JP6494234B2 - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6494234B2 JP6494234B2 JP2014205567A JP2014205567A JP6494234B2 JP 6494234 B2 JP6494234 B2 JP 6494234B2 JP 2014205567 A JP2014205567 A JP 2014205567A JP 2014205567 A JP2014205567 A JP 2014205567A JP 6494234 B2 JP6494234 B2 JP 6494234B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- solid oxide
- oxide fuel
- stopped
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load unit, and an operation control device that controls the operation of the solid oxide fuel cell.
燃料電池としては、作動温度が相対的に低い(例えば、常温〜90℃など)固体高分子形燃料電池や、作動温度が相対的に高い(例えば、750℃〜1000℃など)固体酸化物形燃料電池などがある。何れの燃料電池でも、電力負荷部の電力負荷の大きさに応じてその発電電力を変化させるような電力負荷追従運転が行われることがある。 As a fuel cell, a solid polymer fuel cell having a relatively low operating temperature (for example, room temperature to 90 ° C.) or a solid oxide type having a relatively high operating temperature (for example, 750 ° C. to 1000 ° C.). There are fuel cells. In any fuel cell, a power load following operation may be performed in which the generated power is changed in accordance with the magnitude of the power load of the power load unit.
尚、電力負荷が非常に小さい場合や熱負荷が非常に小さい場合などでは、燃料電池を最低出力で運転しても燃料電池で発生した電力や熱が余るため、燃料電池を運転することによって得られるはずであった運転メリット(例えば、消費一次エネルギー削減量、エネルギーコスト削減量、排出二酸化炭素削減量など)が減少することにもなる。そのため、電力負荷が非常に小さい場合や熱負荷が非常に小さい場合などでは、燃料電池の運転を停止することも考慮しなければならない。 In cases where the power load is very small or the heat load is very small, the power and heat generated in the fuel cell will remain even if the fuel cell is operated at the minimum output. Operational merits that should have been achieved (for example, primary energy consumption reduction, energy cost reduction, emission carbon dioxide reduction, etc.) are also reduced. Therefore, when the power load is very small or the heat load is very small, it is necessary to consider stopping the operation of the fuel cell.
固体高分子形燃料電池では、上述したように作動温度が相対的に低いため、その起動及び停止にそれほど長い時間はかからない。そのため、運転及び停止を行うことは比較的容易である。加えて、運転及び停止を繰り返しても、固体高分子形燃料電池を構成する部品などに大きな熱応力が加わることもなく、その耐久性や信頼性にそれほど大きな影響は無いと考えられる。そのため、負荷部の電力負荷及び熱負荷に基づいて、運転開始のタイミング及び運転停止のタイミングを計画することも行われている。
その一例として、特許文献1には、固体高分子形燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、電力負荷部による負荷電力が一定電力値以上となるのが一定時間以上になった場合に運転を開始する条件において、電力負荷予測手段より上記条件が成立する時期を予測し、運転開始から発電までにかかる起動時間を考慮して、前もって起動をかけることで、電力負荷が増大したタイミングには固体高分子形燃料電池から電力供給できるようにするような運転形態が記載されている。
In the polymer electrolyte fuel cell, since the operation temperature is relatively low as described above, it does not take so long to start and stop. Therefore, it is relatively easy to operate and stop. In addition, even if the operation and the stop are repeated, a large thermal stress is not applied to the components constituting the polymer electrolyte fuel cell, and it is considered that the durability and reliability are not so much affected. For this reason, planning of the operation start timing and operation stop timing is also performed based on the power load and heat load of the load section.
As an example, in Patent Document 1, in a fuel cell system including a polymer electrolyte fuel cell, the operation starts when the load power by the power load unit becomes equal to or higher than a certain power value for a certain time or more. In the condition, the time when the above condition is satisfied is predicted by the power load predicting means, and the solid polymer is used at the timing when the power load increases by starting in advance in consideration of the start time required from the start of operation to power generation. An operation mode is described in which power can be supplied from the fuel cell.
特許文献2には、固体酸化物形燃料電池を備える燃料電池システムが記載されている。そして、この燃料電池システムは、起動処理工程に要する時間を大幅に短縮できるという効果を得るために、固体酸化物形燃料電池を停止した後、その固体酸化物形燃料電池が室温よりも高い温度にあるときに再起動を行おうとしている(段落0009)。そのような再起動の例として、夜間は電力消費量が少ないため発電を停止させ、朝方起動させるような、DSS運転(デイリースタートストップ運転)が記載されている(段落0087、段落0091)。また、特許文献2には、固体酸化物形燃料電池から負荷への電力供給が一定以下の状態が一定時間以上継続した場合に自動的に固体酸化物形燃料電池の停止動作を行うとともに、系統電力から負荷への電力供給が一定以上の状態が一定時間以上継続した場合に自動的に固体酸化物形燃料電池の起動動作を行うように制御するとの記載もあるが、これは上述したDSS運転を意味していると思われる。
特許文献1に記載された固体高分子形燃料電池を用いた燃料電池システムでは、電力負荷部による負荷電力が一定電力値以上となるのが一定時間以上になった場合に運転を開始するという条件が設定されているため、極端な場合、運転と停止が毎日繰り返されるDSS運転が行われる可能性もある。尚、固体酸化物形燃料電池では、そのようなDSS運転は実質的に行うことができない。なぜならば、固体酸化物形燃料電池ではその作動温度が非常に高く、固体高分子形燃料電池と比べて起動及び停止に長い時間がかかるからである。また、固体酸化物形燃料電池では、運転中の高温状態から停止中の常温まで部材の温度が上下動することになるため、そのような起動及び停止が繰り返されると、部品に加わる応力変化などの影響から部品の耐久性や信頼性が低下する可能性もある。 In the fuel cell system using the polymer electrolyte fuel cell described in Patent Document 1, the condition that the operation starts when the load power by the power load unit becomes equal to or greater than a certain power value for a certain time or more. Therefore, in an extreme case, there is a possibility that DSS operation in which operation and stop are repeated every day is performed. In the solid oxide fuel cell, such DSS operation cannot be substantially performed. This is because the operating temperature of a solid oxide fuel cell is very high, and it takes a long time to start and stop compared to a solid polymer fuel cell. Further, in the solid oxide fuel cell, the temperature of the member moves up and down from the high temperature state during operation to the normal temperature during stoppage. There is a possibility that the durability and reliability of the parts may be lowered due to the influence of the above.
尚、特許文献2では、固体酸化物形燃料電池が室温よりも高い温度にあるときに再起動を行うことで起動処理工程に要する時間を短縮しようとしているが、段落0053には「発電に起因して・・・発電・燃焼室12内は例えば1000℃程度の高温」と記載され、段落0087には「停止後再起動する場合には、再起動時の発電部の温度が室温よりも高い温度、例えば300℃以上であることが望ましい」と記載されているように、運転中と停止中とで約700℃もの温度差が発生することに変わりはない。そのため、起動及び停止が繰り返されると、部品に加わる応力変化などの影響から部品の耐久性や信頼性が低下する可能性もあるという問題に変わりはない。
In
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to allow the solid oxide fuel cell to be operated and stopped at appropriate timing while avoiding frequent start and stop. The present invention provides a fuel cell system.
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムであって、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、その運転中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、その停止中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する点にある。 The characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention for achieving the above object is a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load section, and controls the operation of the solid oxide fuel cell. a fuel cell system comprising a driving control device, the operation control device when said solid oxide fuel cell is in operation, that the period is in operation more than a predetermined lower limit operation period is made continuous The solid oxide fuel cell should be stopped based on the transition of the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the load section in the past acquired during the operation determining whether to remain in operation, when said solid oxide fuel cell is stopped, the constraint that the period is being stopped more than a predetermined lower limit stop period is made continuous While the matter, on the basis of transition functions in a system state of the load energy to be supplied to the load section of the past which is obtained during the stop, the or stopped to be operated SOFC The point is to determine whether or not to leave.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。 According to the above characteristic configuration, the operation control device is configured such that the period during which the solid oxide fuel cell is operating continues for a predetermined lower limit operating period or longer, and the solid oxide fuel cell is stopped. There is a constraint that allows the period to continue beyond a predetermined lower limit stop period. That is, it can be avoided that the period during which the operation of the solid oxide fuel cell continues and the period during which the stop continues are shortened. As a result, it is ensured that the operation and stop of the solid oxide fuel cell are not repeated frequently.
加えて、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中に取得された過去の負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中に取得された過去の負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、過去の負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移を運転制御装置が参照するということは、過去の負荷エネルギーの傾向(例えば、増加傾向、減少傾向、大きいままで一定、小さいままで一定など)を運転制御装置が参照するということになる。その結果、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーが例えば増加傾向又は大きいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池を運転するのが好ましく、過去の負荷エネルギーが例えば減少傾向又は小さいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池を停止するのが好ましいというように、負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池を運転すべき傾向にあるのか、或いは、固体酸化物形燃料電池を停止すべき傾向にあるのかを判定することができる。
従って、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供できる。
In addition, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device is based on the transition of the system state quantity, which is a function of the load energy to be supplied to the past load section acquired during the operation. Determine whether the solid oxide fuel cell should be stopped or left in operation. In addition, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device is based on the transition of the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the past load section acquired during the stop, It is determined whether the solid oxide fuel cell should be operated or left stationary. In other words, the operation control device refers to the transition of the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the past load unit. That is, the operation control device refers to constant, small and constant). As a result, the operation control device preferably operates the solid oxide fuel cell if the past load energy remains constant, for example, increasing or large, and the past load energy is constant, for example, decreasing or small. The solid oxide fuel cell tends to be operated to supply load energy, or the solid oxide fuel cell is It can be determined whether there is a tendency to stop.
Accordingly, it is possible to provide a fuel cell system in which the solid oxide fuel cell is operated and stopped at appropriate timing while avoiding frequent start and stop.
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する点にある。 Another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the system state quantity is load energy to be supplied to the load unit, and the operation control device is operating the solid oxide fuel cell. when, on the basis of transition of the past of the load energy in its operation, to determine whether to leave the solid oxide or during operation should stop the fuel cell, the solid oxide fuel cell when there is stopped, on the basis of transition of the past of the load energy in the stopped lies in determining whether to leave the solid oxide or stopped to be operated fuel cell .
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、運転制御装置は、負荷部に供給するべき負荷エネルギーの推移を参照することで、過去の負荷エネルギーの傾向を知ることができる。その結果、運転制御装置は、負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池を運転すべき傾向にあるのか、或いは、固体酸化物形燃料電池を停止すべき傾向にあるのかを判定することができる。 According to the above characteristic configuration, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device should stop the solid oxide fuel cell based on the transition of the past load energy during the operation. Or whether it should remain in operation. Further, the operation control device, when the solid oxide fuel cell is stopped, on the basis of transition of the past load energy in the stopped, or not to operate the solid oxide fuel cell or suspended Determine whether to leave. That is, the operation control apparatus can know the past trend of load energy by referring to the transition of load energy to be supplied to the load unit. As a result, the operation controller determines whether the solid oxide fuel cell tends to be operated to supply load energy or whether the solid oxide fuel cell tends to be stopped. Can do.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第1閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記移動平均値が第1設定期間以上連続して前記第1閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第2設定期間以上連続して第2閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記移動平均値が前記第2閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する点にある。 Yet another characterizing feature of the fuel cell system according to the present invention, the operation control device when said solid oxide fuel cell is in operation, the load energy in past predetermined period in the operation A moving average value is derived for each predetermined timing, and if the moving average value is equal to or greater than a first threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be kept in operation, and the moving average value is If it is less than the first threshold continuously for one set period or more, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped, and when the solid oxide fuel cell is stopped, the past during the stop A moving average value of the load energy in a predetermined period of time is derived for each predetermined timing, and the solid oxide fuel cell is determined if the moving average value is equal to or greater than a second threshold continuously for a second set period or longer. If it is determined that the Lies in determining an average value should remain in stopping the solid oxide fuel cell is less than the second threshold value.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、その移動平均値の大きさに応じて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきか或いは停止させるべきかを判定する。つまり、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を導出して参照するということは、その過去の所定期間での負荷エネルギーを、過去の所定期間での短期的な増減(即ち、短期的な変化傾向)が平準化された値として参照していることになる。
そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値が第1閾値以上であれば(即ち、負荷エネルギーが相対的に大きければ)固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、移動平均値が第1設定期間以上連続して第1閾値未満であれば(即ち、負荷エネルギーが相対的に長い間連続して相対的に小さければ)固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値が第2設定期間以上連続して第2閾値以上であれば(即ち、負荷エネルギーが相対的に長い間連続して相対的に大きければ)固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、移動平均値が第2閾値未満であれば(即ち、負荷エネルギーが相対的に小さければ)固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する。このように、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。
According to the above characteristic configuration, the operation control device derives the moving average value of the load energy in the past predetermined period for each predetermined timing, and determines the solid oxide fuel according to the magnitude of the moving average value. It is determined whether the battery should be operated or stopped. In other words, deriving and referencing the moving average value of load energy in the past predetermined period means that the load energy in the past predetermined period is changed in a short period of time in the past predetermined period (that is, short-term This is referred to as a leveled value.
Then, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device, if the moving average value of the load energy in the past predetermined period during the operation is greater than or equal to the first threshold (that is, the load energy). If the solid oxide fuel cell is to remain in operation and the moving average value is continuously less than the first threshold for the first set period or longer (that is, the load energy is It is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped (if it is relatively small continuously for a relatively long time). In addition, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device is configured such that the moving average value of the load energy in the past predetermined period when the solid oxide fuel cell is stopped continuously exceeds the second threshold value for the second set period or longer. If (ie, if the load energy is relatively large for a relatively long time), it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the moving average value is less than the second threshold value (ie, If the load energy is relatively small, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain stopped. As described above, the operation control device can determine whether the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the transition of the past load energy.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第1閾値の減少側への変更及び前記第1設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. Accordingly, at least one of the change to the decrease side of the first threshold and the change to the increase side of the first set period is performed.
上記特徴構成によれば、第1閾値の減少側への変更が行われると、及び、第1設定期間の増加側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池はその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the first threshold value is changed to the decreasing side and when the first setting period is changed to the increasing side, the solid oxide fuel cell in operation is It becomes easier to determine that the vehicle should remain in operation. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第2閾値の増加側への変更及び前記第2設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. Accordingly, at least one of the change to the increase side of the second threshold and the change to the increase side of the second setting period is performed.
上記特徴構成によれば、第2閾値の増加側への変更が行われると、及び、第2設定期間の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池はその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the change to the increase side of the second threshold is made and when the change to the increase side of the second set period is made, the solid oxide fuel cell that is stopped is It becomes easier to determine that the vehicle should remain stopped. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第3閾値未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第3閾値以上であると前記運転時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記運転時積算値が上限運転時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記運転時積算値が前記上限運転時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第4閾値以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第4閾値未満であると前記停止時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記停止時積算値が上限停止時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記停止時積算値が前記上限停止時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する点にある。 Yet another characterizing feature of the fuel cell system according to the present invention, the operation control device when said solid oxide fuel cell is in operation, the load energy in past predetermined period in the operation While deriving the moving average value a plurality of times for each predetermined timing, if the moving average value is less than the third threshold value, the operating integrated value is increased by a specified amount, and the moving average value is equal to or more than the third threshold value. And the operating integrated value is reduced by a specified amount on condition that the operating integrated value is not reduced below a predetermined minimum value. If the operating integrated value is less than the upper limit operating integrated value, the solid oxide fuel cell is being operated. If the operating integrated value is the upper limit operating integrated value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped, and the solid oxide fuel cell is stopped On one occasion, the While deriving the moving average value of the load energy for a predetermined period in the past during a stop multiple times for each predetermined timing, if the moving average value is greater than or equal to a fourth threshold value, the integrated value at the time of stoppage is a specified amount When the moving average value is less than the fourth threshold, the stop integrated value is decreased by a specified amount on condition that the stop integrated value is not decreased below a predetermined minimum value, and the stop integrated value is the upper limit stop integrated value. If it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the integrated value at the time of stoppage is less than the integrated value at the time of stoppage, the solid oxide fuel cell should be stopped. It is in the point to judge.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、その移動平均値の大きさに応じて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきか或いは停止させるべきかを判定する。つまり、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を導出して参照するということは、その過去の所定期間での負荷エネルギーを、過去の所定期間での短期的な増減(即ち、短期的な変化傾向)が平準化された値として参照していることになる。 According to the above characteristic configuration, the operation control device derives the moving average value of the load energy in the past predetermined period while deriving the moving average value of the load energy in the past predetermined period for a plurality of times for each predetermined timing. While deriving a plurality of times at predetermined timings, it is determined whether the solid oxide fuel cell should be operated or stopped according to the magnitude of the moving average value. In other words, deriving and referencing the moving average value of load energy in the past predetermined period means that the load energy in the past predetermined period is changed in a short period of time in the past predetermined period (that is, short-term This is referred to as a leveled value.
そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値が第3閾値未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び上記移動平均値が第3閾値以上であると運転時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、運転時積算値が上限運転時積算値未満であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、運転時積算値が上限運転時積算値であれば固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定する。つまり、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、上記移動平均値が第3閾値未満である回数(即ち、負荷エネルギーが相対的に小さい値で推移している期間)、及び、上記移動平均値が第3閾値以上である回数(即ち、負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移している期間)を、運転時積算値として継続的に集計することで、負荷エネルギーが相対的に大きい傾向にあるのか或いは相対的に小さい傾向にあるのかを判定できる。 Then, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device calculates an integrated value during operation when the moving average value of the load energy in the past predetermined period during the operation is less than the third threshold value. Increase by the specified amount and if the moving average value is greater than or equal to the third threshold, the operating integrated value is decreased by the specified amount on condition that the operating integrated value is not reduced below the predetermined minimum value. If it is less than the value, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, and if the integrated value during operation is the integrated value during upper limit operation, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped. That is, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device is the number of times that the moving average value is less than the third threshold (that is, the period during which the load energy is changing at a relatively small value). And the number of times that the moving average value is equal to or greater than the third threshold (that is, the period during which the load energy is changing at a relatively large value) is continuously counted as the integrated value during operation, It is possible to determine whether or not the trend is relatively large or relatively small.
また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値が第4閾値以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び上記移動平均値が第4閾値未満であると停止時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、停止時積算値が上限停止時積算値であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、停止時積算値が上限停止時積算値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する。つまり、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、上記移動平均値が第4閾値以上である回数(即ち、負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移している期間)、及び、上記移動平均値が第4閾値未満である回数(即ち、負荷エネルギーが相対的に小さい値で推移している期間)を、停止時積算値として継続的に集計することで、負荷エネルギーが相対的に大きい傾向にあるのか或いは相対的に小さい傾向にあるのかを判定できる。
そして、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの傾向に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。
In addition, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device calculates an integrated value at the time of stop when the moving average value of the load energy in the past predetermined period during the stop is equal to or more than the fourth threshold value. If the moving average value is less than the fourth threshold, the stop accumulated value is decreased by a specified amount if the moving average value is less than the fourth threshold, and the stop accumulated value is the upper limit stop accumulated value. If the value is a value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the integrated value at the time of stop is less than the integrated value at the time of stop, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped. That is, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device is the number of times that the moving average value is equal to or greater than the fourth threshold (that is, the period during which the load energy is changing at a relatively large value). , And the number of times that the moving average value is less than the fourth threshold (that is, the period during which the load energy is changing at a relatively small value) is continuously counted as the integrated value at the time of stoppage, It is possible to determine whether or not the trend is relatively large or relatively small.
Then, the operation control device can determine whether the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the past load energy tendency.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第3閾値の減少側への変更及び前記上限運転時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. Accordingly, at least one of the change to the decrease side of the third threshold value and the change to the increase side of the upper limit operation integrated value is performed.
上記特徴構成によれば、第3閾値の減少側への変更が行われると、及び、上限運転時積算値の増加側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池をその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the change to the decrease side of the third threshold value is performed and the change to the increase side of the upper limit operation integrated value is performed, the solid oxide fuel cell in operation is It becomes easy to determine that it should remain during the operation. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第4閾値の増加側への変更及び前記上限停止時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. Accordingly, at least one of the change to the increase side of the fourth threshold and the change to the increase side of the upper limit stop integrated value is performed.
上記特徴構成によれば、第4閾値の増加側への変更が行われると、及び、上限停止時積算値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the fourth threshold value is changed to the increasing side, and when the upper limit stop-time integrated value is changed to the increasing side, the solid oxide fuel cell that is stopped is It becomes easier to determine that the vehicle should remain stopped. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムであって、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第5閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記予測値が前記第5閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第6閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第6閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第5閾値の減少側への変更を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention includes a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load unit, and an operation control device that controls the operation of the solid oxide fuel cell. a fuel cell system comprising, the operation control device when said solid oxide fuel cell is in operation, the constraint that the period is in operation more than a predetermined lower limit operation period is made continuous while derives the predicted value of the future of the load energy on the basis of transition of the past of the load energy, leaving in operation the solid oxide fuel cell if said predicted value is a fifth threshold value or more determines that it should be, the predicted value is determined to be stopping the solid oxide fuel cell is less than the fifth threshold value, when the solid oxide fuel cell is stopped, in its stopped While the constraint that period than a predetermined lower limit stop period that is made continuous, derive the predicted value of the future of the load energy on the basis of transition of the past of the load energy, the predicted value is the sixth threshold value or more the determines that it should be operating a solid oxide fuel cell, it is determined that the predicted value is to be left in stopping the solid oxide fuel cell is less than the sixth threshold value if the The operation control device changes the fifth threshold value to a decreasing side as the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state increases. In the point.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。
加えて、本特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出する。つまり、導出された、将来の負荷エネルギーの予測値は、過去の負荷エネルギーの変化傾向に則った値となる。
そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での上記予測値が第5閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、運転中での上記予測値が第5閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での上記予測値が第6閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、停止中での上記予測値が第6閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する。つまり、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの変化傾向に則った予測値の大きさを判定することで、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。
更に、本特徴構成によれば、第5閾値の減少側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池をその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。
According to the above characteristic configuration, the operation control device is configured such that the period during which the solid oxide fuel cell is operating continues for a predetermined lower limit operating period or longer, and the solid oxide fuel cell is stopped. There is a constraint that allows the period to continue beyond a predetermined lower limit stop period. That is, it can be avoided that the period during which the operation of the solid oxide fuel cell continues and the period during which the stop continues are shortened. As a result, it is ensured that the operation and stop of the solid oxide fuel cell are not repeated frequently.
In addition, according to this feature configuration, the operation control device derives a predicted value of the future load energy based on the transition of the past load energy. That is, the derived predicted value of the future load energy is a value according to the past change tendency of the load energy.
When the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device should leave the solid oxide fuel cell in operation if the predicted value during operation is greater than or equal to the fifth threshold value. If the predicted value during operation is less than the fifth threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped. In addition, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device determines that the solid oxide fuel cell should be operated if the predicted value during the stop is equal to or greater than the sixth threshold value, and stops. If the predicted value is less than the sixth threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain stopped. That is, the operation control device determines whether the solid oxide fuel cell should be operated or stopped by determining the magnitude of the predicted value in accordance with the past load energy change tendency. can do.
Furthermore, according to the present feature configuration, when the fifth threshold value is changed to the decreasing side, it is easy to determine that the solid oxide fuel cell that is in operation should remain in operation. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムであって、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第5閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記予測値が前記第5閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第6閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第6閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第6閾値の増加側への変更を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention includes a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load unit, and an operation control device that controls the operation of the solid oxide fuel cell. When the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device has a restriction condition that a period during the operation is continued for a predetermined lower limit operation period or longer. However, a predicted value of the future load energy is derived based on the transition of the load energy in the past, and the solid oxide fuel cell is kept in operation if the predicted value is equal to or greater than a fifth threshold value. If the predicted value is less than the fifth threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped, and when the solid oxide fuel cell is stopped, A predicted value of the future load energy is derived based on the transition of the load energy in the past, and the predicted value is greater than or equal to a sixth threshold value. If so, it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the predicted value is less than the sixth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped, and The operation control device changes the sixth threshold value to the increasing side as the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state increases. In the point.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。According to the above characteristic configuration, the operation control device is configured such that the period during which the solid oxide fuel cell is operating continues for a predetermined lower limit operating period or longer, and the solid oxide fuel cell is stopped. There is a constraint that allows the period to continue beyond a predetermined lower limit stop period. That is, it can be avoided that the period during which the operation of the solid oxide fuel cell continues and the period during which the stop continues are shortened. As a result, it is ensured that the operation and stop of the solid oxide fuel cell are not repeated frequently.
加えて、本特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出する。つまり、導出された、将来の負荷エネルギーの予測値は、過去の負荷エネルギーの変化傾向に則った値となる。In addition, according to this feature configuration, the operation control device derives a predicted value of the future load energy based on the transition of the past load energy. That is, the derived predicted value of the future load energy is a value according to the past change tendency of the load energy.
そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での上記予測値が第5閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、運転中での上記予測値が第5閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での上記予測値が第6閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、停止中での上記予測値が第6閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する。つまり、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの変化傾向に則った予測値の大きさを判定することで、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。When the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device should leave the solid oxide fuel cell in operation if the predicted value during operation is greater than or equal to the fifth threshold value. If the predicted value during operation is less than the fifth threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped. In addition, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device determines that the solid oxide fuel cell should be operated if the predicted value during the stop is equal to or greater than the sixth threshold value, and stops. If the predicted value is less than the sixth threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain stopped. That is, the operation control device determines whether the solid oxide fuel cell should be operated or stopped by determining the magnitude of the predicted value in accordance with the past load energy change tendency. can do.
更に、本特徴構成によれば、第6閾値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。Furthermore, according to the present feature configuration, when the sixth threshold value is changed to the increase side, it is easy to determine that the solid oxide fuel cell that is stopped is to remain stopped. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第6閾値の増加側への変更を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. Accordingly, the sixth threshold value is changed to the increasing side.
上記特徴構成によれば、第6閾値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the sixth threshold value is changed to the increasing side, it is easy to determine that the solid oxide fuel cell being stopped should remain stopped. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である運転メリットであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したときの前記運転メリットの実績値を導出して、前記実績値が第7閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記実績値が前記第7閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したと想定したときの前記運転メリットの予測値を導出して、前記予測値が第8閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第8閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the system state quantity is a primary energy consumption reduction amount obtained when load energy to be supplied to the load unit is supplied from the solid oxide fuel cell. Or, it is an operation merit that is an energy cost reduction amount or an emission carbon dioxide reduction amount, or a primary combination of any two or three of them, and the operation control device is operating the solid oxide fuel cell. when it derives the actual value of the operating benefits when fed past the load energy within a predetermined time period from the solid oxide fuel cell in its operation, the actual value is the seventh threshold value or more If it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, the solid oxide fuel cell is stopped if the actual value is less than the seventh threshold value. Can and judgment, when said solid oxide fuel cell is stopped, the when it is assumed that the past of the load energy within a predetermined time period at the stopped supplied from the solid oxide fuel cell A predicted value of driving merit is derived, and if the predicted value is equal to or greater than an eighth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the predicted value is less than the eighth threshold, the solid The point is that it is determined that the oxide fuel cell should be stopped.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池から供給したときの運転メリットの実績値を導出する。つまり、導出した運転メリットの実績値が大きいほど、その運転中での過去の所定期間内の負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移したことで固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットが大きかった、即ち、少なくとも直近の将来においても固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットは相対的に大きいと予測できる。そこで、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、上記運転メリットの実績値が第7閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、上記運転メリットの実績値が第7閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定する。
また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池から供給したと想定したときの運転メリットの予測値を導出する。つまり、導出した運転メリットの予測値が大きいほど、その停止中での過去の所定期間内の負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移したことで固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットが大きかった、即ち、少なくとも直近の将来においても固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットは相対的に大きいと予測できる。そこで、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、上記運転メリットの予測値が第8閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、上記運転メリットの予測値が第8閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する。
According to the above characteristic configuration, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control device is configured to supply load energy from the solid oxide fuel cell within a predetermined past period during the operation. Derived actual value of driving merit. In other words, the larger the actual value of the derived operation merit, the greater the merit of operating the solid oxide fuel cell because the load energy in the past predetermined period during the operation has shifted to a relatively large value. That is, it can be predicted that the merit of operating the solid oxide fuel cell is relatively large even at least in the immediate future. Therefore, when the solid oxide fuel cell is in operation, the operation control apparatus determines that the solid oxide fuel cell should remain in operation if the actual value of the operation merit is equal to or greater than the seventh threshold value. If the actual value of the operation merit is less than the seventh threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped.
Further, the operation control device, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation benefits when assuming the past load energy within a predetermined time period at the stopped and is supplied from the solid oxide fuel cell The predicted value of is derived. In other words, the larger the predicted value of the derived operation merit, the greater the merit of operating the solid oxide fuel cell because the load energy within the past predetermined period during the stoppage was relatively large. That is, it can be predicted that the merit of operating the solid oxide fuel cell is relatively large even at least in the immediate future. Therefore, when the solid oxide fuel cell is stopped, the operation control device determines that the solid oxide fuel cell should be operated if the predicted value of the operation merit is equal to or greater than the eighth threshold, and the operation is performed. If the predicted value of merit is less than the eighth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain stopped.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第7閾値の減少側への変更を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. As a result, the seventh threshold value is changed to the decreasing side.
上記特徴構成によれば、第7閾値の減少側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池をその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the seventh threshold value is changed to the decreasing side, it is easy to determine that the solid oxide fuel cell being operated should remain in operation. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第8閾値の増加側への変更を行う点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the operation controller increases the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state. As a result, the eighth threshold value is changed to the increasing side.
上記特徴構成によれば、第8閾値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 According to the above characteristic configuration, when the eighth threshold value is changed to the increasing side, it is easy to determine that the solid oxide fuel cell being stopped should remain stopped. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell are hardly adversely affected.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記負荷エネルギーは、熱負荷エネルギー及び電力負荷エネルギーであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が第1運転停止条件を満たすとき又はその運転中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第2運転停止条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、その運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が前記第1運転停止条件を満たさず、その運転中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が前記第2運転停止条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、及び、前記固体酸化物形燃料電池が前記第1運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、その停止中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移及び前記電力負荷エネルギーの推移が第1運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第1運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、及び、前記固体酸化物形燃料電池が前記第2運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、その停止中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第2運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第2運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する点にある。 Still another characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention is that the load energy is heat load energy and power load energy, and the operation control device is configured such that when the solid oxide fuel cell is in operation, When the past transition of the thermal load energy during the operation satisfies the first shutdown condition, or when the past transition of the power load energy during the operation satisfies the second shutdown condition, the solid oxide form determines that should stop the fuel cell does not satisfy the trend of past the thermal load energy the first shutdown condition in its operation, the transitive past the power load energy in its operation the 2 When it is determined that the solid oxide fuel cell is to remain in operation when the shutdown condition is not satisfied, and the solid oxide fuel cell is in the first shutdown condition When is stopped by Tasa it was, driving the historical trends and the solid oxide fuel cell when transition is first operation start condition is satisfied for the power load energy of the thermal load energy in the stopped It is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped when the first operation start condition is not satisfied, and the solid oxide fuel cell is in the second operation stop condition. Is determined that the solid oxide fuel cell should be operated when the past transition of the electric power load energy during the stop condition satisfies the second operation start condition, When the second operation start condition is not satisfied, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped.
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、熱負荷エネルギー及び電力負荷エネルギーの一方のみを監視対象とするのではなく、それら両方を監視対象としている。そして、運転制御装置は、その運転中での過去の熱負荷エネルギーの推移及び過去の電力負荷エネルギーの推移に関して、各別に運転停止条件(第1運転停止条件及び第2運転停止条件)を設定して、固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきか或いは停止すべきかの判定を行っている。このように、固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきか或いは停止すべきかの判定を、その運転中での過去の熱負荷エネルギーの推移と過去の電力負荷エネルギーの推移とを参照して多面的に且つ並行して行うことで、固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきか或いは停止すべきかの判定が漏れなく行われることになる。 According to the above characteristic configuration, the operation control device does not monitor only one of the thermal load energy and the power load energy but monitors both of them. Then, the operation control device sets an operation stop condition (first operation stop condition and second operation stop condition) for each of the transition of the past thermal load energy and the transition of the past power load energy during the operation. Thus, it is determined whether the solid oxide fuel cell should be kept in operation or stopped. As described above, the determination of whether the solid oxide fuel cell should be kept operating or stopped should be referred to the past transition of heat load energy and the past transition of power load energy during the operation . In other words, the determination of whether the solid oxide fuel cell should be kept in operation or stopped should be performed without omission.
また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が過去の熱負荷エネルギーの推移に関する第1運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、少なくともその停止中での過去の熱負荷エネルギーの推移を参照して固体酸化物形燃料電池を運転するべきか否かを判定する。加えて、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が過去の電力負荷エネルギーの推移に関する第2運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、その停止中での過去の電力負荷エネルギーの推移を参照して固体酸化物形燃料電池を運転するべきか否かを判定する。このように、運転制御装置は、熱負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定した場合には、同じく熱負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を再び運転するときの判定を行い、電力負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定した場合には、同じく電力負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を再び運転するときの判定を行う。その結果、固体酸化物形燃料電池を停止した後、再び運転するまでの判定結果に一貫性を持たせることができる。
Further, when the solid oxide fuel cell is stopped because the first operation stop condition related to the transition of the past heat load energy is satisfied, at least the past heat load energy during the stop is determined. Whether or not the solid oxide fuel cell should be operated is determined with reference to the transition of. In addition, when the solid oxide fuel cell is stopped due to the fact that the second operation stop condition relating to the transition of the past power load energy is satisfied , the past power load energy during the stop is determined. Whether or not the solid oxide fuel cell should be operated is determined with reference to the transition of. As described above, when the operation control device determines that the solid oxide fuel cell should be stopped from the viewpoint of the transition of the thermal load energy, the operation control device also selects the solid oxide fuel cell from the viewpoint of the transition of the thermal load energy. If it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped from the viewpoint of the transition of the electric power load energy, the solid oxide fuel cell is similarly removed from the viewpoint of the transition of the electric power load energy. Make a decision when driving again. As a result, it is possible to make the determination results consistent after stopping the solid oxide fuel cell and operating again.
以下に図面を参照して、各実施形態に共通する、本発明に係る燃料電池システムを含む設備の構成について先ず説明する。それに引き続いて、各実施形態の燃料電池システムの運転態様について各別に説明する。 A configuration of equipment including a fuel cell system according to the present invention, which is common to each embodiment, will be described first with reference to the drawings. Subsequently, the operation mode of the fuel cell system of each embodiment will be described separately.
図1は、本発明に係る燃料電池システムを含む設備の構成を示すブロック図である。図示するように、燃料電池システムは、運転により発生したエネルギーを負荷部Lに供給する固体酸化物形燃料電池1と、その固体酸化物形燃料電池1の運転を制御する運転制御装置Cとを備える。負荷部Lは、電力負荷部3と熱負荷部4とで構成される。固体酸化物形燃料電池1の運転により発生した電気エネルギーは電力負荷部3に供給され、固体酸化物形燃料電池1の運転により発生した熱エネルギーは熱負荷部4に供給される。尚、後述するように、電力負荷部3は商用電源15から供給される電力を消費することもでき、熱負荷部4は、例えば燃料を燃焼して熱を発生する補助熱源装置11から供給される熱を消費することもできる。運転制御装置Cは、情報処理機能及び情報記憶機能及び情報通信機能などを有する装置を用いて実現できる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of equipment including a fuel cell system according to the present invention. As shown in the figure, the fuel cell system includes a solid oxide fuel cell 1 that supplies energy generated by operation to a load L, and an operation control device C that controls the operation of the solid oxide fuel cell 1. Prepare. The load unit L includes an electric
〔電力負荷部3への電力の供給〕
固体酸化物形燃料電池1の発電電力はインバータ12に供給される。インバータ12は、固体酸化物形燃料電池1の発電電力を商用電源15から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。インバータ12の動作は運転制御装置Cが制御する。インバータ12は、発電電力供給ライン13を介して受電電力供給ライン14に電気的に接続される。そして、固体酸化物形燃料電池1からの発電電力がインバータ12及び発電電力供給ライン13及び受電電力供給ライン14を介して電力負荷部3に供給される。また、受電電力供給ライン14は商用電源15に接続されている。その結果、電力負荷部3には、固体酸化物形燃料電池1及び商用電源15の少なくとも何れか一方から電力が供給されることになる。
[Supplying power to the power load unit 3]
The power generated by the solid oxide fuel cell 1 is supplied to the
受電電力供給ライン14には、電力負荷部3の電力負荷を計測する電力負荷計測手段16が設けられる。運転制御装置Cは、インバータ12により固体酸化物形燃料電池1から受電電力供給ライン14に供給される発電電力が、電力負荷計測手段16で検出される電力負荷と等しくなるような制御を行う。但し、電力負荷計測手段16で検出される電力負荷が、固体酸化物形燃料電池1の最低発電電力(即ち、インバータ12により受電電力供給ライン14に供給される最低発電電力)よりも小さい場合、余剰電力が発生する。そのような場合、余剰電力は、電力を熱に代えて回収する余剰電力消費用の電気ヒータ9で消費される。
The received
電気ヒータ9は、複数の抵抗加熱器から構成され、排熱回収用ポンプ7の作動により排熱回収路6を通流する固体酸化物形燃料電池1の冷却水を加熱する。電気ヒータ9のON/OFFは、インバータ12の出力側に接続された作動スイッチ10により切り換えられる。また、作動スイッチ10は、固体酸化物形燃料電池1の余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ9の消費電力が大きくなるように切り換えられる。作動スイッチ10の動作は運転制御装置Cが制御する。
The electric heater 9 is composed of a plurality of resistance heaters, and heats the cooling water of the solid oxide fuel cell 1 flowing through the exhaust
尚、電力負荷部3にどのような装置を含めるのかは適宜設定可能である。例えば、固体酸化物形燃料電池1を運転するために用いられる補機や、熱負荷部4へ供給する湯水の凍結を防止する凍結防止用ヒータなどを、本実施形態の電力負荷部3から除外するような設定も可能である。また、電力負荷部3の待機電力を、本実施形態で計測する電力負荷から減算してもよい。
In addition, what kind of apparatus is included in the
〔熱負荷部4への熱の供給〕
貯湯タンク2には、固体酸化物形燃料電池1で発生した熱が湯水の形態で蓄えられる。本実施形態では、貯湯タンク2には、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられる。つまり、貯湯タンク2の内部では、相対的に低温の湯水がその下部に貯えられ、相対的に高温の湯水がその上部に貯えられるように構成されている。貯湯タンク2に貯えられている湯水は、排熱回収路6を通って固体酸化物形燃料電池1と貯湯タンク2との間で循環する。排熱回収路6における湯水の流動は、排熱回収用ポンプ7によって行われる。排熱回収用ポンプ7の動作は運転制御装置Cが制御する。例えば、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1の運転を開始して、固体酸化物形燃料電池1の冷却を行う必要が生じると、排熱回収用ポンプ7を動作させて、貯湯タンク2の下部に貯えられている相対的に低温の湯水を排熱回収路6に流す。つまり、排熱回収路6を循環する湯水は、固体酸化物形燃料電池1の冷却水として利用される。そして、排熱回収路6を流れる相対的に低温の湯水は、固体酸化物形燃料電池1から排出される熱を回収し(即ち、固体酸化物形燃料電池1の排熱によって湯水は昇温され)、相対的に高温の湯水となって貯湯タンク2の上部へと流入する。
[Supply of heat to the heat load section 4]
The hot
加えて、排熱回収路6の途中には、排熱回収路6を通って貯湯タンク2から固体酸化物形燃料電池1へと流れる湯水からの放熱を行うための放熱器8が設置されている。運転制御装置Cは、貯湯タンク2から固体酸化物形燃料電池1へと流れる湯水の温度が設定上限温度未満の場合にはこの放熱器8の動作を停止させている。但し、運転制御装置Cは、貯湯タンク2から固体酸化物形燃料電池1へと流れる湯水の温度が上記設定上限温度以上である場合には(即ち、湯水により固体酸化物形燃料電池1の冷却を適切に行えない場合には)、この放熱器8を放熱作動させて湯水の温度を低下させる。
また、上述した電気ヒータ9に通電することで発生したジュール熱は、排熱回収路6の途中の、固体酸化物形燃料電池1から貯湯タンク2へと流れる湯水によって回収されるように構成されている。
In addition, in the middle of the exhaust
The Joule heat generated by energizing the electric heater 9 is recovered by hot water flowing from the solid oxide fuel cell 1 to the hot
貯湯タンク2の上部に貯留されている相対的に高温の湯水は、貯湯タンク2の上部に接続されている湯水供給路5を通して熱負荷部4に供給される。熱負荷部4は、給湯用途や暖房用途などである。熱負荷部4が給湯用途の場合、湯水は貯湯タンク2へ帰還しない。熱負荷部4が暖房用途の場合、湯水が保有している熱のみが消費されて、湯水は貯湯タンク2へと帰還することもある。湯水供給路5には、その湯水供給路5を流れる湯水を加熱するための補助熱源装置11が設けられている。運転制御装置Cは、貯湯タンク2の上部から流出した湯水の温度が、熱負荷部4で要求される湯水の温度よりも低いとき、補助熱源装置11を運転して、熱負荷部4へ供給される湯水の温度が所望の温度となるような制御を行う。湯水供給路5の途中には熱負荷部4で消費される熱量を計測する熱負荷計測手段17が設けられている。
The relatively hot water stored in the upper part of the hot
燃料電池システムの運用者は、運転制御装置Cとの間で情報のやり取りを行う情報入出力装置18を使用することができる。情報入出力装置18は、操作ボタン、情報表示部、音声出力部などを備えた装置であり、一般的には浴室リモコンや台所リモコンなどの名称で設置されている。
An operator of the fuel cell system can use the information input /
<第1実施形態>
以下に第1実施形態の燃料電池システムについて説明する。
図2は、第1実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。この状態遷移図では、固体酸化物形燃料電池1の運転状態と停止状態とがどのような条件で切り替えられるかを示している。
<First Embodiment>
The fuel cell system according to the first embodiment will be described below.
FIG. 2 is a state transition diagram illustrating an operation mode of the fuel cell system according to the first embodiment. This state transition diagram shows under what conditions the operation state and the stop state of the solid oxide fuel cell 1 can be switched.
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、運転中に取得された過去の負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、停止中に取得された過去の負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。 When the solid oxide fuel cell 1 is in operation, the operation control device C uses a past condition acquired during operation while limiting the continuous operation period to a predetermined lower limit operation period or longer. Based on the transition of the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the load part L, it is determined whether the solid oxide fuel cell 1 should be stopped or left in operation, and the solid oxide form When the fuel cell 1 is stopped, the load energy to be supplied to the past load portion L acquired during the stop is set as a constraint condition that the stop period is continued for a predetermined lower limit stop period or longer. Based on the transition of the system state quantity as a function, it is determined whether the solid oxide fuel cell 1 should be operated or should be stopped.
本実施形態では、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池1から負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部3に供給するべき電力負荷である。そして、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。
In the present embodiment, the system state quantity is load energy to be supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the load L, and in particular, is a power load to be supplied to the
図2の処理1A,1B,1Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転しているときに行われる処理であり、図2の処理1D,1E,1Fは、固体酸化物形燃料電池1が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。 Processes 1A, 1B, and 1C in FIG. 2 are processes performed when the solid oxide fuel cell 1 is in operation, and processes 1D, 1E, and 1F in FIG. This is a process that is performed when it is stopped. In the following example, the operation mode of the fuel cell system of the present embodiment is described with specific numerical values, but these numerical values can be changed as appropriate.
〔運転中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理1Cにおいて、無条件で発電が240時間継続される。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間(上記240時間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理1Cにおいて240時間経過すると、処理1Bに移行する。
〔driving〕
In the operation control device C, when the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state, first, in the processing 1C, power generation is continued unconditionally for 240 hours. In other words, the constraint condition is that the period during operation is continued for a predetermined lower limit operation period (240 hours or more). And operation control device C will shift to processing 1B, if 240 hours pass in processing 1C.
運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、処理1Bにおいて、運転中での過去の所定期間(例えば、連続する12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値を例えば1時間毎に導出して、その移動平均値が例えば170W以上であるかを判定する。そして、上記移動平均値がその170W以上である限り、継続的にこの処理1Bの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理1Bにおいて上記移動平均値が170W以上である間は、固体酸化物形燃料電池1の運転を継続する。
これに対して、処理1Bにおいて運転制御装置Cは、運転中での過去の所定期間(例えば、連続する12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値が例えば170W未満であるとき、上記処理1Aに移行する。
このように、過去の所定期間での電力負荷の移動平均値を導出して参照するということは、その過去の所定期間での電力負荷を、過去の所定期間内での短期的な増減(即ち、短期的な変化傾向)が平準化された値として参照していることになる。
The operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
On the other hand, in the process 1B, the operation control device C has a moving average value of load energy (average power load data for every hour) in a past predetermined period (for example, continuous 12 hours) during operation. For example, when it is less than 170 W, the processing shifts to the processing 1A.
In this way, deriving and referring to the moving average value of the power load in the past predetermined period means that the power load in the past predetermined period is changed in a short period within the past predetermined period (that is, , Short-term change trends) are referred to as leveled values.
運転制御装置Cは、処理1Aにおいて、上述した例と同様に、運転中での過去の所定期間(例えば12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値を所定のタイミング毎(例えば1時間毎)に導出して、移動平均値が第1閾値(例えば220W)以上であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定して、処理1Bに移行する。
これに対して、運転制御装置Cは、上記移動平均値が第1設定期間(例えば240時間)以上連続して第1閾値(例えば220W)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止させるべきと判定し、固体酸化物形燃料電池1を停止させると共に処理1Dに移行する。つまり、運転制御装置Cは、第1設定期間における上記移動平均値の推移(即ち、負荷エネルギーの推移)を監視している。図2では、電力負荷が小さいまま継続している状態を指すものとして、電力小状態継続タイマという用語を用いている。
In the process 1A, the operation control device C calculates the moving average value of the load energy (average power load data for every hour) in the past predetermined period (for example, 12 hours) during operation in the same manner as the above-described example. Derived at every predetermined timing (for example, every hour), if the moving average value is not less than the first threshold (for example, 220 W), it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be kept in operation, The process proceeds to process 1B.
On the other hand, the operation control device C stops the solid oxide fuel cell 1 if the moving average value is continuously longer than the first set period (for example, 240 hours) and less than the first threshold value (for example, 220 W). The solid oxide fuel cell 1 is stopped and the process 1D is started. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of the moving average value (that is, the transition of load energy) during the first setting period. In FIG. 2, the term “low power state continuation timer” is used to indicate a state in which the power load continues while being small.
このように、本実施形態では、処理1Aから処理1Bに移行するときの条件は、上記移動平均値がその220W以上であるか否かであり、処理1Bから処理1Aに移行するときの条件は、上記移動平均値がその170W以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理1Aと処理1Bとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。 Thus, in the present embodiment, the condition when shifting from the process 1A to the process 1B is whether or not the moving average value is 220 W or more, and the condition when shifting from the process 1B to the process 1A is The threshold value is different, such as whether the moving average value is 170 W or more. This is to avoid the possibility that the processing frequently goes back and forth between the processing 1A and the processing 1B in accordance with slight fluctuations in the moving average value when the same threshold value is set.
〔停止中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理1Dにおいて、無条件で停止が24時間継続される。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間(上記240時間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理1Dにおいて240時間経過すると、処理1Eに移行する。
[Stopped]
When the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state, the operation control device C first continues unconditionally for 24 hours in the process 1D. That is, the constraint condition is that the period during the stop is continued for a predetermined lower limit stop period (240 hours or more). And operation control device C will shift to processing 1E, if 240 hours pass in processing 1D.
運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、処理1Eにおいて、停止中での過去の所定期間(例えば、連続する12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値を例えば1時間毎に導出して、その移動平均値が例えば220W未満であるかを判定する。そして、上記移動平均値がその220W未満である限り、継続的にこの処理1Eの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理1Eにおいて上記移動平均値が220W未満である間は、固体酸化物形燃料電池1の停止を継続する。
これに対して、処理1Eにおいて運転制御装置Cは、停止中での過去の所定期間(例えば、連続する12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値が例えば220W以上であるとき、上記処理1Fに移行する。
The operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
On the other hand, in the process 1E, the operation control device C has a moving average value of load energy (average power load data for every hour) in the past predetermined period (for example, continuous 12 hours) during the stop. For example, when the power is 220 W or more, the process proceeds to the process 1F.
運転制御装置Cは、処理1Fにおいて、上述した例と同様に、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間(例えば12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値を所定のタイミング毎(例えば1時間毎)に導出して、移動平均値が第2設定期間(例えば24時間)以上連続して第2閾値(例えば170W)以上であれば固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定し、固体酸化物形燃料電池を運転させると共に処理1Cに移行する。つまり、運転制御装置Cは、第2設定期間における上記移動平均値の推移(即ち、負荷エネルギーの推移)を監視している。図2では、電力負荷が大きいまま継続している状態を指すものとして、電力大状態継続タイマという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、上記移動平均値が第2閾値(例えば170W)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定し、処理1Eに移行する。
In the process 1F, the operation control device C, when the solid oxide fuel cell 1 is stopped, in the same manner as the above-described example, the load energy (1 for the past predetermined period (for example, 12 hours) during the stop) A moving average value of average power load data for each hour) is derived at every predetermined timing (for example, every hour), and the moving average value continues for the second set period (for example, 24 hours) for a second threshold ( For example, if it is 170 W or more, it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be operated, the solid oxide fuel cell is operated, and the process proceeds to process 1C. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of the moving average value (that is, the transition of load energy) in the second setting period. In FIG. 2, the term “high power state continuation timer” is used to indicate a state in which the power load continues while being large.
On the other hand, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped if the moving average value is less than the second threshold (for example, 170 W), and proceeds to processing 1E. To do.
このように、本実施形態では、処理1Eから処理1Fに移行するときの条件は、上記移動平均値が220W以上であるか否かであり、処理1Fから処理1Eに移行するときの条件は、上記移動平均値が170W以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理1Eと処理1Fとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。 Thus, in the present embodiment, the condition when shifting from the process 1E to the process 1F is whether or not the moving average value is 220 W or more, and the condition when shifting from the process 1F to the process 1E is The threshold is different, such as whether the moving average value is 170 W or more. This is to avoid the possibility that the processing frequently goes back and forth between the processing 1E and the processing 1F in accordance with a slight change in the moving average value when the same threshold value is set.
以上のように、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池1が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池1の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池1の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。加えて、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中に取得された過去の負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定する。また、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中に取得された過去の負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、取得された過去の負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移を運転制御装置Cが参照するということは、過去の負荷エネルギーの傾向(例えば、増加傾向、減少傾向、大きいままで一定、小さいままで一定など)を運転制御装置Cが参照するということになる。その結果、運転制御装置Cは、過去の負荷エネルギーが例えば増加傾向又は大きいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池1を運転するのが好ましく、過去の負荷エネルギーが例えば減少傾向又は小さいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池1を停止するのが好ましいというように、負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を運転すべき傾向にあるのか、或いは、固体酸化物形燃料電池1を停止すべき傾向にあるのかを判定することができる。従って、固体酸化物形燃料電池1が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供できる。 As described above, the operation control device C is configured such that the period during which the solid oxide fuel cell 1 is operating continues for a predetermined lower limit operation period or longer, and the solid oxide fuel cell 1 is stopped. There is a constraint that allows a certain period to continue for a predetermined lower limit stop period or longer. That is, it can be avoided that the period during which the operation of the solid oxide fuel cell 1 continues and the period during which the stop continues are shortened. As a result, it is ensured that the operation and stop of the solid oxide fuel cell 1 are not repeated frequently. In addition, when the solid oxide fuel cell 1 is in operation, the operation control device C changes the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the past load section L acquired during operation. Based on this, it is determined whether the solid oxide fuel cell 1 should be stopped or kept in operation. In addition, when the solid oxide fuel cell 1 is stopped, the operation control device C is based on the transition of the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the past load portion L acquired during the stop. Thus, it is determined whether the solid oxide fuel cell 1 should be operated or should be stopped. That is, when the operation control device C refers to the transition of the system state quantity that is a function of the load energy to be supplied to the acquired past load unit L, the trend of the past load energy (for example, an increase trend, a decrease) That is, the operation control device C refers to a tendency, constant as it is large, constant as it is small, and the like. As a result, the operation control apparatus C preferably operates the solid oxide fuel cell 1 if the past load energy remains constant, for example, increasing or large, and the past load energy remains, for example, decreasing or small. The solid oxide fuel cell 1 tends to be operated in order to supply load energy, or the solid oxide fuel cell 1 tends to be operated. It can be determined whether the fuel cell 1 tends to be stopped. Accordingly, it is possible to provide a fuel cell system in which the solid oxide fuel cell 1 is operated and stopped at appropriate timing while avoiding frequent start and stop.
また、本実施形態では、第1閾値(220W)>第2閾値(170W)である例を説明したが、第1閾値と第2閾値との関係はこの例に限定されず適宜変更可能である。 In this embodiment, the example in which the first threshold value (220 W)> the second threshold value (170 W) is described, but the relationship between the first threshold value and the second threshold value is not limited to this example and can be changed as appropriate. .
また更に、本実施形態において、上述した第1閾値(例えば220W)、第1設定期間(例えば240時間)、第2閾値(例えば170W)、第2設定期間(例えば24時間)は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第1閾値の減少側への変更及び第1設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。また、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第2閾値の増加側への変更及び第2設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, the first threshold value (for example, 220 W), the first setting period (for example, 240 hours), the second threshold value (for example, 170 W), and the second setting period (for example, 24 hours) are constant values. Alternatively, it may be a variable value.
When the variable value is set, for example, the operation control device C increases the first threshold value as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. At least one of the change to the decrease side and the change to the increase side of the first setting period can be performed. Further, the operation control device C changes the second threshold value to the increasing side as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. And at least any one of the change to the increase side of a 2nd setting period can be performed.
つまり、第1閾値の減少側への変更が行われると、及び、第1設定期間の増加側への変更が行われると、少なくとも処理1Aにおいて、固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第2閾値の増加側への変更が行われると、及び、第2設定期間の増加側への変更が行われると、少なくとも処理1Fにおいて、固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池1が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池1の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 That is, when the first threshold value is changed to the decreasing side and the first setting period is changed to the increasing side, the solid oxide fuel cell 1 remains in operation at least in the process 1A. It becomes easy to determine that it should be. Similarly, when the change to the increase side of the second threshold is performed and when the change to the increase side of the second set period is performed, at least in the process 1F, the solid oxide fuel cell 1 is stopped. It becomes easy to determine that it should be left. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell 1 is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell 1 are hardly adversely affected.
更に、本実施形態では、下限運転期間として240時間という期間を採用した例を示し、下限停止期間として240時間という期間を採用した例を示し、各移動平均値を12時間分の移動平均で算出した例を示した。つまり、下限運転期間(240時間)>移動平均値の算出期間(12時間)であり、下限停止期間(240時間)>移動平均値の算出期間(12時間)である例を説明したが、それらの大小関係は適宜変更可能である。 Furthermore, in this embodiment, the example which employ | adopted the period of 240 hours as a minimum driving | running period is shown, the example which employ | adopted the period of 240 hours as a minimum stop period is shown, and each moving average value is calculated by the moving average for 12 hours An example was given. That is, although the lower limit operation period (240 hours)> the moving average value calculation period (12 hours) and the lower limit stop period (240 hours)> the moving average value calculation period (12 hours) have been described, The magnitude relationship can be changed as appropriate.
<第2実施形態>
第2実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第2実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
The operation mode of the fuel cell system of the second embodiment is different from that of the above embodiment. The fuel cell system of the second embodiment will be described below, but the description of the same configuration as that of the above embodiment will be omitted.
図3は、第2実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態でも、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池1から負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部3に供給するべき電力負荷である。そして、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。
FIG. 3 is a state transition diagram illustrating an operation mode of the fuel cell system according to the second embodiment.
Also in the present embodiment, the system state quantity is the load energy to be supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the load unit L, and in particular, the power load to be supplied to the
図3の処理2A,2B,2Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転しているときに行われる処理であり、図2の処理2D,2E,2Fは、固体酸化物形燃料電池1が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。 Processes 2A, 2B, and 2C in FIG. 3 are processes performed when the solid oxide fuel cell 1 is in operation, and processes 2D, 2E, and 2F in FIG. This is a process that is performed when it is stopped. In the following example, the operation mode of the fuel cell system of the present embodiment is described with specific numerical values, but these numerical values can be changed as appropriate.
〔運転中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理2Cにおいて、発電を240時間継続させると共に、後述する運転時積算値(電力小状態継続カウンタ)をリセットする。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間(上記240時間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理2Cにおいて240時間経過すると、処理2Bに移行する。
〔driving〕
When the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state, the operation control device C first continues the power generation for 240 hours in the processing 2C, and at the same time an operation time integrated value (low power state continuation counter described later). ) Is reset. In other words, the constraint condition is that the period during operation is continued for a predetermined lower limit operation period (240 hours or more). And operation control device C will shift to processing 2B, if 240 hours pass in processing 2C.
運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、処理2Bにおいて、運転中での過去の所定期間(例えば、連続する12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値を例えば1時間毎に導出して、その移動平均値が例えば170W以上であるかを判定する。そして、運転制御装置Cは、上記移動平均値が170W以上であれば、指標とする運転時積算値を規定量(例えば「1」)だけ減少させるカウントダウンを行う。尚、この運転時積算値は所定の最小値(例えばゼロ)よりも減少されることはない。そして、運転制御装置Cは、継続的にこの処理2Bの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、1時間毎に行われる処理2Bにおいて上記移動平均値が170W以上である間は、運転時積算値をカウントダウンすると共に、固体酸化物形燃料電池1の運転を継続する。図3では、この運転時積算値を、電力負荷が小さいまま継続している状態を指すものとして、電力小状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、1時間毎に導出される上記移動平均値が170W未満であれば、処理2Aに移行し、上記運転時積算値を規定量だけ増加させるカウントアップを行う。
The operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
On the other hand, if the moving average value derived every hour is less than 170 W, the operation control device C shifts to process 2A and performs a count-up that increases the accumulated value during operation by a specified amount. .
処理2Aにおいて運転制御装置Cは、1時間毎に導出される上記移動平均値が220W未満であれば、上記運転時積算値を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Cは、運転時積算値が上限運転時積算値(例えば「240カウント」)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定して処理2Bを継続する。本実施形態では、1時間毎に処理2Aが行われ、且つ、増減される規定量が「1」であるため、図3では上限運転時積算値としての「240カウント」のことを「240時間カウント」と記載している。尚、処理2Aにおいて運転制御装置Cは、上記移動平均値が220W以上であれば、上記運転時積算値を規定量(例えば「1」)だけ減少させるカウントダウンを行うと共に、上記処理2Bに移行する。
これに対して、処理2Bにおいて運転制御装置Cは、運転時積算値が上限運転時積算値(例えば「240カウント」)であれば固体酸化物形燃料電池1を停止させるべきと判定し、処理2Dに移行する。
In the process 2A, if the moving average value derived every hour is less than 220 W, the operation control device C performs a count-up to increase the operation-time integrated value by a specified amount (for example, “1”). Then, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should remain in operation if the operation integration value is less than the upper limit operation integration value (for example, “240 counts”), and performs processing 2B. Continue. In the present embodiment, the process 2A is performed every hour and the specified amount to be increased or decreased is “1”. Therefore, in FIG. 3, “240 count” as the upper limit operation integrated value is “240 hours”. "Count". In the process 2A, if the moving average value is 220 W or more, the operation control device C performs a countdown to decrease the operation integrated value by a specified amount (for example, “1”) and shifts to the process 2B. .
On the other hand, in the process 2B, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped if the integrated value at the time of operation is the upper limit integrated value at the time of operation (for example, “240 count”). Transition to 2D.
このように、本実施形態では、運転制御装置Cは、運転中での過去の所定期間(12時間)での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎(1時間毎)に複数回にわたって導出しながら、移動平均値が第3閾値(220W)未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び移動平均値が第3閾値(220W)以上であると運転時積算値を所定の最小値(ゼロ)よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、運転時積算値が上限運転時積算値(240カウント)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定し、運転時積算値が上限運転時積算値(240カウント)であれば固体酸化物形燃料電池1を停止させるべきと判定する。つまり、運転制御装置Cは、運転時積算値をカウントアップ及びカウントダウンさせるという手法を用いて上記移動平均値の推移(即ち、負荷エネルギーの推移)を監視している。 As described above, in the present embodiment, the operation control apparatus C derives a moving average value of the load energy in the past predetermined period (12 hours) during operation a plurality of times at every predetermined timing (every hour). On the other hand, if the moving average value is less than the third threshold value (220 W), the operating integrated value is increased by a specified amount, and if the moving average value is greater than or equal to the third threshold value (220 W), the operating integrated value is reduced to a predetermined minimum. If the accumulated value during operation is less than the upper limit accumulated value (240 counts), the solid oxide fuel cell 1 is left in operation if the accumulated value during operation is less than the upper limit accumulated value (240 counts). If the integrated value during operation is the upper limit integrated value during operation (240 counts), it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of the moving average value (that is, the transition of load energy) using a method of counting up and counting down the integrated value during operation.
本実施形態でも、処理2Aから処理2Bに移行するときの条件は、上記移動平均値が220W以上であるか否かであり、処理2Bから処理2Aに移行するときの条件は、上記移動平均値が170W以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理2Aと処理2Bとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。 Also in this embodiment, the condition when shifting from the process 2A to the process 2B is whether or not the moving average value is 220 W or more, and the condition when shifting from the process 2B to the process 2A is the moving average value. The threshold is different, such as whether or not is 170 W or more. This is to avoid the possibility that the processing frequently goes back and forth between the processing 2A and the processing 2B in accordance with the slight fluctuation of the moving average value when the same threshold value is set.
〔停止中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理2Dにおいて、停止を240時間継続させると共に、後述する停止時積算値(電力大状態継続カウンタ)をリセットする。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間(上記240時間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理2Dにおいて240時間経過すると、処理2Eに移行する。
[Stopped]
When the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operation state to the stop state, the operation control device C first continues the stop for 240 hours in the process 2D, and also adds an integrated value at the time of stop (high power state continuation counter described later). ) Is reset. That is, the constraint condition is that the period during the stop is continued for a predetermined lower limit stop period (240 hours or more). And operation control device C will shift to processing 2E, if 240 hours pass in processing 2D.
運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、処理2Eにおいて、停止中での過去の所定期間(例えば、連続する12時間)での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値を例えば1時間毎に導出して、その移動平均値が例えば220W未満であるかを判定する。そして、運転制御装置Cは、上記移動平均値が220W未満であれば、指標とする停止時積算値を規定量(例えば「1」)だけ減少させるカウントダウンを行う。尚、この停止時積算値は所定の最小値(例えばゼロ)よりも減少されることはない。そして、運転制御装置Cは、継続的にこの処理2Eの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、1時間毎に行われる処理2Eにおいて上記移動平均値が220W未満である間は、停止時積算値をカウントダウンすると共に、固体酸化物形燃料電池1の停止を継続する。図3では、この停止時積算値を、電力負荷が大きいまま継続している状態を指すものとして、電力大状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、1時間毎に導出される上記移動平均値が220W以上であれば、上記停止時積算値を規定量だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理2Fに移行する。
The operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
On the other hand, if the moving average value derived every hour is 220 W or more, the operation control apparatus C counts up to increase the stop integrated value by a specified amount and shifts to the process 2F. .
処理2Fにおいて運転制御装置Cは、上記移動平均値が170W以上であれば、上記停止時積算値を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Cは、停止時積算値が上限停止時積算値(例えば「24カウント」)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定して処理2Fを継続する。本実施形態では、1時間毎に処理2Fが行われ、且つ、増減される規定量が「1」であるため、図3では上限停止時積算値としての「24カウント」のことを「24時間カウント」と記載している。尚、処理2Fにおいて運転制御装置Cは、上記移動平均値が170W未満であれば、上記停止時積算値を規定量(例えば「1」)だけ減少させるカウントダウンを行うと共に、上記処理2Eに移行する。
これに対して、処理2Fにおいて運転制御装置Cは、停止時積算値が上限停止時積算値(例えば「24カウント」)であれば固体酸化物形燃料電池1を運転させるべきと判定し、処理2Cに移行する。つまり、運転制御装置Cは、停止時積算値をカウントアップ及びカウントダウンさせるという手法を用いて上記移動平均値の推移(即ち、負荷エネルギーの推移)を監視している。
In the process 2F, if the moving average value is 170 W or more, the operation control device C performs a count-up that increases the stop-time integrated value by a specified amount (for example, “1”). Then, the operation control apparatus C determines that the solid oxide fuel cell 1 should remain in operation if the integrated value at stop is less than the upper limit integrated value at stop (for example, “24 counts”), and processing 2F Continue. In the present embodiment, the processing 2F is performed every hour and the specified amount to be increased or decreased is “1”. Therefore, in FIG. 3, “24 counts” as the upper limit stop integrated value is “24 hours”. "Count". In the process 2F, if the moving average value is less than 170 W, the operation control device C performs a countdown to decrease the stop integrated value by a specified amount (for example, “1”) and shifts to the process 2E. .
On the other hand, in the process 2F, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be operated if the stop-time integrated value is the upper limit stop-time integrated value (for example, “24 counts”). Move to 2C. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of the moving average value (that is, the transition of load energy) using a method of counting up and counting down the integrated value at the time of stop.
このように、本実施形態では、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間(12時間)での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎(1時間毎)に複数回にわたって導出しながら、移動平均値が第4閾値(170W)以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び移動平均値が第4閾値(170W)未満であると停止時積算値を所定の最小値(ゼロ)よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、停止時積算値が上限停止時積算値(24カウント)であれば固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定し、停止時積算値が上限停止時積算値(24カウント)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定する。 Thus, in the present embodiment, when the solid oxide fuel cell 1 is stopped, the moving average value of the load energy in the past predetermined period (12 hours) during the stop is calculated at predetermined timings (1 When the moving average value is equal to or greater than the fourth threshold value (170 W) while being derived a plurality of times every time), the stop integrated value is increased by a specified amount, and the moving average value is less than the fourth threshold value (170 W). If the integrated value at the time of stop is reduced by a specified amount on condition that the integrated value at stop is not reduced below a predetermined minimum value (zero), and the integrated value at stop is the upper limit integrated value at stop (24 counts), the solid oxide fuel cell 1 If the integrated value at the time of stop is less than the integrated value at the time of stop (24 counts), it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped.
このように、本実施形態でも、処理2Eから処理2Fに移行するときの条件は、上記移動平均値が220W以上であるか否かであり、処理2Fから処理2Eに移行するときの条件は、上記移動平均値が170W以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理2Eと処理2Fとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。 Thus, also in this embodiment, the condition when shifting from the process 2E to the process 2F is whether or not the moving average value is 220 W or more, and the condition when shifting from the process 2F to the process 2E is The threshold is different, such as whether the moving average value is 170 W or more. This is to avoid the possibility that the processing frequently goes back and forth between the processing 2E and the processing 2F in accordance with slight fluctuations in the moving average value when the same threshold value is set.
また、本実施形態では、第3閾値(220W)>第4閾値(170W)である例を説明したが、第3閾値と第4閾値との関係はこの例に限定されず適宜変更可能である。 In this embodiment, an example in which the third threshold value (220 W)> the fourth threshold value (170 W) has been described, but the relationship between the third threshold value and the fourth threshold value is not limited to this example and can be changed as appropriate. .
また更に、本実施形態において、上述した第3閾値(例えば220W)、上限運転時積算値(例えば240カウント)、第4閾値(170W)、上限停止時積算値(例えば24カウント)は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第3閾値の減少側への変更及び上限運転時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。また、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第4閾値の増加側への変更及び上限停止時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, the third threshold value (for example, 220 W), the upper limit operation integrated value (for example, 240 counts), the fourth threshold value (170 W), and the upper limit stop integrated value (for example, 24 counts) are constant values. Alternatively, it may be a variable value.
When the variable value is set, for example, the operation control device C increases the third threshold value as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. At least one of the change to the decrease side and the change to the increase side of the integrated value during the upper limit operation can be performed. Further, the operation control device C changes the fourth threshold value to the increasing side as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. And at least any one of the change to the increase side of the integrated value at the time of the upper limit stop can be performed.
つまり、第3閾値の減少側への変更が行われると、及び、上限運転時積算値の増加側への変更が行われると、少なくとも処理2Aにおいて、固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第4閾値の増加側への変更が行われると、及び、上限停止時積算値の増加側への変更が行われると、少なくとも処理2Fにおいて、固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池1が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池1の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。 That is, when the third threshold value is changed to the decreasing side and the upper limit operation accumulated value is changed to the increasing side, at least in the process 2A, the solid oxide fuel cell 1 is being operated. It becomes easy to determine that it should be left. Similarly, when the fourth threshold value is changed to the increasing side and when the upper limit stop-time integrated value is changed to the increasing side, the solid oxide fuel cell 1 is stopped at least in the process 2F. It becomes easy to determine that it should be left. As a result, since the frequency with which the solid oxide fuel cell 1 is switched between the operating state and the stopped state becomes lower, the durability and reliability of the solid oxide fuel cell 1 are hardly adversely affected.
更に、本実施形態では、下限運転期間として240時間という期間を採用した例を示し、下限停止期間として240時間という期間を採用した例を示し、各移動平均値を12時間分の移動平均で算出した例を示した。つまり、下限運転期間(240時間)>移動平均値の算出期間(12時間)であり、下限停止期間(240時間)>移動平均値の算出期間(12時間)である例を説明したが、それらの大小関係は適宜変更可能である。 Furthermore, in this embodiment, the example which employ | adopted the period of 240 hours as a minimum driving | running period is shown, the example which employ | adopted the period of 240 hours as a minimum stop period is shown, and each moving average value is calculated by the moving average for 12 hours An example was given. That is, although the lower limit operation period (240 hours)> the moving average value calculation period (12 hours) and the lower limit stop period (240 hours)> the moving average value calculation period (12 hours) have been described, The magnitude relationship can be changed as appropriate.
<第3実施形態>
第3実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第3実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Third Embodiment>
The fuel cell system of the third embodiment is different in operation mode from the above embodiment. The fuel cell system of the third embodiment will be described below, but the description of the same configuration as that of the above embodiment will be omitted.
図4は、第3実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態でも、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池1から負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部3に供給するべき電力負荷である。そして、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。
FIG. 4 is a state transition diagram illustrating an operation mode of the fuel cell system according to the third embodiment.
Also in the present embodiment, the system state quantity is the load energy to be supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the load unit L, and in particular, the power load to be supplied to the
図4の処理3A,3B,3Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転しているときに行われる処理であり、図4の処理3D,3E,3Fは、固体酸化物形燃料電池1が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。 Processes 3A, 3B, and 3C in FIG. 4 are processes performed when the solid oxide fuel cell 1 is in operation, and processes 3D, 3E, and 3F in FIG. This is a process that is performed when it is stopped. In the following example, the operation mode of the fuel cell system of the present embodiment is described with specific numerical values, but these numerical values can be changed as appropriate.
〔運転中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理3Cにおいて、発電が10日間継続される。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間(上記10日間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理3Cにおいて10日間経過すると、処理3Bに移行する。
〔driving〕
In the operation control device C, when the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state, first, in the processing 3C, power generation is continued for 10 days. That is, the constraint condition is that the period during operation is continued for a predetermined lower limit operation period (above 10 days). And operation control device C will transfer to processing 3B, if 10 days pass in processing 3C.
運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わると、処理3Bにおいて、運転中での前日の1日間での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値が、前々日の1日間での上記負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値以上(即ち、負荷エネルギーが増加傾向又は変化していない)、又は、第9閾値(図4の例では「2.4kWh」)より大きければ、指標とする運転時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。そして、運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わる度に、継続的にこの処理3Bの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理3Bにおいて、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の1日間での負荷エネルギーの合計値以上、又は、2.4kWhより大きい間は、固体酸化物形燃料電池1の運転を継続する。図4では、この運転時積算値を、電力負荷が減少傾向にある状態を指すものとして、電力負荷減少傾向カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、処理3Bにおいて、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の1日間での負荷エネルギーの合計値より小さく、且つ、第9閾値(図4の例では「2.4kWh」)以下であれば、上記運転時積算値を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理3Aに移行する。
The operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
On the other hand, in the process 3B, the operation control apparatus C has a total value of the load energy for one day the previous day smaller than the total value of the load energy for one day the previous day, and a ninth threshold value (FIG. In the example of “4”, “2.4 kWh”) or less, a count-up is performed to increase the integrated value during operation by a specified amount (for example, “1”) and the process proceeds to process 3A.
処理3Aにおいて運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わると、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の1日間での負荷エネルギーの合計値以下、又は、第10閾値(図4の例では「3.6kWh」)未満であれば、上記運転時積算値(電力負荷減少傾向カウンタ)を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Cは、運転時積算値が上限運転時積算値(例えば「10」)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定して処理3Bを継続する。本実施形態では、1日毎に処理3Aが行われ、且つ、加算される規定量が「1」であるため、図4では上限運転時積算値としての「10カウント」のことを「10日カウント」と記載している。尚、処理3Aにおいて運転制御装置Cは、運転中での前日の1日間での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値が、前々日の1日間での上記負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値より大きく(即ち、負荷エネルギーが増加傾向)、且つ、第10閾値(図4の例では「3.6kWh」)以上であれば、上記処理3Bに移行すると共に、上記運転時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。
これに対して、処理3Aにおいて運転制御装置Cは、運転時積算値が上限運転時積算値(例えば「10カウント」)であれば固体酸化物形燃料電池1を停止させるべきと判定し、処理3Dに移行する。つまり、運転制御装置Cは、前々日と前日との負荷エネルギーの推移を監視している。
In the process 3A, for example, when the date is changed at midnight, the operation control device C has a total load energy value in the previous day that is less than or equal to the total load energy value in the previous day, If it is less than 10 thresholds (“3.6 kWh” in the example of FIG. 4), the operation-time integrated value (power load decreasing tendency counter) is incremented by a prescribed amount (eg, “1”). Then, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should remain in operation if the operation integrated value is less than the upper limit operation integrated value (for example, “10”), and performs the process 3B. continue. In the present embodiment, the process 3A is performed every day and the specified amount to be added is “1”. Therefore, in FIG. ". In the process 3A, the operation control device C determines that the total value of the load energy (average power load data for every hour) in the previous day during operation is equal to the load energy in the previous day. If it is larger than the total value of (average power load data per hour) (that is, the load energy tends to increase) and not less than the tenth threshold value (“3.6 kWh” in the example of FIG. 4), the above processing The process proceeds to 3B, and the accumulated value during operation is reset (set to a predetermined minimum value, for example, zero).
On the other hand, in the process 3A, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped if the integrated value at the time of operation is the upper limit integrated value at the time of operation (for example, “10 counts”). Move to 3D. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of load energy between the day before and the day before.
尚、上記処理3Aにおいて、前々日と前日との負荷エネルギーとが僅かしか変化していない場合には、上記運転時積算値(電力負荷減少傾向カウンタ)をそのまま維持する(即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない)ような処理を行ってもよい。例えば、運転制御装置Cは、上記処理3Aにおいて、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値と前々日の1日間での負荷エネルギーの合計値との差が所定差以内であれば、電力負荷が減少傾向でも無く且つ増加傾向でも無いと見なして、運転時積算値(電力負荷減少傾向カウンタ)をそのまま維持する(即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない)ようにしてもよい。 In the processing 3A, when the load energy between the previous day and the previous day has changed only slightly, the operation-time integrated value (power load decrease tendency counter) is maintained as it is (that is, the count-up is performed). (No counting down). For example, if the difference between the total value of the load energy in the previous day and the total value of the load energy in the previous day is within a predetermined difference in the above processing 3A, It may be considered that the load is neither decreasing nor increasing, and the integrated value during operation (power load decreasing tendency counter) is maintained as it is (that is, the counter is not counted up and not counted down).
〔停止中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理3Dにおいて、停止が2日間継続される。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間(上記2日間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理3Dにおいて2日間経過すると、処理3Eに移行する。
[Stopped]
When the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operation state to the stop state, the operation control device C first stops for two days in the process 3D. That is, the restriction condition is that the period during the stop is continued for a predetermined lower limit stop period (above two days). And operation control device C will shift to processing 3E, if two days pass in processing 3D.
運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わると、処理3Eにおいて、停止中での前日の1日間での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値が、前々日の1日間での上記負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値以下(即ち、負荷エネルギーが減少傾向又は変化していない)、又は、第11閾値(図4の例では「3.6kWh」)より小さければ、指標とする停止時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。そして、運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わる度に、継続的にこの処理3Eの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理3Eにおいて前日の1日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の1日間での上記負荷エネルギーの合計値以下、又は、3.6kWhより小さい間は、固体酸化物形燃料電池1の停止を継続する。図4では、この停止時積算値を、電力負荷が増加傾向にある状態を指すものとして、電力負荷増加傾向カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、処理3Eにおいて、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の1日間での上記負荷エネルギーの合計値より大きく、且つ、第11閾値(図4の例では「3.6kWh」)以上であれば、上記停止時積算値を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理3Fに移行する。
The operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
On the other hand, in the process 3E, the operation control device C has a total value of the load energy in the previous day of the previous day larger than the total value of the load energy in the previous day of the previous day, and an eleventh threshold value ( In the example of FIG. 4, if it is “3.6 kWh”) or more, count-up is performed to increase the stop integrated value by a specified amount (for example, “1”), and the process proceeds to process 3F.
処理3Fにおいて運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わると、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の1日間での上記負荷エネルギーの合計値以上、又は、第12閾値(図4の例では「2.4kWh」)より大きければ、上記停止時積算値(電力負荷増加傾向カウンタ)を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Cは、停止時積算値が上限停止時積算値(例えば「3」)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定して処理3Fを継続する。本実施形態では、1日毎に処理3Fが行われ、且つ、加算される規定量が「1」であるため、図4では上限停止時時積算値としての「3カウント」のことを「3日カウント」と記載している。尚、処理3Fにおいて運転制御装置Cは、停止中での前日の1日間での負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値が前々日の1日間での上記負荷エネルギー(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の合計値未満であり、且つ、第12閾値(図4の例では「2.4kWh」)以下であれば、上記処理3Eに移行すると共に、上記停止時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。
これに対して、処理3Fにおいて運転制御装置Cは、停止時積算値が上限停止時積算値(例えば「3カウント」)であれば固体酸化物形燃料電池1を運転させるべきと判定し、処理3Cに移行する。つまり、運転制御装置Cは、前々日と前日との負荷エネルギーの推移を監視している。
In the process 3F, for example, when the date changes at midnight, the operation control device C has a total value of the load energy in the previous day of the previous day equal to or greater than the total value of the load energy in the previous day, or If it is greater than the twelfth threshold value (“2.4 kWh” in the example of FIG. 4), count-up is performed to increase the stop-time integrated value (power load increase tendency counter) by a prescribed amount (eg, “1”). Then, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped if the stop-time integrated value is less than the upper limit stop-time integrated value (for example, “3”), and performs the process 3F. continue. In the present embodiment, the process 3F is performed every day and the specified amount to be added is “1”. Therefore, in FIG. 4, “3 counts” as the integrated value at the upper limit stop time is “3 days”. "Count". In the process 3F, the operation control device C determines that the total load energy (average power load data for every hour) in the previous day during the stop is equal to the load energy in the previous day ( If it is less than the total value of the average power load data for every hour) and less than or equal to the twelfth threshold value (“2.4 kWh” in the example of FIG. 4), the process proceeds to the process 3E and at the time of the stop. The integrated value is reset (set to a predetermined minimum value, for example, zero).
On the other hand, in the process 3F, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be operated if the stop integrated value is the upper limit stop integrated value (for example, “3 counts”). Move to 3C. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of load energy between the day before and the day before.
尚、上記処理3Fにおいて、前々日と前日との負荷エネルギーとが僅かしか変化していない場合には、上記停止時積算値(電力負荷増加傾向カウンタ)をそのまま維持する(即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない)ような処理を行ってもよい。例えば、運転制御装置Cは、上記処理3Fにおいて、前日の1日間での負荷エネルギーの合計値と前々日の1日間での負荷エネルギーの合計値との差が所定差以内であれば、電力負荷が減少傾向でも無く且つ増加傾向でも無いと見なして、停止時積算値(電力負荷増加傾向カウンタ)をそのまま維持する(即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない)ようにしてもよい。 In the process 3F, if the load energy between the previous day and the previous day has changed only slightly, the stop integrated value (power load increase tendency counter) is maintained as it is (that is, count-up is performed). (No counting down). For example, if the difference between the total value of the load energy in the previous day and the total value of the load energy in the previous day is within a predetermined difference in the processing 3F, the operation control device C Assuming that the load is neither decreasing nor increasing, the stop integrated value (power load increasing tendency counter) may be maintained as it is (that is, the counter is not counted up and not counted down).
<第4実施形態>
第4実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第4実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Fourth embodiment>
The fuel cell system of the fourth embodiment is different from the above embodiment in its operation mode. Although the fuel cell system of 4th Embodiment is demonstrated below, description is abbreviate | omitted about the structure similar to the said embodiment.
図5は、第4実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態では、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池1から負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、熱負荷部4に供給するべき熱負荷(給湯負荷)である。そして、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。
FIG. 5 is a state transition diagram illustrating an operation mode of the fuel cell system according to the fourth embodiment.
In the present embodiment, the system state quantity is load energy to be supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the load portion L, and in particular, is a heat load (hot water supply load) to be supplied to the
図5の処理4A,4B,4Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転しているときに行われる処理であり、図5の処理4D,4E,4Fは、固体酸化物形燃料電池1が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。 Processes 4A, 4B, and 4C in FIG. 5 are processes performed when the solid oxide fuel cell 1 is in operation, and processes 4D, 4E, and 4F in FIG. This is a process that is performed when it is stopped. In the following example, the operation mode of the fuel cell system of the present embodiment is described with specific numerical values, but these numerical values can be changed as appropriate.
〔運転中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理4Cにおいて、発電が10日間継続される。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間(上記10日間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理4Cにおいて10日間経過すると、処理4Bに移行する。
〔driving〕
In the operation control device C, when the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state, first, in the process 4C, power generation is continued for 10 days. That is, the constraint condition is that the period during operation is continued for a predetermined lower limit operation period (above 10 days). And operation control device C will shift to processing 4B, if 10 days pass in processing 4C.
運転制御装置Cは、熱負荷部4での1日の給湯負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、処理4Bにおいて、例えば午前0時になって日付が変わると、運転中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第2基準値(10(MJ))以上であるか(即ち、負荷エネルギーが相対的に大きい状態にあるか)を判定する。そして、運転制御装置Cは、運転中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第2基準値(10(MJ))以上であるとき、指標とする運転時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。そして、運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わる毎に、継続的にこの処理4Bの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理4Bにおいて、運転中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第2基準値(10(MJ))以上である間は、固体酸化物形燃料電池1の運転を継続する。図5では、この運転時積算値を、給湯負荷が小さいまま継続している状態を指すものとして、給湯負荷小状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、処理4Bにおいて、運転中での1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第2基準値(10(MJ))未満であるときは、上記運転時積算値を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理4Aに移行する。
The operation control device C continuously acquires and stores data on the daily hot water supply load at the
On the other hand, when the load energy (hot water supply load) in one day during operation is less than the second reference value (10 (MJ)) in operation 4B, the operation control device C performs the above operation time integration. The count is incremented to increase the value by a specified amount (for example, “1”), and the process proceeds to process 4A.
処理4Aにおいて運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わると、運転中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第1基準値(15(MJ))未満であれば、上記運転時積算値(給湯負荷小状態継続カウンタ)を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Cは、運転時積算値が上限運転時積算値(例えば「10」)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定して処理4Bを継続する。本実施形態では、1日毎に処理4Aが行われ、且つ、加算される規定量が「1」であるため、図5では上限運転時積算値としての「10カウント」のことを「10日カウント」と記載している。尚、処理4Aにおいて運転制御装置Cは、運転中での1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第1基準値(15(MJ))以上であれば、上記処理4Bに移行すると共に、上記運転時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。
これに対して、処理4Aにおいて運転制御装置Cは、運転時積算値が上限運転時積算値(例えば「10カウント」)であれば固体酸化物形燃料電池1を停止させるべきと判定し、処理4Dに移行する。つまり、運転制御装置Cは、運転時積算値をカウントアップ及びリセットさせるという手法を用いて負荷エネルギー(給湯負荷)の推移を監視している。
In the process 4A, for example, when the date changes at midnight, the operation control apparatus C is less than the first reference value (15 (MJ)) if the load energy (hot water supply load) in the past one day during operation is less than the first reference value (15 (MJ)). Then, a count-up is performed to increase the above operating integrated value (hot water supply load low state continuation counter) by a prescribed amount (eg, “1”). Then, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should remain in operation if the operation integrated value is less than the upper limit operation integrated value (for example, “10”), and performs the process 4B. continue. In the present embodiment, the process 4A is performed every day and the specified amount to be added is “1”. Therefore, in FIG. 5, “10 counts” as the upper limit operation integrated value is “10 day counts”. ". In the process 4A, the operation control device C shifts to the process 4B if the load energy (hot water supply load) in one day during operation is not less than the first reference value (15 (MJ)), and The accumulated value during operation is reset (set to a predetermined minimum value, for example, zero).
On the other hand, in the process 4A, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped if the integrated value at the time of operation is the upper limit integrated value at the time of operation (for example, “10 counts”). Move to 4D. That is, the operation control apparatus C monitors the transition of load energy (hot water supply load) using a method of counting up and resetting the integrated value during operation.
〔停止中〕
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理4Dにおいて、停止が2日間継続される。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間(上記2日間)以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Cは、処理4Dにおいて2日間経過すると、処理4Eに移行する。
[Stopped]
When the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operation state to the stop state, the operation control device C first stops for two days in the process 4D. That is, the restriction condition is that the period during the stop is continued for a predetermined lower limit stop period (above two days). And operation control device C will shift to processing 4E, if two days pass in processing 4D.
運転制御装置Cは、処理4Eにおいて、例えば午前0時になって日付が変わると、停止中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第1基準値(15(MJ))未満であるか(即ち、負荷エネルギーが相対的に小さい状態にあるか)を判定する。そして、運転制御装置Cは、停止中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第1基準値(15(MJ))未満であれば、指標とする停止時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。そして、運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わる度に、継続的にこの処理4Eの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理4Eにおいて停止中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第1基準値(15(MJ))未満である間は、固体酸化物形燃料電池1の停止を継続する。図5では、この停止時積算値を、給湯負荷が大きいまま継続している状態を指すものとして、給湯負荷大状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Cは、処理4Eにおいて、停止中での1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第1基準値(15(MJ))以上であれば、上記停止時積算値を規定量だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理4Fに移行する。
In the process 4E, for example, when the date changes at midnight, the operation control device C has a load energy (hot water supply load) in the past one day during the stoppage that is less than the first reference value (15 (MJ)). (That is, whether the load energy is relatively small). And if the load energy (hot-water supply load) in the past one day during a stop is less than a 1st reference value (15 (MJ)), the operation control apparatus C will reset the integrated value at the time of a stop. (Set to a predetermined minimum value, eg zero). Then, for example, every time the date changes at midnight, the operation control device C continues to perform the determination of the process 4E. That is, the operation control apparatus C is in the solid oxide fuel cell 1 while the load energy (hot water supply load) in the past one day during the process 4E is less than the first reference value (15 (MJ)). Continue to stop. In FIG. 5, the term “hot water supply load large state continuation counter” is used to indicate the state where the integrated value at the time of stoppage is continued while the hot water supply load is large.
On the other hand, if the load energy (hot water supply load) in one day during the stop is equal to or greater than the first reference value (15 (MJ)) in the process 4E, the operation control device C is the integrated value at the time of stop. Is incremented by a specified amount and the process proceeds to process 4F.
処理4Fにおいて運転制御装置Cは、例えば午前0時になって日付が変わると、停止中での1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第2基準値(10(MJ))以上であれば、上記停止時積算値(給湯負荷大状態継続カウンタ)を規定量(例えば「1」)だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Cは、停止時積算値が上限停止時積算値(例えば「3」)未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定して処理4Fを継続する。本実施形態では、1日毎に処理4Fが行われ、且つ、加算される規定量が「1」であるため、図5では上限停止時時積算値としての「3カウント」のことを「3日カウント」と記載している。尚、処理4Fにおいて運転制御装置Cは、停止中での過去1日間での負荷エネルギー(給湯負荷)が第2基準値(10(MJ))未満であれば、上記処理4Eに移行すると共に、上記停止時積算値のリセットを行う(所定の最小値、例えばゼロにする)。
これに対して、処理4Fにおいて運転制御装置Cは、停止時積算値が上限停止時積算値(上記「3」)であれば固体酸化物形燃料電池1を運転させるべきと判定し、処理4Cに移行する。つまり、運転制御装置Cは、停止時積算値をカウントアップ及びリセットさせるという手法を用いて負荷エネルギー(給湯負荷)の推移を監視している。
In the process 4F, for example, when the date changes at midnight, the operation control device C has a load energy (hot water supply load) for one day during the stoppage that is equal to or greater than the second reference value (10 (MJ)). Count-up is performed to increase the stop-time integrated value (hot water supply load large state continuation counter) by a specified amount (for example, “1”). Then, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped when the stop integrated value is less than the upper limit stop integrated value (for example, “3”), and performs the process 4F. continue. In this embodiment, the process 4F is performed every day and the specified amount to be added is “1”. Therefore, in FIG. 5, “3 counts” as the integrated value at the time of the upper limit stop is “3 days”. "Count". In the process 4F, the operation control device C shifts to the process 4E if the load energy (hot water supply load) in the past one day during the stop is less than the second reference value (10 (MJ)). The stop integrated value is reset (set to a predetermined minimum value, for example, zero).
On the other hand, in the process 4F, the operation control device C determines that the solid oxide fuel cell 1 should be operated if the stop integrated value is the upper limit stop integrated value ("3" above), and the process 4C. Migrate to That is, the operation control device C monitors the transition of the load energy (hot water supply load) by using a method of counting up and resetting the stop integrated value.
<第5実施形態>
第5実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第5実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
The fuel cell system of the fifth embodiment is different in operation mode from the above embodiment. The fuel cell system of the fifth embodiment will be described below, but the description of the same configuration as that of the above embodiment will be omitted.
図6は、第5実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態でも、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池1から負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、熱負荷部4に供給するべき熱負荷エネルギー及び電力負荷部3に供給するべき電力負荷エネルギーである。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。
FIG. 6 is a state transition diagram illustrating an operation mode of the fuel cell system according to the fifth embodiment.
Also in this embodiment, the system state quantity is the load energy to be supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the load L, and in particular, the heat load energy to be supplied to the
〔運転中〕
運転制御装置Cは、処理5Aにおいて、熱負荷部4での熱負荷エネルギーの発生が無い状態が継続し且つリモコン(情報入出力装置18)に対する操作入力が無い状態が継続している限り、自動不在停止タイマのカウントアップを行う。そして、この自動不在停止タイマのカウントが240時間に達すると、固体酸化物形燃料電池1を停止すべきと判定し、固体酸化物形燃料電池を停止させると共に処理5Cに移行する。尚、運転制御装置Cは、処理5Aを行っている途中、熱負荷部4での熱負荷エネルギーの発生が有ると、又は、リモコン(情報入出力装置18)に対する操作入力が有ると、処理5Bに移行して自動不在停止タイマのカウントをリセットして(即ち、ゼロにして)、そのカウントのリセットが完了すると処理5Aに戻る。
〔driving〕
As long as the operation control device C continues to be in a state where no heat load energy is generated in the
また、運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、処理5Fにおいて、運転中での直近の1時間の平均電力負荷が例えば220W未満であるかを判定する。そして、直近の1時間の平均電力負荷が220W未満であれば、電力小タイマのカウントアップを行う。そして、この電力小タイマのカウントが240時間に達すると、固体酸化物形燃料電池1を停止すべきと判定し、固体酸化物形燃料電池1を停止させると共に処理5Iに移行する。尚、運転制御装置Cは、処理5Fを行っている途中、直近の1時間の平均電力負荷が220W以上であれば、処理5Gに移行して電力小タイマのカウントをリセットする(即ち、ゼロにする)。そして、処理5Gにおいて、直近の1時間の平均電力負荷が170W以上である限り、処理5Gを行い続ける。即ち、運転制御装置Cは、処理5Gにおいて直近の1時間の平均電力負荷が170W以上である間は、固体酸化物形燃料電池1の運転を継続する。これに対して、運転制御装置Cは、処理5Gにおいて直近の1時間の平均電力負荷が170W未満であると、上記処理5Fに移行すると共に、電力小タイマのカウントをカウントアップする。
尚、運転制御装置Cは、処理5Hにおいて、固体酸化物形燃料電池1の運転を開始すると先ずは電力小タイマのカウントを例えば240時間マスクして、少なくともその間は連続して運転させることを制約条件としている。
Further, the operation control device C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
In operation 5H, when the operation of the solid oxide fuel cell 1 is started, the operation control device C first masks the count of the small power timer, for example, for 240 hours, and restricts the continuous operation at least during that time. As a condition.
以上のように、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中での過去の熱負荷エネルギーの推移が第1運転停止条件(過去240時間に熱負荷部4での熱負荷エネルギーの発生無し且つリモコン操作無し等)を満たす又は運転中での過去の電力負荷エネルギーの推移が第2運転停止条件(過去240時間、1時間毎の平均負荷電力が220W未満)を満たすと固体酸化物形燃料電池1を停止するべきと判定し、第1運転停止条件及び第2運転停止条件の何れも満たさないと固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにするべきと判定する。 As described above, when the solid oxide fuel cell 1 is in operation, the operation control apparatus C determines that the transition of the past heat load energy during operation is the first operation stop condition (the heat load portion in the past 240 hours). No change in heat load energy in 4 and no remote control operation, etc., or transition of past power load energy during operation is the second operation stop condition (past 240 hours, average load power per hour is less than 220 W) ) Is satisfied, it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped. If neither the first operation stop condition nor the second operation stop condition is satisfied, the solid oxide fuel cell 1 is left in operation. Judge that it should be.
〔停止中〕
運転制御装置Cは、処理5Cにおいて、固体酸化物形燃料電池1の停止が24時間継続すると自動不在停止タイマのカウントをリセットし、そのまま待機する。そして、運転制御装置Cは、その待機中に、熱負荷部4で熱負荷エネルギーの発生が有ると、又は、リモコン(情報入出力装置18)に対する操作入力が有ると、処理5Dに移行する。つまり、運転制御装置Cは、処理5Cにおいて、熱負荷部4で熱負荷エネルギーの発生が無い状態、又は、リモコン(情報入出力装置18)に対する操作入力が無い状態が継続している限りそのまま待機するので、最短でも24時間は停止を継続し、停止がそれ以上の長さになることもある。
[Stopped]
In the process 5C, when the solid oxide fuel cell 1 is stopped for 24 hours, the operation control device C resets the count of the automatic absence stop timer and waits as it is. Then, the operation control device C shifts to processing 5D when there is generation of heat load energy in the
処理5Dにおいて運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶しており、停止中での過去の所定期間(図6に示す例では、連続する24時間)での電力負荷(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値が例えば220W以上であれば、運転を開始すべきと判定して、処理5Eに移行する。そして、運転制御装置Cは、処理5Eにおいて、電力小タイマのカウントをリセットした後、固体酸化物形燃料電池1を運転させる。
In the process 5D, the operation control device C continuously acquires and stores the data of the average power load for each hour in the
また、運転制御装置Cは、処理5Iにおいて、固体酸化物形燃料電池1の停止が24時間継続すると電力小タイマのカウントをリセットする。そして、運転制御装置Cは、上記処理5Dと同様に、停止中での過去の所定期間(図6に示す例では、連続する24時間)での電力負荷(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値が例えば220W以上であれば、運転を開始すべきと判定して、処理5Jに移行する。そして、運転制御装置Cは、処理5Jにおいて、自動不在停止タイマのカウントをリセットした後、固体酸化物形燃料電池1を運転させる。 Further, the operation control device C resets the count of the small power timer when the solid oxide fuel cell 1 is stopped for 24 hours in the process 5I. Then, similarly to the above-described processing 5D, the operation control device C determines the power load (average power load data for every hour) in the past predetermined period of stoppage (24 hours in the example shown in FIG. 6). If the moving average value of) is 220 W or more, for example, it is determined that the operation should be started, and the process proceeds to Process 5J. In operation 5J, the operation control device C operates the solid oxide fuel cell 1 after resetting the count of the automatic absence stop timer.
更に、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を停止中に、リモコン(情報入出力装置18)に対する操作入力によって固体酸化物形燃料電池1の強制発電モードでの運転が指令されると、上記条件に関わらず固体酸化物形燃料電池1を運転させる。また、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転中に、情報入出力装置18に対する操作入力によって固体酸化物形燃料電池1の強制発電モードでの運転が指令されている限り、上記条件に関わらず固体酸化物形燃料電池1を運転させ続ける。
Further, the operation control device C is instructed to operate the solid oxide fuel cell 1 in the forced power generation mode by an operation input to the remote controller (information input / output device 18) while the solid oxide fuel cell 1 is stopped. The solid oxide fuel cell 1 is operated regardless of the above conditions. In addition, the operation control device C, while operating the solid oxide fuel cell 1, as long as the operation in the forced power generation mode of the solid oxide fuel cell 1 is commanded by an operation input to the information input /
以上のように、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が第1運転停止条件(過去240時間に熱負荷部4での熱負荷エネルギーの発生無し及びリモコン操作無し等)が満たされたことによって停止中であるとき、停止中での過去の熱負荷エネルギーの推移及び電力負荷エネルギーの推移が第1運転開始条件(熱負荷エネルギーの発生有り又はリモコン操作有り等、並びに、過去の所定期間(図6に示す例では、連続する24時間)での電力負荷(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値が220W以上)を満たすと固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定し、その第1運転開始条件を満たさないと固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにするべきと判定し、及び、固体酸化物形燃料電池1が第2運転停止条件(過去240時間、1時間毎の平均負荷電力が220W未満)が満たされたことによって停止中であるとき、停止中での過去の電力負荷エネルギーの推移が第2運転開始条件(過去の所定期間(図6に示す例では、連続する24時間)での電力負荷(1時間毎の平均電力負荷のデータ)の移動平均値が220W以上)を満たすと固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定し、その第2運転開始条件を満たさないと固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにするべきと判定する。
As described above, in the operation control device C, the solid oxide fuel cell 1 satisfies the first operation stop condition (no generation of heat load energy in the
<第6実施形態>
第6実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第6実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
The fuel cell system of the sixth embodiment is different from the above embodiment in its operation mode. Although the fuel cell system of 6th Embodiment is demonstrated below, description is abbreviate | omitted about the structure similar to the said embodiment.
図7は、第6実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。
本実施形態において、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池1から負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部3に供給するべき電力負荷である。
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出して、予測値が第5閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにするべきと判定し、予測値が第5閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止するべきと判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出して、予測値が第6閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定し、予測値が第6閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにするべきと判定する。
FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation mode of the fuel cell system according to the sixth embodiment.
In the present embodiment, the system state quantity is load energy to be supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the load portion L, and in particular, is a power load to be supplied to the
When the solid oxide fuel cell 1 is in operation, the operation control device C derives a predicted value of the future load energy based on the transition of the past load energy, and if the predicted value is greater than or equal to the fifth threshold value. In other words, it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should remain in operation, and if the predicted value is less than the fifth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped, and the solid oxide fuel cell When the battery 1 is stopped, a predicted value of the future load energy is derived based on the transition of the past load energy, and the solid oxide fuel cell 1 is operated if the predicted value is the sixth threshold value or more. If the predicted value is less than the sixth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped.
具体的には、運転制御装置Cは、電力負荷部3での1時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Cは、1日の所定のタイミング(例えば、午前0時になって日付が変わったタイミングなど)で図7のフローチャートで示す処理を1度行って、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきなのか或いは停止するべきなのかを判定する。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。
Specifically, the operation control apparatus C continuously acquires and stores data on average power load every hour in the
工程#10において運転制御装置Cは、前日1日間(時刻0時〜時刻24時までの24時間)の電力負荷部3での合計電力負荷(本実施形態では、1時間毎の平均電力負荷の合計値)を導出する。また、運転制御装置Cは、前日以前の1日間の電力負荷部3での合計電力負荷の導出を継続的に行って記憶しているため、過去30日間の各合計電力負荷のデータも記憶している。そして、工程#11において運転制御装置Cは、最小二乗法を用いて、過去30日間の各合計電力負荷の推移を一次関数で近似する。つまり、工程#20において導出された一次関数は、過去30日間の電力負荷部3での電力負荷の傾向を示している。工程#12において運転制御装置Cは、近似した一次関数を用いて、翌日の1日間の合計電力負荷を予測する。
In
次に、工程#13において運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が現在運転中であるか或いは停止中であるかを判定する。運転制御装置Cは、運転中である場合(工程#13において「Yes」の場合)には工程#14に移行し、停止中である場合(工程#13において「No」の場合)には工程#17に移行する。
Next, in
工程#14において運転制御装置Cは、工程#12で導出した翌日の合計電力負荷(予測値)は、所定の停止閾値(上記第5閾値)未満であるか否かを判定する。つまり、工程#14では、固体酸化物形燃料電池1は現在運転中であるが、翌日に予測される電力負荷が小さい状態にあるか、即ち、固体酸化物形燃料電池1を停止するのが適当であるかが判定される。そして、運転制御装置Cは、工程#12で予測した翌日の合計電力負荷が所定の停止閾値(上記第5閾値)未満であるときには、工程#15に移行して固体酸化物形燃料電池1は停止すべきと判定する。これに対して、運転制御装置Cは、工程#12で予測した翌日の合計電力負荷が所定の停止閾値(上記第5閾値)以上であるときには、工程#16に移行して固体酸化物形燃料電池1は運転継続すべきと判定する。
In
また、工程#17において運転制御装置Cは、工程#12で導出した翌日の合計電力負荷(予測値)は、所定の運転閾値(上記第6閾値)以上であるか否かを判定する。つまり、工程#17では、固体酸化物形燃料電池1は現在停止中であるが、翌日に予測される電力負荷が大きい状態にあるか、即ち、固体酸化物形燃料電池1を運転するのが適当であるかが判定される。そして、運転制御装置Cは、工程#12で予測した翌日の合計電力負荷が所定の運転閾値(上記第6閾値)以上であるときには、工程#18に移行して固体酸化物形燃料電池1は運転すべきと判定する。これに対して、運転制御装置Cは、工程#12で予測した翌日の合計電力負荷が所定の運転閾値(上記第6閾値)未満であるときには、工程#19に移行して固体酸化物形燃料電池1は停止継続すべきと判定する。
In
また、第5閾値と第6閾値との関係は適宜設定可能である。例えば、第5閾値=第6閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定すること、第5閾値>第6閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定すること、第5閾値<第6閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定することができる。 The relationship between the fifth threshold value and the sixth threshold value can be set as appropriate. For example, setting each to a value that satisfies the relationship of the fifth threshold = the sixth threshold, setting each to a value that satisfies the relationship of the fifth threshold> the sixth threshold, and the fifth threshold < Each can be set to a value that satisfies the relationship of the sixth threshold.
また更に、本実施形態において、上述した第5閾値及び第6閾値は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第5閾値の減少側への変更を行うことができる。また、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第6閾値の増加側への変更を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, the fifth threshold value and the sixth threshold value described above may be constant values or variable values.
When the variable value is set, for example, the operation control device C increases the fifth threshold value as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. Can be changed to the decreasing side. Further, the operation control device C changes the sixth threshold value to the increasing side as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. It can be performed.
つまり、第5閾値の減少側への変更が行われると、工程#14において、固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第6閾値の増加側への変更が行われると、工程#17において、固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池1が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池1の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。
That is, when the fifth threshold value is changed to the decreasing side, it is easy to determine in
<第7実施形態>
第7実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第7実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Seventh embodiment>
The fuel cell system of the seventh embodiment is different from the above embodiment in its operation mode. The fuel cell system according to the seventh embodiment will be described below, but the description of the same configuration as the above embodiment will be omitted.
図8は、第7実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。
本実施形態において、システム状態量は、負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池1から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である運転メリットである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation mode of the fuel cell system according to the seventh embodiment. In the following example, the operation mode of the fuel cell system of the present embodiment is described with specific numerical values, but these numerical values can be changed as appropriate.
In the present embodiment, the system state quantity is a consumption primary energy reduction quantity, an energy cost reduction quantity or an emission carbon dioxide reduction quantity obtained when the load energy to be supplied to the load section L is supplied from the solid oxide fuel cell 1. Or a driving merit that is a linear combination of any two or three of them.
運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が運転中であるとき、運転中での過去の所定期間(例えば30日間)内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池1から供給したときの運転メリットの実績値を導出して、実績値が第7閾値(以下の例では「ゼロ」)以上であれば固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにするべきと判定し、実績値が第7閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止するべきと判定し、固体酸化物形燃料電池1が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間(例えば30日間)内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池1から供給したと想定したときの運転メリットの予測値を導出して、予測値が第8閾値(以下の例では「ゼロ」)以上であれば固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定し、予測値が第8閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにするべきと判定する。 When the solid oxide fuel cell 1 is in operation, the operation control device C is configured to supply load energy from the solid oxide fuel cell 1 within a predetermined period (for example, 30 days) during operation. Deriving the actual value of the operating merit, if the actual value is greater than or equal to the seventh threshold (“zero” in the following example), it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should remain in operation, and the actual value Is less than the seventh threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell 1 should be stopped. When the solid oxide fuel cell 1 is stopped, the past predetermined period (for example, 30 days) during the stop The predicted value of the operating merit when it is assumed that the load energy is supplied from the solid oxide fuel cell 1 is derived, and if the predicted value is equal to or greater than the eighth threshold (“zero” in the following example), the solid It is determined that the oxide fuel cell 1 should be operated, and the predicted value Determined that should the if it is less than the eighth threshold value a solid oxide fuel cell 1 remains stopped.
先ず、運転メリットについて説明する。運転メリットは、負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池1から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である。以下に説明するように、消費一次エネルギー削減量及びエネルギーコスト削減量及び排出二酸化炭素削減量は、負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数として導出される。 First, the driving merit will be described. The operating merit is that the primary energy reduction amount or energy cost reduction amount or emission carbon dioxide reduction amount obtained when the load energy to be supplied to the load portion L is supplied from the solid oxide fuel cell 1, or among them, Any two or three of the linear combinations. As described below, the consumed primary energy reduction amount, the energy cost reduction amount, and the emission carbon dioxide reduction amount are derived as a function of the load energy to be supplied to the load unit L.
消費一次エネルギー削減量は、固体酸化物形燃料電池1を運転することで削減できる消費一次エネルギー量である。つまり、負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させなかったときの消費一次エネルギー量から、負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させたときの消費一次エネルギー量を減算して得られる。 The consumption primary energy reduction amount is a consumption primary energy amount that can be reduced by operating the solid oxide fuel cell 1. That is, in order to supply load energy to the load part L from the amount of primary energy consumed when the solid oxide fuel cell 1 is not operated to supply load energy to the load part L, solid oxide fuel cell It is obtained by subtracting the amount of primary energy consumed when 1 is operated.
負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させたときの消費一次エネルギー量は、1日の電力負荷及び熱負荷を、固体酸化物形燃料電池1から供給される電力及び熱で最大限賄う運転を行ったときの固体酸化物形燃料電池1の消費一次エネルギー量と、不足した電力を商用電源15から受電したときの商用電源15の消費一次エネルギー量と、不足した熱を補助熱源装置11から受けたときの補助熱源装置11の消費一次エネルギー量との和である。
負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させなかったときの消費一次エネルギー量は、1日の電力負荷の全てを商用電源15から受電したときの商用電源15の消費一次エネルギー量と、1日の熱負荷の全てを補助熱源装置11から受けたときの補助熱源装置11の消費一次エネルギー量との和である。
The amount of primary energy consumed when the solid oxide fuel cell 1 is operated to supply load energy to the load L is supplied from the solid oxide fuel cell 1 as a daily power load and heat load. The amount of primary energy consumed by the solid oxide fuel cell 1 when it is operated to the maximum extent with the power and heat generated, and the amount of primary energy consumed by the
The amount of primary energy consumed when the solid oxide fuel cell 1 is not operated in order to supply load energy to the load L is the
運転制御装置Cは、記憶している固体酸化物形燃料電池1の発電効率値と排熱効率値により、発電によって電力を供給ときに要する固体酸化物形燃料電池1の消費一次エネルギー量、発電に伴って排出される排熱量、記憶している発電所(商用電源15)の発電効率値により、発電所が電力を供給するときに要する商用電源15の消費一次エネルギー量、記憶している補助熱源装置11の効率値により、熱量を供給するときに要する補助熱源装置11の消費一次エネルギー量を算出し、それらの値を参照して、上記消費一次エネルギー削減量を導出する。
The operation control device C uses the stored power generation efficiency value and exhaust heat efficiency value of the solid oxide fuel cell 1 to generate the primary energy consumption of the solid oxide fuel cell 1 required for supplying power by power generation, and to generate power. The amount of primary heat consumed by the
エネルギーコスト削減量は、固体酸化物形燃料電池1を運転することで削減できるエネルギーコストである。エネルギーコスト削減量は、消費一次エネルギー削減量に関して上述したのと同様に、負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させなかったときのエネルギーコストから、負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させたときのエネルギーコストを減算して得られる。
運転制御装置Cは、記憶している固体酸化物形燃料電池1の発電効率値と排熱効率値、発電所の発電効率値、補助熱源装置11の効率値に基づきそれぞれの燃料消費量と商用電源からの購入量を求め、記憶している固体酸化物形燃料電池1及び補助熱源装置11で消費する燃料の単価、商用電源15の電力単価に基づき、上記エネルギーコスト削減量を導出する。
The energy cost reduction amount is an energy cost that can be reduced by operating the solid oxide fuel cell 1. The energy cost reduction amount is calculated from the energy cost when the solid oxide fuel cell 1 is not operated to supply the load energy to the load portion L in the same manner as described above with respect to the primary energy consumption reduction amount. It is obtained by subtracting the energy cost when the solid oxide fuel cell 1 is operated to supply load energy to L.
The operation control device C uses the stored power generation efficiency value and exhaust heat efficiency value of the solid oxide fuel cell 1, the power generation efficiency value of the power plant, and the efficiency value of the auxiliary
排出二酸化炭素削減量は、固体酸化物形燃料電池1を運転することで削減できる排出二酸化炭素量である。排出二酸化炭素削減量は、消費一次エネルギー削減量に関して上述したのと同様に、負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させなかったときの排出二酸化炭素量から、負荷部Lに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池1を動作させたときの排出二酸化炭素量を減算して得られる。
運転制御装置Cは、記憶している固体酸化物形燃料電池1の発電効率値と排熱効率値、補助熱源装置11の効率値に基づきそれぞれの燃料消費量と商用電源15からの購入量を求め、記憶している固体酸化物形燃料電池1及び補助熱源装置11で消費する燃料の二酸化炭素排出量原単位、商用電源15の二酸化炭素排出量原単位に基づき、上記排出二酸化炭素削減量を導出する。
The emission carbon dioxide reduction amount is the amount of emission carbon dioxide that can be reduced by operating the solid oxide fuel cell 1. The amount of carbon dioxide emission reduced is the amount of carbon dioxide emitted when the solid oxide fuel cell 1 is not operated to supply load energy to the load portion L, as described above with respect to the amount of primary energy consumption consumed. It is obtained by subtracting the amount of carbon dioxide emitted when the solid oxide fuel cell 1 is operated in order to supply load energy to the load section L.
The operation control device C obtains the respective fuel consumption and purchase amount from the
そして、運転制御装置Cは、1日の所定のタイミング(例えば、午前0時になって日付が変わったタイミングなど)で図7のフローチャートで示す処理を1度行って、固体酸化物形燃料電池1を運転するべきなのか或いは停止するべきなのかを判定する。 Then, the operation control apparatus C performs the process shown in the flowchart of FIG. 7 once at a predetermined timing of the day (for example, when the date changes at midnight), and the solid oxide fuel cell 1 It is determined whether the vehicle should be driven or stopped.
工程#20において運転制御装置Cは、前日1日間(時刻0時〜時刻24時までの24時間)の運転メリットを導出する。また、運転制御装置Cは、前日以前の1日間の運転メリットの導出を継続的に行って記憶しているため、過去30日間の各運転メリットのデータも記憶している。そして、工程#21において運転制御装置Cは、過去30日間の合計運転メリットを導出する。つまり、運転制御装置Cは、負荷部Lに供給するべき負荷エネルギーの関数として導出される運転メリットの過去30日間の合計値を参照する手法を用いて負荷エネルギーの推移を監視している。
In
次に、工程#22において運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1が現在運転中であるか或いは停止中であるかを判定する。運転制御装置Cは、運転中である場合(工程#22において「Yes」の場合)には工程#23に移行し、停止中である場合(工程#22において「No」の場合)には工程#26に移行する。
Next, in
工程#23において運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転中での過去の30日間の合計運転メリットの実績値がマイナス値であるか否か(第7閾値としての「ゼロ」未満であるか)を判定する。そして、運転制御装置Cは、合計運転メリットの実績値がマイナス値(ゼロ(第7閾値)未満)であれば、工程#24に移行して固体酸化物形燃料電池1を停止するべきと判定する。これに対して、運転制御装置Cは、合計運転メリットの実績値がゼロ(第7閾値)以上であれば、工程#25に移行して固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにするべきと判定する。
In
また、工程#26において運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を停止中での過去の30日間の合計運転メリットの予測値がマイナス値であるか否か(第8閾値としての「ゼロ」未満であるか)を判定する。そして、運転制御装置Cは、合計運転メリットの予測値がマイナス値(ゼロ(第8閾値)未満)であれば、工程#28に移行して固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにするべきと判定する。これに対して、運転制御装置Cは、合計運転メリットの予測値がゼロ(第8閾値)以上であれば、工程#27に移行して固体酸化物形燃料電池1を運転するべきと判定する。
In
また、本実施形態では、第7閾値及び第8閾値が共にゼロである例を説明したが、第7閾値と第8閾値とはこの例に限定されず適宜変更可能である。例えば、第7閾値>第8閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定すること、第7閾値<第8閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定することができる。 In the present embodiment, the example in which both the seventh threshold value and the eighth threshold value are zero has been described. However, the seventh threshold value and the eighth threshold value are not limited to this example and can be changed as appropriate. For example, each can be set to a value that satisfies the relationship of the seventh threshold value> the eighth threshold value, and each can be set to a value that satisfies the relationship of the seventh threshold value <the eighth threshold value.
また更に、本実施形態において、上述した第7閾値及び第8閾値は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第7閾値の減少側への変更を行うことができる。また、運転制御装置Cは、固体酸化物形燃料電池1を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第8閾値の増加側への変更を行うことができる。
Furthermore, in the present embodiment, the seventh threshold value and the eighth threshold value described above may be constant values or variable values.
When the variable value is set, for example, the operation control device C increases the seventh threshold value as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. Can be changed to the decreasing side. Further, the operation control device C changes the eighth threshold value to the increasing side as the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell 1 is switched from the stopped state to the operating state increases. It can be performed.
つまり、第7閾値の減少側への変更が行われると、工程#23において、固体酸化物形燃料電池1を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第8閾値の増加側への変更が行われると、工程#26において、固体酸化物形燃料電池1を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池1が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池1の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。
That is, when the seventh threshold value is changed to the decreasing side, it is easy to determine in
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、燃料電池システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、放熱器8を備えないような燃料電池システムでも構わない。
また、上記実施形態では、燃料を燃焼して熱を発生するタイプの補助熱源装置11を例示したが、ジュール熱を発生する電気式の補助熱源装置を採用してもよい。その場合、補助熱源装置は電力負荷部3を構成する装置群の一つになる。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the configuration of the fuel cell system has been described with a specific example, but the configuration can be changed as appropriate.
For example, a fuel cell system that does not include the radiator 8 may be used.
Moreover, although the auxiliary
<2>
上記実施形態では、負荷エネルギーや運転メリットなどをシステム状態量として例示したが、燃料電池システムの動作状態を表す値であれば、他の値をシステム状態量として利用することもできる。
<2>
In the above-described embodiment, load energy, operation merit, and the like are exemplified as system state quantities. However, other values can be used as system state quantities as long as they represent values indicating the operating state of the fuel cell system.
<3>
また、上記第7実施形態では、消費一次エネルギー量及びエネルギーコスト及び排出二酸化炭素量のそれぞれの値について、各効率値、各単価、原単位などにより簡単に求める例を説明したが、実際のシステムに合わせて、各部で発生する放熱や損失を設定して、精緻に求めるようにしてもよい。
<3>
Further, in the seventh embodiment, an example has been described in which each value of primary energy consumption, energy cost, and amount of discharged carbon dioxide is easily obtained from each efficiency value, each unit price, basic unit, and the like. In accordance with the above, heat dissipation and loss generated in each part may be set to obtain precisely.
本発明は、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a fuel cell system in which the solid oxide fuel cell is operated and stopped at an appropriate timing while avoiding frequent start and stop.
1 固体酸化物形燃料電池(SOFC)
3 電力負荷部
4 熱負荷部
C 運転制御装置
L 負荷部
1 Solid oxide fuel cell (SOFC)
3
Claims (15)
前記運転制御装置は、
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、その運転中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、その停止中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load unit, and an operation control device that controls the operation of the solid oxide fuel cell,
The operation control device includes:
When said solid oxide fuel cell is in operation, while the constraint condition that causes its duration is operating above a predetermined lower operating period continuously, the load of the past acquired during the operation Determining whether the solid oxide fuel cell should be shut down or left in operation based on the transition of the system state quantity as a function of the load energy to be supplied;
When said solid oxide fuel cell is stopped, while a constraint condition that is continuous its period greater than a predetermined lower limit stop period is stopped, the load of the past acquired during the stop A fuel cell system that determines whether the solid oxide fuel cell should be operated or kept stopped based on a transition of a system state quantity that is a function of load energy to be supplied.
前記運転制御装置は、
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する請求項1に記載の燃料電池システム。 The system state quantity is load energy to be supplied to the load unit,
The operation control device includes:
When said solid oxide fuel cell is in operation, on the basis of transition of the past of the load energy in its operation, to leave the solid oxide fuel or during operation to stop battery Determine whether
When the solid oxide fuel cell is stopped, should the on the basis of transition of the past of the load energy in the stopped, leaving the solid oxide or stopped to be operated fuel cell The fuel cell system according to claim 1, wherein the determination is made.
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第1閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記移動平均値が第1設定期間以上連続して前記第1閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第2設定期間以上連続して第2閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記移動平均値が前記第2閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する請求項2に記載の燃料電池システム。 The operation control device includes:
When said solid oxide fuel cell is in operation, to derive the moving average value of the load energy in past predetermined period in the operation at every predetermined timing, the moving average value is the first threshold value If it is above, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, and if the moving average value is continuously less than the first threshold for a first set period or longer, the solid oxide fuel cell Determine that the battery should be stopped,
When the solid oxide fuel cell is stopped, the moving average value of the load energy in the past predetermined period during the stopping is derived for each predetermined timing, and the moving average value is set to the second setting. It is determined that the solid oxide fuel cell should be operated if it is continuously greater than or equal to the second threshold for a period or more, and the solid oxide fuel cell is stopped if the moving average value is less than the second threshold The fuel cell system according to claim 2, wherein it is determined that it should be left as it is.
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第3閾値未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第3閾値以上であると前記運転時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記運転時積算値が上限運転時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記運転時積算値が前記上限運転時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第4閾値以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第4閾値未満であると前記停止時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記停止時積算値が上限停止時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記停止時積算値が前記上限停止時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する請求項2に記載の燃料電池システム。 The operation control device includes:
When the solid oxide fuel cell is in operation, the moving average value is derived several times for each predetermined timing while the moving average value of the load energy in the past predetermined period during the operation is derived. The specified amount is obtained under the condition that the operating integrated value is increased by a specified amount if it is less than the third threshold, and the operating integrated value is not decreased below a predetermined minimum value if the moving average value is greater than or equal to the third threshold. If the integrated value during operation is less than the integrated value during upper limit operation, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, and the integrated value during operation is the integrated value during upper limit operation If so, it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped,
When the solid oxide fuel cell is stopped, while derived several times the moving average of the load energy in a predetermined past period at its stopped at every predetermined timing, the moving average value The specified amount on condition that the stop integrated value is increased by a specified amount if it is greater than or equal to the fourth threshold, and the stop integrated value is not decreased below a predetermined minimum value if the moving average value is less than the fourth threshold. It is determined that the solid oxide fuel cell should be operated if the integrated value at the time of stop is an integrated value at the time of the upper limit stop, and if the integrated value at stop is less than the integrated value at the time of upper limit stop, the The fuel cell system according to claim 2, wherein it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped.
前記運転制御装置は、
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第5閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記予測値が前記第5閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第6閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第6閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、
前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第5閾値の減少側への変更を行う燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load unit, and an operation control device that controls the operation of the solid oxide fuel cell,
The operation control device includes:
When the solid oxide fuel cell is in operation, the future period based on the transition of the load energy in the past, with the constraint that the period during the operation is continued for a predetermined lower limit operation period or longer. Deriving a predicted value of load energy, if the predicted value is greater than or equal to a fifth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, and the predicted value is less than the fifth threshold If it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped,
When the solid oxide fuel cell is stopped, the future period based on the transition of the load energy in the past, with the constraint that the period during the stop is longer than the predetermined lower limit stop period. A predicted value of load energy is derived, and if the predicted value is greater than or equal to a sixth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the predicted value is less than the sixth threshold, the solid Determined that the oxide fuel cell should remain stopped ,
The operation control device changes the fifth threshold value to a decreasing side as the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state increases. fuel cell system to perform.
前記運転制御装置は、
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第5閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記予測値が前記第5閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第6閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第6閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、
前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第6閾値の増加側への変更を行う燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a solid oxide fuel cell that supplies energy generated by operation to a load unit, and an operation control device that controls the operation of the solid oxide fuel cell,
The operation control device includes:
When the solid oxide fuel cell is in operation, the future period based on the transition of the load energy in the past, with the constraint that the period during the operation is continued for a predetermined lower limit operation period or longer. Deriving a predicted value of load energy, if the predicted value is greater than or equal to a fifth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, and the predicted value is less than the fifth threshold If it is determined that the solid oxide fuel cell should be stopped,
When the solid oxide fuel cell is stopped, the future period based on the transition of the load energy in the past, with the constraint that the period during the stop is longer than the predetermined lower limit stop period. A predicted value of load energy is derived, and if the predicted value is greater than or equal to a sixth threshold, it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated, and if the predicted value is less than the sixth threshold, the solid Determined that the oxide fuel cell should remain stopped,
The operation control device changes the sixth threshold value to the increasing side as the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the operating state to the stopped state or the number of times the solid oxide fuel cell is switched from the stopped state to the operating state increases. fuel cell system to perform.
前記運転制御装置は、
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したときの前記運転メリットの実績値を導出して、前記実績値が第7閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記実績値が前記第7閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、
前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、その停止中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したと想定したときの前記運転メリットの予測値を導出して、前記予測値が第8閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第8閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する請求項1に記載の燃料電池システム。 The system state quantity is a consumption primary energy reduction amount or energy cost reduction amount or emission carbon dioxide reduction amount obtained when the load energy to be supplied to the load unit is supplied from the solid oxide fuel cell, or these Driving merit that is a linear combination of any two or three of
The operation control device includes:
When said solid oxide fuel cell is operating, to derive the actual value of the operating benefits when fed past the load energy within a predetermined time period from the solid oxide fuel cell in operation thereof If the actual value is greater than or equal to the seventh threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should remain in operation, and if the actual value is less than the seventh threshold value, the solid oxide fuel Determine that the battery should be shut down,
When the solid oxide fuel cell is stopped, the predicted value of the operation merit when it is assumed that the load energy is supplied from the solid oxide fuel cell within the past predetermined period during the stop. If the predicted value is equal to or greater than an eighth threshold value, it is determined that the solid oxide fuel cell should be operated. If the predicted value is less than the eighth threshold value, the solid oxide fuel cell is determined. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is determined to be left stopped.
前記運転制御装置は、
前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、その運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が第1運転停止条件を満たすとき又はその運転中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第2運転停止条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、その運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が前記第1運転停止条件を満たさず、その運転中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が前記第2運転停止条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、及び、
前記固体酸化物形燃料電池が前記第1運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、その停止中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移及び前記電力負荷エネルギーの推移が第1運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第1運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、及び、
前記固体酸化物形燃料電池が前記第2運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、その停止中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第2運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第2運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する請求項2に記載の燃料電池システム。 The load energy is heat load energy and power load energy,
The operation control device includes:
When said solid oxide fuel cell is in operation, the transition of the past of the power load energy in past the thermal transition of the load energy is first when the operation stop condition is satisfied, or during the operation in the operation There the solid oxide fuel cell when the second shutdown condition is satisfied determines that it should be stopped, not satisfy the historical transition of the thermal load energy the first shutdown condition in its operation, the operation Determining that the solid oxide fuel cell should remain in operation when the transition of the power load energy in the past does not satisfy the second shutdown condition; and
When the solid oxide fuel cell is stopped due to the first operation stop condition being satisfied, the past transition of the thermal load energy and the transition of the power load energy during the stop are the first operation. Determining that the solid oxide fuel cell should be operated when a start condition is satisfied, determining that the solid oxide fuel cell should be stopped when the first operation start condition is not satisfied, and ,
When the solid oxide fuel cell is stopped because the second operation stop condition is satisfied, when the transition of the past power load energy during the stop satisfies the second operation start condition, the solid oxide fuel cell 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein it is determined that the oxide fuel cell is to be operated, and it is determined that the solid oxide fuel cell is to be stopped when the second operation start condition is not satisfied. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014205567A JP6494234B2 (en) | 2014-10-06 | 2014-10-06 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014205567A JP6494234B2 (en) | 2014-10-06 | 2014-10-06 | Fuel cell system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016076367A JP2016076367A (en) | 2016-05-12 |
JP2016076367A5 JP2016076367A5 (en) | 2017-08-03 |
JP6494234B2 true JP6494234B2 (en) | 2019-04-03 |
Family
ID=55951643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014205567A Active JP6494234B2 (en) | 2014-10-06 | 2014-10-06 | Fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6494234B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7002375B2 (en) * | 2018-03-14 | 2022-01-20 | 大阪瓦斯株式会社 | Fuel cell system |
JP2021068543A (en) * | 2019-10-21 | 2021-04-30 | 京セラ株式会社 | Fuel cell system |
EP4366004A1 (en) | 2021-06-30 | 2024-05-08 | Kyocera Corporation | Fuel cell system, fuel cell module and auxiliary unit |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3605329B2 (en) * | 1999-12-03 | 2004-12-22 | 日華化学株式会社 | Ophthalmic solutions and contact lens solutions |
JP4749685B2 (en) * | 2003-08-28 | 2011-08-17 | パナソニック株式会社 | Fuel cell power generation system and control method thereof |
JP2007333289A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Osaka Gas Co Ltd | Cogeneration system |
JP2014179168A (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-25 | Toyota Home Kk | Fuel cell power generation system |
-
2014
- 2014-10-06 JP JP2014205567A patent/JP6494234B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016076367A (en) | 2016-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6494234B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4465168B2 (en) | Cogeneration system | |
JP5048820B2 (en) | Cogeneration system | |
JP6656040B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4030446B2 (en) | Cogeneration system | |
JP2006266579A (en) | Heat source control device | |
JP4916197B2 (en) | Cogeneration system | |
JP4330542B2 (en) | Cogeneration system | |
JP5671694B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4841994B2 (en) | Cogeneration system | |
JP4861059B2 (en) | Cogeneration system | |
JP7002375B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2004263620A (en) | Cogeneration system | |
JP2006010296A (en) | Heat source system | |
JP2007274821A (en) | Cogeneration system | |
JP3976692B2 (en) | Cogeneration system | |
JP4101082B2 (en) | Cogeneration system | |
JP2005226969A (en) | Energy system | |
JP2006288037A (en) | Energy supply system | |
JP4649182B2 (en) | Energy load data creation device and cogeneration system for energy generator | |
JP6522948B2 (en) | Hot water storage system | |
JP3970238B2 (en) | Cogeneration system | |
JP2018159526A (en) | Hot water supply system | |
JP2007232362A (en) | Cogeneration system | |
JP2004183553A (en) | Cogeneration system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170621 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180703 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180827 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190305 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6494234 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |