JP5922524B2 - Control device, fuel cell unit and control method - Google Patents

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Description

本発明は、発電部及び補機を備える燃料電池ユニットを制御する制御装置、燃料電池ユニット及び制御方法に関する。   The present invention relates to a control device, a fuel cell unit, and a control method for controlling a fuel cell unit including a power generation unit and auxiliary equipment.

近年、化学反応によって発電する発電部と発電部の動作を補助する補機とを備える燃料電池ユニットが知られている(例えば、特許文献1)。通常動作において、燃料電池ユニットの出力電力(発電電力)は、系統と燃料電池ユニットとを接続する電力線上に設けられる負荷の消費電力に追従するように制御される(負荷追従制御)。   In recent years, a fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit is known (for example, Patent Document 1). In normal operation, the output power (generated power) of the fuel cell unit is controlled to follow the power consumption of the load provided on the power line connecting the system and the fuel cell unit (load following control).

ところで、燃料電池ユニットの動作モードとしては、燃料電池ユニットの出力電力がゼロとなるように発電部の出力電力が制御される動作モード(以下、アイドリングモード)が知られている(例えば、特許文献2、非特許文献1)。   By the way, as an operation mode of the fuel cell unit, an operation mode (hereinafter referred to as an idling mode) in which the output power of the power generation unit is controlled so that the output power of the fuel cell unit becomes zero is known (for example, patent document). 2, Non-Patent Document 1).

特開2010−15783号公報JP 2010-15783 A 特開2006−12689号公報JP 2006-12589 A

大阪ガス株式会社、“SOFCシステム技術開発について”、[Online]、[平成24年7月11日検索]、インターネット(URL:http://www.osakagas.co.jp/rd/fuelcell/sofc/technology/system.html)Osaka Gas Co., Ltd., “SOFC System Technology Development”, [Online], [Search on July 11, 2012], Internet (URL: http://www.osakagas.co.jp/rd/fuelcell/sofc/ technology / system.html)

しかしながら、上述したアイドリングモードでは、発電部をアイドリングさせた状態で維持するため、発電部によって発電可能な程度に燃料(ガス等)を燃料電池ユニットに供給する必要があり、コスト面では十分に効率的であるとは言えない。   However, in the idling mode described above, since the power generation unit is maintained in an idling state, it is necessary to supply fuel (gas, etc.) to the fuel cell unit to the extent that the power generation unit can generate power, which is sufficiently efficient in terms of cost. It cannot be said that it is appropriate.

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池ユニットの効率的な運転制御を可能とする制御装置、燃料電池ユニット及び制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a control device, a fuel cell unit, and a control method that enable efficient operation control of the fuel cell unit. .

第1の特徴に係る制御装置は、化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える燃料電池ユニットを制御する。制御装置は、前記燃料電池ユニットに対し、前記燃料電池ユニットの動作モードを指示する制御部を備え、前記燃料電池ユニットの動作モードは、前記燃料電池ユニットに接続された負荷の消費電力に追従するように前記発電部から出力する電力を制御するモードである発電モードと、前記補機の消費電力を前記燃料電池ユニット外部から供給される電力によって賄うとともに前記発電部の温度を所定温度域に維持する制御を行い、前記発電部から出力する電力が前記補器の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードとを含む。前記制御部は、前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示する。   The control device according to the first feature controls a fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit. The control device includes a control unit that instructs the fuel cell unit in an operation mode of the fuel cell unit, and the operation mode of the fuel cell unit follows power consumption of a load connected to the fuel cell unit. In this way, the power generation mode, which is a mode for controlling the power output from the power generation unit, and the power consumed by the auxiliary machine are covered by power supplied from outside the fuel cell unit, and the temperature of the power generation unit is maintained in a predetermined temperature range. And a temperature maintenance mode in which power output from the power generation unit is smaller than power consumption of the auxiliary device. The control unit calculates, for each of the operation modes of the fuel cell unit, the cost of the fuel required in the fuel cell unit to cover the power consumption of the load and the power supplied from other than the fuel cell unit, A low-cost operation mode is instructed based on the calculated cost.

第1の特徴において、前記所定温度域は、前記発電モードにおいて前記発電部にて発電を行う際の発電温度よりも低い温度域である。   1st characteristic WHEREIN: The said predetermined temperature range is a temperature range lower than the electric power generation temperature at the time of generating electric power in the said electric power generation part in the said electric power generation mode.

第1の特徴において、前記制御部は、前記発電部から出力する電力を前記補機によって消費するように制御する自給モードを、前記燃料電池ユニットの動作モードの一つとして指示し、前記制御部は、前記負荷の消費電力が所定閾値を下回る場合に、前記温度維持モード及び前記自給モードの各々について、前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示する。   In the first feature, the control unit instructs, as one of the operation modes of the fuel cell unit, a self-sufficiency mode for controlling the power output from the power generation unit to be consumed by the auxiliary machine, and the control unit Calculates the cost of fuel required by the fuel cell unit and the power supplied from other than the fuel cell unit for each of the temperature maintenance mode and the self-supply mode when the power consumption of the load falls below a predetermined threshold Then, a low-cost operation mode is instructed based on the calculated cost.

第1の特徴において、前記制御部は、停電が生じた場合に、前記燃料電池ユニットの動作モードを前記自給モードとするように指示する。   In the first feature, the control unit instructs the operation mode of the fuel cell unit to be the self-sufficiency mode when a power failure occurs.

第1の特徴において、前記所定温度域は、前記自給モードにおける前記発電部の温度よりも低い。   In the first feature, the predetermined temperature range is lower than the temperature of the power generation unit in the self-sufficiency mode.

第1の特徴において、前記燃料電池ユニットは、SOFC方式の燃料電池を有する。   In the first feature, the fuel cell unit includes a SOFC fuel cell.

第1の特徴において、前記発電温度は、650℃〜1000℃であり、前記所定温度域は、450℃〜600℃である。   In the first feature, the power generation temperature is 650 ° C. to 1000 ° C., and the predetermined temperature range is 450 ° C. to 600 ° C.

第1の特徴において、前記温度維持モードにおいて前記発電部に供給される燃料の量は、前記自給モードにおいて前記発電部に供給される燃料の量よりも少ない。   In the first feature, the amount of fuel supplied to the power generation unit in the temperature maintenance mode is smaller than the amount of fuel supplied to the power generation unit in the self-sustained mode.

第2の特徴に係る燃料電池ユニットは、化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える。燃料電池ユニットは、前記発電部による発電を積極的に行うモードである発電モードと、前記補機の消費電力を外部から供給される電力によって賄うとともに前記発電部の温度を所定温度域に維持し、前記発電部から出力する電力が前記補器の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードと、を含む複数の動作モードにより自己の運転を制御する制御部を備える。前記制御部は、前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードにより自己の運転を制御する。   The fuel cell unit according to the second feature includes a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit. The fuel cell unit covers a power generation mode that is a mode in which power generation by the power generation unit is actively performed, and power consumption of the auxiliary machine by power supplied from outside, and maintains the temperature of the power generation unit in a predetermined temperature range. And a control unit that controls its own operation in a plurality of operation modes including a temperature maintenance mode in which the power output from the power generation unit is smaller than the power consumption of the auxiliary device. The control unit calculates, for each of the operation modes of the fuel cell unit, the cost of the fuel required in the fuel cell unit to cover the power consumption of the load and the power supplied from other than the fuel cell unit, Based on the calculated cost, self-operation is controlled by a low-cost operation mode.

第3の特徴に係る制御方法は、化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える燃料電池ユニットを制御する方法である。制御方法は、前記燃料電池ユニットに対し、前記燃料電池ユニットの動作モードを指示するステップを備える。前記燃料電池ユニットの動作モードは、前記燃料電池ユニットに接続された負荷の消費電力に追従するように前記発電部から出力する電力を制御するモードである発電モードと、前記補機の消費電力を外部から供給される電力によって賄うとともに前記発電部の温度を所定温度域に維持する制御を行い、前記発電部から出力する電力が前記補器の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードを含む。制御方法は、前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示する。   A control method according to a third feature is a method of controlling a fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit. The control method includes a step of instructing an operation mode of the fuel cell unit to the fuel cell unit. The operation mode of the fuel cell unit includes a power generation mode in which power output from the power generation unit is controlled so as to follow power consumption of a load connected to the fuel cell unit, and power consumption of the auxiliary device. Covering with power supplied from the outside and performing control to maintain the temperature of the power generation unit in a predetermined temperature range, including a temperature maintenance mode in which the power output from the power generation unit is smaller than the power consumption of the auxiliary device . The control method calculates, for each of the operation modes of the fuel cell unit, the cost of the fuel required in the fuel cell unit to cover the power consumption of the load and the power supplied from other than the fuel cell unit, A low-cost operation mode is instructed based on the calculated cost.

