その第３流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力するステップと、その第２流量信号に基づいて、予め設定されたスチーム／カーボン比となるように改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第４流量信号を形成するステップと、その第４流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力するステップとを具備する方法をコンピュータに実行させる。
【００２３】
また、本発明に関するプログラムは、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合する第２流量信号に変換するステップと、その第２流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、その第５流量信号に基づいて、予め設定されたスチーム／カーボン比となるように改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、その第６流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力するステップとを具備する方法をコンピュータに実行させる。
【００２４】
更に、本発明に関するプログラムは、燃料電池（１２）の燃料ガス用の改質器（１１）に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、その第１流量信号を改質器（１１）の応答に適合する第２流量信号に変換するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の低値により、その燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、その第３流量信号を、その燃料の改質器（１１）への供給を制御する燃料供給装置（１６）へ出力するステップと、その第１流量信号とその第２流量信号とに基づいて、その第１流量信号及びその第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、その第５流量信号に基づいて、予め設定されたスチーム／カーボン比となるように改質器（１１）へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、その第６流量信号を、その水の改質器（１１）への供給を制御する水供給装置（１７）へ出力するステップとを具備する方法をコンピュータに実行させる。
【００２５】
なお、上記の燃料供給量制御方法及びプログラムは、矛盾を生じない範囲で、各ステップの順番を変更することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法及び電力供給システムの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。なお、各実施の形態において同一又は相当部分には同一の符号を付して説明する。
【００２７】
（実施例１）
本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法を適用する電力供給システムの第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法を適用する電力供給システムの第１の実施の形態における構成を示す図である。
【００２８】
電力供給システムは、燃料供給量制御装置１、改質器ロード量制御部２、負荷電力計算部１０、改質部２１と蒸発器２２とを有する改質器１１、燃料電池（ＦＣ）１２、パワーコンディショナ１３、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を具備する。
【００２９】
電力供給システムは、系統電源１９と共に、電力供給システムが設置される建造物等の構内の負荷１８に並列に接続されている。そして、負荷１８に電力を供給する。負荷１８のラインには、電力供給システム及び系統電源１９から供給される電力の大きさを算出するために、電圧計２４及び電流計２３が設置されている。
【００３０】
本発明においては、改質器１１に燃料及び水を供給する際、燃料及び水の供給量が急激に変化した場合でも、燃料供給量制御装置１により、改質器１１の改質部２１におけるスチーム／カーボン比を炭素析出限界以上に保つように、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を制御する。本実施例では、供給量の変化時に、燃料の供給を適切に少なく設定する。そうすることにより、水蒸気不足による改質器の触媒活性の低下が起こらず、安定的に電力供給を行なうことが可能となる。
【００３１】
以下、各構成について説明する。
燃料供給装置としての燃料流量制御弁１６は、燃料供給量制御装置１（後述）からの原燃料流量設定値Ｆ０１に基づいて、改質器１１（後述）の改質部２１（後述）に供給する原燃料Ｆ１の供給量を制御する。ここで、原燃料Ｆ１は、改質器１１へ供給される燃料のことであり、有機炭化水素系の材料である。有機炭化水素系の材料（燃料ガス）は、天然ガス（メタン）、プロパンガス、メタノールに例示される。本実施例では、天然ガス（メタン）である。
【００３２】
水供給装置としての水流量制御弁１７は、燃料供給量制御装置１（後述）からの水流量設定値Ｗ０１に基づいて、改質器１１の蒸発器２２（後述）に供給する水Ｗの供給量を制御する。
【００３３】
改質器１１は、改質部２１と蒸発器２２とを有する。
蒸発器２２は、水流量制御弁１７から供給される水Ｗ（流量Ｗ１１）を用いて、水蒸気Ｓを生成する。水蒸気Ｓ（流量Ｓ１１）は、改質部２１へ送出される。改質部２１は、燃料流量制御弁１６から供給される原燃料Ｆ１と、蒸発器２２から供給される水蒸気Ｓとを用いて、水蒸気改質反応を行ない、所望の改質ガスＦ２（水蒸気、水素を主成分とするガス）を生成する。改質ガスＦ２中の水素量の制御は、運転圧力及び温度、原燃料Ｆ１及び水Ｗの供給量（組成）などを制御することにより行なうことが可能である。本実施例では、原燃料Ｆ１及び水Ｗの供給量で制御する。
【００３４】
燃料電池（ＦＣ）２は、供給された改質ガスＦ２をアノード側（図示せず）に供給し、酸素を含むガス（空気など）をカソード側（図示せず）に供給し、電解質での電気化学反応（電池反応）により発電を行なう。燃料電池２の出力電力としてのＦＣ出力電力ＰＦＣ（以下、その電流を「ＦＣ出力電流ＩＦＣ」、電圧を「ＦＣ出力電圧ＶＦＣ」とする）は、直流電力である。燃料電池２は、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型で例示される。ＦＣ出力電力ＰＦＣは、パワーコンディショナ１３へ出力される。
【００３５】
電力変換部としてのパワーコンディショナ１３は、ＦＣ出力電力ＰＦＣに基づいて、所望の電圧、周波数を有する出力電力であるインバータ出力電力ＰＩＮＶ（以下、その電流を「インバータ出力電流ＩＩＮＶ」、電圧を「インバータ出力電圧ＶＩＮＶ」とする）に変換し、負荷１８へ出力する。
【００３６】
負荷電力部としての負荷電力計算部１０は、系統電源１９及び電力供給システムから負荷１８へ供給される交流負荷電力ＰＤＭＤ（以下「交流負荷電力ＰＤＭＤ」、その電圧を「交流負荷電圧ＶＤＭＤ」、その電流を「交流負荷電流ＩＤＭＤ」とする）を、電流計２３で計測される交流負荷電流ＩＤＭＤと、電圧計２４で計測される交流負荷電圧ＶＤＭＤとに基づいて算出する。
【００３７】
制御部としての改質器ロード量制御部２は、負荷電力計算部１０からの交流負荷電力ＰＤＭＤに基づいて、改質器１１の運転条件（ロード量：改質器１１に供給する（改質させる）原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１）を算出する。そして、その流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄを燃料供給量制御装置１へ出力する。
【００３８】
燃料供給量制御装置１は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄに基づいて、燃料流量制御弁１６が流量Ｆ１１を流し、且つ水流量制御弁１７が流量Ｗ１１の水Ｗを流せるように、原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１を生成する。
また、原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１は、改質器１１の応答の遅れを考慮した流量Ｆ１１及び流量Ｗ１１を示す信号である。
生成された原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１は、それぞれ燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７へ出力される。
【００３９】
ここで、燃料供給量制御装置１について更に説明する。
図１は、本発明の燃料供給量制御装置１の構成を示す図である。
燃料供給量制御装置１は、応答部４と、低値選択部３と、調節部５とを具備する。
【００４０】
応答部４は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄ（図中（Ａ）で示される入力、以下「第１流量信号」とする）に基づいて、第１流量信号を調整し、第２流量信号として低値選択部３及び調節部５へ出力する。調整では、第１流量信号を、蒸発器２２での水の蒸発の遅れに起因する水蒸気の供給の遅れ（改質器１１の応答の遅れ）に対応させる。
【００４１】
図８を用いて、第１流量信号（改質器ロード信号Ｒｌｏａｄ）の調整について更に説明する。
図８は、本発明とは異なり、出力のタイミングを調整しない場合での、改質器１１の改質部２１へ供給される原燃料Ｆ１及び水蒸気Ｓの流量の時間変化の一例を示すグラフである。縦軸は改質部２１の入口での原燃料Ｆ１及び水蒸気Ｓの流量である。横軸は時間である。
図中の実線の曲線：原燃料Ｆ１の流量は、図１（Ａ）の位置における第１流量信号と同様の時間変化を示す。すなわち、原燃料流量（＝第１流量信号）は、時間ｔ１で急激に減少し、時間ｔ２で急激に増加しており、応答性が良い。
それに対して、破線の曲線：水蒸気（＝水蒸気Ｓ）流量は、蒸発器２２の応答が遅く、図１（Ａ）の位置における第１流量信号から遅れた時間変化を示す。すなわち、水蒸気流量は、時間ｔ１では緩やかに応答し、過渡的に減少する。時間ｔ２では緩やかに応答し、過渡的に増加する。
【００４２】
従って、図中ｔ１後暫くは、予定より原燃料Ｆ１が少なく（Ａの領域）改質部２２へ供給されることになる。また、図中ｔ２後暫くは、予定より水蒸気Ｓが少なく（Ｂの領域）改質部２２へ供給されることになる。ここで、Ｂで示される領域の場合、原燃料Ｆ１が多くなると、改質器１１でのＳ／Ｃが小さくなるので、触媒表面にカーボンが析出する可能性が出て来る。そうなると触媒活性の低下が懸念される事態となる。
【００４３】
それを回避するために、原燃料Ｆ１の流量を、破線の曲線：水蒸気流量と同様に変化させるように調整する。すなわち、図８でいえば、実線の曲線（原燃料Ｆ１の流量）を、破線の曲線（水蒸気）と同様の形になるようにする。具体的には、第１流量信号に、蒸発器２２の応答性を考慮した適当な伝達関数を掛けて、第２流量信号（破線の曲線に似た曲線を有する）として出力する。伝達関数としては、改質器１１及びその周辺機器により定まる。例えば、一次遅れ応答関数、無駄時間応答関数、二次遅れ応答関数あるいはそれらの組み合わせなどである。
【００４４】
ただし、蒸発器２２の応答の遅れは、水Ｗの供給量の急激な変化で起こるものであり、緩やかな変化では必ずしも起こるとは限らない。
【００４５】
低値選択部３は、第１流量信号（図１中（Ａ）で示される入力）と第２流量信号（図１中（Ｂ）で示される出力）とに基づいて、第１流量信号及び第２流量信号の内の低値が選択される第３流量信号（図１中（Ｃ）で示される出力）を原燃料Ｆ１の流量を示す信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）として燃料流量制御弁１６へ出力する。
【００４６】
調節部５は、第２流量信号（図中（Ｂ）で示される出力）に基づいて、所定のＳ／Ｃと成るように、第２流量信号に所定の係数を掛けて、水蒸気の流量を示す第４流量信号（図中（Ｄ）で示される出力＝水流量設定値Ｗ０１）として水流量制御弁１７へ出力する。
なお、所定の係数は、原燃料Ｆ１の流量により可変にすることも可能である。その場合には、原燃料流量設定値Ｆ０１の出力に基づいて、所定の係数を決定する。
【００４７】
次に、本発明の燃料供給量制御装置を適用した燃料供給量制御方法及び電力供給システムの第１の実施の形態における動作について説明する。
