JP5916122B2 - Combined heat and power supply for adjustment - Google Patents

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Description

本発明は、熱電併給型調整用電源に関する。   The present invention relates to a cogeneration type power supply for adjustment.

電気事業者は、24時間絶え間なく電力を安定して配電網に供給するため、定格運転を行う発電手段を備えるとともに、負荷調整用発電手段を備えている。負荷調整用発電手段は、待機状態で運転して発電を実施しているものである。例えば、夏場の昼間などに負荷が急激に上昇する際に負荷調整用発電手段を稼働させることで、その負荷変動に追随させている(例えば、特許文献1参照)。   In order to stably supply power to the distribution network for 24 hours, the electric power company includes power generation means for performing rated operation and load generation power generation means. The load adjusting power generation means operates in a standby state to generate power. For example, when the load suddenly increases during the daytime in summer, the load adjusting power generation means is operated to follow the load fluctuation (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、負荷調整用発電手段は、発電効率をある程度犠牲にして運転するものであるから、燃費が悪いという問題がある。   However, since the load adjusting power generation means operates at the expense of power generation efficiency to some extent, there is a problem that fuel efficiency is poor.

一方、需要家施設などに熱電併給装置を設置し、熱電併給をおこなうものがある。その熱電併給装置としては、負荷率に中間で発電効率がピークとなる特性を有するMCFCを用いたものがある(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, there are some which install a cogeneration device in a customer facility and perform cogeneration. As such a combined heat and power supply apparatus, there is an apparatus using an MCFC having a characteristic in which power generation efficiency peaks in the middle of the load factor (see, for example, Patent Document 2).

このような熱電併給装置を負荷調整用発電手段として用いる場合、高出力にしてより多くの電力を発電し、該電力を電気事業者側に提供することで、電力系統における負荷上昇に追随することができる。しかしながら、上述したような特性では、高出力にするほど発電効率は低下するため、燃費が悪化してしまう。   When using such a combined heat and power supply device as load adjustment power generation means, generating higher power at a higher output and providing the power to the electric utility side to follow the load increase in the power system Can do. However, in the characteristics as described above, since the power generation efficiency decreases as the output increases, the fuel consumption deteriorates.

特開2005−295713号公報JP 2005-295713 A 特開2004−71279号公報JP 2004-71279 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電力系統側において効率良く電力を安定供給することができるとともに、熱電併給側において効率良く低コストで熱電併給することができる熱電併給型調整用電源を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a combined heat and power adjustment type power source that can stably supply power efficiently on the power system side and can efficiently supply heat and electricity on the combined heat and power side at low cost. The purpose is to provide.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、固体酸化物型燃料電池であり、発生した熱が互いに伝達するように配置された第1燃料電池及び第2燃料電池と、燃料供給事業者が所有する燃料供給手段から供給される燃料を用いて熱を供給する熱供給手段とを備え、前記第1燃料電池及び前記第2燃料電池は、前記燃料供給手段から燃料が供給されるとともに、発電した電力を電気事業者が所有する電気事業者側発電装置を含む電力系統に送電可能であり、前記第1燃料電池は、前記燃料供給事業者のものとして稼働させるとともに、電流密度が一定となるように稼働させ、前記第2燃料電池は、前記電気事業者のものとして稼働させ、前記電気事業者側発電装置が待機状態から定格運転になるまでの間に、前記第2燃料電池の出力を増大させ、発電した電気を前記電力系統に送電させることを特徴とする熱電併給型調整用電源にある。 A first aspect of the present invention that solves the above problems is a solid oxide fuel cell, a first fuel cell and a second fuel cell arranged so that generated heat is transmitted to each other, and a fuel supplier Heat supply means for supplying heat using the fuel supplied from the fuel supply means owned by the first fuel cell and the second fuel cell are supplied with fuel from the fuel supply means, The generated electric power can be transmitted to an electric power system including an electric power company-side power generation device owned by an electric power company, and the first fuel cell is operated as that of the fuel supplier and the current density is constant. so as to not operate, the second fuel cell, wherein is operated as the electric utilities, until the electric utility side power generator is rated operation from the standby state, the output of the second fuel cell Increase Certain generated electricity in cogeneration type adjustment power supply, characterized in that to the transmission in the power system.

かかる第1の態様では、電気事業者にとって、効率のよい電源として機能する。従来では、電気事業者は、電力需要の増減を吸収するために、効率を落として運転させる負荷調整用の火力発電所を有していたが、これが不要、又は数を少なくすることができるため、特に費用面の負担を著しく低減することができる。   In the first aspect, the power provider functions as an efficient power source. Conventionally, electric utilities have had a thermal power plant for load adjustment that operates with reduced efficiency in order to absorb the increase and decrease in power demand, but this is unnecessary or the number can be reduced In particular, the cost burden can be significantly reduced.

また、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池は、第1燃料電池の稼働による熱で温められた状態から出力を増大させることができる。したがって、熱電併給型調整用電源としては、電力需要が増大する際に、即時に対応できる電源として機能することができる。   Moreover, the 2nd fuel cell which operate | moves as a thing of an electric power company can increase an output from the state warmed with the heat | fever by operation | movement of a 1st fuel cell. Therefore, the combined heat and power supply type adjustment power supply can function as a power supply that can respond immediately when power demand increases.

さらに、熱電併給型調整用電源は、燃料供給事業者にとって、通常運転時には、効率のよいところで運転することができる。また、需要増大時には、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池から熱をうけることで、高い発電効率で発電及び熱の併産をおこなうことができる。   Furthermore, the combined heat and power supply type adjustment power source can be operated at an efficient location for the fuel supplier during normal operation. In addition, when demand increases, heat can be generated from the second fuel cell operating as that of an electric power company, so that both power generation and heat can be produced with high power generation efficiency.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載する熱電併給型調整用電源において、前記電気事業者側発電装置が定格運転から待機状態になるまでの間に、前記第2燃料電池の出力を減少させることを特徴とする熱電併給型調整用電源にある。 A second aspect of the present invention, the cogeneration type adjusting power to the first aspect, the electric utility side power plant until enters standby mode from the rated operation, the second fuel cell It is in a combined heat and power adjustment power source characterized by reducing the output.

かかる第2の態様では、電力需要の減少を熱電併給型調整用電源が吸収するので、その電力需要の減少を吸収しきったところで、電気事業者側発電装置を待機運転にすることができる。すなわち、徐々に効率を落として待機状態にする必要がないため、ランニングコスト面での負担が軽減される。このように、電気事業者としては、費用面の負担を軽減しながらも、電気の安定供給をすることができる。   In the second aspect, the cogeneration-type adjustment power supply absorbs the decrease in power demand. When the decrease in power demand has been absorbed, the electric power generator-side power generator can be put into standby operation. That is, since it is not necessary to gradually reduce the efficiency and enter the standby state, the burden on the running cost is reduced. As described above, as an electric power company, it is possible to stably supply electricity while reducing the cost burden.

本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様に記載する熱電併給型調整用電源において、前記第1燃料電池及び前記第2燃料電池は、第1燃料電池又は前記第2燃料電池の何れか一方を中心とし、その周囲に他方が配置されていることを特徴とする熱電併給型調整用電源にある。   According to a third aspect of the present invention, in the cogeneration type power supply for adjustment described in the first or second aspect, the first fuel cell and the second fuel cell are the first fuel cell or the second fuel cell. One of the above is the center, and the other is disposed around the other.

かかる第3の態様では、中心に配置された第1燃料電池又は第2燃料電池の一方で生じた熱を他方に余すことなく第1燃料電池に伝達することができる。   In the third aspect, the heat generated in one of the first fuel cell and the second fuel cell disposed in the center can be transferred to the first fuel cell without leaving the other.

本発明の熱電併給型調整用電源は、電力系統側において効率良く電力を安定供給することができるとともに、熱電併給側において効率良く低コストで熱電併給することができる。   The combined heat and power supply type adjustment power source of the present invention can stably supply power efficiently on the power system side, and can efficiently and simultaneously supply heat and power on the combined heat and power side.

実施形態に係る熱電併給型調整用電源の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the cogeneration type adjustment power supply which concerns on embodiment. 通常運転時の熱電併給型調整用電源の動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of the heat / electric supply type adjustment power supply at the time of normal driving | operation. 電力系統の負荷上昇時における熱電併給型調整用電源の動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of the heat / power supply type adjustment power supply at the time of the load rise of an electric power grid | system. 電力系統の負荷減少時における熱電併給型調整用電源の動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of the combined heat and power type adjustment power supply at the time of load reduction of an electric power grid | system. 実施形態に係る熱電併給型調整用電源の詳細な構成図である。It is a detailed block diagram of the cogeneration type adjustment power source according to the embodiment. 第1燃料電池及び第2燃料電池の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a 1st fuel cell and a 2nd fuel cell. 通常運転時の第1燃料電池及び第2燃料電池の動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of the 1st fuel cell and 2nd fuel cell at the time of normal driving | operation. 需要増大時の第1燃料電池及び第2燃料電池の動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of the 1st fuel cell and the 2nd fuel cell at the time of a demand increase. 需要減少時の第1燃料電池及び第2燃料電池の動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of the 1st fuel cell at the time of a demand decrease, and a 2nd fuel cell. 熱電併給型調整用電源全体、第1燃料電池、及び第2燃料電池の出力(プラント出力)と発電効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output (plant output) of the whole power supply for cogeneration type adjustment, the 1st fuel cell, and the 2nd fuel cell, and power generation efficiency. 実施形態に係る熱電併給型調整用電源の運転状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the driving | running state of the cogeneration type adjustment power supply which concerns on embodiment. 実施形態に係る熱電併給型調整用電源の運転状況を示す概略図である。It is the schematic which shows the driving | running state of the cogeneration type adjustment power supply which concerns on embodiment.