本発明によれば、燃料電池ユニットの効率的な運転制御を可能とする制御装置及び制御方法を提供する制御装置、燃料電池ユニット及び制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus, fuel cell unit, and control method which provide the control apparatus and control method which enable efficient operation control of a fuel cell unit can be provided.

図1は、第1実施形態に係るエネルギー管理システム100を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an energy management system 100 according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る需要家10を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the customer 10 according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る燃料電池ユニット150を示す図である。FIG. 3 is a view showing the fuel cell unit 150 according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係るEMS200を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the EMS 200 according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。FIG. 5 is a flowchart showing the control method according to the first embodiment.

以下において、本発明の実施形態に係る制御装置及び制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。   Hereinafter, a control device and a control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

[実施形態の概要]
実施形態に係る制御装置は、化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える燃料電池ユニットを制御する。制御装置は、前記燃料電池ユニットに対し、前記燃料電池ユニットの動作モードを指示する制御部を備え、前記燃料電池ユニットの動作モードは、前記燃料電池ユニットに接続された負荷の消費電力に追従するように前記発電部から出力する電力を制御するモードである発電モードと、前記補機の消費電力を前記燃料電池ユニット外部から供給される電力によって賄うとともに前記発電部の温度を所定温度域に維持する制御を行い、前記発電部から出力する電力が前記補器の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードとを含み、前記制御部は、前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示する。
[Outline of Embodiment]
The control device according to the embodiment controls a fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit. The control device includes a control unit that instructs the fuel cell unit in an operation mode of the fuel cell unit, and the operation mode of the fuel cell unit follows power consumption of a load connected to the fuel cell unit. In this way, the power generation mode, which is a mode for controlling the power output from the power generation unit, and the power consumed by the auxiliary machine are covered by power supplied from outside the fuel cell unit, and the temperature of the power generation unit is maintained in a predetermined temperature range. And a temperature maintenance mode in which the power output from the power generation unit is smaller than the power consumption of the auxiliary device, and the control unit includes the load for each of the operation modes of the fuel cell unit. The fuel required by the fuel cell unit to cover the power consumption and the cost of power supplied from other than the fuel cell unit Out, and it instructs the low-cost operation modes based on the cost that the calculated.

実施形態では、発電モード及び温度維持モードを含む複数の運転モードが導入される。これによって、負荷追従性を確保するために極力、完全には燃料電池ユニットを停止させないようにした場合であっても、燃料電池ユニットを効率的に運転制御することができる。   In the embodiment, a plurality of operation modes including a power generation mode and a temperature maintenance mode are introduced. Thus, even when the fuel cell unit is not completely stopped to ensure load followability, the fuel cell unit can be efficiently controlled.

[第1実施形態]
(エネルギー管理システム)
以下において、第1実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図1は、第1実施形態に係るエネルギー管理システム100を示す図である。
[First Embodiment]
(Energy management system)
Hereinafter, the energy management system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an energy management system 100 according to the first embodiment.

図1に示すように、エネルギー管理システム100は、需要家10と、CEMS20と、変電所30と、スマートサーバ40と、発電所50とを有する。なお、需要家10、CEMS20、変電所30及びスマートサーバ40は、ネットワーク60によって接続されている。   As shown in FIG. 1, the energy management system 100 includes a customer 10, a CEMS 20, a substation 30, a smart server 40, and a power plant 50. The customer 10, the CEMS 20, the substation 30 and the smart server 40 are connected by a network 60.

需要家10は、例えば、発電装置及び蓄電装置を有する。発電装置は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。   The consumer 10 includes, for example, a power generation device and a power storage device. The power generation device is a device that outputs electric power using fuel gas, such as a fuel cell. The power storage device is a device that stores electric power, such as a secondary battery.

需要家10は、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよい。或いは、需要家10は、コンビニエンスストア又はスーパーマーケットなどの店舗であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。   The consumer 10 may be a detached house or an apartment house such as a condominium. Alternatively, the customer 10 may be a store such as a convenience store or a supermarket, a commercial facility such as a building, or a factory.

第1実施形態では、複数の需要家10によって、需要家群10A及び需要家群10Bが構成されている。需要家群10A及び需要家群10Bは、例えば、地理的な地域によって分類される。   In the first embodiment, a customer group 10 </ b> A and a customer group 10 </ b> B are configured by a plurality of consumers 10. The consumer group 10A and the consumer group 10B are classified by, for example, a geographical area.

CEMS20は、複数の需要家10と電力系統との間の連系を制御する。なお、CEMS20は、複数の需要家10を管理するため、CEMS(Cluster/Community Energy Management System)と称されることもある。具体的には、CEMS20は、停電時などにおいて、複数の需要家10と電力系統との間を解列する。一方で、CEMS20は、復電時などにおいて、複数の需要家10と電力系統との間を連系する。   The CEMS 20 controls interconnection between the plurality of consumers 10 and the power system. The CEMS 20 may be referred to as a CEMS (Cluster / Community Energy Management System) in order to manage a plurality of consumers 10. Specifically, the CEMS 20 disconnects between the plurality of consumers 10 and the power system at the time of a power failure or the like. On the other hand, the CEMS 20 interconnects the plurality of consumers 10 and the power system when power is restored.

第1実施形態では、CEMS20A及びCEMS20Bが設けられている。CEMS20Aは、例えば、需要家群10Aに含まれる需要家10と電力系統との間の連系を制御する。CEMS20Bは、例えば、需要家群10Bに含まれる需要家10と電力系統との間の連系を制御する。   In the first embodiment, a CEMS 20A and a CEMS 20B are provided. For example, the CEMS 20A controls interconnection between the customer 10 included in the customer group 10A and the power system. For example, the CEMS 20B controls interconnection between the customer 10 included in the customer group 10B and the power system.

変電所30は、複数の需要家10に対して、配電線31を介して電力を供給する。具体的には、変電所30は、発電所50から供給を受ける電圧を降圧する。   The substation 30 supplies electric power to the plurality of consumers 10 via the distribution line 31. Specifically, the substation 30 steps down the voltage received from the power plant 50.

第1実施形態では、変電所30A及び変電所30Bが設けられている。変電所30Aは、例えば、需要家群10Aに含まれる需要家10に対して、配電線31Aを介して電力を供給する。変電所30Bは、例えば、需要家群10Bに含まれる需要家10に対して、配電線31Bを介して電力を供給する。   In the first embodiment, a substation 30A and a substation 30B are provided. For example, the substation 30A supplies power to the consumers 10 included in the consumer group 10A via the distribution line 31A. For example, the substation 30B supplies power to the consumers 10 included in the consumer group 10B via the distribution line 31B.

スマートサーバ40は、複数のCEMS20(ここでは、CEMS20A及びCEMS20B)を管理する。また、スマートサーバ40は、複数の変電所30(ここでは、変電所30A及び変電所30B)を管理する。言い換えると、スマートサーバ40は、需要家群10A及び需要家群10Bに含まれる需要家10を統括的に管理する。スマートサーバ40は、例えば、需要家群10Aに供給すべき電力と需要家群10Bに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。   The smart server 40 manages a plurality of CEMSs 20 (here, CEMS 20A and CEMS 20B). The smart server 40 also manages a plurality of substations 30 (here, the substation 30A and the substation 30B). In other words, the smart server 40 comprehensively manages the customers 10 included in the customer group 10A and the customer group 10B. For example, the smart server 40 has a function of balancing the power to be supplied to the consumer group 10A and the power to be supplied to the consumer group 10B.

発電所50は、火力、太陽光、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所50は、複数の変電所30(ここでは、変電所30A及び変電所30B)に対して、送電線51を介して電力を供給する。   The power plant 50 generates power using thermal power, sunlight, wind power, hydraulic power, nuclear power, or the like. The power plant 50 supplies power to the plurality of substations 30 (here, the substation 30A and the substation 30B) via the power transmission line 51.

ネットワーク60は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク60は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。   The network 60 is connected to each device via a signal line. The network 60 is, for example, the Internet, a wide area network, a narrow area network, a mobile phone network, or the like.

(需要家)
以下において、第1実施形態に係る需要家について説明する。図2は、第1実施形態に係る需要家10の詳細を示す図である。
(Customer)
Below, the consumer which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a diagram illustrating details of the customer 10 according to the first embodiment.

図2に示すように、需要家10は、分電盤110と、負荷120と、PVユニット130と、蓄電池ユニット140と、燃料電池ユニット150と、貯湯ユニット160と、EMS200とを有する。   As shown in FIG. 2, the customer 10 includes a distribution board 110, a load 120, a PV unit 130, a storage battery unit 140, a fuel cell unit 150, a hot water storage unit 160, and an EMS 200.

第1実施形態において、需要家10は、電流計180を有する。電流計180は、燃料電池ユニット150の負荷追従制御に用いられる。電流計180は、蓄電池ユニット140及び燃料電池ユニット150と系統とを接続する電力線上において、蓄電池ユニット140と電力線との接続点よりも下流(系統から離れた側)、かつ、燃料電池ユニット150と電力線との接続点よりも上流(系統に近い側)に設けられる。電流計180は負荷120と電力線との接続点よりも上流(系統に近い側)に設けられる。ただし、燃料電池ユニット150、蓄電池ユニット140の接続が逆の場合にも本発明は実施可能である。   In the first embodiment, the customer 10 has an ammeter 180. The ammeter 180 is used for load following control of the fuel cell unit 150. The ammeter 180 is on the power line connecting the storage battery unit 140 and the fuel cell unit 150 and the system, downstream of the connection point between the storage battery unit 140 and the power line (the side away from the system), and the fuel cell unit 150. It is provided upstream (side closer to the grid) than the connection point with the power line. The ammeter 180 is provided upstream (side closer to the system) than the connection point between the load 120 and the power line. However, the present invention can also be implemented when the connection of the fuel cell unit 150 and the storage battery unit 140 is reversed.

第1実施形態において、各機器は、系統に近い順から見て、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び負荷120の順で電力線に接続されていることに留意すべきである。   In the first embodiment, it should be noted that each device is connected to the power line in the order of the PV unit 130, the storage battery unit 140, the fuel cell unit 150, and the load 120 as viewed from the order close to the grid.

分電盤110は、配電線31(系統)に接続されている。分電盤110は、電力線を介して、負荷120、PVユニット130、蓄電池ユニット140及び燃料電池ユニット150に接続されている。   Distribution board 110 is connected to distribution line 31 (system). Distribution board 110 is connected to load 120, PV unit 130, storage battery unit 140, and fuel cell unit 150 via a power line.

負荷120は、電力線を介して供給を受ける電力を消費する装置である。例えば、負荷120は、冷蔵庫、冷凍庫、照明、エアコンなどの装置を含む。   The load 120 is a device that consumes power supplied via a power line. For example, the load 120 includes devices such as a refrigerator, a freezer, lighting, and an air conditioner.

PVユニット130は、PV131と、PCS132とを有する。PV131は、発電装置の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う太陽光発電装置である。PV131は、発電されたDC電力を出力する。PV131の発電量は、PV131に照射される日射量に応じて変化する。PCS132は、PV131から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。PCS132は、電力線を介してAC電力を分電盤110に出力する。   The PV unit 130 includes a PV 131 and a PCS 132. The PV 131 is an example of a power generation device, and is a solar power generation device that generates power in response to reception of sunlight. The PV 131 outputs the generated DC power. The amount of power generated by the PV 131 changes according to the amount of solar radiation applied to the PV 131. The PCS 132 is a device (Power Conditioning System) that converts DC power output from the PV 131 into AC power. The PCS 132 outputs AC power to the distribution board 110 via the power line.

第1実施形態において、PVユニット130は、PV131に照射される日射量を測定する日射計を有していてもよい。   In the first embodiment, the PV unit 130 may have a pyranometer that measures the amount of solar radiation irradiated on the PV 131.

PVユニット130は、MPPT(Maximum Power Point Tracking)法によって制御される。詳細には、PVユニット130は、PV131の動作点(動作点電圧値及び電力値によって定まる点、又は、動作点電圧値と電流値とによって定まる点)を最適化する。   The PV unit 130 is controlled by an MPPT (Maximum Power Point Tracking) method. Specifically, the PV unit 130 optimizes the operating point (a point determined by the operating point voltage value and the power value, or a point determined by the operating point voltage value and the current value) of the PV 131.

蓄電池ユニット140は、蓄電池141と、PCS142とを有する。蓄電池141は、電力を蓄積する装置である。PCS142は、配電線31(系統)から供給を受けるAC電力をDC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。また、PCS142は、蓄電池141から出力されたDC電力をAC電力に変換する。   The storage battery unit 140 includes a storage battery 141 and a PCS 142. The storage battery 141 is a device that stores electric power. The PCS 142 is a device (Power Conditioning System) that converts AC power supplied from the distribution line 31 (system) into DC power. Further, the PCS 142 converts DC power output from the storage battery 141 into AC power.

燃料電池ユニット150は、燃料電池151と、PCS152とを有する。燃料電池151は、発電装置の一例であり、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。PCS152は、燃料電池151から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。   The fuel cell unit 150 includes a fuel cell 151 and a PCS 152. The fuel cell 151 is an example of a power generation device, and is a device that outputs electric power using fuel gas. The PCS 152 is a device (Power Conditioning System) that converts DC power output from the fuel cell 151 into AC power.

燃料電池ユニット150は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池ユニット150は、燃料電池151から出力する電力が負荷追従制御の目標電力となるように燃料電池151を制御する。言い換えると、燃料電池ユニット150は、電流計180によって検出される電流値が目標受電力となるように、燃料電池151から出力する電力を制御する。ここでいう負荷追従制御は、負荷120の消費電力が燃料電池ユニット150の定格運転における出力電力を上回る場合は、負荷120の要求電力の不足分を、系統から供給を受けた電力で賄う制御も含む。   The fuel cell unit 150 operates by load following control. Specifically, the fuel cell unit 150 controls the fuel cell 151 so that the power output from the fuel cell 151 becomes the target power for load following control. In other words, the fuel cell unit 150 controls the power output from the fuel cell 151 so that the current value detected by the ammeter 180 becomes the target received power. The load follow-up control mentioned here is a control in which, when the power consumption of the load 120 exceeds the output power in the rated operation of the fuel cell unit 150, the shortage of the required power of the load 120 is covered by the power supplied from the system. Including.

貯湯ユニット160は、電力を熱に変換し、変換された熱を湯として蓄積したり、燃料電池ユニット150等のコージェネレーション機器が発生する熱を湯として蓄えたりする蓄熱装置の一例である。具体的には、貯湯ユニット160は、貯湯槽を有しており、燃料電池151の運転(発電)によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯ユニット160は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。   The hot water storage unit 160 is an example of a heat storage device that converts electric power into heat, accumulates the converted heat as hot water, and stores heat generated by a cogeneration device such as the fuel cell unit 150 as hot water. Specifically, the hot water storage unit 160 has a hot water storage tank, and warms water supplied from the hot water storage tank by exhaust heat generated by the operation (power generation) of the fuel cell 151. Specifically, the hot water storage unit 160 warms the water supplied from the hot water storage tank and returns the warmed hot water to the hot water storage tank.

EMS200は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御する装置(Energy Management System)である。具体的には、EMS200は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160に信号線を介して接続されており、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御する。また、EMS200は、燃料電池ユニット150の動作モードを制御することによって、負荷120の消費電力を制御する。   The EMS 200 is an apparatus (Energy Management System) that controls the PV unit 130, the storage battery unit 140, the fuel cell unit 150, and the hot water storage unit 160. Specifically, the EMS 200 is connected to the PV unit 130, the storage battery unit 140, the fuel cell unit 150, and the hot water storage unit 160 via signal lines, and the PV unit 130, the storage battery unit 140, the fuel cell unit 150, and the hot water storage unit. 160 is controlled. The EMS 200 controls the power consumption of the load 120 by controlling the operation mode of the fuel cell unit 150.

また、EMS200は、ネットワーク60を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報(以下、エネルギー料金情報)を格納する。   The EMS 200 is connected to various servers via the network 60. Various servers store, for example, information (hereinafter referred to as energy charge information) such as the unit price of power supplied from the grid, the unit price of power received from the grid, and the unit price of fuel gas.

或いは、各種サーバは、例えば、負荷120の消費電力を予測するための情報(以下、消費エネルギー予測情報)を格納する。消費エネルギー予測情報は、例えば、過去の負荷120の消費電力の実績値に基づいて生成されてもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、負荷120の消費電力のモデルであってもよい。   Or various servers store the information (henceforth energy consumption prediction information) for predicting the power consumption of the load 120, for example. The energy consumption prediction information may be generated based on, for example, the past power consumption actual value of the load 120. Alternatively, the energy consumption prediction information may be a model of power consumption of the load 120.

或いは、各種サーバは、例えば、PV131の発電量を予測するための情報(以下、PV発電量予測情報)を格納する。PV発電予測情報は、PV131に照射される日射量の予測値であってもよい。或いは、PV発電予測情報は、天気予報、季節、日照時間などであってもよい。   Or various servers store the information (henceforth PV power generation amount prediction information) for predicting the power generation amount of PV131, for example. The PV power generation prediction information may be a predicted value of the amount of solar radiation irradiated on the PV 131. Alternatively, the PV power generation prediction information may be weather forecast, season, sunshine time, and the like.

(燃料電池ユニット)
以下において、第1実施形態に係る燃料電池ユニットについて説明する。図3は、第1実施形態に係る燃料電池ユニット150を示す図である。
(Fuel cell unit)
Hereinafter, the fuel cell unit according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a view showing the fuel cell unit 150 according to the first embodiment.