【００４８】
図２を参照して、燃料流量制御弁１６は、原燃料流量設定値Ｆ０１に基づいて原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を制御し、改質器１１へ供給する。それと同時に、水流量制御弁１７は、水流量設定値Ｗ０１に基づいて水Ｗの流量Ｗ１１を制御し、改質器１１へ供給する。
【００４９】
改質器１１の蒸発器２２は、供給された水Ｗを用いて水蒸気Ｓを生成する。そして、改質部２１へ供給する。このとき、Ｓ／Ｃは、所望の値以上になっている。改質器１１の改質部２１は、供給された原燃料Ｆ１と水蒸気Ｓとを用いて、水蒸気改質反応を行ない、所望の改質ガスＦ２（水蒸気、水素を主成分とするガス）を生成する。その流量は、Ｆ２１である。
【００５０】
燃料電池１２は、供給された改質ガスＦ２と空気（図示しない酸化剤供給ラインより供給）を用い、電気化学反応（電池反応）により発電を行なう。発電されたＦＣ出力電力ＰＦＣは、パワーコンディショナ１３へ出力される。
【００５１】
パワーコンディショナ１３は、ＦＣ出力電力ＰＦＣを、所望の電圧、周波数を有するインバータ出力電力ＰＩＮＶに変換し、負荷１８へ供給する。その際、ＦＣ出力電流ＩＦＣをＦＣ出力電流指令ＩＦＣ ＊となるようにＦＣ出力電流ＩＦＣを制御する。
負荷電力計算部１０は、負荷１８で消費される交流負荷電力ＰＤＭＤを、電流計２３及び電圧計２４により計測された交流負荷電流ＩＤＭＤ及び交流負荷電圧ＶＤＭＤに基づいて計算する。そして、計算された交流負荷電力ＰＤＭＤを、改質器ロード量制御部２へ出力する。
【００５２】
改質器ロード量制御部２は、負荷電力計算部１０からの交流負荷電力ＰＤＭＤに基づいて、その交流負荷電力ＰＤＭＤを出力するために必要な原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を求める。そして、その流量Ｆ１１を改質器ロード信号Ｒｌｏａｄとして燃料供給量制御装置１へ出力する。
【００５３】
燃料供給量制御装置１は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄに基づいて、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を制御するための原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１を生成する。
【００５４】
燃料供給量制御装置１での各信号について更に説明する。
図３は、本発明における燃料供給量制御装置１での各信号の時間変化の一例を示すグラフである。
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、図１における（Ａ）第１流量信号〜（Ｄ）第４流量信号に対応している。縦軸は信号強度、横軸は時間である。また、最下段のグラフは、図３における（Ｄ）第４流量信号／（Ｃ）第３流量信号＝Ｓ／Ｃを表している。縦軸は、Ｓ／Ｃ横軸は時間である。図３の右側の５つのグラフは原燃料Ｆ１が一時的に減少した場合であり、左側の５つのグラフは、原燃料Ｆ１が一時的に増加した場合である。
【００５５】
図３の左側の５つのグラフについて説明する。
図３の（Ａ）は、図１（Ａ）で示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄである第１流量信号である。
応答部４は、第１流量信号の入力に基づいて、第１流量信号を伝達関数（本実施例では、一次遅れ応答：蒸発器２２の応答の遅れを一次遅れと仮定）により変換し、図３（Ｂ）で示す第２流量信号を出力する。
低値選択部３は、第１流量信号（ 図３（Ａ））と第２流量信号（図３（Ｂ））の入力に基づいて、その内の低値で構成される図３（Ｃ）で示す第３流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）を出力する。
調節部５は、第２流量信号（図３（Ｂ））の入力に基づいて、その値を所定のＳ／Ｃ倍した値である図３（Ｄ）で示す第４流量信号（＝水流量設定値Ｗ０１）を出力する。
【００５６】
このとき、図３（Ｃ）において、第３流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）は、第１流量信号と第２流量信号の内の低値から形成されている。従って、Ｓ／Ｃ（＝（Ｄ）第４流量信号／（Ｃ）第３流量信号）を示す信号（図３、最下段）は、時間０〜ｔ１において所定の値であれば、原燃料Ｆ１が一時的に増加した時間ｔ１〜ｔ２においても必ず所定の値以上の値になる。従って、水蒸気の量が十分にあるので、触媒活性が低下する事がない。
【００５７】
また、図３の右側のグラフは、原燃料Ｆ１が一時的に減少した場合であるが、左側の５つのグラフの場合と同様に、Ｓ／Ｃ（＝（Ｄ）第４流量信号／（Ｃ）第３流量信号）を示す信号（図３、最下段）は、時間０〜ｔ１において所定の値であれば、原燃料Ｆ１が一時的に減少した時間ｔ１〜ｔ２及びその影響が残る時間ｔ２〜ｔ３においても必ず所定の値以上の値になる。
【００５８】
上記各構成（燃料供給量制御装置１、改質器ロード量制御部２、負荷電力計算部１０、改質器１１、燃料電池１２、パワーコンディショナ１３、燃料流量制御弁１６、水流量制御弁１７）の動作は、全体を制御する制御部（図示せず）により行われる。いくつかの構成毎に、制御部（図示せず）を設けても良い。
【００５９】
以上の動作により、改質器１１への燃料及び水の供給に関して、負荷の値が変動した場合においても、Ｓ／Ｃが所定の値よりも小さくなることがなく、触媒上にカーボンが析出することを避ける事が出来る。従って、触媒活性の低下を抑制する事が出来る。
【００６０】
（実施例２）
本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法を適用する電力供給システムの第２の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法を適用する電力供給システムの第２の実施の形態における構成を示す図である。
【００６１】
電力供給システムは、燃料供給量制御装置１、改質器ロード量制御部２、負荷電力計算部１０、改質部２１と蒸発器２２とを有する改質器１１、燃料電池（ＦＣ）１２、パワーコンディショナ１３、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を具備する。
【００６２】
電力供給システムは、系統電源１９と共に、電力供給システムが設置される建造物等の構内の負荷１８に並列に接続されている。そして、負荷１８に電力を供給する。負荷１８のラインには、電力供給システム及び系統電源１９から供給される電力の大きさを算出するために、電圧計２４及び電流計２３が設置されている。
【００６３】
本実施例では、燃料及び水の供給量が急激に変化した場合、水の供給を適切に多く設定する点が、実施例１と異なる。そうすることにより、水蒸気不足による改質器の触媒活性の低下が起こらず、安定的に電力供給を行なうことが可能となる。
【００６４】
ここで、燃料流量制御弁１６、水流量制御弁１７、改質器１１、燃料電池２、パワーコンディショナ１３、負荷電力計算部１０、改質器ロード量制御部２については、実施例１と同様であるので、その説明をする。
【００６５】
燃料供給量制御装置１は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄに基づいて、燃料流量制御弁１６が流量Ｆ１１を流し、且つ水流量制御弁１７が流量Ｗ１１の水Ｗを流せるように、原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１を生成する。
また、原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１は、改質器１１の応答の遅れを考慮した流量Ｆ１１及び流量Ｗ１１を示す信号である。
生成された原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１は、それぞれ燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７へ出力される。
【００６６】
ここで、本実施例の燃料供給量制御装置１について更に説明する。
図４は、本発明の燃料供給量制御装置１の構成を示す図である。
燃料供給量制御装置１は、応答部４と、高値選択部６と、調節部５とを具備する。
【００６７】
応答部４は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄ（図中（Ａ）で示される第１流量信号）に基づいて、第１流量信号を調整し、第２流量信号として高値選択部６へ出力する。それと同時に、応答部４は、第２流量信号を、原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を制御する原燃料流量設定値Ｆ０１として燃料流量制御弁１６へ出力する。調整では、第１流量信号を、蒸発器２２での水の蒸発の遅れに起因する水蒸気の供給の遅れ（改質器１１の応答の遅れ）に対応させる。
なお、第１流量信号（改質器ロード信号Ｒｌｏａｄ）の調整については、実施例１と同様であるので、その説明を省略する（ただし、実施例１の図８を用いた説明における「図１」を「図４」と読み替える）。
【００６８】
高値選択部６は、第１流量信号（図中（Ａ）で示される入力）と第２流量信号（図中（Ｂ）で示される出力）とに基づいて、第１流量信号及び第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号（図中（Ｅ）で示される出力）を調節部５へ出力する。
調節部５は、第５流量信号（図中（Ｅ）で示される出力）に基づいて、所定のＳ／Ｃと成るように、第５流量信号に所定の係数を掛けて、水蒸気の流量を示す第６流量信号（図中（Ｄ）で示される出力＝水流量設定値Ｗ０１）として水流量制御弁１７へ出力する。
なお、所定の係数は、原燃料Ｆ１の流量により可変にすることも可能である。その場合には、原燃料流量設定値Ｆ０１の出力に基づいて、所定の係数を決定する。
【００６９】
次に、本発明の燃料供給量制御装置を適用した燃料供給量制御方法及び電力供給システムの第２の実施の形態における動作について説明する。
【００７０】
燃料供給量制御装置１は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄに基づいて、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を制御するための原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１を生成する。
【００７１】
燃料供給量制御装置１での各信号について更に説明する。
図５は、本発明における燃料供給量制御装置１での各信号の時間変化の一例を示すグラフである。
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｄ）は、図４における（Ａ）第１流量信号、（Ｂ）第２流量信号、（Ｅ）第５流量信号、（Ｄ）第６流量信号に対応している。縦軸は信号強度、横軸は時間である。また、最下段のグラフは、図５における（Ｄ）第６流量信号／（Ｂ）第２流量信号＝Ｓ／Ｃを表している。縦軸は、Ｓ／Ｃ横軸は時間である。図５の右側の５つのグラフは原燃料Ｆ１が一時的に減少した場合であり、左側の５つのグラフは、原燃料Ｆ１が一時的に増加した場合である。
【００７２】
図５の左側の５つのグラフについて説明する。
図５の（Ａ）は、図４（Ａ）で示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄである第１流量信号である。
応答部４は、第１流量信号の入力に基づいて、第１流量信号を伝達関数（本実施例では、一次遅れ応答：蒸発器２２の応答の遅れを一次遅れと仮定）により変換し、図５（Ｂ）で示す第２流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）を出力する。
高値選択部６は、第１流量信号（ 図５（Ａ））と第２流量信号（図５（Ｂ））の入力に基づいて、その内の高値で構成される図５（Ｅ）で示す第５流量信号を出力する。
調節部５は、第５流量信号（図５（Ｅ））の入力に基づいて、その値を所定のＳ／Ｃ倍した値である図５（Ｄ）で示す第６流量信号（＝水流量設定値Ｗ０１）を出力する。
【００７３】
このとき、図５（Ｅ）において、第５流量信号は、第１流量信号と第２流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）の内の高値から形成されている。従って、それを所定の値（Ｓ／Ｃ）倍した第６流量信号（＝水流量設定値Ｗ０１）に基づく、Ｓ／Ｃ（＝（Ｄ）第６流量信号／（Ｂ）第２流量信号）を示す信号（図５、最下段）は、時間０〜ｔ１において所定の値であれば、原燃料Ｆ１が一時的に増加した時間ｔ１〜ｔ２においても必ず所定の値以上の値になる。従って、水蒸気の量が十分にあるので、触媒活性が低下する事がない。