〈実施形態1〉
以下、燃料供給事業者として燃料ガスを供給するガス事業者を例にとり、該ガス事業者及び電気事業者により運用される本発明の熱電併給型調整用電源について説明する。
<Embodiment 1>
Hereinafter, taking a gas company that supplies fuel gas as an example of a fuel supplier, the combined heat and power supply for adjustment of the present invention that is operated by the gas company and the electric company will be described.

図1に示すように、本実施形態に係る熱電併給型調整用電源1は、需要家施設に配備されている。   As shown in FIG. 1, the combined heat and power supply for adjustment 1 according to the present embodiment is deployed in a customer facility.

ガス事業者は、燃料として天然ガスを供給するガス供給手段20(燃料供給手段)を所有している。ガス供給手段20は、需要家施設の熱電併給型調整用電源1に天然ガスを供給可能になっている。   The gas company owns gas supply means 20 (fuel supply means) for supplying natural gas as fuel. The gas supply means 20 can supply natural gas to the cogeneration type adjustment power source 1 of the customer facility.

電気事業者は、発電を行う火力発電所11(電気事業者側発電装置)や変電、送電、配電する送配電網10を含む電力系統を有している。火力発電所11は、定格時に高効率で運転される発電設備を備えたものである。なお、従来では、電気事業者は、定格時に高効率で運転されると共に、負荷待機時に効率を落として低効率で運転される発電設備を備えた負荷調整用の火力発電所を有していた。詳細は後述するが、本発明によれば、このような負荷調整用の火力発電所が不要となるか、若しくはその設備数を低減することができる。火力発電所11は、送配電網10を介して、需要家施設の負荷4に送電可能となっている。 The electric power company has a power system including a thermal power plant 11 ( electric power company side power generation device) that generates power and a power transmission / distribution network 10 that performs power transformation, power transmission, and power distribution. The thermal power plant 11 is provided with power generation equipment that is operated with high efficiency at the time of rating. Conventionally, an electric power company has a thermal power plant for load adjustment equipped with a power generation facility that is operated at a high efficiency at the time of rating and is operated at a low efficiency by reducing the efficiency when waiting for a load. . Although details will be described later, according to the present invention, such a thermal power plant for load adjustment becomes unnecessary or the number of facilities can be reduced. The thermal power plant 11 can transmit power to the load 4 of the customer facility via the power transmission and distribution network 10.

熱電併給型調整用電源1は、詳細な構成は後述するが、次のような機能を有している。一つは、ガス供給手段20(燃料供給手段)から燃料として天然ガスが供給され、該天然ガスを用いて発電する機能である。そして、発電した電気を需要家施設に配置された負荷4に送電可能となっている。さらに、該電気は、電気事業者の送配電網10に送電(売電)可能となっている。   Although the detailed configuration will be described later, the cogeneration type adjustment power source 1 has the following functions. One is a function of supplying natural gas as a fuel from the gas supply means 20 (fuel supply means) and generating electric power using the natural gas. The generated electricity can be transmitted to the load 4 arranged in the customer facility. Further, the electricity can be transmitted (sold) to the electric utility network 10.

また、熱電併給型調整用電源1は、発電時に生じた排熱を用いて熱を供給する機能を有している。具体的には、排熱を温水や水蒸気として需要家施設の給水設備5や暖房設備6や蒸気設備7等に供給可能となっている。なお、温水はタンク等に貯留するようにしてもよい。   Moreover, the combined heat and power supply type adjustment power source 1 has a function of supplying heat using exhaust heat generated during power generation. Specifically, the exhaust heat can be supplied as hot water or steam to the water supply equipment 5, the heating equipment 6, the steam equipment 7, etc. of the customer facility. The warm water may be stored in a tank or the like.

また、熱電併給型調整用電源1には、出力を制御する制御装置8が取り付けられており、電気事業者側の制御装置12からの制御信号により熱電併給型調整用電源1の出力を変更することが可能となっている。   Moreover, the control apparatus 8 which controls an output is attached to the cogeneration type adjustment power supply 1 and the output of the cogeneration type adjustment power supply 1 is changed by a control signal from the control apparatus 12 on the electric utility side. It is possible.

図2〜図4を用いて、熱電併給型調整用電源1の動作を説明する。図2は通常運転時の熱電併給型調整用電源1の動作を説明する概略図である。通常運転時とは、熱電併給型調整用電源1が電力需要に応じて出力を増減させていないときをいう。   The operation of the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the cogeneration type adjustment power supply 1 during normal operation. The normal operation means a time when the combined heat and power supply for adjustment 1 does not increase or decrease the output according to the power demand.

図2左上のグラフは、熱電併給型調整用電源1全体について、負荷率とエネルギー効率の特性を示すグラフである。横軸は負荷率(プラント負荷率)を表し、縦軸はエネルギー効率を表している。   The graph in the upper left of FIG. 2 is a graph showing the characteristics of the load factor and energy efficiency for the entire combined heat and power supply for adjustment 1. The horizontal axis represents the load factor (plant load factor), and the vertical axis represents the energy efficiency.

熱電併給型調整用電源1は、エネルギー効率が負荷率の中間でピークとなる特性を有する。エネルギー効率とは、熱電併給型調整用電源1の発電効率である。また、負荷率とは、ある期間中の負荷の平均需要電力と最大需要電力の割合をいう。   The cogeneration type power supply for adjustment 1 has a characteristic that energy efficiency peaks in the middle of the load factor. The energy efficiency is the power generation efficiency of the cogeneration type adjustment power source 1. The load factor refers to the ratio between the average demand power and the maximum demand power of a load during a certain period.

「熱電併給型調整用電源1の特性が負荷率の中間でピークとなる」とは、特性が上に凸な曲線であり、負荷率(0〜100%)の間の何れかの箇所でエネルギー効率の最大値(極大値)が存在することをいう。本実施形態の熱電併給型調整用電源1は、プラント負荷率が約50%であるときにエネルギー効率が最大(極大点X)である約55%となる特性を有している。   “Characteristics of the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 have a peak in the middle of the load factor” means that the characteristic has a convex curve upward and energy at any point between the load factors (0 to 100%). It means that there is a maximum value (maximum value) of efficiency. The cogeneration-type adjustment power supply 1 of the present embodiment has a characteristic that when the plant load factor is about 50%, the energy efficiency is about 55% which is the maximum (maximum point X).

図2右上のグラフは、電気事業者が有する電力系統における電力需要推移を示している。横軸は時刻を、縦軸は電力需要を示している。例えば、朝及び夜間の電気需要は少なく、朝から昼間にかけて電力需要が上昇し、しばらくの間、電力需要が高いまま推移し、夕方にかけて電力需要が減少している。   The graph in the upper right of FIG. 2 shows the power demand transition in the power system of the electric power company. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents power demand. For example, the demand for electricity in the morning and night is small, the power demand increases from morning to daytime, the power demand remains high for a while, and the power demand decreases toward the evening.

このような電力需要の変動が少ない朝方や昼間では、火力発電所11が定格運転をしている。例えば、朝方の時間帯Aには1基の火力発電所11が定格運転をおこなってその時間帯Aの電力需要を満たしている。また、昼間の時間帯Bには2基の火力発電所11が定格運転を行って時間帯Bの電力需要を満たしている。   In the morning and daytime when there is little fluctuation in power demand, the thermal power plant 11 is performing rated operation. For example, in the morning time zone A, one thermal power plant 11 performs the rated operation and satisfies the power demand of the time zone A. Further, in the daytime time zone B, the two thermal power plants 11 perform rated operation to meet the power demand in the time zone B.

火力発電所11の定格運転時では、熱電併給型調整用電源1は、図2左下に示すように動作する。すなわち、熱電併給型調整用電源1は、ガス供給手段20から供給されたガスを用いて発電し、負荷4に電気を供給する。さらに、発電時の排熱で温水・蒸気を生成し、需要家施設の給水設備5や暖房設備6や蒸気設備7に供給する。なお、熱電併給型調整用電源1において、発電した電気が余剰であるならば、送配電網10に送電してもよい。   During the rated operation of the thermal power plant 11, the cogeneration type adjustment power source 1 operates as shown in the lower left of FIG. That is, the combined heat and power adjustment type power supply 1 generates power using the gas supplied from the gas supply means 20 and supplies electricity to the load 4. Further, hot water / steam is generated by exhaust heat at the time of power generation and supplied to the water supply equipment 5, the heating equipment 6, and the steam equipment 7 of the customer facility. In addition, in the combined heat and power supply type adjustment power source 1, if the generated electricity is surplus, it may be transmitted to the power transmission and distribution network 10.

図3は、電力系統の負荷上昇時における熱電併給型調整用電源1の動作を説明する概略図である。右上のグラフに示すように、例えば、朝方から昼間にかけての時間帯Aにおいて電力需要が急激に増大した場合について説明する。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the cogeneration-type adjustment power supply 1 when the load of the power system increases. As shown in the upper right graph, for example, a case will be described in which the power demand rapidly increases in the time zone A from morning to daytime.

朝方、1基の火力発電所11が定格運転をしている状況で、電力需要が急激に増大する場合、待機している別の火力発電所11を定格運転にする。しかし、火力発電所11は、定格運転になるまで時間が掛かるので、直ぐには電力需要を吸収できない(従来においては、このような需要の増大に対応できるように低効率で火力発電所を待機運転させていた)。   In the morning, when one thermal power plant 11 is in the rated operation, if the power demand increases rapidly, another thermal power plant 11 that is standing by is put in the rated operation. However, since it takes time until the thermal power plant 11 reaches the rated operation, the power demand cannot be absorbed immediately (in the past, the thermal power plant is in standby operation with low efficiency so as to cope with such an increase in demand. )

本発明では、このように電力需要が増大したとき、すなわち待機状態にある火力発電所11を定格運転にするまでの間に、電気事業者は、制御装置12から制御装置8に制御信号を送信し、熱電併給型調整用電源1の出力を増大させる(負荷率を高める)。このとき熱電併給型調整用電源1としては、左上のグラフに示すように、負荷率がピークよりも高い負荷率(点Y、約80%)で運転することになる。   In the present invention, when the power demand increases as described above, that is, until the thermal power plant 11 in the standby state is put into the rated operation, the electric utility transmits a control signal from the control device 12 to the control device 8. Then, the output of the cogeneration type adjustment power supply 1 is increased (the load factor is increased). At this time, as shown in the upper left graph, the combined heat and power supply type adjustment power source 1 is operated at a load factor (point Y, approximately 80%) where the load factor is higher than the peak.

このような電力需要の増大時、熱電併給型調整用電源1は、図3左下に示すように動作する。熱電併給型調整用電源1は、通常運転時よりも多く出力するように発電を行い、発電した電気のうち一部を送配電網10に供給する。このように送配電網10に電気が供給されることで、電力需要の増大が吸収される。なお、熱に関しては、定格運転時と同様に、温水や水蒸気として給水設備5や暖房設備6や蒸気設備7に供給される。   When such power demand increases, the combined heat and power supply for adjustment 1 operates as shown in the lower left of FIG. The combined heat and power supply type adjustment power source 1 generates power so as to output more than during normal operation, and supplies a part of the generated electricity to the power distribution network 10. As electricity is supplied to the power transmission and distribution network 10 in this manner, an increase in power demand is absorbed. In addition, about heat, it is supplied to the water supply equipment 5, the heating equipment 6, and the steam equipment 7 as warm water or water vapor | steam similarly to the time of rated operation.

熱電併給型調整用電源1から送配電網10に供給される電力により、電力需要の増大を吸収している間、待機状態にあった火力発電所11は定格運転状態になる。このように火力発電所11が定格運転に至ったら、制御装置12及び制御装置8により熱電併給型調整用電源1の負荷率を最もエネルギー効率が高い状態に戻す(点X)。   While the increase in power demand is absorbed by the power supplied from the cogeneration-type adjustment power supply 1 to the power transmission and distribution network 10, the thermal power plant 11 that has been in a standby state is in a rated operation state. When the thermal power plant 11 reaches the rated operation in this manner, the load factor of the combined heat and power adjustment type power source 1 is returned to the highest energy efficiency by the control device 12 and the control device 8 (point X).

熱電併給型調整用電源1が電力需要の増大に対応するので、従来のような効率の悪い待機運転で火力発電所11を待機・運転する必要がなくなる。したがって、電気事業者側は、設備面、ランニングコスト面での負担が軽減される。また、熱電併給型調整用電源1が電力需要の増大に対応するときは、最もエネルギー効率が高い状態(点X)で稼働している。そして、この状態から出力を高めて送配電網10に電気を供給する。すなわち、高速で熱電併給型調整用電源1の負荷率を増加させることができるため、急激な電気需要の増大に対して直ちにそれを吸収するだけの電気を得ることができる。このように、電気事業者としては、費用面の負担を軽減しながらも、電気の安定供給をすることができる。   Since the combined heat and power supply for adjustment 1 responds to the increase in power demand, it is not necessary to stand by / operate the thermal power plant 11 by the inefficient standby operation as in the prior art. Therefore, on the electric utility side, the burden on facilities and running costs is reduced. Further, when the combined heat and power supply for adjustment 1 responds to the increase in power demand, it is operating in the state with the highest energy efficiency (point X). Then, the output is increased from this state to supply electricity to the power transmission and distribution network 10. That is, since the load factor of the cogeneration type adjustment power supply 1 can be increased at a high speed, it is possible to obtain electricity that can immediately absorb the sudden increase in electricity demand. As described above, as an electric power company, it is possible to stably supply electricity while reducing the cost burden.

図4は電力系統の負荷減少時における熱電併給型調整用電源1の動作を説明する概略図である。右上のグラフに示すように、例えば、昼間から夜間にかけての時間帯Bにおいて電力需要が急激に減少した場合について説明する。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the cogeneration type adjustment power supply 1 when the load of the power system is reduced. As shown in the upper right graph, for example, a case will be described in which the power demand rapidly decreases in the time zone B from daytime to nighttime.

昼間、2基の火力発電所11が定格運転をしている状況で、電力需要が急激に減少する場合、1基の火力発電所11を待機状態にする。しかし、火力発電所11は、待機状態にするまでに一定の時間が掛かるので、直ぐには電力需要の減少を吸収できない(従来においては、このような需要の減少に対応できるように、効率は悪いが火力発電所の出力を徐々に下げて待機運転にしていた)。   In the state where two thermal power plants 11 are performing rated operation in the daytime, when the power demand decreases rapidly, the one thermal power plant 11 is put into a standby state. However, since the thermal power plant 11 takes a certain time to enter the standby state, it cannot absorb the decrease in power demand immediately (in the past, the efficiency is low so that such a decrease in demand can be accommodated). However, the output of the thermal power plant was gradually reduced to standby operation).

本発明では、このように電力需要が減少したとき、すなわち定格運転している火力発電所11を待機状態にするまでの間に、電気事業者は、制御装置12から制御装置8に制御信号を送信し、熱電併給型調整用電源1の出力を減少させる(負荷率を低くする)。このとき熱電併給型調整用電源1としては、左上のグラフに示すように、負荷率がピークよりも低い負荷率(点Z、約30%)で運転することになる。   In the present invention, when the power demand is reduced in this way, that is, until the thermal power plant 11 that is operating at rated power is put into a standby state, the electric utility sends a control signal from the control device 12 to the control device 8. Transmit and reduce the output of the cogeneration type adjustment power supply 1 (lower the load factor). At this time, as shown in the upper left graph, the combined heat and power supply for adjustment type 1 operates with a load factor (point Z, about 30%) lower than the peak load factor.

このような電力需要の減少時、熱電併給型調整用電源1は、図4左下に示すように動作する。熱電併給型調整用電源1は、通常運転時よりも低く出力するように発電を行う。つまり、熱電併給型調整用電源1の出力を低減することで、電力需要の減少を吸収する。なお、熱に関しては、定格運転時と同様に、温水や水蒸気として給水設備5や暖房設備6や蒸気設備7に供給される。   When such power demand decreases, the combined heat and power supply for adjustment 1 operates as shown in the lower left of FIG. The cogeneration-type adjustment power supply 1 generates power so as to output lower than that during normal operation. In other words, the reduction in power demand is absorbed by reducing the output of the cogeneration type adjustment power supply 1. In addition, about heat, it is supplied to the water supply equipment 5, the heating equipment 6, and the steam equipment 7 as warm water or water vapor | steam similarly to the time of rated operation.

熱電併給型調整用電源1が電力需要の減少を吸収する間、定格運転していた火力発電所11は待機状態になる。このように火力発電所11が待機状態に至ったら、制御装置12及び制御装置8により熱電併給型調整用電源1の負荷率を最もエネルギー効率が高い状態に戻す(点X)。   While the combined heat and power supply for adjustment 1 absorbs the decrease in power demand, the thermal power plant 11 that has been rated is put into a standby state. When the thermal power plant 11 reaches the standby state in this way, the load factor of the combined heat and power adjustment type power source 1 is returned to the most energy efficient state by the control device 12 and the control device 8 (point X).

熱電併給型調整用電源1が電力需要の減少に対応するので、火力発電所11は徐々に効率を落として待機状態にする必要がない。火力発電所11は熱電併給型調整用電源1が電力需要の減少を吸収しきったところで、待機状態にすればよい。このように火力発電所11は、電力需要の減少時においても、効率が悪い状態で徐々に待機状態にする必要が無いので、ランニングコストを低減することができる。このように、電気事業者としては、費用面の負担を軽減しながらも、電気の安定供給をすることができる。   Since the combined heat and power supply for adjustment 1 responds to the decrease in power demand, the thermal power plant 11 does not need to gradually reduce efficiency to enter a standby state. The thermal power plant 11 may be put in a standby state when the combined heat and power supply for adjustment 1 has absorbed the decrease in power demand. As described above, the thermal power plant 11 does not need to be gradually put into a standby state in a state of low efficiency even when the power demand is reduced, so that the running cost can be reduced. As described above, as an electric power company, it is possible to stably supply electricity while reducing the cost burden.