図3に示すように、燃料電池ユニット150は、燃料電池151と、PCS152と、ブロワ153と、脱硫器154と、着火ヒータ155と、制御基板156とを有する。   As shown in FIG. 3, the fuel cell unit 150 includes a fuel cell 151, a PCS 152, a blower 153, a desulfurizer 154, an ignition heater 155, and a control board 156.

燃料電池151は、上述したように、燃料を利用して電力を出力する装置である。具体的には、燃料電池151は、改質器151Aと、セルスタック151Bとを有する。   As described above, the fuel cell 151 is a device that outputs electric power using fuel. Specifically, the fuel cell 151 includes a reformer 151A and a cell stack 151B.

改質器151Aは、後述する脱硫器154によって付臭剤が除去された燃料から改質ガスを生成する。改質ガスは、水素及び一酸化炭素によって構成されるガスである。   The reformer 151A generates reformed gas from the fuel from which the odorant has been removed by the desulfurizer 154 described later. The reformed gas is a gas composed of hydrogen and carbon monoxide.

セルスタック151Bは、後述するブロワ153から供給される空気(酸素)と改質ガスとの化学反応によって発電する。具体的には、セルスタック151Bは、複数のセルがスタックされた構造を有する。各セルは、燃料極と空気極との間に電解質が挟み込まれた構造を有する。燃料極には、改質ガス(水素)が供給され、空気極には、空気(酸素)が供給される。電解質において改質ガス(水素)及び空気(酸素)の化学反応が生じて、電力(DC電力)及び熱が生成される。   The cell stack 151B generates power by a chemical reaction between air (oxygen) supplied from a blower 153, which will be described later, and the reformed gas. Specifically, the cell stack 151B has a structure in which a plurality of cells are stacked. Each cell has a structure in which an electrolyte is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode. Reformed gas (hydrogen) is supplied to the fuel electrode, and air (oxygen) is supplied to the air electrode. A chemical reaction of the reformed gas (hydrogen) and air (oxygen) occurs in the electrolyte to generate electric power (DC electric power) and heat.

PCS152は、上述したように、燃料電池151から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置である。   As described above, the PCS 152 is a device that converts DC power output from the fuel cell 151 into AC power.

ブロワ153は、燃料電池151(セルスタック151B)に空気を供給する。ブロワ153は、例えば、ファンによって構成される。   The blower 153 supplies air to the fuel cell 151 (cell stack 151B). The blower 153 is configured by a fan, for example.

脱硫器154は、外部から供給される燃料に含まれる付臭剤を除去する。燃料は、都市ガスであってもよく、プロパンガスであってもよい。   The desulfurizer 154 removes the odorant contained in the fuel supplied from the outside. The fuel may be city gas or propane gas.

着火ヒータ155は、セルスタック151Bで化学反応しなかった燃料(以下、未反応燃料)に着火し、セルスタック151Bの温度を高温に維持するヒータである。すなわち、着火ヒータ155は、セルスタック151Bを構成する各セルの開口から漏れる未反応燃料に着火する。着火ヒータ155は、未反応燃料が燃焼していないケース(例えば、燃料電池ユニット150の起動時)において、未反応燃料に着火すればよいことに留意すべきである。そして、一旦着火すれば、その後は、セルスタック151Bから僅かずつ溢れ出る未反応燃料が燃焼し続けることによって、セルスタック151Bの温度が高温に維持される。   The ignition heater 155 is a heater that ignites a fuel that has not chemically reacted in the cell stack 151B (hereinafter, unreacted fuel) and maintains the temperature of the cell stack 151B at a high temperature. That is, the ignition heater 155 ignites unreacted fuel leaking from the opening of each cell constituting the cell stack 151B. It should be noted that the ignition heater 155 may ignite the unreacted fuel in a case where the unreacted fuel is not combusted (for example, when the fuel cell unit 150 is activated). Once ignited, thereafter, the unreacted fuel that overflows little by little from the cell stack 151B continues to burn, so that the temperature of the cell stack 151B is maintained at a high temperature.

制御基板156は、燃料電池151、PCS152、ブロワ153、脱硫器154、着火ヒータ155及び制御基板156を制御する回路を搭載する基板である。   The control board 156 is a board on which a circuit for controlling the fuel cell 151, the PCS 152, the blower 153, the desulfurizer 154, the ignition heater 155, and the control board 156 is mounted.

第1実施形態において、セルスタック151Bは、化学反応によって発電する発電部の一例である。改質器151A、ブロワ153、脱硫器154、着火ヒータ155及び制御基板156は、セルスタック151B(発電部)の動作を補助する補機の一例である。また、PCS152の一部を補機として扱ってもよい。   In the first embodiment, the cell stack 151B is an example of a power generation unit that generates power by a chemical reaction. The reformer 151A, the blower 153, the desulfurizer 154, the ignition heater 155, and the control board 156 are examples of auxiliary machines that assist the operation of the cell stack 151B (power generation unit). A part of the PCS 152 may be handled as an auxiliary machine.

第1実施形態において、燃料電池ユニット150の動作モードとして、発電モード、自給モード、温度維持モードが設けられる。   In the first embodiment, as the operation mode of the fuel cell unit 150, a power generation mode, a self-supply mode, and a temperature maintenance mode are provided.

発電モードは、燃料電池ユニット150に接続された負荷120の消費電力に追従するように燃料電池151(セルスタック151B)から出力する電力が制御される動作モード(負荷追従制御)である。詳細には、発電モードでは、電流計180によって検出される電流値とPCS152が測定している電圧値から算出される受電力が目標受電力となるように、燃料電池151から出力する電力が制御される。ここで、燃料電池ユニット150が電流計180よりも下流に設けられているため、補機の消費電力についても、燃料電池151から出力する電力によって賄われることに留意すべきである。   The power generation mode is an operation mode (load following control) in which the power output from the fuel cell 151 (cell stack 151B) is controlled so as to follow the power consumption of the load 120 connected to the fuel cell unit 150. Specifically, in the power generation mode, the power output from the fuel cell 151 is controlled so that the received power calculated from the current value detected by the ammeter 180 and the voltage value measured by the PCS 152 becomes the target received power. Is done. Here, since the fuel cell unit 150 is provided downstream of the ammeter 180, it should be noted that the power consumption of the auxiliary equipment is also covered by the power output from the fuel cell 151.

ここで、発電モードにおけるセルスタック151Bの温度は、化学反応及び未反応燃料の燃焼によって、発電温度として650〜1000℃(例えば700℃程度)に維持される。このような発電温度は、すなわち、改質ガス(水素)及び空気(酸素)を得れば、積極的に化学反応が生じる温度域である。   Here, the temperature of the cell stack 151B in the power generation mode is maintained at a power generation temperature of 650 to 1000 ° C. (for example, about 700 ° C.) by chemical reaction and combustion of unreacted fuel. Such a power generation temperature is a temperature range in which a chemical reaction occurs positively if the reformed gas (hydrogen) and air (oxygen) are obtained.

ところで、燃料電池ユニット150は、完全停止させることも可能である。例えば、長期間使用しない場合などにおいては完全停止させてもよい。しかしながら、完全停止させた場合には、補機類も停止して燃料電池151(セルスタック151B)の温度が低いものとなるため、発電可能な程の温度まで上昇するために長い時間を要することとなり、負荷追従性が低いということには留意すべきである。このため、第1実施形態においては完全停止を極力回避するため、運転モードにアイドリングモードと温度維持モードとを設ける。   Incidentally, the fuel cell unit 150 can be completely stopped. For example, it may be completely stopped when it is not used for a long time. However, when the engine is completely stopped, the auxiliary machines are also stopped and the temperature of the fuel cell 151 (cell stack 151B) becomes low, so it takes a long time to increase the temperature to a level at which power generation is possible. Therefore, it should be noted that the load followability is low. For this reason, in the first embodiment, in order to avoid a complete stop as much as possible, an idling mode and a temperature maintenance mode are provided in the operation mode.

自給モードは、燃料電池151(セルスタック151B)から出力する電力によって補機の消費電力を賄う動作モードである。ここでいう自給モードは、燃料電池ユニット150からの出力電力がゼロとなるように制御されるモードであることから、アイドリングモードとも言う。アイドリングモード(自給モード)では、負荷120の消費電力については、燃料電池151から出力する電力によって賄われないことに留意すべきである。   The self-sufficiency mode is an operation mode in which the power consumed by the auxiliary equipment is covered by the power output from the fuel cell 151 (cell stack 151B). The self-sufficiency mode here is a mode controlled so that the output power from the fuel cell unit 150 becomes zero, and is also referred to as an idling mode. It should be noted that the power consumption of the load 120 is not covered by the power output from the fuel cell 151 in the idling mode (self-sufficiency mode).