【００７４】
また、図５の右側のグラフは、原燃料Ｆ１が一時的に減少した場合であるが、左側の５つのグラフの場合と同様に、Ｓ／Ｃ（＝（Ｄ）第６流量信号／（Ｂ）第２流量信号）を示す信号（図５、最下段）は、時間０〜ｔ１において所定の値であれば、原燃料Ｆ１が一時的に減少した時間ｔ１〜ｔ２及びその影響が残る時間ｔ２〜ｔ３においても必ず所定の値以上の値になる。
【００７５】
その他の動作は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７６】
以上の動作により、改質器１１への燃料及び水の供給に関して、負荷の値が変動した場合においても、Ｓ／Ｃが所定の値よりも小さくなることがなく、触媒上にカーボンが析出することを避ける事が出来る。従って、触媒活性の低下を抑制する事が出来る。
【００７７】
（実施例３）
本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法を適用する電力供給システムの第３の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明である燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法を適用する電力供給システムの第３の実施の形態における構成を示す図である。
【００７８】
電力供給システムは、燃料供給量制御装置１、改質器ロード量制御部２、負荷電力計算部１０、改質部２１と蒸発器２２とを有する改質器１１、燃料電池（ＦＣ）１２、パワーコンディショナ１３、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を具備する。
【００７９】
電力供給システムは、系統電源１９と共に、電力供給システムが設置される建造物等の構内の負荷１８に並列に接続されている。そして、負荷１８に電力を供給する。負荷１８のラインには、電力供給システム及び系統電源１９から供給される電力の大きさを算出するために、電圧計２４及び電流計２３が設置されている。
【００８０】
本実施例では、燃料及び水の供給量が急激に変化した場合、燃料の供給を適切に少なく設定し、且つ、水の供給を適切に多く設定する点が、実施例１及び２と異なる。そうすることにより、水蒸気不足による改質器の触媒活性の低下が起こらず、安定的に電力供給を行なうことが可能となる。
【００８１】
ここで、燃料流量制御弁１６、水流量制御弁１７、改質器１１、燃料電池２、パワーコンディショナ１３、負荷電力計算部１０、改質器ロード量制御部２については、実施例１と同様であるので、その説明をする。
【００８２】
燃料供給量制御装置１は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄに基づいて、燃料流量制御弁１６が流量Ｆ１１を流し、且つ水流量制御弁１７が流量Ｗ１１の水Ｗを流せるように、原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１を生成する。
また、原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１は、改質器１１の応答の遅れを考慮した流量Ｆ１１及び流量Ｗ１１を示す信号である。
生成された原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１は、それぞれ燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７へ出力される。
【００８３】
ここで、本実施例の燃料供給量制御装置１について更に説明する。
図６は、本発明の燃料供給量制御装置１の構成を示す図である。
燃料供給量制御装置１は、応答部４と、低値選択部３と、高値選択部６と、調節部５とを具備する。
【００８４】
応答部４は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄ（図中（Ａ）で示される第１流量信号）に基づいて、第１流量信号を調整し、第２流量信号（図６（Ｂ））として低値選択部３及び高値選択部６へ出力する。調整では、第１流量信号を、蒸発器２２での水の蒸発の遅れに起因する水蒸気の供給の遅れ（改質器１１の応答の遅れ）に対応させる。
なお、第１流量信号（改質器ロード信号Ｒｌｏａｄ）の調整については、実施例１と同様であるので、その説明を省略する（ただし、実施例１の図８を用いた説明における「図１」を「図６」と読み替える）。
【００８５】
低値選択部３は、第１流量信号（ 図６中（Ａ）で示される入力）と第２流量信号（図６中（Ｂ）で示される入力）の入力に基づいて、第１流量信号及び第２流量信号の内の低値で構成される図６中（Ｃ）で示す第３流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）を出力する。
【００８６】
高値選択部６は、第１流量信号（図中６（Ａ）で示される入力）と第２流量信号（図６中（Ｂ）で示される出力）とに基づいて、第１流量信号及び第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号（図６中（Ｅ）で示される出力）を調節部５へ出力する。
調節部５は、第５流量信号（図６中（Ｅ）で示される出力）に基づいて、所定のＳ／Ｃと成るように、第５流量信号に所定の係数を掛けて、水蒸気の流量を示す第６流量信号（図中（Ｄ）で示される出力＝水流量設定値Ｗ０１）として水流量制御弁１７へ出力する。
なお、所定の係数は、原燃料Ｆ１の流量により可変にすることも可能である。その場合には、原燃料流量設定値Ｆ０１の出力に基づいて、所定の係数を決定する。
【００８７】
次に、本発明の燃料供給量制御装置を適用した燃料供給量制御方法及び電力供給システムの第３の実施の形態における動作について説明する。
【００８８】
燃料供給量制御装置１は、改質器１１に供給する原燃料Ｆ１の流量Ｆ１１を示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄに基づいて、燃料流量制御弁１６及び水流量制御弁１７を制御するための原燃料流量設定値Ｆ０１及び水流量設定値Ｗ０１を生成する。
【００８９】
燃料供給量制御装置１での各信号について更に説明する。
図７は、本発明における燃料供給量制御装置１での各信号の時間変化の一例を示すグラフである。
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｄ）は、図６における（Ａ）第１流量信号、（Ｂ）第２流量信号、（Ｃ）第３流量信号、（Ｅ）第５流量信号、（Ｄ）第６流量信号に対応している。縦軸は信号強度、横軸は時間である。また、最下段のグラフは、図７における（Ｄ）第６流量信号／（Ｃ）第３流量信号＝Ｓ／Ｃを表している。縦軸はＳ／Ｃ、横軸は時間である。図７の右側の５つのグラフは原燃料Ｆ１が一時的に減少した場合であり、左側の５つのグラフは、原燃料Ｆ１が一時的に増加した場合である。
【００９０】
図７の左側の５つのグラフについて説明する。
図７の（Ａ）は、図６（Ａ）で示す改質器ロード信号Ｒｌｏａｄである第１流量信号である。
応答部４は、第１流量信号の入力に基づいて、第１流量信号を伝達関数（本実施例では、一次遅れ応答：蒸発器２２の応答の遅れを一次遅れと仮定）により変換し、図７（Ｂ）で示す第２流量信号を出力する。
低値選択部３は、第１流量信号（ 図７（Ａ））と第２流量信号（図７（Ｂ））の入力に基づいて、その内の低値で構成される図７（Ｃ）で示す第３流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）を出力する。
高値選択部６は、第１流量信号（ 図７（Ａ））と第２流量信号（図７（Ｂ））の入力に基づいて、その内の高値で構成される図７（Ｅ）で示す第５流量信号を出力する。
調節部５は、第７流量信号（図７（Ｅ））の入力に基づいて、その値を所定のＳ／Ｃ倍した値である図７（Ｄ）で示す第６流量信号（＝水流量設定値Ｗ０１）を出力する。
【００９１】
このとき、図７（Ｃ）において、第３流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）は、第１流量信号と第２流量信号の内の低値から形成されている。また、第５流量信号は、第１流量信号と第２流量信号（＝原燃料流量設定値Ｆ０１）の内の高値から形成されている。従って、第５流量信号を所定の値（Ｓ／Ｃ）倍した第６流量信号（＝水流量設定値Ｗ０１）と、第３流量信号とにより算出される、Ｓ／Ｃ（＝（Ｄ）第６流量信号／（Ｃ）第３流量信号）を示す信号（図７、最下段）は、時間０〜ｔ１において所定の値であれば、原燃料Ｆ１が一時的に増加した時間ｔ１〜ｔ２及びその影響が残る時間ｔ２〜ｔ３においても必ず所定の値以上の値になる。従って、水蒸気の量が十分にあるので、触媒活性が低下する事がない。
【００９２】
また、図７の右側のグラフは、原燃料Ｆ１が一時的に減少した場合であるが、左側の５つのグラフの場合と同様に、Ｓ／Ｃ（＝（Ｄ）第６流量信号／（Ｃ）第３流量信号）を示す信号（図７、最下段）は、時間０〜ｔ１において所定の値であれば、原燃料Ｆ１が一時的に減少した時間ｔ１〜ｔ２及びその影響が残る時間ｔ２〜ｔ３においても必ず所定の値以上の値になる。
【００９３】
その他の動作は、実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００９４】
以上の動作により、改質器１１への燃料及び水の供給に関して、負荷の値が変動した場合においても、Ｓ／Ｃが所定の値よりも小さくなることがなく、触媒上にカーボンが析出することを避ける事が出来る。従って、触媒活性の低下を抑制する事が出来る。触媒活性の低下が抑制されるので、触媒のコストを低減することができる。
【００９５】
本発明では、燃料の流量の増減のタイミングを、水蒸気の流量の増減に合わせて実行することができ、安定的な改質条件で改質器１１が運転可能である。従って、それを用いる燃料電池１２の運転も長期にわたり安定的に行なうことが可能となる。すなわち、燃料電池を含む電力供給を安定的に実施することが可能となる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明により、交流負荷の変動に対応して、燃料電池用の改質器へ供給する原燃料及び水蒸気の流量を増減させても、水蒸気の供給に不足が生じず、水蒸気不足による改質器の触媒活性の低下が起こらないように燃料及び水蒸気の流量を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である燃料供給量制御装置の実施の形態における構成を示す図である。
【図２】本発明である電力供給システムの実施の形態における構成を示す図である。
【図３】燃料供給量制御装置における各信号の時間変化の対応を示すグラフである。
【図４】本発明である電力供給システムの他の実施の形態における構成を示す図である。
【図５】燃料供給量制御装置における各信号の時間変化の対応を示すグラフである。
【図６】本発明である電力供給システムの更に他の実施の形態における構成を示す図である。
【図７】燃料供給量制御装置における各信号の時間変化の対応を示すグラフである。
【図８】従来の燃料供給量制御装置による原燃料及び水蒸気の流量の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 燃料供給量制御装置
２ 改質器ロード量制御部
３ 低値選択部
４ 応答部
５ 調節部
６ 高値選択部
１０ 負荷電力計算部
１１ 改質器
１２ 燃料電池（ＦＣ）
１３ パワーコンディショナ
１６ 燃料流量制御弁
１７ 水流量制御弁
１８ 負荷
１９ 系統電源
２１ 改質部
２２ 蒸発器
２３ 電流計
２４ 電圧計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply amount control device for a fuel cell, a method thereof, and a power supply system using the same, and more particularly to a fuel supply amount control device in consideration of the safety of fuel and water vapor supply of the fuel cell, and a method thereof. And an electric power supply system.
[0002]
[Prior art]
Fuel cells are attracting attention in terms of reducing environmental impacts such as low emissions of harmful substances and high energy efficiency through cogeneration. As a usage form of a fuel cell, a power supply system in which a fuel cell is connected to an AC load in parallel with a system power supply via an inverter is known. At that time, hydrogen-rich reformed gas, which is an organic hydrocarbon-based material (eg natural gas, propane gas, methanol) reformed by a reformer (steam reformer), is known as fuel for fuel cells. It has been. The power supply system can be introduced to various facilities and general households.
[0003]
In a reformer that performs steam reforming, in order to suppress a decrease in the catalytic activity for reforming, the composition of the reformed gas, etc., the molar ratio of the steam supplied to the reformer and the carbon in the organic hydrocarbon material. The ratio (Steam / Carbon, S / C) is controlled. In particular, as S / C decreases, carbon precipitates on the catalyst surface and the catalytic activity tends to decrease. Therefore, S / C is controlled to be equal to or higher than a certain value (hereinafter, “carbon deposition limit value”).
[0004]
On the other hand, in the power supply system, the change in the flow rate of the fuel supplied to the reformer is determined in accordance with the change in the AC load, and the flow rate of the water is increased or decreased accordingly. Water is converted into water vapor by an evaporator and supplied to a reformer. Here, the flow rate of the fuel can be increased or decreased quickly in response to the input of the control signal. However, it is difficult to quickly increase or decrease the flow rate of water vapor. This is because, in the production of water vapor in the evaporator, a delay in the evaporation of water occurs due to the heat capacity of the evaporator. That is, the response is delayed. Therefore, depending on how the AC load fluctuates, when the fuel flow rate fluctuates, the S / C becomes smaller than the carbon deposition limit value, and there is a possibility that the catalytic activity is reduced due to carbon deposition.
[0005]
There is a need for a technique that can be controlled so that the supply of water vapor does not become deficient even when the flow rate of fuel and water vapor supplied to the reformer for the fuel cell is increased or decreased in response to fluctuations in the AC load. In addition, there is a need for a technique capable of controlling the steam / carbon ratio so that it does not decrease beyond the carbon deposition limit when the fuel and water vapor flow rates are increased or decreased. There is a demand for a technique that can increase and decrease the flow rates of fuel and water vapor at the same time.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is to control the supply of water vapor so that there is no shortage even if the flow rate of fuel and water vapor supplied to the reformer for the fuel cell is increased or decreased in response to fluctuations in the AC load. A fuel supply amount control device, a fuel supply amount control method, and a power supply system are provided.
[0007]
Another object of the present invention is to reduce the catalytic activity of the reformer due to insufficient steam when increasing or decreasing the flow rate of fuel and steam supplied to the reformer for the fuel cell in response to fluctuations in the AC load. A fuel supply amount control apparatus, a fuel supply amount control method, and an electric power supply system that can be controlled without causing a malfunction.
[0008]
Still another object of the present invention is to control the steam / carbon ratio above the carbon deposition limit when increasing or decreasing the flow rate of fuel and water vapor supplied to the reformer for a fuel cell in response to fluctuations in AC load. A fuel supply amount control apparatus, a fuel supply amount control method, and a power supply system are provided.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a fuel supply amount control device, a fuel supply amount control method, and an electric power supply system that can increase and decrease the flow rates of fuel and water vapor at the same timing.
[0010]
Still another object of the present invention is to provide a fuel supply amount control device, a fuel supply amount control method, and a power supply system capable of stably performing power supply including a fuel cell.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Embodiments of the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
[0012]
Therefore, in order to solve the above problem, the fuel supply amount control device of the present invention includes a response unit (4), a low value selection unit (3), and an adjustment unit (5). The response unit (4) converts the first flow rate signal into the reformer (based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the fuel gas reformer (11) of the fuel cell (12). 11) is converted so as to conform to the response and output as a second flow rate signal. Based on the first flow rate signal and the second flow rate signal, the low value selection unit (3) determines the flow rate of the fuel from which the low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected. The third flow rate signal shown is output to the fuel supply device (16) that controls the supply of the fuel to the reformer (11). The adjustment unit (5) controls the supply of the water to the reformer (11) with the fourth flow signal indicating the flow rate of the water supplied to the reformer (11) based on the second flow rate signal. To the water supply device (17).
[0013]
In addition, the fuel supply amount control device of the present invention includes a response unit (4), a high value selection unit (6), and an adjustment unit (5). The response unit (4) converts the first flow rate signal into the reformer (based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the fuel gas reformer (11) of the fuel cell (12). 11) is converted to match the response of 11), and is output as a second flow rate signal to the fuel supply device (16) that controls the supply of the fuel to the reformer (11). The high value selection unit (6) outputs a fifth flow rate signal for selecting a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. . The adjustment unit (5) controls the supply of the water to the reformer (11) with the sixth flow signal indicating the flow rate of the water supplied to the reformer (11) based on the fifth flow signal. To the water supply device (17).
[0014]
The fuel supply amount control apparatus of the present invention includes a response unit (4), a low value selection unit (3), a high value selection unit (6), and an adjustment unit (5). The response unit (4) converts the first flow rate signal into the reformer (based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the fuel gas reformer (11) of the fuel cell (12). 11) is converted so as to conform to the response and output as a second flow rate signal. The low value selection unit (3) determines the flow rate of the fuel from which the low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. The third flow rate signal shown is output to the fuel supply device (16) that controls the supply of the fuel to the reformer (11). The high value selection unit (6) outputs a fifth flow rate signal for selecting a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. . The adjustment unit (5) controls the supply of the water to the reformer (11) with the sixth flow signal indicating the flow rate of the water supplied to the reformer (11) based on the fifth flow signal. To the water supply device (17).
[0015]
Further, in the fuel supply amount control device of the present invention, the first flow rate signal is determined based on the magnitude of the load (18) that supplies the power of the fuel cell (12).
[0016]
Further, in the fuel supply amount control device of the present invention, the response of the reformer (11) is the response of the evaporator (22) of the reformer (11) that generates steam using the water.
[0017]
In order to solve the above problems, a power supply system of the present invention includes a fuel supply amount control device (1), a fuel supply device (16), a water supply device (17), a reformer (11), A fuel cell (12), a power converter (13), a load power unit (10), and a controller (2) are provided. The fuel supply amount control device (1) is described in any one of the above items. The fuel supply device (16) controls the supply of the fuel to the reformer (11) based on the second signal or the third signal. The water supply device (17) controls the supply of the water to the reformer (11) based on the fourth signal or the sixth signal. The reformer (11) generates a reformed gas based on the fuel and the water. The fuel cell (12) generates fuel cell power as electric power using the reformed gas and a gas containing oxygen. The power converter (13) converts the power so that it can be supplied to the load (18), and outputs the power to the load (18). The load power unit (10) obtains the size of the load (18). The control unit (2) outputs the first flow rate signal based on the size of the load (18).
[0018]
In the power supply system of the present invention, the steam / carbon ratio based on the fuel and water supplied to the reformer (11) is equal to or greater than a preset value.
[0019]
In order to solve the above problems, the electric fuel supply amount control method of the present invention is based on a first flow rate signal indicating the flow rate of fuel supplied to the fuel gas reformer (11) of the fuel cell (12). And converting the first flow rate signal into a second flow rate signal suitable for the response of the reformer (11), and the first flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. And a step of forming a third flow rate signal indicating the flow rate of the fuel according to a low value of the second flow rate signal, and controlling the supply of the fuel to the reformer (11) using the third flow rate signal. Output to the fuel supply device (16) and a fourth flow rate indicating the flow rate of water supplied to the reformer (11) so as to obtain a preset steam / carbon ratio based on the second flow rate signal. Forming a flow signal and the fourth flow signal Comprising a reformer and a step of outputting to the water supply device for controlling the supply to the (11) (17).
[0020]
Further, the electric fuel supply amount control method of the present invention is based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the fuel gas reformer (11) of the fuel cell (12). Converting the signal into a second flow rate signal adapted to the response of the reformer (11), and a fuel supply device (16) for controlling the supply of the second flow rate signal to the reformer (11). And a step of outputting a fifth flow rate signal for selecting a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. And, based on the fifth flow rate signal, forming a sixth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the reformer (11) so as to have a preset steam / carbon ratio; The flow signal controls the supply of that water to the reformer (11) And a step of outputting to the feeder (17).
[0021]
Furthermore, the electric fuel supply amount control method of the present invention is based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the fuel gas reformer (11) of the fuel cell (12). Converting the signal into a second flow signal adapted to the response of the reformer (11), and based on the first flow signal and the second flow signal, the first flow signal and the second flow signal. A third flow rate signal indicating the flow rate of the fuel is formed by a low value of the fuel flow rate, and a fuel supply device (16) for controlling the supply of the third flow rate signal to the reformer (11). And a step of outputting a fifth flow rate signal for selecting a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. And a predetermined steam based on the fifth flow rate signal. Forming a sixth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the reformer (11) so as to obtain a carbon ratio, and supplying the sixth flow rate signal to the water reformer (11). And outputting to the controlled water supply device (17).
[0022]
In order to solve the above problems, a program according to the present invention is based on a first flow rate signal indicating a flow rate of fuel supplied to a reformer (11) for fuel gas of a fuel cell (12). The flow rate signal is converted into a second flow rate signal that matches the response of the reformer (11), and the first flow rate signal and the second flow rate signal are based on the first flow rate signal and the second flow rate signal. A step of forming a third flow rate signal indicating the flow rate of the fuel based on a low value of the signal, and a fuel supply device for controlling the supply of the third flow rate signal to the reformer (11). Based on the step of outputting to 16) and the second flow rate signal, a fourth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the reformer (11) is formed so as to have a preset steam / carbon ratio. Step and its fourth flow signal, the water Executing the method comprising the steps of outputting to a water supply device for controlling the supply to the quality (11) (17) to the computer.
[0023]
Further, the program relating to the present invention is based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer (11) for the fuel gas of the fuel cell (12). The step of converting the second flow rate signal to the response of (11) and the step of outputting the second flow rate signal to the fuel supply device (16) for controlling the supply of the fuel to the reformer (11). And, based on the first flow rate signal and the second flow rate signal, outputting a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected; Based on the flow signal, forming a sixth flow signal indicating the flow rate of water to be supplied to the reformer (11) so as to have a preset steam / carbon ratio; Water supply for controlling the supply of water to the reformer (11) Executing the method comprising the step of outputting to the device (17) to the computer.