ここで、図5を用いて、熱電併給型調整用電源1の詳細な構成について説明する。図5は、本実施形態に係る熱電併給型調整用電源の詳細な構成図である。   Here, a detailed configuration of the cogeneration type adjustment power supply 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the cogeneration type power supply for adjustment according to the present embodiment.

熱電併給型調整用電源1は、発電装置30を備えている。発電装置30は、ガス供給手段20(図1参照)により供給された天然ガスを用いて発電するものである。具体的には、発電装置30は、内部を高温・高圧に保持可能な容器31に、複数の固体酸化物型燃料電池(SOFC)が設けられたものである。   The cogeneration type adjustment power supply 1 includes a power generator 30. The power generation device 30 generates power using natural gas supplied by the gas supply means 20 (see FIG. 1). Specifically, the power generation apparatus 30 is provided with a plurality of solid oxide fuel cells (SOFC) provided in a container 31 capable of maintaining the inside at high temperature and high pressure.

SOFCは、電解質層を挟んで空気極と燃料極(図示せず)とが設けられたものである。燃料極側には、燃料ガス室を経由して水素ガスが供給され、空気極側には空気室を介して空気が供給されるようになっている。   The SOFC is provided with an air electrode and a fuel electrode (not shown) with an electrolyte layer interposed therebetween. Hydrogen gas is supplied to the fuel electrode side via a fuel gas chamber, and air is supplied to the air electrode side via an air chamber.

図6は、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bの概略構成を示す図である。図6(a)に示すように、本実施形態では、発電装置30は、燃料極及び空気極を含む燃料電池本体50が容器51内に収容されたSOFCを4つ有している。これらのうち2つを第1燃料電池A、他の2つを第2燃料電池Bとする。各第1燃料電池A及び第2燃料電池Bは、発電時に発生した熱を互いに伝達するように配置されている。ここでは、第1燃料電池Aが外側、第2燃料電池Bが内側となるように、各第1燃料電池A及び第2燃料電池Bが並列に配置されている。したがって、第2燃料電池Bで発生した熱は、両側の第1燃料電池Aに伝達するようになっている。また、逆も同じである。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the first fuel cell A and the second fuel cell B. As shown in FIG. As shown in FIG. 6A, in this embodiment, the power generation apparatus 30 has four SOFCs in which a fuel cell main body 50 including a fuel electrode and an air electrode is accommodated in a container 51. Two of these are designated as the first fuel cell A, and the other two as the second fuel cell B. Each of the first fuel cell A and the second fuel cell B is arranged to transfer heat generated during power generation to each other. Here, the first fuel cell A and the second fuel cell B are arranged in parallel so that the first fuel cell A is on the outside and the second fuel cell B is on the inside. Therefore, the heat generated in the second fuel cell B is transmitted to the first fuel cells A on both sides. The reverse is also true.

なお、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bは、互いに熱が伝達されるように配置されていれば、図6(a)に示したような態様に限定されない。図6(b)及び図6(c)は、各燃料電池の配置を示す上面図である。図6(b)に示すように、第2燃料電池Bを中心に配置し、その周りに第1燃料電池Aを配置してもよい。このような配置にすることで、電力需要の増大時に第2燃料電池Bで生じる熱を余すことなく第1燃料電池Aに伝達することができる。また、図6(c)に示すように、第1燃料電池Aを中心に配置し、その周りに第2燃料電池Bを配置してもよい。   In addition, if the 1st fuel cell A and the 2nd fuel cell B are arrange | positioned so that heat may be mutually transmitted, it will not be limited to an aspect as shown to Fig.6 (a). FIG. 6B and FIG. 6C are top views showing the arrangement of the fuel cells. As shown in FIG. 6B, the second fuel cell B may be disposed at the center, and the first fuel cell A may be disposed around the second fuel cell B. With this arrangement, the heat generated in the second fuel cell B when the power demand increases can be transferred to the first fuel cell A without leaving any excess. Moreover, as shown in FIG.6 (c), you may arrange | position around the 1st fuel cell A, and may arrange | position the 2nd fuel cell B around it.

図5に戻り、容器31内には、改質器32が配置されている。改質器32は、ガス供給手段20から供給される天然ガスを改質して水素ガスを生成するものである。改質器32は、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bの各燃料ガス室に接続されており、それらに水素ガスを供給可能になっている。   Returning to FIG. 5, a reformer 32 is disposed in the container 31. The reformer 32 reforms the natural gas supplied from the gas supply means 20 to generate hydrogen gas. The reformer 32 is connected to each fuel gas chamber of the first fuel cell A and the second fuel cell B, and can supply hydrogen gas thereto.

さらに、容器31内には、予熱器33が配置されている。予熱器33は、後述するガスタービン(GT)圧縮機46や圧縮機47から空気が供給され、該空気をSOFCの動作温度に予熱するものである。予熱器33は、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bの各空気室に接続されており、それらに予熱した空気を供給可能になっている。   Further, a preheater 33 is disposed in the container 31. The preheater 33 is supplied with air from a gas turbine (GT) compressor 46 and a compressor 47, which will be described later, and preheats the air to the operating temperature of the SOFC. The preheater 33 is connected to the air chambers of the first fuel cell A and the second fuel cell B, and can supply preheated air thereto.

第1燃料電池A及び第2燃料電池Bは、改質器32及び予熱器33から水素ガス及び空気が供給されて発電する。発電した電気は集電され、インバータ34を介して負荷4(図1参照)に供給される。   The first fuel cell A and the second fuel cell B generate power by being supplied with hydrogen gas and air from the reformer 32 and the preheater 33. The generated electricity is collected and supplied to the load 4 (see FIG. 1) via the inverter 34.

熱電併給型調整用電源1は、発電装置30の排熱により熱供給手段40を有している。本実施形態では、熱供給手段40は熱を温水・水蒸気として供給するほか、発電も行う、いわゆるコジェネシステムとして実装されている。   The combined heat and power adjustment type power supply 1 has a heat supply means 40 by exhaust heat of the power generation device 30. In the present embodiment, the heat supply means 40 is mounted as a so-called cogeneration system that supplies heat as hot water / steam and also generates power.

具体的には、熱供給手段40は、ガス供給手段20から供給される天然ガスを燃焼する燃焼器41と、燃焼器41で燃焼されて生じる燃焼ガスにより駆動するガスタービン42と、ガスタービン42で仕事をしたガスの排熱を利用して温水や水蒸気を生成する熱交換機43を有している。   Specifically, the heat supply means 40 includes a combustor 41 that combusts natural gas supplied from the gas supply means 20, a gas turbine 42 that is driven by combustion gas generated by combustion in the combustor 41, and a gas turbine 42. The heat exchanger 43 that generates warm water and water vapor by using the exhaust heat of the gas worked in the process is provided.

ガスタービン42には、同軸上に発電機44が設けられており、ガスタービン42の運転に伴い発電する。発電機44で発電された電気は負荷4や送配電網10に供給可能となっている。   The gas turbine 42 is provided with a generator 44 on the same axis, and generates electric power as the gas turbine 42 is operated. The electricity generated by the generator 44 can be supplied to the load 4 and the power transmission and distribution network 10.

また、熱供給手段40は、混合器45を有している。混合器45は、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bに供給された水素ガスや空気のうち未反応分が供給される。混合器45は、これらの水素ガスや空気の混合ガスを生成し、燃焼器41に供給するようになっている。これにより、燃焼器41においては、燃料ガスと共に混合ガスが燃焼される。   Further, the heat supply means 40 has a mixer 45. The mixer 45 is supplied with the unreacted portion of the hydrogen gas and air supplied to the first fuel cell A and the second fuel cell B. The mixer 45 generates a mixed gas of these hydrogen gas and air and supplies it to the combustor 41. Thereby, in the combustor 41, mixed gas is combusted with fuel gas.

さらに、ガスタービン42には、同軸上にガスタービン(GT)圧縮機46が接続されている。GT圧縮機46は、ガスタービン42の動力により外部の空気を圧縮するものである。GT圧縮機46で圧縮された空気は、燃焼器41に供給されると共に、発電装置30の予熱器33に供給される。   Furthermore, a gas turbine (GT) compressor 46 is connected to the gas turbine 42 on the same axis. The GT compressor 46 compresses external air by the power of the gas turbine 42. The air compressed by the GT compressor 46 is supplied to the combustor 41 and also supplied to the preheater 33 of the power generator 30.

また、熱電併給型調整用電源1は、系内の電気を用いて駆動する圧縮機47を備えている。圧縮機47は、外部の空気を圧縮し、燃焼器41や予熱器33に供給する。   The combined heat and power supply for adjustment 1 includes a compressor 47 that is driven using electricity in the system. The compressor 47 compresses external air and supplies it to the combustor 41 and the preheater 33.

なお、熱供給手段40は、コジェネシステムとして構成されているがこのような態様に限定されない。例えば、発電装置30で生じる排ガス(第1燃料電池A及び第2燃料電池Bから排出されたガス)の熱を用いて熱を供給する熱交換機を熱供給手段としてもよい。また、熱併給目的ではなく、排熱を利用して蒸気タービンを駆動し、発電効率を向上させるようにしてもよい。   In addition, although the heat supply means 40 is comprised as a cogeneration system, it is not limited to such an aspect. For example, a heat exchanger that supplies heat using heat of exhaust gas (gas discharged from the first fuel cell A and the second fuel cell B) generated in the power generation apparatus 30 may be used as the heat supply means. In addition, the steam turbine may be driven using exhaust heat, not for the purpose of cogeneration, and power generation efficiency may be improved.

上述した熱電併給型調整用電源1においては、発電装置30は燃料ガス(天然ガス)を用いて発電し、発電した電気を負荷4又は送配電網10に供給することが可能となっている。また、熱供給手段40は、燃料ガス、若しくは発電装置30で未反応の水素ガス及び空気を用いて、発電すると共に生じた排熱を用いて温水や水蒸気を生成し、需要家施設の給水設備5や暖房設備6や蒸気設備7に供給することが可能となっている。   In the above combined heat and power supply type adjustment power source 1, the power generation device 30 can generate power using fuel gas (natural gas) and supply the generated electricity to the load 4 or the power transmission / distribution network 10. Moreover, the heat supply means 40 generates hot water or water vapor using the exhaust heat generated while generating power using fuel gas or unreacted hydrogen gas and air in the power generation device 30, and supplying water to the customer facility 5, heating facility 6 and steam facility 7 can be supplied.

図7〜図9を用いて、このような構成の熱電併給型調整用電源1の運転態様について詳細に説明する。図7は通常運転時の第1燃料電池及び第2燃料電池の動作を説明する概略図である。   The operation mode of the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 having such a configuration will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the operation of the first fuel cell and the second fuel cell during normal operation.

図7左側には、ガス事業者のものとして稼働される第1燃料電池A及び電気事業者のものとして稼働される第2燃料電池Bが示してある。   The left side of FIG. 7 shows a first fuel cell A that is operated as a gas company and a second fuel cell B that is operated as an electric company.

「第1燃料電池Aをガス事業者のものとして稼働させる」とは、ガス事業者が第1燃料電池Aの運転に関するコスト(燃料ガスの費用やメンテナンス費用など)を負担し、また、第1燃料電池Aで発電した電力を販売して利益を得ることをいう。   “Operating the first fuel cell A as that of the gas company” means that the gas company bears the cost (operating cost of the fuel gas, maintenance cost, etc.) related to the operation of the first fuel cell A, This means that the power generated by the fuel cell A is sold and profits are obtained.

「第2燃料電池Bを電気事業者のものとして稼働させる」とは、電気事業者が第2燃料電池Bの運転に関するコスト(燃料ガスの費用やメンテナンス費用など)を負担し、また、第2燃料電池Bで発電した電力を送配電網10に供給することをいう(電力を需要家施設に販売してもよい)。   “Operating the second fuel cell B as that of the electric power company” means that the electric power company bears the costs related to the operation of the second fuel cell B (fuel gas cost, maintenance cost, etc.) This means that the electric power generated by the fuel cell B is supplied to the power transmission and distribution network 10 (the electric power may be sold to a customer facility).

図7中央には、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bの種々の特性に関するグラフG1〜G6が示してある。グラフG1、G4はそれぞれの燃料電池の出力と電流密度との関係を示すものである。グラフG2、G5はそれぞれの燃料電池の出力とセル電圧との関係を示すものである。グラフG3、G6はそれぞれの燃料電池の出力と発電効率との関係を示すものである。第1燃料電池Aの出力の上限をPmax(A)、下限をPmin(A)とする。第2燃料電池Bの出力の上限をPmax(B)、下限をPmin(B)とする。   In the center of FIG. 7, graphs G1 to G6 relating to various characteristics of the first fuel cell A and the second fuel cell B are shown. Graphs G1 and G4 show the relationship between the output of each fuel cell and the current density. Graphs G2 and G5 show the relationship between the output of each fuel cell and the cell voltage. Graphs G3 and G6 show the relationship between the output of each fuel cell and the power generation efficiency. The upper limit of the output of the first fuel cell A is Pmax (A), and the lower limit is Pmin (A). The upper limit of the output of the second fuel cell B is Pmax (B), and the lower limit is Pmin (B).

グラフG3に示すように、第1燃料電池Aは、特性α、βを有している。特性αは、第1燃料電池Aの出力の減少とともに発電効率も減少する特性である。特性βは、第1燃料電池Aの出力の減少に反して発電効率は増大する特性である。   As shown in the graph G3, the first fuel cell A has characteristics α and β. The characteristic α is a characteristic in which the power generation efficiency decreases as the output of the first fuel cell A decreases. The characteristic β is a characteristic that the power generation efficiency increases against a decrease in the output of the first fuel cell A.

熱電併給型調整用電源1全体が通常運転をしている際には、第1燃料電池Aは特性α、βの交点、すなわち、第1燃料電池Aの出力が最大(Pmax(A))となる点で稼働する。一方、詳細は後述するが、第1燃料電池Aは、電力需要の減少に対応して第2燃料電池Bの出力を減少させている際には、特性α上の点で稼働する。また、第1燃料電池Aは、電力需要の増大に対応して第2燃料電池Bの出力を増大させている際には、特性β上の点で稼働する。   When the combined heat and power supply for adjustment 1 is in normal operation, the first fuel cell A has an intersection of characteristics α and β, that is, the output of the first fuel cell A is maximum (Pmax (A)). It works at the point. On the other hand, as will be described in detail later, the first fuel cell A operates at a point on the characteristic α when the output of the second fuel cell B is decreased in response to a decrease in power demand. Also, the first fuel cell A operates at a point on the characteristic β when the output of the second fuel cell B is increased in response to an increase in power demand.

グラフG6に示すように、第2燃料電池Bは、出力の増大にともない、発電効率は低下する特性を有している。   As shown in the graph G6, the second fuel cell B has a characteristic that the power generation efficiency decreases as the output increases.

図7右側のグラフG7は、図2に示した熱電併給型調整用電源1の特性と同じものである。発電効率が最も良いときのプラント出力をPとする。 The graph G7 on the right side of FIG. 7 is the same as the characteristics of the cogeneration type adjustment power source 1 shown in FIG. The plant output when the power generation efficiency is best to P C.

第1燃料電池Aの出力をP、第2燃料電池Bの出力をPと表す。通常運転時においては、第1燃料電池Aの出力Pは、Pmax(A)に設定する。第2燃料電池Bの出力Pは、Pmin(B)とPmax(B)の間の任意の点(図では中点)に定める。 The output of the first fuel cell A is represented as P A , and the output of the second fuel cell B is represented as P B. During normal operation, the output P A of the first fuel cell A is set to Pmax (A). The output P B of the second fuel cell B is determined to Pmin arbitrary point (midpoint in the figure) between (B) and Pmax (B).

このときのP、Pを合計した値がPとなる。ただし、本実施形態では、熱電併給型調整用電源1には、発電機44による出力がある一方、圧縮機47等の電力を用いる装置があるため、これらを考慮する。つまり、発電機44や圧縮機47に関する出力(+α)を考慮して、P=P+P+αとなるように、P、Pを設定する。 The value P A, the sum of P B at this time is P C. However, in the present embodiment, the combined heat and power supply for adjustment type 1 has an output from the generator 44, while there is a device that uses electric power such as the compressor 47, and these are taken into consideration. In other words, in consideration of the output for the generator 44 and the compressor 47 (+ alpha), so that the P C = P A + P B + α, setting the P A, P B.

また、グラフG1に示すように、第1燃料電池Aについては、通常運転時においては、電流密度が一定となるように稼働させる。具体的には第1燃料電池Aに供給する水素ガスや空気の量を調整することにより行う。したがって、第1燃料電池Aの出力がどの様に変動しようとも、電流密度は一定である。   Further, as shown in the graph G1, the first fuel cell A is operated so that the current density is constant during normal operation. Specifically, it is performed by adjusting the amount of hydrogen gas or air supplied to the first fuel cell A. Accordingly, the current density is constant no matter how the output of the first fuel cell A varies.

このように、通常運転時、すなわち、電気事業者の送配電網において電力需要が安定しており、火力発電所11は定格運転を行っている際には、熱電併給型調整用電源1は次のように稼働している。すなわち、熱電併給型調整用電源1全体として最も発電効率が高くなるように(G7参照)、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bが各出力P、Pで稼働している(G1〜G6参照)。 In this way, during normal operation, that is, when the power demand is stable in the electric utility's transmission and distribution network and the thermal power plant 11 is performing rated operation, the combined heat and power supply for adjustment 1 is It is operating like. That is, (see G7) as the most power generation efficiency of the entire cogeneration type adjusting supply 1 is high, the first fuel cell A and a second fuel cell B is the output P A, running P B (G1 To G6).

図8は需要増大時の第1燃料電池及び第2燃料電池の動作を説明する概略図である。   FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the operation of the first fuel cell and the second fuel cell when demand increases.

図3に示したように、電力需要が増大する時間帯Aにおいては、その電力需要の増大を吸収すべく、熱電併給型調整用電源1としてはプラント出力を上げる必要がある(P→P’)。 As shown in FIG. 3, in the time zone A in which the power demand increases, in order to absorb the increase in the power demand, the combined heat and power supply type adjustment power source 1 needs to increase the plant output (P C → P C ′).

そこで、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池Bの出力を増大させ、発電した電気を送配電網10に供給する。このとき、図8左側に示すように、第2燃料電池Bには、電流密度を上昇させ、より多くの燃料ガス(水素ガス)及び空気を供給することで、グラフG6に示すように、第2燃料電池Bの出力を増大させる(P→P’)。 Therefore, the output of the second fuel cell B operating as that of the electric power company is increased, and the generated electricity is supplied to the power transmission and distribution network 10. At this time, as shown in the left side of FIG. 8, the second fuel cell B is supplied with more fuel gas (hydrogen gas) and air by increasing the current density, as shown in the graph G6. 2 Increase the output of the fuel cell B (P B → P B ′).

このような需要増大時における第2燃料電池Bの特性は次のようになる。まず、上述したように、電流密度が上昇し(G4参照)、より多くの燃料ガスや空気が供給されるため、第2燃料電池Bの出力は向上する(G6参照)。しかしながら、電流密度の上昇により、第2燃料電池Bのセル電圧は低下する(G5参照)。そして、セル電圧が低下することにより発電効率は低下する(G6参照)。   The characteristics of the second fuel cell B when such demand increases are as follows. First, as described above, the current density increases (see G4), and more fuel gas and air are supplied, so the output of the second fuel cell B is improved (see G6). However, as the current density increases, the cell voltage of the second fuel cell B decreases (see G5). And power generation efficiency falls by a cell voltage falling (refer G6).

一方、ガス事業者のものとして稼働する第1燃料電池Aの特性は次のようになる。まず、図8左側に示すように、第1燃料電池Aは、第2燃料電池Bの熱が伝達するように並設されている。第2燃料電池Bは、出力増大にともない、発生する熱も多くなるため、第1燃料電池Aは、第2燃料電池Bからの熱で加熱されることになる。   On the other hand, the characteristics of the first fuel cell A operating as that of the gas company are as follows. First, as shown on the left side of FIG. 8, the first fuel cells A are arranged side by side so that the heat of the second fuel cell B is transmitted. Since the second fuel cell B generates more heat as the output increases, the first fuel cell A is heated by the heat from the second fuel cell B.

ここで、SOFCは、適切に稼働するために高温(例えば、600〜800℃)に維持されなければならない。このため、第1燃料電池Aに供給される燃料ガスの一部は、この温度を維持するためにも用いられる。しかしながら、電力需要増大に伴う第2燃料電池Bからの熱により第1燃料電池Aが加熱されるため、第1燃料電池Aに供給される燃料ガスを絞ることができる。   Here, the SOFC must be maintained at a high temperature (for example, 600 to 800 ° C.) in order to operate properly. For this reason, part of the fuel gas supplied to the first fuel cell A is also used to maintain this temperature. However, since the first fuel cell A is heated by the heat from the second fuel cell B accompanying the increase in power demand, the fuel gas supplied to the first fuel cell A can be reduced.

つまり、第2燃料電池Bの出力が高くなった場合、第1燃料電池Aは第2燃料電池Bから熱を受けとる一方となる。このため、第1燃料電池Aの温度は上昇し、さらに温度維持のための燃料ガスを低減して燃料利用率を高めることができるので、第1燃料電池Aの発電効率は向上する(G3参照、E→E’)。ただし、第1燃料電池Aは、電流密度を一定とする運転をしているので(G1参照)、燃料ガスの量が絞られた分、電圧が低下し(G2参照)、出力は下がる(G3参照、P→P’)。 That is, when the output of the second fuel cell B increases, the first fuel cell A receives one of the heat from the second fuel cell B. For this reason, the temperature of the first fuel cell A rises, and further, the fuel gas for maintaining the temperature can be reduced to increase the fuel utilization rate, so that the power generation efficiency of the first fuel cell A is improved (see G3). , E A → E A ′). However, since the first fuel cell A operates at a constant current density (see G1), the voltage decreases (see G2) and the output decreases as the amount of fuel gas is reduced (G3). Reference, P A → P A ′).

熱電併給型調整用電源1としては、グラフG7に示すように、第2燃料電池Bの出力が増大した分、出力が向上している(P→P’)。 The cogeneration type adjusting supply 1, as shown in the graph G7, amount that the output of the second fuel cell B is increased, the output is improved (P C → P C ') .

図9は需要減少時の第1燃料電池及び第2燃料電池の動作を説明する概略図である。   FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the operation of the first fuel cell and the second fuel cell when the demand decreases.

図4に示したように、電力需要が減少する時間帯Bにおいては、その電力需要の減少を吸収すべく、熱電併給型調整用電源1としてはプラント出力を下げる必要がある(P→P’’)。 As shown in FIG. 4, in the time zone B in which the power demand decreases, in order to absorb the decrease in the power demand, the combined heat and power supply type adjustment power source 1 needs to reduce the plant output (P C → P C '').

そこで、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池Bの出力を減少させる。このとき、図9左側に示すように、第2燃料電池Bには、通常運転時より電流密度を下げ(G4参照)、通常運転時より少ない燃料ガス(水素ガス)及び空気を供給することで、グラフG6に示すように、第2燃料電池Bの出力を下げる(P→P’’)。 Therefore, the output of the second fuel cell B operating as that of the electric utility is reduced. At this time, as shown on the left side of FIG. 9, the second fuel cell B is supplied with lower fuel density (see G4) than during normal operation and with less fuel gas (hydrogen gas) and air than during normal operation. As shown in the graph G6, the output of the second fuel cell B is lowered (P B → P B ″).

このような需要減少時における第2燃料電池Bの特性は次のようになる。まず、上述したように、電流密度が減少し(G4参照)、より少ない燃料ガスや空気が供給されるため、第2燃料電池Bの出力は減少する(G6参照)。また、電流密度の低下に伴い、セル電圧が向上する(G5参照)。セル電圧が向上することにより発電効率は向上する(G6参照)。   The characteristics of the second fuel cell B when the demand is reduced are as follows. First, as described above, the current density decreases (see G4), and less fuel gas and air are supplied, so the output of the second fuel cell B decreases (see G6). Further, the cell voltage is improved as the current density is decreased (see G5). As the cell voltage is increased, the power generation efficiency is improved (see G6).

一方、ガス事業者のものとして稼働する第1燃料電池Aの特性は次のようになる。まず、図9左側に示すように、第1燃料電池Aは、第2燃料電池Bの熱が伝達するように並設されている。第1燃料電池Aは、低負荷で動作している第2燃料電池Bに発電による熱を奪われるため、温度が低下する。   On the other hand, the characteristics of the first fuel cell A operating as that of the gas company are as follows. First, as shown in the left side of FIG. 9, the first fuel cells A are arranged side by side so that the heat of the second fuel cell B is transmitted. The temperature of the first fuel cell A is lowered because the second fuel cell B operating at a low load is deprived of heat from power generation.

このため、第1燃料電池Aは、動作温度を維持するために、通常運転時よりも多くの燃料が必要となる。したがって、グラフG3に示すように、第1燃料電池Aの発電効率は低下する(E→E’’)。また、セル電圧が減少し(G2参照)、発電効率及び出力が減少する(G3参照、P→P’’)。 For this reason, the first fuel cell A requires more fuel than during normal operation in order to maintain the operating temperature. Therefore, as shown in the graph G3, the power generation efficiency of the first fuel cell A decreases (E A → E A ″). Further, the cell voltage decreases (see G2), and the power generation efficiency and output decrease (see G3, P A → P A ″).

また、グラフG7に示すように、熱電併給型調整用電源1としては、第2燃料電池Bの出力が減少した分(若しくは、これに加えて第1燃料電池Aの出力減少分)、出力が減少している(P→P’’)。 Further, as shown in the graph G7, the combined heat and power supply type adjusting power source 1 has an output corresponding to the amount of decrease in the output of the second fuel cell B (or in addition to this, the amount of decrease in the output of the first fuel cell A). It is decreasing (P C → P C ″).

需要減少時においては、ガス事業者としては、第1燃料電池Aは効率が低いところで運転することになる。しかしながら、例えば、電気事業者が費用面での補償をするなどしてガス事業者に不利にならないようにすることができる。または、そのような補償の代わりに、図8で説明した電力需要増大時に第2燃料電池Bで生じる熱と相殺するなどしてもよい。つまり、電力需要増大時に第2燃料電池Bで生じる熱をガス事業者に譲渡することで、補償としてもよい。ガス事業者としては、熱を得られれば、需要者施設に温水や水蒸気として販売することができる。   When the demand decreases, the first fuel cell A is operated at a low efficiency as a gas company. However, for example, it is possible to prevent the electric power company from being disadvantageous to the gas business, for example, by compensating the cost. Alternatively, in place of such compensation, the heat generated in the second fuel cell B when the power demand increases described with reference to FIG. That is, it is good also as compensation by transferring the heat which arises in the 2nd fuel cell B at the time of electric power demand increase to a gas company. As a gas company, if heat is obtained, it can be sold to a customer facility as hot water or steam.

以上に説明したように、本実施形態に係る熱電併給型調整用電源1によれば、第1燃料電池Aと第2燃料電池Bとを異なる事業者が稼働させることで、電力系統側においてエネルギー効率よく電力を安定供給することができるとともに、効率良く低コストで熱電併給することができる。   As explained above, according to the combined heat and power supply for adjustment 1 according to the present embodiment, the first fuel cell A and the second fuel cell B are operated by different operators, so that the energy on the power system side is increased. It is possible to stably supply power efficiently and efficiently and simultaneously supply heat and power at low cost.

すなわち、熱電併給型調整用電源1は、電気事業者にとって、効率のよい電源として機能する。従来では、電気事業者は、電力需要の増減を吸収するために、効率を落として運転させる負荷調整用の火力発電所を有していたが、これが不要、又は数を少なくすることができるため、特に費用面の負担を著しく低減することができる。   That is, the combined heat and power supply for adjustment 1 functions as an efficient power supply for the electric power company. Conventionally, electric utilities have had a thermal power plant for load adjustment that operates with reduced efficiency in order to absorb the increase and decrease in power demand, but this is unnecessary or the number can be reduced In particular, the cost burden can be significantly reduced.

さらに、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池Bは、第1燃料電池Aの稼働による熱で温められた状態から出力を増大させることができる。したがって、熱電併給型調整用電源1としては、電力需要が増大する際に、即時に対応できる電源として機能することができる。   Furthermore, the second fuel cell B operating as that of the electric power company can increase the output from the state heated by the heat due to the operation of the first fuel cell A. Therefore, the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 can function as a power supply that can respond immediately when power demand increases.

また、熱電併給型調整用電源1は、ガス事業者にとって、通常運転時には、効率のよいところで運転することができる。また、需要増大時には、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池Bから熱をうけることで、高い発電効率で発電及び熱の併産をおこなうことができる。需要減少時には、若干、低い効率で運転することになるが、需要増大時に電気事業者から受ける熱の費用と相殺することができる。すなわち、需要減少時における低効率での運転についての実損はない。   Further, the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 can be operated at an efficient place for a gas company during normal operation. In addition, when demand increases, heat can be generated from the second fuel cell B operating as that of an electric power company, so that power generation and heat can be combined with high power generation efficiency. When demand decreases, it will operate at a slightly lower efficiency, but it can be offset by the cost of heat received from the electric utility when demand increases. In other words, there is no actual loss in operation with low efficiency when demand decreases.

また、本実施形態では、事業者として電気事業者を、電気事業者側発電装置として火力発電所11を例にとり説明したが、このような態様に限定されない。例えば、工場設備を有する事業者を対象とし、電気事業者側発電装置としてその工場設備に電力を供給する発電装置を用いる場合にも本発明を適用できる。この場合においては、工場設備で増減する電力需要を吸収するために、熱電併給型調整用電源1を利用することができる。 Further, in the present embodiment, the description has been given by taking the electric power company as the business operator and the thermal power plant 11 as the electric power company-side power generation device, but the present invention is not limited to such an aspect. For example, the present invention can also be applied to a business operator having factory equipment and using a power generation device that supplies power to the factory equipment as an electric power company side power generation device. In this case, in order to absorb the electric power demand which increases / decreases in the factory equipment, the combined heat and power supply type adjustment power source 1 can be used.

他にも、風力や太陽光などの自然エネルギーによる発電装置を電気事業者側発電装置とし、当該発電装置を用いて電気を販売する者を事業者としてもよい。この場合においては、安定しない自然エネルギーによる発電を安定化させるために熱電併給型調整用電源1を利用することができる。 Additional power generation device by natural energy such as wind and solar and electric utility side power generator, the power generator may be operators who sell electricity used. In this case, in order to stabilize the power generation by the unstable natural energy, the combined heat and power supply for adjustment 1 can be used.

〈解析例〉
図10〜図12を用いて、実施形態1に示した構成の熱電併給型調整用電源1の出力等について解析した結果を示す。
<Analysis example>
The result of having analyzed about the output etc. of the combined heat and power type adjustment power supply 1 of the structure shown in Embodiment 1 is shown using FIGS.

図10は、熱電併給型調整用電源1全体、第1燃料電池A、及び第2燃料電池Bの出力(プラント出力)と発電効率との関係を示すグラフである。横軸は、熱電併給型調整用電源1全体のプラント出力である。当該プラント出力は、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bの出力を合計したものである(さらに、ガスタービンなどの出力分(+α)を含む)。縦軸(左側)は、発電効率を示している。   FIG. 10 is a graph showing a relationship between the output (plant output) of the cogeneration-type adjustment power supply 1 as a whole, the first fuel cell A and the second fuel cell B, and the power generation efficiency. The horizontal axis is the plant output of the combined heat and power supply for adjustment type 1. The plant output is a sum of outputs of the first fuel cell A and the second fuel cell B (further includes an output (+ α) of a gas turbine or the like). The vertical axis (left side) shows the power generation efficiency.

図示するように、特性L1は、熱電併給型調整用電源1全体の特性を表している。これは、図2〜図4の左上のグラフや図7〜図9の右側のグラフと同等のものである。すなわち、L1は、プラント出力が約28,000kWで発電効率が極大値(約55%)となるような上に凸な特性を有している。また、L2は、第1燃料電池Aの特性(「熱電併給モジュール単体の発電効率」)を表し、L3は、第2燃料電池Bの特性(「負荷調整用モジュール単体の発電効率」)を表している。   As shown in the drawing, the characteristic L1 represents the characteristic of the combined heat and power supply type adjustment power source 1. This is equivalent to the upper left graphs of FIGS. 2 to 4 and the right graphs of FIGS. 7 to 9. That is, L1 has an upwardly convex characteristic such that the plant output is about 28,000 kW and the power generation efficiency reaches a maximum value (about 55%). L2 represents the characteristics of the first fuel cell A (“power generation efficiency of the combined heat and power module”), and L3 represents the characteristics of the second fuel cell B (“power generation efficiency of the load adjustment module alone”). ing.

電力需要の増大時には、L3に示されるように、電気事業者のものとして稼働する第2燃料電池Bの出力を増大させる。すると、熱電併給型調整用電源1全体のプラント出力が増加し、電力需要の増大を吸収できる。   When the power demand increases, the output of the second fuel cell B operating as that of the electric utility is increased as indicated by L3. Then, the plant output of the thermoelectric cogeneration type adjustment power supply 1 as a whole increases, and the increase in power demand can be absorbed.

この出力の増大に伴い、L3に示すように、第2燃料電池Bの効率は低下している。このとき第2燃料電池Bで生じる熱が第1燃料電池Aを加熱する。これにより、L2に示すように、第1燃料電池Aの効率は向上している。   As the output increases, the efficiency of the second fuel cell B decreases as indicated by L3. At this time, the heat generated in the second fuel cell B heats the first fuel cell A. Thereby, as shown by L2, the efficiency of the first fuel cell A is improved.

すなわち、熱電併給型調整用電源1全体としては、出力の増大に伴い発電効率は低下しているものの、ガス事業者からみた第1燃料電池Aの効率は向上している。つまり、ガス事業者としては効率良く熱電併産することが可能となる。電気事業者としては、第2燃料電池Bは、効率は落ちるものの、急激に増大する電力需要に即時に対応することができる電源として機能するものとなる。これにより、電力需要の増大に応えると共に、従来のように待機運転をする火力発電所11を準備・運用するコストを削減することができる。   That is, although the power generation efficiency of the combined heat and power supply type adjustment power source 1 decreases with an increase in output, the efficiency of the first fuel cell A as viewed from the gas business operator is improved. That is, it becomes possible for gas companies to efficiently produce thermoelectric power. As an electric utility, the second fuel cell B functions as a power source that can immediately respond to a rapidly increasing power demand, although the efficiency is reduced. Thereby, while responding to the increase in electric power demand, the cost of preparing and operating the thermal power plant 11 that performs the standby operation as in the past can be reduced.

図11は、第2燃料電池Bの出力と発電効率及びセル電圧との関係を示すグラフである。M1は、第2燃料電池Bの出力(横軸)と発電効率(左縦軸)を示す特性であり、M2は、第2燃料電池Bの出力とセル電圧(右縦軸)を示す特性である。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the output of the second fuel cell B, the power generation efficiency, and the cell voltage. M1 is a characteristic indicating the output (horizontal axis) and power generation efficiency (left vertical axis) of the second fuel cell B, and M2 is a characteristic indicating the output and cell voltage (right vertical axis) of the second fuel cell B. is there.

M1に示すように、第2燃料電池Bの出力が増大するほど、効率としては低下する傾向にある。また、M2に示すように、第2燃料電池Bの出力が増大するほど、セル電圧が低下する傾向にある。   As indicated by M1, the efficiency tends to decrease as the output of the second fuel cell B increases. Further, as indicated by M2, the cell voltage tends to decrease as the output of the second fuel cell B increases.

このように出力の増大にともない効率としては低下する。しかしながら、第2燃料電池Bは、第1燃料電池Aの稼働による熱で温められた状態から出力を増大させることができる。したがって、熱電併給型調整用電源1としては、電力需要が増大する際に、即時に対応できる電源として機能することができる。   Thus, the efficiency decreases as the output increases. However, the output of the second fuel cell B can be increased from a state where it is warmed by heat from the operation of the first fuel cell A. Therefore, the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 can function as a power supply that can respond immediately when power demand increases.

図12は、第1燃料電池Aの出力と発電効率及びセル電圧との関係を示すグラフである。N1及びN2は、第1燃料電池Aの出力(横軸)と発電効率(左縦軸)を示す特性である。同特性のうち左上がりの部分をN1(図7〜図9のβに相当)、左下がりの部分をN2(図7〜図9のαに相当)としてある。N3は、第1燃料電池Aの出力とセル電圧(右縦軸)を示す特性である。   FIG. 12 is a graph showing the relationship between the output of the first fuel cell A, the power generation efficiency, and the cell voltage. N1 and N2 are characteristics indicating the output (horizontal axis) and power generation efficiency (left vertical axis) of the first fuel cell A. Of the same characteristics, the portion that rises to the left is N1 (corresponding to β in FIGS. 7 to 9), and the portion that falls to the left is N2 (corresponds to α in FIGS. 7 to 9). N3 is a characteristic indicating the output of the first fuel cell A and the cell voltage (right vertical axis).

N1とN2との交点は、第1燃料電池Aの最大出力Pmax(A)である。第1燃料電池Aは、通常運転時においては、この最大出力で稼働する。   The intersection of N1 and N2 is the maximum output Pmax (A) of the first fuel cell A. The first fuel cell A operates at this maximum output during normal operation.

上述したように、熱電併給型調整用電源1全体の出力が増大する際には、第1燃料電池Aは、第2燃料電池Bの出力増大に伴う熱が伝達される。このため、N1に示すように、使用する燃料ガスが低減し、セル電圧が低下するので出力は若干下がるが、効率は向上する。   As described above, when the output of the combined heat and power supply type adjustment power source 1 increases, the first fuel cell A is transmitted with heat accompanying the increase in the output of the second fuel cell B. For this reason, as shown by N1, the fuel gas to be used is reduced and the cell voltage is lowered, so the output is slightly reduced, but the efficiency is improved.

一方、熱電併給型調整用電源1全体の出力が減少する際には、第2燃料電池Bの出力減少に伴い、第1燃料電池Aに伝達される熱も減少する。したがって、第1燃料電池Aの温度を維持するためにより多くの燃料を投入する必要があるため(それでも温度は低下するが)、N2に示すように、効率は下がり、出力も低下する。   On the other hand, when the output of the combined heat and power adjustment type power supply 1 decreases, the heat transmitted to the first fuel cell A also decreases as the output of the second fuel cell B decreases. Therefore, since it is necessary to input more fuel in order to maintain the temperature of the first fuel cell A (still the temperature decreases), the efficiency decreases and the output decreases as indicated by N2.

また、N1及びN2と、N3との間の点線は、N1、N2の各点が示す出力に対応するセル電圧を表している。N3に示すように、第2燃料電池Bの出力の増減により、第1燃料電池Aの出力がN1とN2の交点を中心に増減すると、第1燃料電池Aのセル電圧が増減する。   A dotted line between N1 and N2 and N3 represents a cell voltage corresponding to an output indicated by each point of N1 and N2. As indicated by N3, when the output of the first fuel cell A increases or decreases around the intersection of N1 and N2 due to the increase or decrease of the output of the second fuel cell B, the cell voltage of the first fuel cell A increases or decreases.

このように、第1燃料電池Aの特性は、通常運転時において、高効率かつ最大出力で稼働することを示し、需要増大時には、さらに高効率で稼働することを示している。また、需要減少時には、効率・出力が若干落ちることを示している。   Thus, the characteristics of the first fuel cell A indicate that it operates with high efficiency and maximum output during normal operation, and that it operates with higher efficiency when demand increases. It also shows that efficiency and output are slightly reduced when demand decreases.

〈他の実施形態〉
本発明に係る熱電併給型調整用電源は、燃料供給事業者、電気事業者(事業者)がそれぞれ専有するものであってもよいし、共有していてもよい。また、第三者の設備事業者が所有していてもよい。それらの何れかの者が熱電併給型調整用電源を構築・運用する。つまり、熱電併給型調整用電源1の初期コストは、何れかのもので折半することができる。
<Other embodiments>
The combined heat and power supply for adjustment according to the present invention may be exclusively used by the fuel supply company and the electric company (company), or may be shared. It may also be owned by a third party equipment company. Any one of them constructs and operates a combined heat and power supply for adjustment. That is, the initial cost of the combined heat and power supply type adjustment power supply 1 can be divided by any one.

熱電併給型調整用電源1の利用は、所有者と異なってもよい。実施形態1では、ガス事業者及び電気事業者が利用したが、第三者であってもよい。例えば、第三者は、ガス事業者から燃料を購入して熱電併給型調整用電源を運用し、電力及び熱を併産・販売する事業者であってもよい。   Use of the cogeneration type adjustment power supply 1 may be different from the owner. In Embodiment 1, the gas company and the electric company used it, but it may be a third party. For example, the third party may be a business operator who purchases fuel from a gas business operator, operates a cogeneration-type adjustment power source, and produces and sells power and heat together.

さらに、第1燃料電池Aは、電流密度が一定となるように運転させたが、このような態様に限定されない。例えば、第1燃料電池Aの出力を一定となるように運転させても、上述した本発明の作用効果を奏する。   Furthermore, although the 1st fuel cell A was operated so that a current density might become constant, it is not limited to such an aspect. For example, even if the output of the first fuel cell A is operated to be constant, the above-described effects of the present invention can be obtained.

なお、第1燃料電池A及び第2燃料電池Bのそれぞれの個数は特に限定されない。少なくともそれぞれが1つずつあれば、本発明の作用効果を奏する。   Note that the numbers of the first fuel cell A and the second fuel cell B are not particularly limited. If there is at least one each, the effects of the present invention are achieved.

本発明は、熱電併給型調整用電源の産業分野で利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial field of a cogeneration type power supply for adjustment.

A 第1燃料電池
B 第2燃料電池
1 熱電併給型調整用電源
4 負荷
5 給水設備
6 暖房設備
7 蒸気設備
8 制御装置
10 送配電網
11 火力発電所
12 制御装置
20 ガス供給手段
30 発電装置
40 熱供給手段
41 燃焼器
42 ガスタービン
43 熱交換機
44 発電機
45 混合器
A 1st fuel cell B 2nd fuel cell 1 Cogeneration type power supply 4 Load 5 Water supply facility 6 Heating facility 7 Steam facility 8 Controller 10 Power distribution network 11 Thermal power plant 12 Controller 20 Gas supply means 30 Generator 40 Heat supply means 41 Combustor 42 Gas turbine 43 Heat exchanger 44 Generator 45 Mixer

Claims (3)

固体酸化物型燃料電池であり、発生した熱が互いに伝達するように配置された第1燃料電池及び第2燃料電池と、
燃料供給事業者が所有する燃料供給手段から供給される燃料を用いて熱を供給する熱供給手段とを備え、
前記第1燃料電池及び前記第2燃料電池は、前記燃料供給手段から燃料が供給されるとともに、発電した電力を電気事業者が所有する電気事業者側発電装置を含む電力系統に送電可能であり、
前記第1燃料電池は、前記燃料供給事業者のものとして稼働させるとともに、電流密度が一定となるように稼働させ、
前記第2燃料電池は、前記電気事業者のものとして稼働させ、
前記電気事業者側発電装置が待機状態から定格運転になるまでの間に、前記第2燃料電池の出力を増大させ、発電した電気を前記電力系統に送電させる
ことを特徴とする熱電併給型調整用電源。
A first oxide fuel cell and a second fuel cell, which are solid oxide fuel cells, arranged so that generated heat is transmitted to each other;
A heat supply means for supplying heat using the fuel supplied from the fuel supply means owned by the fuel supplier,
The first fuel cell and the second fuel cell can be supplied with fuel from the fuel supply means and can transmit the generated power to an electric power system including an electric power company-side power generator owned by an electric power company. ,
The first fuel cell is operated as that of the fuel supplier, and is operated so that the current density is constant,
The second fuel cell is operated as that of the electric utility,
A combined heat and power type adjustment characterized in that the output of the second fuel cell is increased and the generated electricity is transmitted to the electric power system until the electric power generator on the electric utility side is in a rated operation from a standby state. Power supply.
請求項1に記載する熱電併給型調整用電源において、
前記電気事業者側発電装置が定格運転から待機状態になるまでの間に、前記第2燃料電池の出力を減少させる
ことを特徴とする熱電併給型調整用電源。
In the cogeneration type adjustment power supply according to claim 1,
The combined heat and power supply type adjustment power supply, wherein the output of the second fuel cell is reduced until the electric power generator side power generation device is in a standby state from a rated operation.
請求項1又は請求項2に記載する熱電併給型調整用電源において、
前記第1燃料電池及び前記第2燃料電池は、第1燃料電池又は前記第2燃料電池の何れか一方を中心とし、その周囲に他方が配置されている
ことを特徴とする熱電併給型調整用電源。
In the cogeneration type power supply for adjustment according to claim 1 or claim 2,
The first fuel cell and the second fuel cell are centered on one of the first fuel cell and the second fuel cell, and the other is disposed around the first fuel cell and the second fuel cell. Power supply.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6835481B2 (en) * 2000-03-29 2004-12-28 Idatech, Llc Fuel cell system with load management
JP2002070647A (en) * 2000-08-30 2002-03-08 Osaka Gas Co Ltd Energy supply system
JP4670228B2 (en) * 2003-05-22 2011-04-13 東京電力株式会社 Fuel cell plant
CA2567944A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-19 Hydrogenics Corporation Adaptive current controller for a fuel-cell system
JP2008293689A (en) * 2007-05-22 2008-12-04 Kansai Electric Power Co Inc:The Fuel cell module
US7964314B2 (en) * 2007-10-30 2011-06-21 Corning Incorporated Segmented solid oxide fuel cell stack and methods for operation and use thereof
MX2011013358A (en) * 2009-06-12 2012-01-20 Ida Tech Llc Systems and methods for independently controlling the operation of fuel cell stacks and fuel cell systems incorporating the same.

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