ここで、アイドリングモードにおけるセルスタック151Bの温度は、化学反応及び未反応燃料の燃焼により、発電モードと同様の発電温度(例えば、700℃程度)に維持される。すなわち、アイドリングモードにおけるセルスタック151Bの温度についても、発電モードと同様、改質ガス(水素)及び空気(酸素)を得れば、積極的に化学反応が生じる温度域である。アイドリングモードは、例えば、停電が生じた場合に適用される動作モードである。   Here, the temperature of the cell stack 151B in the idling mode is maintained at the same power generation temperature (for example, about 700 ° C.) as that in the power generation mode due to the chemical reaction and the combustion of the unreacted fuel. That is, the temperature of the cell stack 151B in the idling mode is a temperature range in which a chemical reaction is positively generated if the reformed gas (hydrogen) and air (oxygen) are obtained, as in the power generation mode. The idling mode is an operation mode applied when a power failure occurs, for example.

温度維持モードは、補機の消費電力を外部から供給される電力によって賄うとともに、セルスタック151Bを所定温度域に維持する動作モードである。温度維持モードにおいて、補機の消費電力は、系統から供給される電力によって賄われてもよく、PV131又は蓄電池141から供給される電力によって賄われてもよい。温度維持モードにおいて、燃料電池151(セルスタック151B)から出力する電力は、少なくとも、補機の消費電力よりも小さく、アイドリングモードのように、補機を動作させるには若干及ばない程度となる。例えば、温度維持モードにおいて、燃料電池151(セルスタック151B)から電力が出力されない。   The temperature maintenance mode is an operation mode in which the power consumption of the auxiliary equipment is covered by power supplied from the outside and the cell stack 151B is maintained in a predetermined temperature range. In the temperature maintenance mode, the power consumption of the auxiliary machine may be covered by power supplied from the grid, or may be supplied by power supplied from the PV 131 or the storage battery 141. In the temperature maintenance mode, the power output from the fuel cell 151 (cell stack 151B) is at least smaller than the power consumption of the auxiliary machine, and is slightly less than that for operating the auxiliary machine as in the idling mode. For example, power is not output from the fuel cell 151 (cell stack 151B) in the temperature maintenance mode.

ここで、温度維持モードにおけるセルスタック151Bの温度は、主として、未反応燃料の燃焼によって維持される。また、温度維持モードにおけるセルスタック151Bの温度は、発電モードにおけるセルスタック151Bの温度よりも低い。同様に、温度維持モードにおけるセルスタック151Bの温度は、アイドリングモードにおけるセルスタック151Bの温度よりも低い。しかしながら、未反応燃料の燃焼により、温度維持モードにおけるセルスタック151Bの温度は、ある程度の高温(所定温度域)で維持される。   Here, the temperature of the cell stack 151B in the temperature maintenance mode is mainly maintained by the combustion of unreacted fuel. In addition, the temperature of the cell stack 151B in the temperature maintenance mode is lower than the temperature of the cell stack 151B in the power generation mode. Similarly, the temperature of the cell stack 151B in the temperature maintenance mode is lower than the temperature of the cell stack 151B in the idling mode. However, due to the combustion of unreacted fuel, the temperature of the cell stack 151B in the temperature maintenance mode is maintained at a certain high temperature (predetermined temperature range).

第1実施形態において、所定温度域は、発電温度よりも若干低く、例えば、450℃〜600℃程度であって、改質ガス(水素)及び空気(酸素)を得ても、充分な化学反応が生じにくい温度域である。セルスタック151Bの温度が所定温度域である場合に、化学反応の反応スピードが不足するため、燃料電池151(セルスタック151B)から出力する電圧は、定格電圧(200V)よりも低い。温度維持モードでは、化学反応が全く生じていなくてもよく、若干の化学反応が生じていてもよい。ただし、所定温度域は、常温よりは明らかに高い温度で維持することとなるため、発電を行う必要が生じた際にも、完全停止している状態に比して化学反応を積極的に生じさせる温度に到達するまでの時間が短く済み、必要電力を出力するまでの時間を短くすることとなる。   In the first embodiment, the predetermined temperature range is slightly lower than the power generation temperature, for example, about 450 ° C. to 600 ° C. Even if the reformed gas (hydrogen) and air (oxygen) are obtained, a sufficient chemical reaction is achieved. This is the temperature range where it is difficult to occur. When the temperature of the cell stack 151B is within a predetermined temperature range, the reaction speed of the chemical reaction is insufficient, so that the voltage output from the fuel cell 151 (cell stack 151B) is lower than the rated voltage (200V). In the temperature maintenance mode, no chemical reaction may occur or some chemical reaction may occur. However, since the predetermined temperature range is maintained at a temperature that is clearly higher than room temperature, even when it is necessary to generate power, a chemical reaction is actively generated compared to a state where the power supply is completely stopped. The time until the temperature is reached is short, and the time until the necessary power is output is shortened.

また、温度維持モードにおいて燃料電池ユニット150に供給される燃料の量は、アイドリングモードにおいて燃料電池ユニット150に供給される燃料の量よりも少ない。   Further, the amount of fuel supplied to the fuel cell unit 150 in the temperature maintenance mode is smaller than the amount of fuel supplied to the fuel cell unit 150 in the idling mode.

(EMSの構成)
以下において、第1実施形態のEMSについて説明する。図4は、第1実施形態のEMS200を示すブロック図である。
(Configuration of EMS)
Hereinafter, the EMS of the first embodiment will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the EMS 200 of the first embodiment.

図4に示すように、EMS200は、受信部210と、送信部220と、制御部230とを有する。   As illustrated in FIG. 4, the EMS 200 includes a reception unit 210, a transmission unit 220, and a control unit 230.

受信部210は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、受信部210は、PV131の発電量を示す情報をPVユニット130から受信してもよい。受信部210は、蓄電池141の蓄電量を示す情報を蓄電池ユニット140から受信してもよい。受信部210は、燃料電池151の発電量を示す情報を燃料電池ユニット150から受信してもよい。受信部210は、貯湯ユニット160の貯湯量を示す情報を貯湯ユニット160から受信してもよい。   The receiving unit 210 receives various signals from a device connected via a signal line. For example, the receiving unit 210 may receive information indicating the power generation amount of the PV 131 from the PV unit 130. The receiving unit 210 may receive information indicating the storage amount of the storage battery 141 from the storage battery unit 140. The receiving unit 210 may receive information indicating the power generation amount of the fuel cell 151 from the fuel cell unit 150. The receiving unit 210 may receive information indicating the amount of hot water stored in the hot water storage unit 160 from the hot water storage unit 160.

第1実施形態において、受信部210は、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びPV発電量予測情報を、ネットワーク60を介して各種サーバから受信してもよい。但し、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びPV発電量予測情報は、予めEMS200に記憶されていてもよい。   In the first embodiment, the reception unit 210 may receive energy charge information, energy consumption prediction information, and PV power generation amount prediction information from various servers via the network 60. However, the energy fee information, the energy consumption prediction information, and the PV power generation amount prediction information may be stored in the EMS 200 in advance.

送信部220は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、送信部220は、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御するための信号を各装置に送信する。送信部220は、負荷120を制御するための制御信号を負荷120に送信する。   The transmission unit 220 transmits various signals to a device connected via a signal line. For example, the transmission part 220 transmits the signal for controlling the PV unit 130, the storage battery unit 140, the fuel cell unit 150, and the hot water storage unit 160 to each apparatus. The transmission unit 220 transmits a control signal for controlling the load 120 to the load 120.

制御部230は、負荷120、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を制御する。   The control unit 230 controls the load 120, the PV unit 130, the storage battery unit 140, the fuel cell unit 150, and the hot water storage unit 160.

第1実施形態において、制御部230は、燃料電池ユニット150の動作モードを燃料電池ユニット150に指示する。第1実施形態において、燃料電池ユニット150の動作モードは、上述したように、発電モード(負荷追従制御)、アイドリングモード及び温度維持モードを含む。   In the first embodiment, the control unit 230 instructs the fuel cell unit 150 about the operation mode of the fuel cell unit 150. In the first embodiment, the operation mode of the fuel cell unit 150 includes a power generation mode (load following control), an idling mode, and a temperature maintenance mode as described above.

制御部230は、負荷120の消費電力を賄うために要する燃料及び/又は電力のコストを燃料電池ユニット150の動作モードの各々について算出し、算出したコストを比較する。制御部230は、電流計180によって検出される電流値とPCS152によって測定される電圧値から算出される負荷120の消費電力と、各種サーバに格納されたエネルギー料金情報、特に、系統から供給を受ける電力の購入単価、燃料ガスの購入単価についての情報に基づいて、負荷120の消費電力を賄うために要する燃料及び/又は電力のコストを算出する。   The control unit 230 calculates the fuel and / or power costs required to cover the power consumption of the load 120 for each operation mode of the fuel cell unit 150, and compares the calculated costs. The control unit 230 receives power consumption of the load 120 calculated from the current value detected by the ammeter 180 and the voltage value measured by the PCS 152, and energy rate information stored in various servers, particularly supplied from the grid. The fuel and / or power costs required to cover the power consumption of the load 120 are calculated based on the information about the power purchase unit price and the fuel gas purchase unit price.

ここで、負荷120の消費電力を賄うために要する燃料及び/又は電力のコストとは、以下のことを意味する。発電モードの場合は、負荷120の消費電力を燃料電池ユニット150からの出力電力で賄うために、燃料電池151(セルスタック151B)に供給される燃料を意味する。温度維持モードの場合は、燃料電池151(セルスタック151B)の温度を所定温度域に維持するために燃料電池151(セルスタック151B)に供給される燃料、補機の消費電力を賄うために補機に供給される電力、及び負荷120の消費電力を賄うために負荷120に供給される電力を意味する。アイドリングモードの場合は、燃料電池151(セルスタック151B)から出力した電力で補機の消費電力を賄うために燃料電池151(セルスタック151B)に供給される燃料、及び負荷120の消費電力を賄うために負荷120に供給される電力を意味する。制御部230は、負荷120の消費電力を賄うために要する燃料及び/又は電力のコストが小さい動作モードで、燃料電池ユニット150を運転するよう制御する。   Here, the cost of fuel and / or electric power required to cover the power consumption of the load 120 means the following. In the power generation mode, it means the fuel supplied to the fuel cell 151 (cell stack 151B) in order to cover the power consumption of the load 120 with the output power from the fuel cell unit 150. In the case of the temperature maintenance mode, the fuel supplied to the fuel cell 151 (cell stack 151B) in order to maintain the temperature of the fuel cell 151 (cell stack 151B) in a predetermined temperature range, and the supplement to cover the power consumption of the auxiliary equipment. It means the power supplied to the machine and the power supplied to the load 120 to cover the power consumption of the load 120. In the idling mode, the power supplied to the fuel cell 151 (cell stack 151B) and the power consumption of the load 120 are covered by the power output from the fuel cell 151 (cell stack 151B) to cover the power consumption of the auxiliary equipment. Therefore, the power supplied to the load 120 is meant. The control unit 230 controls the fuel cell unit 150 to operate in an operation mode in which the cost of fuel and / or power required to cover the power consumption of the load 120 is small.

また、制御部230は、負荷の消費電力が所定閾値を下回る場合に、燃料電池ユニットが要する燃料及び/又は電力のコストを、温度維持モード及び自給モードの各々について算出し、算出したコストを比較して、燃料電池ユニット150の動作モードを温度維持モード又はアイドリングモードとするように指示することができる。   In addition, when the power consumption of the load falls below a predetermined threshold, the control unit 230 calculates the fuel and / or power cost required for the fuel cell unit for each of the temperature maintenance mode and the self-sufficiency mode, and compares the calculated costs. Thus, the operation mode of the fuel cell unit 150 can be instructed to be the temperature maintenance mode or the idling mode.

燃料電池ユニット150が要する燃料及び/又は電力のコストとは、温度維持モードの場合は、燃料電池151(セルスタック151B)の温度を所定温度域に維持するために燃料電池151(セルスタック151B)に供給される燃料、及び補機の消費電力を賄うために補機に供給される電力を意味し、アイドリングモードの場合は、燃料電池151(セルスタック151B)から出力した電力で補機の消費電力を賄うために燃料電池151(セルスタック151B)に供給される燃料を意味する。制御部230は、負荷の消費電力が所定閾値を下回る場合に、燃料電池ユニットが要する燃料及び/又は電力のコストが小さい方の動作モードで燃料電池ユニット150を運転することができる。   In the temperature maintenance mode, the fuel and / or power costs required by the fuel cell unit 150 are the fuel cell 151 (cell stack 151B) for maintaining the temperature of the fuel cell 151 (cell stack 151B) in a predetermined temperature range. Means the power supplied to the auxiliary equipment and the power supplied to the auxiliary equipment to cover the power consumption of the auxiliary equipment. In the idling mode, the power consumed by the auxiliary equipment is output from the fuel cell 151 (cell stack 151B). It means the fuel supplied to the fuel cell 151 (cell stack 151B) to cover electric power. The control unit 230 can operate the fuel cell unit 150 in the operation mode in which the fuel and / or power cost required by the fuel cell unit is smaller when the power consumption of the load falls below a predetermined threshold.

例えば、負荷120の消費電力がほぼゼロであり、系統から供給を受ける電力の購入単価が低い夜間は、補機及び負荷120の消費電力を、燃料電池151(セルスタック151B)からの出力電力で賄うよりも、系統から供給を受ける電力で賄う方が効率的な場合がある。このような場合に、制御部230は、温度維持モードで燃料電池ユニット150を運転するよう制御することにより、負荷追従性を確保しつつ、効率的な運転制御をすることができる。また、制御部230は、例えば、停電が生じた場合には、アイドリングモードで運転するよう燃料電池ユニット150を制御する。   For example, at night when the power consumption of the load 120 is almost zero and the unit price of power received from the grid is low, the power consumption of the auxiliary equipment and the load 120 is the output power from the fuel cell 151 (cell stack 151B). In some cases, it is more efficient to cover with power supplied from the grid than to cover it. In such a case, the control unit 230 can perform efficient operation control while ensuring load followability by controlling the fuel cell unit 150 to operate in the temperature maintenance mode. In addition, for example, when a power failure occurs, the control unit 230 controls the fuel cell unit 150 to operate in the idling mode.

(制御方法)
以下において、第1実施形態に係る制御方法について説明する。図5は、第1実施形態に係る制御方法を示すフロー図である。
(Control method)
Hereinafter, a control method according to the first embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the control method according to the first embodiment.

図5に示すように、ステップ100において、EMS200は、燃料電池ユニット150の各モードにおけるコストを算出する。燃料電池ユニット150の動作モードは、上述したように、発電モード、アイドリングモード及び温度維持モードを含む。ここでいうコストは、燃料電池ユニット150に供給される燃料及び/又は電力のコストと、負荷120の消費電力を賄うために系統から供給される電力のコストとから算出されるコストである。具体的には、発電モードであって、負荷120の消費電力が燃料電池ユニット150からの出力電力で賄われる場合には、燃料電池ユニット150に供給される燃料のみからコストを算出する。また、発電モードであっても、負荷120における消費電力が燃料電池ユニット150からの出力電力のみで賄いきれない場合には、負荷120に系統から供給される電力も含めてコストを算出する。アイドリングモードの場合は、負荷120の消費電力を系統から供給される電力で賄うため、燃料電池ユニット150に供給される燃料と、負荷120に系統から供給される電力とからコストを算出する。温度維持モードの場合は、さらに、補機の消費電力を系統から供給される電力で賄うため、燃料電池ユニット150に供給される燃料及び電力と、負荷120に系統から供給される電力とからコストを算出する。   As shown in FIG. 5, in step 100, the EMS 200 calculates the cost in each mode of the fuel cell unit 150. As described above, the operation mode of the fuel cell unit 150 includes the power generation mode, the idling mode, and the temperature maintenance mode. The cost here is a cost calculated from the cost of fuel and / or power supplied to the fuel cell unit 150 and the cost of power supplied from the system to cover the power consumption of the load 120. Specifically, in the power generation mode, when the power consumption of the load 120 is covered by the output power from the fuel cell unit 150, the cost is calculated only from the fuel supplied to the fuel cell unit 150. Even in the power generation mode, if the power consumption in the load 120 cannot be covered only by the output power from the fuel cell unit 150, the cost is calculated including the power supplied to the load 120 from the system. In the idling mode, the cost is calculated from the fuel supplied to the fuel cell unit 150 and the power supplied to the load 120 from the system in order to cover the power consumption of the load 120 with the power supplied from the system. In the case of the temperature maintenance mode, since the power consumption of the auxiliary equipment is covered by the power supplied from the system, the cost is calculated from the fuel and power supplied to the fuel cell unit 150 and the power supplied to the load 120 from the system. Is calculated.

ステップ200において、EMS200は、ステップ100で算出した各動作モードのコストを比較し、燃料電池ユニット150の動作モードを指示する。具体的には、EMS200は、最も低コストの動作モードで運転するよう燃料電池ユニット150を制御する。   In step 200, the EMS 200 compares the cost of each operation mode calculated in step 100, and instructs the operation mode of the fuel cell unit 150. Specifically, the EMS 200 controls the fuel cell unit 150 to operate in the lowest cost operation mode.

ステップ200において、EMS200は、発電モードが最も低コストの動作モードであると判定すると、発電モードで運転するよう燃料電池ユニット150を制御する。発電モードでは、燃料電池ユニット150に接続された負荷120の消費電力に追従するように補機類を制御して、燃料電池151からの出力を調整する。   In step 200, when the EMS 200 determines that the power generation mode is the lowest cost operation mode, the EMS 200 controls the fuel cell unit 150 to operate in the power generation mode. In the power generation mode, the auxiliary devices are controlled so as to follow the power consumption of the load 120 connected to the fuel cell unit 150, and the output from the fuel cell 151 is adjusted.

ステップ200において、EMS200は、温度維持モードが最も低コストの動作モードであると判定すると、温度維持モードで運転するよう燃料電池ユニット150を制御する。上述したように、温度維持モードでは、系統からの電力やPVユニット130など燃料電池ユニット以外から供給される電力によって補機の消費電力が賄われており、セルスタック151Bの温度が所定温度域に維持される。温度維持モードでは、燃料電池151から出力する電力は、少なくとも、補機の消費電力よりも小さく、ゼロでもよい。つまり、例えば、負荷120の消費電力が少なく、系統から供給を受ける電力の購入単価が低い夜間は、補機及び負荷120の消費電力を、セルスタック151Bからの出力電力で賄うよりも、系統から供給を受ける電力で賄う方が効率的な場合がある。このような場合に、EMS200は、温度維持モードを動作モードとして指示することにより、燃料電池ユニット150を効率的に運転制御することができる。   In step 200, when the EMS 200 determines that the temperature maintenance mode is the lowest cost operation mode, the EMS 200 controls the fuel cell unit 150 to operate in the temperature maintenance mode. As described above, in the temperature maintenance mode, the power consumption of the auxiliary equipment is covered by the power from the system and the power supplied from other than the fuel cell unit such as the PV unit 130, and the temperature of the cell stack 151B is within the predetermined temperature range. Maintained. In the temperature maintenance mode, the power output from the fuel cell 151 is at least smaller than the power consumption of the auxiliary machine and may be zero. That is, for example, at night when the power consumption of the load 120 is low and the purchase unit price of power supplied from the grid is low, the power consumption of the auxiliary equipment and the load 120 is from the grid rather than using the output power from the cell stack 151B. It may be more efficient to cover with supplied power. In such a case, the EMS 200 can efficiently control the operation of the fuel cell unit 150 by instructing the temperature maintenance mode as the operation mode.

ステップ200において、EMS200は、負荷120の消費電力が所定閾値を下回る場合に、温度維持モード又は自給モードの各々について、コストを算出する。つまり、温度維持モードの場合は、燃料電池ユニット150に供給される燃料及び燃料電池ユニット150以外から補機に供給される電力のコストを算出し、アイドリングモードの場合は、燃料電池ユニット150に供給される燃料のコストを算出する。これらの算出されたコストに基づいて、EMS200は、温度維持モードよりもアイドリングモードが低コストの動作モードであると判定すると、アイドリングモードで運転するよう燃料電池ユニット150を制御する。これにより、負荷120の消費電力が非常に少なく、動作モードの選択肢から発電モードを除外しうる場合であっても、温度維持モード及びアイドリングモードの各々についてのコストを比較して、動作モードを指示することにより、燃料電池ユニット150を効率的に運転制御することができる。また、EMS200は、例えば、停電が生じた場合には、アイドリングモードで運転するよう燃料電池ユニット150を制御してもよい。アイドリングモードでは、系統が停電状態であって系統からの電力供給が受けられない場合となっても、運転を継続することができる。系統が停電状態となり、補機類に系統からの電力供給を受けることができなくなったとしても、燃料電池151(セルスタック151B)における発電は化学反応であるために即座に停止するわけではない。つまり、停電が生じ、補機への系統からの電力供給が無くなったとしても、しばらくは補機の消費電力を賄える程度は化学反応が継続する。このため、停電を検出しても即座に補機への電力供給元を系統から自己の発電電力に変更することで運転を継続することができる。このようにして上述したように、アイドリングモードでは、燃料電池151から出力される電力が補機へ供給されるが、負荷120へは基本的に電力供給を行わない。   In step 200, the EMS 200 calculates a cost for each of the temperature maintenance mode and the self-sufficiency mode when the power consumption of the load 120 falls below a predetermined threshold. That is, in the case of the temperature maintenance mode, the cost of the fuel supplied to the fuel cell unit 150 and the power supplied from other than the fuel cell unit 150 to the auxiliary machine is calculated, and in the case of the idling mode, the cost is supplied to the fuel cell unit 150. Calculate the cost of the fuel to be used. Based on these calculated costs, when the EMS 200 determines that the idling mode is a lower cost operation mode than the temperature maintenance mode, the EMS 200 controls the fuel cell unit 150 to operate in the idling mode. As a result, even when the power consumption of the load 120 is very small and the power generation mode can be excluded from the operation mode options, the operation mode is indicated by comparing the costs for the temperature maintenance mode and the idling mode. By doing so, the fuel cell unit 150 can be efficiently controlled. Further, for example, when a power failure occurs, the EMS 200 may control the fuel cell unit 150 to operate in the idling mode. In the idling mode, the operation can be continued even when the system is in a power failure state and cannot receive power from the system. Even if the system is in a power failure state and the auxiliary machines cannot receive power supply from the system, the power generation in the fuel cell 151 (cell stack 151B) is a chemical reaction and does not stop immediately. That is, even if a power failure occurs and power supply from the grid to the auxiliary equipment is lost, the chemical reaction continues for a while to cover the power consumption of the auxiliary equipment. For this reason, even if a power failure is detected, the operation can be continued by immediately changing the power supply source to the auxiliary machine from the system to its own generated power. Thus, as described above, in the idling mode, the power output from the fuel cell 151 is supplied to the auxiliary device, but the power is not basically supplied to the load 120.

以上説明したように、第1実施形態では、温度維持モードを含む複数の運転モードが導入される。これによって、負荷追従性を確保するために極力、完全には燃料電池ユニット150を停止させないようにした場合であっても、燃料電池ユニット150を効率的に運転制御することができる。   As described above, in the first embodiment, a plurality of operation modes including the temperature maintenance mode are introduced. Accordingly, even when the fuel cell unit 150 is not completely stopped to ensure load followability, the fuel cell unit 150 can be efficiently controlled.

[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、温度維持モードでは系統からの電力供給により補機類の消費電力を賄うとしたが、PVユニット130か蓄電池ユニット140などの出力から賄ってもよい。   For example, in the temperature maintenance mode, the power consumption of the auxiliary machinery is covered by the power supply from the system, but it may be covered by the output of the PV unit 130 or the storage battery unit 140.

実施形態において、制御装置は、EMS200であるが、実施形態はこれに限定されるものではない。EMS200は、PCS152又は制御基板156であってもよい。   In the embodiment, the control device is the EMS 200, but the embodiment is not limited thereto. The EMS 200 may be a PCS 152 or a control board 156.

EMS200は、HEMS(Home Energy Management System)であってもよく、SEMS(Store Energy Management System)であってもよく、BEMS(Building Energy Management System)であってもよく、FEMS(Factory Energy Management System)であってもよい。   The EMS 200 may be a HEMS (Home Energy Management System), a SEMS (Store Energy Management System), a BEMS (Building Energy Management System), or an FEM. There may be.

実施形態では、需要家10は、負荷120、PVユニット130、蓄電池ユニット140、燃料電池ユニット150及び貯湯ユニット160を有する。しかしながら、需要家10は、少なくとも、負荷120及び燃料電池ユニット150を有していればよい。   In the embodiment, the customer 10 includes a load 120, a PV unit 130, a storage battery unit 140, a fuel cell unit 150, and a hot water storage unit 160. However, the consumer 10 should just have the load 120 and the fuel cell unit 150 at least.

10…需要家、20…CEMS、30…変電所、31…配電線、40…スマートサーバ、50…発電所、51…送電線、60…ネットワーク、100…エネルギー管理システム、110…分電盤、120…負荷、130…PVユニット、131…PV、132…PCS、140…蓄電池ユニット、141…蓄電池、142…PCS、150…燃料電池ユニット、151…燃料電池、151A…改質器、151B…セルスタック、152…PCS、153…ブロワ、154…脱硫器、155…着火ヒータ、156…制御基板、160…貯湯ユニット、180…電流計、200…EMS、210…受信部、220…送信部、230…制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Consumer, 20 ... CEMS, 30 ... Substation, 31 ... Distribution line, 40 ... Smart server, 50 ... Power plant, 51 ... Transmission line, 60 ... Network, 100 ... Energy management system, 110 ... Distribution board, DESCRIPTION OF SYMBOLS 120 ... Load, 130 ... PV unit, 131 ... PV, 132 ... PCS, 140 ... Storage battery unit, 141 ... Storage battery, 142 ... PCS, 150 ... Fuel cell unit, 151 ... Fuel cell, 151A ... Reformer, 151B ... Cell Stack, 152 ... PCS, 153 ... Blower, 154 ... Desulfurizer, 155 ... Ignition heater, 156 ... Control board, 160 ... Hot water storage unit, 180 ... Ammeter, 200 ... EMS, 210 ... Receiver, 220 ... Transmitter, 230 ... Control unit

Claims (8)

化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える燃料電池ユニットを制御する制御装置であって、
前記燃料電池ユニットに対し、前記燃料電池ユニットの動作モードを指示する制御部を備え、
前記燃料電池ユニットの動作モードは、化学反応及び未反応ガスの燃焼によって発電温度に維持され、前記燃料電池ユニットに接続された負荷の消費電力に追従するように前記発電部から出力する電力を制御するモードである発電モードと、前記補機の消費電力を前記燃料電池ユニット外部から供給される電力によって賄うとともに前記未反応ガスの燃焼によって前記発電部の温度を前記化学反応が生じにくい温度域である所定温度域に維持する制御を行い、前記発電部から出力する電力が前記補機の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードと、前記発電部から出力する電力が前記負荷に供給されず、前記発電部の温度が前記発電温度に維持されるアイドリングモードとを含み、
前記温度維持モードにおける前記所定温度域は、前記発電モード及び前記アイドリングモードにおける前記発電温度よりも低く、
前記制御部は、前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示することを特徴とする制御装置。
A control device that controls a fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit,
A controller for instructing the fuel cell unit in an operation mode of the fuel cell unit;
The operation mode of the fuel cell unit is maintained at a power generation temperature by combustion of a chemical reaction and unreacted gas, and controls the power output from the power generation unit so as to follow the power consumption of a load connected to the fuel cell unit. A power generation mode that is a mode to perform power supply, and power consumption of the auxiliary device is covered by power supplied from the outside of the fuel cell unit, and the temperature of the power generation unit is less likely to cause the chemical reaction due to combustion of the unreacted gas. The temperature maintenance mode is a mode in which the electric power output from the power generation unit is smaller than the power consumption of the auxiliary device, and the electric power output from the power generation unit is not supplied to the load. And an idling mode in which the temperature of the power generation unit is maintained at the power generation temperature ,
The predetermined temperature range in the temperature maintenance mode is lower than the power generation temperature in the power generation mode and the idling mode,
The control unit calculates, for each of the operation modes of the fuel cell unit, the cost of the fuel required in the fuel cell unit to cover the power consumption of the load and the power supplied from other than the fuel cell unit, A control device that instructs a low-cost operation mode based on the calculated cost.
前記制御部は、前記負荷の消費電力が所定閾値を下回る場合に、前記温度維持モード又は前記アイドリングモードの各々について、前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示することを特徴とする請求項1記載の制御装置。 When the power consumption of the load is lower than a predetermined threshold, the control unit is configured to supply the fuel required for the fuel cell unit and the power supplied from other than the fuel cell unit for each of the temperature maintenance mode and the idling mode. calculating a cost control device according to claim 1, characterized in that to direct the low-cost operation modes based on the cost that the calculated. 前記制御部は、停電が生じた場合に、前記燃料電池ユニットの動作モードを前記アイドリングモードとするように指示することを特徴とする請求項に記載の制御装置。 The control device according to claim 1 , wherein the control unit instructs the operation mode of the fuel cell unit to be the idling mode when a power failure occurs. 前記燃料電池ユニットは、SOFC方式の燃料電池を有することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。   The control apparatus according to claim 1, wherein the fuel cell unit includes a SOFC fuel cell. 前記発電温度は、650℃〜1000℃であり、前記所定温度域は、450℃〜600℃であることを特徴とする請求項に記載の制御装置。 The control device according to claim 1 , wherein the power generation temperature is 650 ° C to 1000 ° C, and the predetermined temperature range is 450 ° C to 600 ° C. 前記温度維持モードにおいて前記発電部に供給される燃料の量は、前記アイドリングモードにおいて前記発電部に供給される燃料の量よりも少ないことを特徴とする請求項に記載の制御装置。 The amount of fuel supplied to the power generation unit at said temperature maintaining mode, the control device according to claim 1, characterized in that less than the amount of fuel supplied to the power generation unit in the idle mode. 化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える燃料電池ユニットであって、
化学反応及び未反応ガスの燃焼によって発電温度に維持され、前記燃料電池ユニットに接続された負荷の消費電力に追従するように前記発電部から出力する電力を制御するモードである発電モードと、前記補機の消費電力を外部から供給される電力によって賄うとともに前記未反応ガスの燃焼によって前記発電部の温度を前記化学反応が生じにくい温度域である所定温度域に維持する制御を行い、前記発電部から出力する電力が前記補機の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードと、前記発電部から出力する電力が前記負荷に供給されず、前記発電部の温度が前記発電温度に維持されるアイドリングモードとを含む複数の動作モードにより自己の運転を制御する制御部を備え、
前記温度維持モードにおける前記所定温度域は、前記発電モード及び前記アイドリングモードにおける前記発電温度よりも低く、
前記制御部は、前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードにより自己の運転を制御することを特徴とする燃料電池ユニット。
A fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit,
A power generation mode that is a mode for controlling the power output from the power generation unit so as to follow the power consumption of the load connected to the fuel cell unit, maintained at the power generation temperature by the combustion of the chemical reaction and the unreacted gas , The power generation of the auxiliary machine is covered by the power supplied from the outside, and the temperature of the power generation unit is controlled to be maintained within a predetermined temperature range where the chemical reaction hardly occurs by combustion of the unreacted gas, and the power generation Temperature maintaining mode in which the power output from the power generation unit is smaller than the power consumption of the auxiliary device, and the power output from the power generation unit is not supplied to the load, and the temperature of the power generation unit is maintained at the power generation temperature. A control unit that controls its own operation by a plurality of operation modes including an idling mode .
The predetermined temperature range in the temperature maintenance mode is lower than the power generation temperature in the power generation mode and the idling mode,
The control unit calculates, for each of the operation modes of the fuel cell unit, the cost of the fuel required in the fuel cell unit to cover the power consumption of the load and the power supplied from other than the fuel cell unit, A fuel cell unit that controls its own operation in a low-cost operation mode based on the calculated cost.
化学反応によって発電する発電部及び前記発電部の動作を補助する補機を備える燃料電池ユニットを制御する制御方法であって、
前記燃料電池ユニットに対し、前記燃料電池ユニットの動作モードを指示するステップを備え、
前記燃料電池ユニットの動作モードは、化学反応及び未反応ガスの燃焼によって発電温度に維持され、前記燃料電池ユニットに接続された負荷の消費電力に追従するように前記発電部から出力する電力を制御する発電モードと、前記補機の消費電力を外部から供給される電力によって賄うとともに前記未反応ガスの燃焼によって前記発電部の温度を前記化学反応が生じにくい温度域である所定温度域に維持し、前記発電部から出力する電力が前記補機の消費電力よりも小さいモードである温度維持モードと、前記発電部から出力する電力が前記負荷に供給されず、前記発電部の温度が前記発電温度に維持されるアイドリングモードとを含み、
前記温度維持モードにおける前記所定温度域は、前記発電モード及び前記アイドリングモードにおける前記発電温度よりも低く、
前記燃料電池ユニットの動作モードの各々について、前記負荷の消費電力を賄うために前記燃料電池ユニットにて要する燃料及び前記燃料電池ユニット以外から供給を受ける電力のコストを算出し、当該算出したコストに基づいて低コストの動作モードを指示することを特徴とする制御方法。
A control method for controlling a fuel cell unit including a power generation unit that generates power by a chemical reaction and an auxiliary device that assists the operation of the power generation unit,
Instructing the operation mode of the fuel cell unit to the fuel cell unit,
The operation mode of the fuel cell unit is maintained at a power generation temperature by combustion of a chemical reaction and unreacted gas, and controls the power output from the power generation unit so as to follow the power consumption of a load connected to the fuel cell unit. Power generation mode, and power consumption of the auxiliary machine is covered by externally supplied power, and the temperature of the power generation unit is maintained in a predetermined temperature range in which the chemical reaction hardly occurs due to combustion of the unreacted gas. , A temperature maintenance mode in which the power output from the power generation unit is smaller than the power consumption of the auxiliary machine, and the power output from the power generation unit is not supplied to the load, and the temperature of the power generation unit is the power generation temperature Including an idling mode maintained at
The predetermined temperature range in the temperature maintenance mode is lower than the power generation temperature in the power generation mode and the idling mode,
For each of the operation modes of the fuel cell unit, the cost of the fuel required by the fuel cell unit to cover the power consumption of the load and the power supplied from other than the fuel cell unit is calculated, and the calculated cost is A control method characterized by indicating a low-cost operation mode based on the control method.
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