[0024]
Furthermore, the program relating to the present invention is based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer (11) for the fuel gas of the fuel cell (12). Based on the step of converting to the second flow rate signal conforming to the response of (11) and the first flow rate signal and the second flow rate signal, the lower value of the first flow rate signal and the second flow rate signal The step of forming a third flow rate signal indicating the flow rate of the fuel and the step of outputting the third flow rate signal to the fuel supply device (16) for controlling the supply of the fuel to the reformer (11). And, based on the first flow rate signal and the second flow rate signal, outputting a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected; Pre-set steam / capacity based on the flow signal Forming a sixth flow rate signal indicating a flow rate of water supplied to the reformer (11) so as to obtain a Bonn ratio, and supplying the sixth flow rate signal to the reformer (11). And causing the computer to execute a method comprising the step of outputting to the controlled water supply device (17).
[0025]
In the fuel supply amount control method and program described above, the order of the steps can be changed within a range where no contradiction occurs.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a fuel supply amount control device, a fuel supply amount control method, and a power supply system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the same or equivalent parts will be described with the same reference numerals.
[0027]
Example 1
A first embodiment of a power supply system to which a fuel supply amount control apparatus and a fuel supply amount control method according to the present invention are applied will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration in the first embodiment of the power supply system to which the fuel supply amount control apparatus and the fuel supply amount control method according to the present invention are applied.
[0028]
The power supply system includes a fuel supply amount control device 1, a reformer load amount control unit 2, a load power calculation unit 10, a reformer 11 having a reforming unit 21 and an evaporator 22, a fuel cell (FC) 12, A power conditioner 13, a fuel flow control valve 16, and a water flow control valve 17 are provided.
[0029]
The power supply system is connected in parallel to a system power supply 19 and a load 18 on the premises such as a building where the power supply system is installed. Then, power is supplied to the load 18. In the line of the load 18, a voltmeter 24 and an ammeter 23 are installed in order to calculate the magnitude of power supplied from the power supply system and the system power supply 19.
[0030]
In the present invention, when fuel and water are supplied to the reformer 11, even if the supply amounts of the fuel and water change suddenly, the fuel supply amount control device 1 controls the reformer 21 in the reformer 21. The fuel flow control valve 16 and the water flow control valve 17 are controlled so as to keep the steam / carbon ratio at or above the carbon deposition limit. In this embodiment, when the supply amount changes, the fuel supply is set to be appropriately small. By doing so, the catalytic activity of the reformer does not decrease due to insufficient steam, and it is possible to supply power stably.
[0031]
Each configuration will be described below.
A fuel flow rate control valve 16 as a fuel supply device is a raw fuel flow rate set value F from a fuel supply amount control device 1 (described later).01Based on the raw fuel F supplied to the reforming section 21 (described later) of the reformer 11 (described later).1Control the amount of supply. Here, raw fuel F1Is a fuel supplied to the reformer 11 and is an organic hydrocarbon-based material. Organic hydrocarbon materials (fuel gas) are exemplified by natural gas (methane), propane gas, and methanol. In this embodiment, it is natural gas (methane).
[0032]
A water flow rate control valve 17 as a water supply device is a water flow rate set value W from a fuel supply amount control device 1 (described later).01Based on the above, the supply amount of water W supplied to the evaporator 22 (described later) of the reformer 11 is controlled.
[0033]
The reformer 11 includes a reforming unit 21 and an evaporator 22.
The evaporator 22 supplies water W (flow rate W) supplied from the water flow rate control valve 17.11) To generate water vapor S. Water vapor S (flow rate S11) Is sent to the reforming unit 21. The reforming unit 21 supplies the raw fuel F supplied from the fuel flow control valve 16.1And the steam S supplied from the evaporator 22 to perform a steam reforming reaction to obtain a desired reformed gas F2(Gas consisting mainly of water vapor and hydrogen). Reformed gas F2Control of the amount of hydrogen in the fuel is controlled by operating pressure and temperature, raw fuel F1It is possible to carry out by controlling the supply amount (composition) of water W and the like. In this embodiment, the raw fuel F1And it controls by the supply amount of water W.
[0034]
The fuel cell (FC) 2 is supplied with the reformed gas F2Is supplied to the anode side (not shown), a gas containing oxygen (such as air) is supplied to the cathode side (not shown), and power is generated by an electrochemical reaction (battery reaction) in the electrolyte. FC output power P as output power of the fuel cell 2FC(Hereafter, the current is referred to as “FC output current IFC”, The voltage“ FC output voltage VFC”) Is direct current power. The fuel cell 2 is exemplified by a solid polymer type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, and a solid electrolyte type. FC output power PFCIs output to the power conditioner 13.
[0035]
The power conditioner 13 as the power conversion unit is configured to output the FC output power PFCInverter output power P, which is output power having a desired voltage and frequencyINV(Hereafter, the current is referred to as “inverter output current IINV”, The voltage“ Inverter output voltage VINV”And output to the load 18.
[0036]
The load power calculation unit 10 serving as the load power unit includes an AC load power P supplied from the system power supply 19 and the power supply system to the load 18.DMD(Hereinafter referred to as “AC load power PDMD", The voltage is" AC load voltage VDMD”, The current“ AC load current IDMD”) Is the AC load current I measured by the ammeter 23DMDAC load voltage V measured by the voltmeter 24DMDBased on and.
[0037]
The reformer load amount control unit 2 as the control unit is connected to the AC load power P from the load power calculation unit 10.DMDBased on the operating conditions of the reformer 11 (load amount: raw fuel F supplied to the reformer 11 (reformed)1Flow rate F11) Is calculated. And the flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadIs output to the fuel supply amount control device 1.
[0038]
The fuel supply amount control device 1 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadThe fuel flow control valve 16 is11And the water flow control valve 17 has a flow rate W11Raw fuel flow rate setting value F so that water W can flow01And water flow setting value W01Is generated.
Also, the raw fuel flow set value F01And water flow setting value W01Is the flow rate F considering the delay in the response of the reformer 1111And flow rate W11It is a signal which shows.
Generated raw fuel flow rate setting value F01And water flow setting value W01Are output to the fuel flow control valve 16 and the water flow control valve 17, respectively.
[0039]
Here, the fuel supply amount control device 1 will be further described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel supply amount control apparatus 1 according to the present invention.
The fuel supply amount control device 1 includes a response unit 4, a low value selection unit 3, and an adjustment unit 5.
[0040]
The response unit 4 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadBased on the input indicated by (A) in the figure (hereinafter referred to as “first flow rate signal”), the first flow rate signal is adjusted and output as the second flow rate signal to the low value selection unit 3 and the adjustment unit 5. . In the adjustment, the first flow rate signal is caused to correspond to a delay in the supply of water vapor (a delay in the response of the reformer 11) due to a delay in the evaporation of water in the evaporator 22.
[0041]
Using FIG. 8, the first flow rate signal (reformer load signal Rload) Will be further described.
FIG. 8 is different from the present invention in that the raw fuel F supplied to the reforming unit 21 of the reformer 11 when the output timing is not adjusted.1It is a graph which shows an example of the time change of the flow volume of water vapor | steam S. The vertical axis represents the raw fuel F at the inlet of the reforming section 21.1And the flow rate of water vapor S. The horizontal axis is time.
Solid curve in figure: Raw fuel F1The flow rate of shows a time change similar to the first flow rate signal at the position of FIG. That is, the raw fuel flow rate (= first flow rate signal) decreases rapidly at time t1 and increases rapidly at time t2, and the response is good.
On the other hand, the broken line curve: water vapor (= water vapor S) flow rate shows a time change delayed from the first flow signal at the position of FIG. That is, the water vapor flow rate responds gently at time t1 and decreases transiently. At time t2, it responds slowly and increases transiently.
[0042]
Therefore, for a while after t1 in the figure, the raw fuel F is longer than planned.1Is supplied to the reforming section 22 (region A). In addition, for a while after t2 in the figure, the steam S is less than planned (region B) and is supplied to the reforming unit 22. Here, in the region indicated by B, the raw fuel F1Since the S / C in the reformer 11 is reduced, there is a possibility that carbon is deposited on the catalyst surface. If it becomes so, it will be in the situation where a catalyst activity falls.
[0043]
In order to avoid it, the raw fuel F1Is adjusted so as to be changed in the same manner as the dashed curve: water vapor flow rate. That is, in FIG. 8, a solid curve (raw fuel F1The flow rate is set to a shape similar to that of the dashed curve (water vapor). Specifically, the first flow rate signal is multiplied by an appropriate transfer function taking into account the responsiveness of the evaporator 22 and output as a second flow rate signal (having a curve similar to the dashed curve). The transfer function is determined by the reformer 11 and its peripheral devices. For example, a first-order lag response function, a dead time response function, a second-order lag response function, or a combination thereof.
[0044]
However, the delay in the response of the evaporator 22 is caused by a rapid change in the supply amount of the water W, and is not necessarily caused by a gradual change.
[0045]
Based on the first flow rate signal (the input indicated by (A) in FIG. 1) and the second flow rate signal (the output indicated by (B) in FIG. 1), the low value selection unit 3 The third flow rate signal (the output indicated by (C) in FIG. 1) for selecting the lower value of the second flow rate signals is used as the raw fuel F.1Indicating the flow rate of the fuel (= raw fuel flow rate setting value F01To the fuel flow control valve 16.
[0046]
The adjusting unit 5 multiplies the second flow rate signal by a predetermined coefficient based on the second flow rate signal (the output indicated by (B) in the figure) so as to obtain a predetermined S / C, thereby reducing the water vapor flow rate. The fourth flow rate signal (output indicated by (D) in the figure = water flow rate set value W01To the water flow rate control valve 17.
The predetermined coefficient is the raw fuel F1It is also possible to make it variable according to the flow rate. In that case, the raw fuel flow rate setting value F01A predetermined coefficient is determined based on the output of.
[0047]
Next, the operation in the first embodiment of the fuel supply amount control method and the power supply system to which the fuel supply amount control apparatus of the present invention is applied will be described.
[0048]
Referring to FIG. 2, the fuel flow rate control valve 16 has a raw fuel flow rate set value F01Raw fuel F based on1Flow rate F11Is supplied to the reformer 11. At the same time, the water flow rate control valve 1701The flow rate W of water W based on11Is supplied to the reformer 11.
[0049]
The evaporator 22 of the reformer 11 generates water vapor S using the supplied water W. Then, it is supplied to the reforming unit 21. At this time, S / C is a desired value or more. The reforming unit 21 of the reformer 11 is supplied with the supplied raw fuel F1And steam S are used to perform a steam reforming reaction to produce a desired reformed gas F2(Gas consisting mainly of water vapor and hydrogen). The flow rate is F21It is.
[0050]
The fuel cell 12 is supplied with the reformed gas F2And air (supplied from an oxidant supply line not shown) are used to generate electricity through an electrochemical reaction (battery reaction). Generated FC output power PFCIs output to the power conditioner 13.
[0051]
The power conditioner 13 has an FC output power PFC, Inverter output power P having a desired voltage and frequencyINVAnd supplied to the load 18. At that time, FC output current IFCFC output current command IFC *FC output current I so thatFCTo control.
The load power calculation unit 10 is configured to load the AC load power P consumed by the load 18.DMDAC load current I measured by ammeter 23 and voltmeter 24DMDAnd AC load voltage VDMDCalculate based on And the calculated AC load power PDMDIs output to the reformer load amount control unit 2.
[0052]
The reformer load amount control unit 2 receives the AC load power P from the load power calculation unit 10.DMDBased on the AC load power PDMDFuel F required to output1Flow rate F11Ask for. And the flow rate F11Reformer load signal RloadIs output to the fuel supply amount control device 1.
[0053]
The fuel supply amount control device 1 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadThe raw fuel flow rate setting value F for controlling the fuel flow rate control valve 16 and the water flow rate control valve 17 based on01And water flow setting value W01Is generated.
[0054]
Each signal in the fuel supply amount control device 1 will be further described.
FIG. 3 is a graph showing an example of a time change of each signal in the fuel supply amount control apparatus 1 according to the present invention.
3A to 3D correspond to (A) the first flow signal to (D) the fourth flow signal in FIG. The vertical axis represents signal intensity, and the horizontal axis represents time. The lowermost graph represents (D) fourth flow rate signal / (C) third flow rate signal = S / C in FIG. The vertical axis is the S / C horizontal axis, and the time is time. The five graphs on the right side of FIG.1Is a temporary decrease, and the five graphs on the left show the raw fuel F1Is a temporary increase.
[0055]
The five graphs on the left side of FIG. 3 will be described.
FIG. 3A shows the reformer load signal R shown in FIG.loadIs a first flow rate signal.
Based on the input of the first flow rate signal, the response unit 4 converts the first flow rate signal by a transfer function (in this embodiment, a first order lag response: assuming that the response delay of the evaporator 22 is a first order lag), The second flow rate signal indicated by 3 (B) is output.
The low value selection unit 3 is configured with a low value based on the input of the first flow rate signal (FIG. 3A) and the second flow rate signal (FIG. 3B). A third flow signal (= raw fuel flow set value F)01) Is output.
Based on the input of the second flow rate signal (FIG. 3B), the adjusting unit 5 is a fourth flow rate signal (= water flow rate) shown in FIG. 3D, which is a value obtained by multiplying the value by a predetermined S / C. Set value W01) Is output.
[0056]
At this time, in FIG. 3C, the third flow rate signal (= raw fuel flow rate setting value F)01) Is formed from a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal. Therefore, if the signal (FIG. 3, the lowest stage) indicating S / C (= (D) fourth flow rate signal / (C) third flow rate signal) is a predetermined value at time 0 to t1, the raw fuel F1Even during the period of time t1 to t2 in which is temporarily increased, the value always becomes a predetermined value or more. Therefore, since the amount of water vapor is sufficient, the catalytic activity does not decrease.
[0057]
The graph on the right side of FIG.1Is a signal that temporarily decreases, as in the case of the five graphs on the left, a signal indicating S / C (= (D) fourth flow signal / (C) third flow signal) (FIG. 3, If the lowermost stage is a predetermined value at time 0 to t1, the raw fuel F1The value is always greater than or equal to a predetermined value at the time t1 to t2 when the time is temporarily decreased and the time t2 to t3 where the influence remains.
[0058]
Each of the above components (fuel supply amount control device 1, reformer load amount control unit 2, load power calculation unit 10, reformer 11, fuel cell 12, power conditioner 13, fuel flow rate control valve 16, water flow rate control valve The operation 17) is performed by a control unit (not shown) that controls the whole. A controller (not shown) may be provided for each of several configurations.
[0059]
With the above operation, even when the load value fluctuates with respect to the supply of fuel and water to the reformer 11, the S / C does not become smaller than a predetermined value, and carbon is deposited on the catalyst. You can avoid that. Therefore, it is possible to suppress a decrease in catalyst activity.
[0060]
(Example 2)
A second embodiment of a power supply system to which a fuel supply amount control apparatus and a fuel supply amount control method according to the present invention are applied will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration in a second embodiment of a power supply system to which the fuel supply amount control apparatus and the fuel supply amount control method according to the present invention are applied.
[0061]
The power supply system includes a fuel supply amount control device 1, a reformer load amount control unit 2, a load power calculation unit 10, a reformer 11 having a reforming unit 21 and an evaporator 22, a fuel cell (FC) 12, A power conditioner 13, a fuel flow control valve 16, and a water flow control valve 17 are provided.
[0062]
The power supply system is connected in parallel to a system power supply 19 and a load 18 on the premises such as a building where the power supply system is installed. Then, power is supplied to the load 18. In the line of the load 18, a voltmeter 24 and an ammeter 23 are installed in order to calculate the magnitude of power supplied from the power supply system and the system power supply 19.
[0063]
The present embodiment is different from the first embodiment in that, when the supply amounts of fuel and water change rapidly, the supply of water is set appropriately large. By doing so, the catalytic activity of the reformer does not decrease due to insufficient steam, and it is possible to supply power stably.
[0064]
Here, the fuel flow rate control valve 16, the water flow rate control valve 17, the reformer 11, the fuel cell 2, the power conditioner 13, the load power calculation unit 10, and the reformer load amount control unit 2 are the same as those in the first embodiment. Since it is the same, the description will be given.
[0065]
The fuel supply amount control device 1 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadThe fuel flow control valve 16 is11And the water flow control valve 17 has a flow rate W11Raw fuel flow rate setting value F so that water W can flow01And water flow setting value W01Is generated.
Also, the raw fuel flow set value F01And water flow setting value W01Is the flow rate F considering the delay in the response of the reformer 1111And flow rate W11It is a signal which shows.
Generated raw fuel flow rate setting value F01And water flow setting value W01Are output to the fuel flow control valve 16 and the water flow control valve 17, respectively.
[0066]
Here, the fuel supply amount control apparatus 1 of the present embodiment will be further described.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the fuel supply amount control device 1 of the present invention.
The fuel supply amount control device 1 includes a response unit 4, a high value selection unit 6, and an adjustment unit 5.
[0067]
The response unit 4 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadBased on (the first flow rate signal indicated by (A) in the figure), the first flow rate signal is adjusted and output to the high value selection unit 6 as the second flow rate signal. At the same time, the response unit 4 sends the second flow rate signal to the raw fuel F.1Flow rate F11Raw fuel flow rate setting value F to control01Is output to the fuel flow control valve 16. In the adjustment, the first flow rate signal is caused to correspond to a delay in the supply of water vapor (a delay in the response of the reformer 11) due to a delay in the evaporation of water in the evaporator 22.
The first flow rate signal (reformer load signal Rload) Is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted (however, “FIG. 1” in the description of the first embodiment using FIG. 8 is replaced with “FIG. 4”).
[0068]
Based on the first flow rate signal (the input indicated by (A) in the figure) and the second flow rate signal (the output indicated by (B) in the figure), the high value selection unit 6 performs the first flow rate signal and the second flow rate. A fifth flow rate signal (an output indicated by (E) in the figure) for selecting a high value among the signals is output to the adjustment unit 5.
Based on the fifth flow rate signal (the output indicated by (E) in the figure), the adjusting unit 5 multiplies the fifth flow rate signal by a predetermined coefficient so as to obtain a predetermined S / C, and thereby adjusts the water vapor flow rate. 6th flow rate signal (output indicated by (D) in the figure = water flow rate set value W01To the water flow rate control valve 17.
The predetermined coefficient is the raw fuel F1It is also possible to make it variable according to the flow rate. In that case, the raw fuel flow rate setting value F01A predetermined coefficient is determined based on the output of.
[0069]
Next, the operation in the second embodiment of the fuel supply amount control method and the power supply system to which the fuel supply amount control apparatus of the present invention is applied will be described.
[0070]
The fuel supply amount control device 1 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadThe raw fuel flow rate setting value F for controlling the fuel flow rate control valve 16 and the water flow rate control valve 17 based on01And water flow setting value W01Is generated.
[0071]
Each signal in the fuel supply amount control device 1 will be further described.
FIG. 5 is a graph showing an example of a time change of each signal in the fuel supply amount control apparatus 1 according to the present invention.
5 (A), (B), (E), and (D) are (A) the first flow signal, (B) the second flow signal, (E) the fifth flow signal, and (D) the first flow signal in FIG. 6 flow rate signals are supported. The vertical axis represents signal intensity, and the horizontal axis represents time. The lowermost graph represents (D) sixth flow rate signal / (B) second flow rate signal = S / C in FIG. The vertical axis is the S / C horizontal axis, and the time is time. The five graphs on the right side of FIG.1Is a temporary decrease, and the five graphs on the left show the raw fuel F1Is a temporary increase.
[0072]
The five graphs on the left side of FIG. 5 will be described.
FIG. 5A shows the reformer load signal R shown in FIG.loadIs a first flow rate signal.
Based on the input of the first flow rate signal, the response unit 4 converts the first flow rate signal by a transfer function (in this embodiment, a first order lag response: assuming that the response delay of the evaporator 22 is a first order lag), 5 (B) second flow rate signal (= raw fuel flow rate set value F01) Is output.
The high value selection unit 6 is shown in FIG. 5 (E), which is configured with a high value based on the input of the first flow rate signal (FIG. 5 (A)) and the second flow rate signal (FIG. 5 (B)). The fifth flow rate signal is output.
Based on the input of the fifth flow rate signal (FIG. 5E), the adjusting unit 5 is a sixth flow rate signal (= water flow rate) shown in FIG. 5D, which is a value obtained by multiplying the value by a predetermined S / C. Set value W01) Is output.
[0073]
At this time, in FIG. 5E, the fifth flow rate signal includes the first flow rate signal and the second flow rate signal (= raw fuel flow rate set value F).01). Accordingly, a sixth flow rate signal (= water flow rate set value W) obtained by multiplying the value by a predetermined value (S / C).01) Based on S / C (= (D) sixth flow rate signal / (B) second flow rate signal) (FIG. 5, lowest stage) is a predetermined value at time 0 to t1, Fuel F1Even during the period of time t1 to t2 in which is temporarily increased, the value always becomes a predetermined value or more. Therefore, since the amount of water vapor is sufficient, the catalytic activity does not decrease.
[0074]
The graph on the right side of FIG.1Is a temporary decrease, as in the case of the five graphs on the left side, a signal indicating S / C (= (D) sixth flow rate signal / (B) second flow rate signal) (FIG. 5, If the lowermost stage is a predetermined value at time 0 to t1, the raw fuel F1The value is always greater than or equal to a predetermined value at the time t1 to t2 when the time is temporarily decreased and the time t2 to t3 where the influence remains.
[0075]
Since other operations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0076]
With the above operation, even when the load value fluctuates with respect to the supply of fuel and water to the reformer 11, the S / C does not become smaller than a predetermined value, and carbon is deposited on the catalyst. You can avoid that. Therefore, it is possible to suppress a decrease in catalyst activity.
[0077]
      (Example 3)
  A third embodiment of a power supply system to which a fuel supply amount control apparatus and a fuel supply amount control method according to the present invention are applied will be described with reference to the drawings.
  FIG. 2 shows a power supply system to which the fuel supply amount control apparatus and the fuel supply amount control method according to the present invention are applied.3It is a figure which shows the structure in embodiment of this.
[0078]
The power supply system includes a fuel supply amount control device 1, a reformer load amount control unit 2, a load power calculation unit 10, a reformer 11 having a reforming unit 21 and an evaporator 22, a fuel cell (FC) 12, A power conditioner 13, a fuel flow control valve 16, and a water flow control valve 17 are provided.
[0079]
The power supply system is connected in parallel to a system power supply 19 and a load 18 on the premises such as a building where the power supply system is installed. Then, power is supplied to the load 18. In the line of the load 18, a voltmeter 24 and an ammeter 23 are installed in order to calculate the magnitude of power supplied from the power supply system and the system power supply 19.
[0080]
The present embodiment is different from the first and second embodiments in that when the supply amounts of fuel and water are rapidly changed, the fuel supply is set appropriately small and the water supply is set appropriately large. By doing so, the catalytic activity of the reformer does not decrease due to insufficient steam, and it is possible to supply power stably.
[0081]
Here, the fuel flow rate control valve 16, the water flow rate control valve 17, the reformer 11, the fuel cell 2, the power conditioner 13, the load power calculation unit 10, and the reformer load amount control unit 2 are the same as those in the first embodiment. Since it is the same, the description will be given.
[0082]
The fuel supply amount control device 1 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadThe fuel flow control valve 16 is11And the water flow control valve 17 has a flow rate W11Raw fuel flow rate setting value F so that water W can flow01And water flow setting value W01Is generated.
Also, the raw fuel flow set value F01And water flow setting value W01Is the flow rate F considering the delay in the response of the reformer 1111And flow rate W11It is a signal which shows.
Generated raw fuel flow rate setting value F01And water flow setting value W01Are output to the fuel flow control valve 16 and the water flow control valve 17, respectively.
[0083]
Here, the fuel supply amount control apparatus 1 of the present embodiment will be further described.
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the fuel supply amount control device 1 of the present invention.
The fuel supply amount control device 1 includes a response unit 4, a low value selection unit 3, a high value selection unit 6, and an adjustment unit 5.
[0084]
The response unit 4 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadBased on (first flow rate signal indicated by (A) in the figure), the first flow rate signal is adjusted and output to the low value selection unit 3 and the high value selection unit 6 as the second flow rate signal (FIG. 6B). To do. In the adjustment, the first flow rate signal is caused to correspond to a delay in the supply of water vapor (a delay in the response of the reformer 11) due to a delay in the evaporation of water in the evaporator 22.
The first flow rate signal (reformer load signal Rload) Is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted (however, “FIG. 1” in the description of the first embodiment using FIG. 8 is replaced with “FIG. 6”).
[0085]
The low value selection unit 3 is configured to input a first flow rate signal (input indicated by (A) in FIG. 6) and a second flow rate signal (input indicated by (B) in FIG. 6). And the third flow rate signal (= raw fuel flow rate setting value F) indicated by (C) in FIG.01) Is output.
[0086]
Based on the first flow rate signal (input indicated by 6 (A) in the figure) and the second flow rate signal (output indicated by (B) in FIG. 6), the high value selection unit 6 A fifth flow rate signal (an output indicated by (E) in FIG. 6) for selecting a high value of the two flow rate signals is output to the adjustment unit 5.
Based on the fifth flow rate signal (the output indicated by (E) in FIG. 6), the adjusting unit 5 multiplies the fifth flow rate signal by a predetermined coefficient so as to obtain a predetermined S / C, and the flow rate of water vapor. A sixth flow rate signal (output indicated by (D) in the figure = water flow rate set value W01To the water flow rate control valve 17.
The predetermined coefficient is the raw fuel F1It is also possible to make it variable according to the flow rate. In that case, the raw fuel flow rate setting value F01A predetermined coefficient is determined based on the output of.
[0087]
Next, the operation in the third embodiment of the fuel supply amount control method and the power supply system to which the fuel supply amount control apparatus of the present invention is applied will be described.
[0088]
The fuel supply amount control device 1 is a raw fuel F supplied to the reformer 11.1Flow rate F11Reformer load signal R indicatingloadThe raw fuel flow rate setting value F for controlling the fuel flow rate control valve 16 and the water flow rate control valve 17 based on01And water flow setting value W01Is generated.
[0089]
Each signal in the fuel supply amount control device 1 will be further described.
FIG. 7 is a graph illustrating an example of a time change of each signal in the fuel supply amount control apparatus 1 according to the present invention.
7 (A), (B), (C), (E), and (D) are (A) the first flow signal, (B) the second flow signal, and (C) the third flow signal in FIG. (E) corresponds to the fifth flow signal and (D) the sixth flow signal. The vertical axis represents signal intensity, and the horizontal axis represents time. Further, the lowermost graph represents (D) sixth flow rate signal / (C) third flow rate signal = S / C in FIG. The vertical axis is S / C, and the horizontal axis is time. The five graphs on the right side of FIG.1Is a temporary decrease, and the five graphs on the left show the raw fuel F1Is a temporary increase.
[0090]
The five graphs on the left side of FIG. 7 will be described.
FIG. 7A shows the reformer load signal R shown in FIG.loadIs a first flow rate signal.
Based on the input of the first flow rate signal, the response unit 4 converts the first flow rate signal by a transfer function (in this embodiment, a first order lag response: assuming that the response delay of the evaporator 22 is a first order lag), The second flow rate signal indicated by 7 (B) is output.
The low value selector 3 is configured with a low value based on the input of the first flow rate signal (FIG. 7A) and the second flow rate signal (FIG. 7B). A third flow signal (= raw fuel flow set value F)01) Is output.
The high value selection unit 6 is shown in FIG. 7 (E), which is configured with a high value based on the input of the first flow rate signal (FIG. 7 (A)) and the second flow rate signal (FIG. 7 (B)). The fifth flow rate signal is output.
Based on the input of the seventh flow rate signal (FIG. 7E), the adjusting unit 5 is a sixth flow rate signal (= water flow rate) shown in FIG. 7D, which is a value obtained by multiplying the value by a predetermined S / C. Set value W01) Is output.
[0091]
At this time, in FIG. 7C, the third flow rate signal (= raw fuel flow rate set value F)01) Is formed from a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal. Further, the fifth flow rate signal includes the first flow rate signal and the second flow rate signal (= raw fuel flow rate setting value F).01). Accordingly, a sixth flow rate signal (= water flow rate set value W) obtained by multiplying the fifth flow rate signal by a predetermined value (S / C).01) And the third flow rate signal, and a signal (FIG. 7, the lowermost stage) indicating S / C (= (D) sixth flow rate signal / (C) third flow rate signal) is from time 0 to t1. In the case of a predetermined value, the raw fuel F1The value is always greater than or equal to a predetermined value at the time t1 to t2 when is temporarily increased and the time t2 to t3 where the influence remains. Therefore, since the amount of water vapor is sufficient, the catalytic activity does not decrease.
[0092]
Further, the graph on the right side of FIG.1Is a temporary decrease, as in the case of the five graphs on the left side, a signal indicating S / C (= (D) sixth flow rate signal / (C) third flow rate signal) (FIG. 7, If the lowermost stage is a predetermined value at time 0 to t1, the raw fuel F1The value is always greater than or equal to a predetermined value at the time t1 to t2 when the time is temporarily decreased and the time t2 to t3 where the influence remains.
[0093]
Since other operations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0094]
With the above operation, even when the load value fluctuates with respect to the supply of fuel and water to the reformer 11, the S / C does not become smaller than a predetermined value, and carbon is deposited on the catalyst. You can avoid that. Therefore, it is possible to suppress a decrease in catalyst activity. Since the decrease in catalyst activity is suppressed, the cost of the catalyst can be reduced.
[0095]
In the present invention, the increase / decrease timing of the fuel flow rate can be executed in accordance with the increase / decrease of the steam flow rate, and the reformer 11 can be operated under stable reforming conditions. Accordingly, it is possible to stably operate the fuel cell 12 using the same over a long period of time. That is, it becomes possible to stably supply power including the fuel cell.
[0096]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the flow rates of the raw fuel and steam supplied to the reformer for the fuel cell are increased or decreased in response to fluctuations in the AC load, there is no shortage in the supply of steam, and the reformer due to insufficient steam Thus, it is possible to control the flow rates of the fuel and water vapor so that the catalytic activity is not lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration in an embodiment of a fuel supply amount control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration in an embodiment of a power supply system according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the correspondence of the time change of each signal in the fuel supply amount control device.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration in another embodiment of a power supply system according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the correspondence of time variation of each signal in the fuel supply amount control device.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of still another embodiment of the power supply system according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the correspondence of the time change of each signal in the fuel supply amount control device.
FIG. 8 is a graph showing temporal changes in the flow rates of raw fuel and water vapor by a conventional fuel supply amount control device.
[Explanation of symbols]
1 Fuel supply control device
2 Reformer load control unit
3 Low value selection part
4 response section
5 Adjustment part
6 High price selection part
10 Load power calculator
11 Reformer
12 Fuel cell (FC)
13 Power conditioner
16 Fuel flow control valve
17 Water flow control valve
18 Load
19 Power supply
21 reformer
22 Evaporator
23 Ammeter
24 Voltmeter

Claims (13)

燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて変換し、第２流量信号として出力する応答部と、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の低値が選択される前記燃料の流量を示す第３流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力する低値選択部と、
前記第２流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第４流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力する調節部と、
を具備する、
燃料及び水供給量制御装置。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water A response unit that converts the output using a transfer function indicating the output and outputs the second flow rate signal;
Based on the first flow rate signal and the second flow rate signal, a third flow rate signal indicating a flow rate of the fuel for which a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected is represented by the fuel. A low value selector that outputs to a fuel supply device that controls the supply to the reformer,
A regulator that outputs a fourth flow rate signal indicating a flow rate of water supplied to the reformer based on the second flow rate signal to a water supply device that controls supply of the water to the reformer;
Comprising
Fuel and water supply control device. 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて変換し、第２流量信号として前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力する応答部と、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力する高値選択部と、
前記第５流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第６流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力する調節部と、
を具備する、
燃料及び水供給量制御装置。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water A response unit for converting to a fuel supply device that controls the supply of the fuel to the reformer as a second flow rate signal;
A high value selection unit that outputs a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
A control unit that outputs a sixth flow rate signal indicating a flow rate of water supplied to the reformer based on the fifth flow rate signal to a water supply device that controls supply of the water to the reformer;
Comprising
Fuel and water supply control device. 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて変換し、第２流量信号として出力する応答部と、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の低値が選択される前記燃料の流量を示す第３流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力する低値選択部と、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力する高値選択部と、
前記第５流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第６流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力する調節部と、
を具備する、
燃料及び水供給量制御装置。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water A response unit that converts the output using a transfer function indicating the output and outputs the second flow rate signal;
Based on the first flow rate signal and the second flow rate signal, a third flow rate signal indicating a flow rate of the fuel for which a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected is represented by the fuel. A low value selector that outputs to a fuel supply device that controls the supply to the reformer,
A high value selection unit that outputs a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
A control unit that outputs a sixth flow rate signal indicating a flow rate of water supplied to the reformer based on the fifth flow rate signal to a water supply device that controls supply of the water to the reformer;
Comprising
Fuel and water supply control device. 前記第１流量信号は、前記燃料電池の電力を供給する負荷の大きさに基づいて決定される、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料及び水供給量制御装置。The first flow rate signal is determined based on a magnitude of a load that supplies power of the fuel cell.
The fuel and water supply amount control device according to any one of claims 1 to 3. 前記改質器の前記応答は、前記水を用いて水蒸気を生成する前記改質器の有する蒸発器の応答である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料及び水供給量制御装置。The response of the reformer is a response of an evaporator included in the reformer that generates steam using the water.
The fuel and water supply amount control device according to any one of claims 1 to 4. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記燃料及び水供給量制御装置と、
前記第２信号または前記第３信号に基づいて、前記燃料の前記改質器への供給を制御する前記燃料供給装置と、
前記第４信号または前記第６信号に基づいて、前記水の前記改質器への供給を制御する前記水供給装置と、
前記燃料と前記水とに基づいて、改質ガスを生成する前記改質器と、
前記改質ガスと酸素を含むガスとを用いて電力としての燃料電池電力を発生する前記燃料電池と、
前記電力を負荷に供給可能なように変換し、前記負荷へ出力する電力変換部と、
前記負荷の大きさを求める負荷電力部と、
前記負荷の大きさに基づいて、前記第１流量信号を出力する制御部と、
を具備する、
電力供給システム。The fuel and water supply amount control device according to any one of claims 1 to 5,
The fuel supply device for controlling supply of the fuel to the reformer based on the second signal or the third signal;
The water supply device for controlling the supply of the water to the reformer based on the fourth signal or the sixth signal;
The reformer for generating a reformed gas based on the fuel and the water;
The fuel cell that generates fuel cell power as electric power using the reformed gas and a gas containing oxygen;
A power converter that converts the power to be able to be supplied to a load and outputs the power to the load;
A load power unit for determining the magnitude of the load;
A control unit that outputs the first flow rate signal based on the magnitude of the load;
Comprising
Power supply system. 前記改質器に供給される前記燃料と前記水とに基づくスチーム／カーボン比は、予め設定された値以上である、
請求項６に記載の電力供給システム。The steam / carbon ratio based on the fuel and water supplied to the reformer is greater than or equal to a preset value;
The power supply system according to claim 6. 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて第２流量信号に変換するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の低値により、前記燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、
前記第３流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力するステップと、
前記第２流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第４流量信号を形成するステップと、
前記第４流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力するステップと、
を具備する、
燃料及び水供給量制御方法。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water Converting to a second flow rate signal using a transfer function indicating :
Forming a third flow rate signal indicative of the flow rate of the fuel based on a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
Outputting the third flow rate signal to a fuel supply device for controlling supply of the fuel to the reformer;
A step of based on said second flow rate signal, to form a fourth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the front Kiaratame reformer,
Outputting the fourth flow rate signal to a water supply device for controlling supply of the water to the reformer;
Comprising
Fuel and water supply control method. 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて第２流量信号に変換するステップと、
前記第２流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、
前記第５流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、
前記第６流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力するステップと、
を具備する、
燃料及び水供給量制御方法。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water Converting to a second flow rate signal using a transfer function indicating :
Outputting the second flow rate signal to a fuel supply device that controls the supply of the fuel to the reformer;
Outputting a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
A step of based on said fifth flow signal to form a sixth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the front Kiaratame reformer,
Outputting the sixth flow rate signal to a water supply device for controlling the supply of the water to the reformer;
Comprising
Fuel and water supply control method. 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて第２流量信号に変換するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の低値により、前記燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、
前記第３流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、
前記第５流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、
前記第６流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力するステップと、
を具備する、
燃料及び水供給量制御方法。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water Converting to a second flow rate signal using a transfer function indicating :
Forming a third flow rate signal indicative of the flow rate of the fuel based on a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
Outputting the third flow rate signal to a fuel supply device for controlling supply of the fuel to the reformer;
Outputting a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
A step of based on said fifth flow signal to form a sixth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the front Kiaratame reformer,
Outputting the sixth flow rate signal to a water supply device for controlling the supply of the water to the reformer;
Comprising
Fuel and water supply control method. 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて第２流量信号に変換するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の低値により、前記燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、
前記第３流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力するステップと、
前記第２流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第４流量信号を形成するステップと、
前記第４流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力するステップと、
を具備する方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water Converting to a second flow rate signal using a transfer function indicating :
Forming a third flow rate signal indicative of the flow rate of the fuel based on a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
Outputting the third flow rate signal to a fuel supply device for controlling supply of the fuel to the reformer;
A step of based on said second flow rate signal, to form a fourth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the front Kiaratame reformer,
Outputting the fourth flow rate signal to a water supply device for controlling supply of the water to the reformer;
A program for causing a computer to execute the method comprising: 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて第２流量信号に変換するステップと、
前記第２流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、
前記第５流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、
前記第６流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力するステップと、
を具備する方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water Converting to a second flow rate signal using a transfer function indicating :
Outputting the second flow rate signal to a fuel supply device that controls the supply of the fuel to the reformer;
Outputting a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
A step of based on said fifth flow signal to form a sixth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the front Kiaratame reformer,
Outputting the sixth flow rate signal to a water supply device for controlling the supply of the water to the reformer;
A program for causing a computer to execute the method comprising: 燃料電池の燃料ガス用の改質器に供給される燃料の流量を示す第１流量信号に基づいて、前記第１流量信号を、水から水蒸気を生成する過程での前記改質器の応答を示す伝達関数を用いて第２流量信号に変換するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の低値により、前記燃料の流量を示す第３流量信号を形成するステップと、
前記第３流量信号を、前記燃料の前記改質器への供給を制御する燃料供給装置へ出力するステップと、
前記第１流量信号と前記第２流量信号とに基づいて、前記第１流量信号及び前記第２流量信号の内の高値が選択される第５流量信号を出力するステップと、
前記第５流量信号に基づいて、前記改質器へ供給する水の流量を示す第６流量信号を形成するステップと、
前記第６流量信号を、前記水の前記改質器への供給を制御する水供給装置へ出力するステップと、
を具備する方法をコンピュータに実行させる為のプログラム。Based on the first flow rate signal indicating the flow rate of the fuel supplied to the reformer for a fuel gas in the fuel cell, wherein the first flow rate signal, the response of the reformer in the process of generating steam from water Converting to a second flow rate signal using a transfer function indicating :
Forming a third flow rate signal indicative of the flow rate of the fuel based on a low value of the first flow rate signal and the second flow rate signal based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
Outputting the third flow rate signal to a fuel supply device for controlling supply of the fuel to the reformer;
Outputting a fifth flow rate signal in which a high value of the first flow rate signal and the second flow rate signal is selected based on the first flow rate signal and the second flow rate signal;
A step of based on said fifth flow signal to form a sixth flow rate signal indicating the flow rate of water supplied to the front Kiaratame reformer,
Outputting the sixth flow rate signal to a water supply device for controlling the supply of the water to the reformer;
A program for causing a computer to execute a method comprising:
JP2002026093A 2002-02-01 2002-02-01 Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system Expired - Fee Related JP4176354B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002026093A JP4176354B2 (en) 2002-02-01 2002-02-01 Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002026093A JP4176354B2 (en) 2002-02-01 2002-02-01 Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003229153A JP2003229153A (en) 2003-08-15
JP4176354B2 true JP4176354B2 (en) 2008-11-05

Family

ID=27748038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002026093A Expired - Fee Related JP4176354B2 (en) 2002-02-01 2002-02-01 Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4176354B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4696513B2 (en) * 2004-09-27 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2008210629A (en) * 2007-02-26 2008-09-11 Kyocera Corp Fuel cell system
JP2011108526A (en) * 2009-11-18 2011-06-02 Eneos Celltech Co Ltd Fuel cell system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2924673B2 (en) * 1994-11-29 1999-07-26 三菱電機株式会社 Operation control method for fuel cell power generation system
JP2000285940A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Sanyo Electric Co Ltd Solid polymer fuel cell power generation system
JP2001185197A (en) * 1999-12-28 2001-07-06 Daikin Ind Ltd Fuel cell system
JP3530458B2 (en) * 2000-04-07 2004-05-24 三洋電機株式会社 Method and apparatus for starting polymer electrolyte fuel cell
JP4556316B2 (en) * 2000-10-13 2010-10-06 トヨタ自動車株式会社 Control of raw material input to reformer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003229153A (en) 2003-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6785320B2 (en) Fuel cell load fluctuations to support the power grid
US8349505B2 (en) Power generation system of fuel cell and control method thereof
JP2013229228A (en) Fuel cell system
US7887967B2 (en) Power source system and control method thereof
JP2003229154A (en) Surplus power control system and control method, and power supply system
JPH08153532A (en) Controlling method for operation of fuel cell power system
JP3651927B2 (en) Load control device for fuel cell power generator
JP4176354B2 (en) Fuel and water supply control device, fuel and water supply control method, and power supply system
JP4944597B2 (en) Solid oxide fuel cell power generation system and operation control method thereof
JP2671523B2 (en) Operation control method for fuel cell power generator
JP2003217627A (en) Fuel feed control device, fuel feed control method, and power supply system
JP3999513B2 (en) Fuel cell power generation system and operation method thereof
JP3068705B2 (en) Fuel cell power generator and operation start-up method thereof
JP5683031B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2001325975A (en) Fuel cell power generation apparatus and its control method
US20080152964A1 (en) Technique and apparatus to regulate a reactant stoichiometric ratio of a fuel cell system
JPH07263007A (en) Heating device of reformer for fuel cell
JP4263401B2 (en) Fuel cell power generation system and control method thereof
JPS63236269A (en) Control method for fuel cell
JP5577092B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JPS6345763A (en) Operation controller of fuel cell power generating plant
KR100987175B1 (en) Fuel Cell System and Fuel Supply Method Thereof
JP5363717B2 (en) Hydrogen production system
KR20110069497A (en) Method for controling fuel cell system
JP2000285941A (en) Operation control device for fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080312

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080509

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080530

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080704

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: 20080728

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080820

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130829

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees