JP6925224B2 - Fuel cell control system and fuel cell control method - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池制御システム及び燃料電池制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell control system and a fuel cell control method.
特許文献1には、定置式の発電設備の運転状態を遠隔監視して予防保全を行う発電設備の遠隔監視システムが開示されている。特許文献1の遠隔監視システムには、燃料電池システムからその運転状態を収集する監視端末が備えられている。監視端末は、燃料電池システムの始動時における運転状態の各種データの収集間隔を、定常運転時における各種データの収集間隔よりも短い間隔に設定し、各種データを燃料電池システムから収集している。ここで、各種データの収集間隔を短くすると収集されるデータ量が多くなり、データ容量が不足する可能性がある。そこで、特許文献1では、燃料電池システムの運転状態を示す各種データを収集する場合に、運転の始動時のみ各種データの収集間隔を短くし、定常運転時では各種データの収集間隔を長くしている。 Patent Document 1 discloses a remote monitoring system for a power generation facility that remotely monitors the operating state of a stationary power generation facility and performs preventive maintenance. The remote monitoring system of Patent Document 1 is provided with a monitoring terminal that collects the operating state from the fuel cell system. The monitoring terminal sets the collection interval of various data of the operating state at the start of the fuel cell system to be shorter than the collection interval of various data at the time of steady operation, and collects various data from the fuel cell system. Here, if the collection interval of various data is shortened, the amount of data to be collected increases, and the data capacity may be insufficient. Therefore, in Patent Document 1, when collecting various data indicating the operating state of the fuel cell system, the collection interval of various data is shortened only at the start of operation, and the collection interval of various data is lengthened during steady operation. There is.
これにより、特許文献1の遠隔監視システムは、燃料電池システムの始動時において多くの運転状態のデータを収集することで、運転状態の異常及びその兆候を迅速かつ適切に検知し、正常運転を維持する。また、各種データの収集間隔を短くする時間を始動時という短期間にしているため、データ量の増大を抑制してデータ容量の不足を抑えることができる。 As a result, the remote monitoring system of Patent Document 1 collects a large amount of data on the operating state when the fuel cell system is started, thereby promptly and appropriately detecting abnormalities in the operating state and signs thereof, and maintains normal operation. do. In addition, since the time for shortening the collection interval of various data is set to a short period of time, which is the start time, it is possible to suppress an increase in the amount of data and suppress a shortage of data capacity.
しかし、特許文献1の遠隔監視システムでは、各燃料電池システムから、それぞれの燃料電池システムの運転状態を示す各種データを収集する。そして、各燃料電池システムから収集した運転状態に基づいて、当該燃料電池システムの運転を正常に維持するようにしているにすぎない。つまり、一の燃料電池システムから収取した各種データは、その各種データを出力した当該一の燃料電池システムの運転を制御するためにのみ使用されるにすぎず、特許文献1には、一の燃料電池システムから収集した各種データをさらに活用する技術は開示されていない。 However, in the remote monitoring system of Patent Document 1, various data indicating the operating state of each fuel cell system are collected from each fuel cell system. Then, based on the operating conditions collected from each fuel cell system, the operation of the fuel cell system is merely maintained normally. That is, the various data collected from one fuel cell system is only used to control the operation of the one fuel cell system that outputs the various data. No technology is disclosed that further utilizes various data collected from the fuel cell system.
そこで、本発明は、燃料電池システムから収集した各種データの新たな活用技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a new utilization technique of various data collected from a fuel cell system.
本発明に係る燃料電池制御システムの特徴構成は、
第1燃料電池システムと、前記第1燃料電池システムと類似環境にある第2燃料電池システムとを含む複数の燃料電池システムと、
前記複数の燃料電池システムとネットワークを介して通信可能に接続されている管理装置と、
を備える燃料電池制御システムであって、
前記第1燃料電池システムは、
前記第1燃料電池システムの運転に影響を与える異常状態及び所定レベル以上の異常状態を検出し、前記ネットワークを介して前記管理装置に出力する異常検出部と、
前記第1燃料電池システムを制御する運転制御部とを有し、
前記管理装置は、前記第1燃料電池システムの前記異常検出部から、前記ネットワークを介して前記所定レベル以上の異常状態を取得し、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムを制御し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムの運転制御部は、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムを制御する点にある。
The characteristic configuration of the fuel cell control system according to the present invention is
A plurality of fuel cell systems including a first fuel cell system and a second fuel cell system in an environment similar to that of the first fuel cell system.
A management device that is communicably connected to the plurality of fuel cell systems via a network,
It is a fuel cell control system equipped with
The first fuel cell system is
An abnormality detection unit that detects an abnormal state affecting the operation of the first fuel cell system and an abnormal state of a predetermined level or higher and outputs the abnormal state to the management device via the network.
It has an operation control unit that controls the first fuel cell system, and has an operation control unit.
The management device acquires an abnormal state of the predetermined level or higher from the abnormality detecting unit of the first fuel cell system via the network, and based on the abnormal state of the predetermined level or higher, the second fuel cell system. Control and
The management device or the operation control unit of the first fuel cell system controls the first fuel cell system based on the abnormal state.
上記特徴構成において、第1及び第2燃料電池システムは、ネットワークを介して管理装置と通信可能に接続されている。第1燃料電池システムの異常検出部は、第1燃料電池システムの運転に影響を与える異常状態を検出すると、ネットワークを介して管理装置に異常状態を出力する。この場合、管理装置又は第1燃料電池システムの運転制御部が異常状態に基づいて第1燃料電池システムを制御することで、第1燃料電池システムの運転への悪影響を減らすことができる。さらに、管理装置が異常状態に基づいて第2燃料電池システムを制御することで、第2燃料電池システムの運転への悪影響を減らすことができる。つまり、第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて、第1燃料電池システムの運転への悪影響を減らすことができるだけでなく、第2燃料電池システムの運転への悪影響も減らすことができる。よって、類似環境にある複数の燃料電池システムが、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態によって、それらの運転への悪影響を減らすように一括して制御される。 In the above characteristic configuration, the first and second fuel cell systems are communicably connected to the management device via a network. When the abnormality detection unit of the first fuel cell system detects an abnormal state affecting the operation of the first fuel cell system, it outputs the abnormal state to the management device via the network. In this case, the management device or the operation control unit of the first fuel cell system controls the first fuel cell system based on the abnormal state, so that the adverse effect on the operation of the first fuel cell system can be reduced. Further, the management device controls the second fuel cell system based on the abnormal state, so that the adverse effect on the operation of the second fuel cell system can be reduced. That is, based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system, not only the adverse effect on the operation of the first fuel cell system can be reduced, but also the adverse effect on the operation of the second fuel cell system can be reduced. Therefore, a plurality of fuel cell systems in a similar environment are collectively controlled so as to reduce adverse effects on their operation due to the abnormal state acquired by the first fuel cell system.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記第1燃料電池システムは、
燃料ガス中の硫黄を除去する脱硫剤を含む脱硫器と、
前記脱硫器を通過した燃料ガスと空気とを反応させて発電する燃料電池セルと、
前記脱硫器に供給する燃料ガスの露点を検出する露点検出部とをさらに有し、
前記異常検出部は、前記燃料ガスの露点が露点閾値以上である継続期間が所定期間以上と判定すると、前記異常状態として検出し、かつ、前記継続期間が前記所定期間よりも長い別の所定期間以上と判定すると、前記所定レベル以上の異常状態として検出し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムの運転制御部は、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムの運転を停止し、
前記管理装置は、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムの運転を停止する点にある。
Further characteristic configurations of the fuel cell control system according to the present invention are
The first fuel cell system is
A desulfurizer containing a desulfurizing agent that removes sulfur in the fuel gas,
A fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas that has passed through the desulfurizer with air,
It also has a dew point detection unit that detects the dew point of the fuel gas supplied to the desulfurizer.
When the abnormality detection unit determines that the duration at which the dew point of the fuel gas is equal to or greater than the dew point threshold is equal to or longer than a predetermined period, the abnormality detection unit detects the abnormal state and the duration is longer than the predetermined period. If it is determined to be the above, it is detected as an abnormal state of the predetermined level or higher, and it is detected.
The management device or the operation control unit of the first fuel cell system stops the operation of the first fuel cell system based on the abnormal state.
The management device is at a point of stopping the operation of the second fuel cell system based on the abnormal state of the predetermined level or higher.
燃料ガスの露点が露点閾値以上である場合には、燃料電池セルに水分量の多い燃料ガスが供給される。これにより、燃料電池セルの電極表面のフラデッィング(濡れ)が生じ、燃料ガスが電極表面に接触しにくくなる等する。よって、燃料電池セルでの水素酸化反応及び酸素還元反応等が阻害され、燃料電池セルでの発電が阻害され、ひいては燃料電池システムが故障等する。 When the dew point of the fuel gas is equal to or higher than the dew point threshold, the fuel cell is supplied with the fuel gas having a large amount of water. As a result, fluttering (wetting) occurs on the electrode surface of the fuel cell, making it difficult for the fuel gas to come into contact with the electrode surface. Therefore, the hydrogen oxidation reaction, the oxygen reduction reaction, and the like in the fuel cell are hindered, the power generation in the fuel cell is hindered, and the fuel cell system fails.
また、水分量の多い燃料ガスが燃料電池セルにつながる供給管を通過すると、供給管内にも水滴が蓄積し、供給管の閉塞が生じる。これにより、燃料電池セルへの燃料ガスの供給が低下し、燃料電池セルでの発電が阻害され、ひいては燃料電池システムが故障等する。
また、水分量の多い燃料ガスが脱硫器に供給されると、脱硫器内の脱硫剤に水分が蓄積し、脱硫剤での硫黄の吸着性能が低下し、また、脱硫剤にすでに吸着されている硫黄が脱離し、ひいては燃料電池システムが故障等する。
Further, when the fuel gas having a large amount of water passes through the supply pipe connected to the fuel cell, water droplets are accumulated in the supply pipe and the supply pipe is blocked. As a result, the supply of fuel gas to the fuel cell is reduced, power generation in the fuel cell is hindered, and the fuel cell system fails.
Further, when a fuel gas having a large amount of water is supplied to the desulfurizer, water accumulates in the desulfurizing agent in the desulfurizer, the sulfur adsorption performance of the desulfurizing agent deteriorates, and the sulfur is already adsorbed by the desulfurizing agent. The sulfur is desulfurized, which in turn causes the fuel cell system to malfunction.
上記特徴構成では、燃料ガスの露点が露点閾値以上であり、かつ露点が露点閾値以上である期間が所定期間以上のあいだ継続している場合には、異常検出部は、第1燃料電池システムが異常状態であると検出する。そして、管理装置又は第1燃料電池システムの運転制御部が異常状態に基づいて第1燃料電池システムの運転を停止し、さらに、管理装置が異常状態に基づいて第2燃料電池システムの運転を停止する。そのため、類似環境にある複数の燃料電池システムの運転が、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して停止される。そのため、複数の燃料電池システムが、上述した燃料電池セルでの発電の阻害、脱硫器での硫黄の吸着性能の低下及び脱硫剤に吸着されている硫黄の脱離等により故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 In the above characteristic configuration, when the dew point of the fuel gas is equal to or higher than the dew point threshold value and the period in which the dew point is equal to or higher than the dew point threshold value continues for a predetermined period or longer, the abnormality detection unit is the first fuel cell system. Detects that it is in an abnormal state. Then, the management device or the operation control unit of the first fuel cell system stops the operation of the first fuel cell system based on the abnormal state, and further, the management device stops the operation of the second fuel cell system based on the abnormal state. do. Therefore, the operation of a plurality of fuel cell systems in a similar environment is collectively stopped based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system. Therefore, a plurality of fuel cell systems may fail due to the above-mentioned inhibition of power generation in the fuel cell, deterioration of sulfur adsorption performance in the desulfurizer, desorption of sulfur adsorbed by the desulfurizing agent, and the like. Can be blocked at once.
なお、第1燃料電池システムにおいて、燃料ガスの露点が露点閾値以上である継続期間が所定期間未満の場合は、第1燃料電池システムに供給される燃料ガスの露点のみ露点閾値以上となっている可能性がある。つまり、第1燃料電池システム以外の第2燃料電池システムに供給される燃料ガスの露点は露点閾値未満となっている可能性がある。 In the first fuel cell system, when the duration at which the dew point of the fuel gas is equal to or higher than the dew point threshold is less than a predetermined period, only the dew point of the fuel gas supplied to the first fuel cell system is equal to or higher than the dew point threshold. there is a possibility. That is, the dew point of the fuel gas supplied to the second fuel cell system other than the first fuel cell system may be less than the dew point threshold.
一方、第1燃料電池システムにおいて、燃料ガスの露点が露点閾値以上である継続期間が所定期間以上のあいだ継続している場合は、燃料ガスの露点が露点閾値以上となっている領域が広がっており、類似環境にある第2燃料電池システムにおいても露点が露点閾値以上となっている可能性が高い。そこで、上記特徴構成によれば、異常検出部は、露点が露点閾値以上である継続期間が所定期間以上である場合に、異常状態として検出する。これにより、前述の通り、類似環境にある複数の燃料電池システムの運転が、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して停止され、故障等するのを阻止できる。 On the other hand, in the first fuel cell system, when the duration at which the dew point of the fuel gas is equal to or higher than the dew point threshold continues for a predetermined period or longer, the region where the dew point of the fuel gas is equal to or higher than the dew point threshold expands. Therefore, there is a high possibility that the dew point is equal to or higher than the dew point threshold even in the second fuel cell system in a similar environment. Therefore, according to the above-mentioned feature configuration, the abnormality detection unit detects the dew point as an abnormal state when the duration of the dew point is equal to or greater than the dew point threshold value is equal to or longer than a predetermined period. As a result, as described above, the operation of a plurality of fuel cell systems in a similar environment can be collectively stopped based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system, and it is possible to prevent a failure or the like.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記第2燃料電池システムは、
燃料ガス中の硫黄を除去する脱硫剤を含む脱硫器と、
前記脱硫器を通過した燃料ガスと空気とを反応させて発電する燃料電池セルとを有し、
前記第1燃料電池システムの前記脱硫器には、前記燃料ガスの流路である第1配管から分岐する第2配管が接続されており、前記第2燃料電池システムの前記脱硫器には、前記第2配管が接続されていることで、前記第1燃料電池システム及び前記第2燃料電池システムは前記類似環境に設置されている点にある。
Further characteristic configurations of the fuel cell control system according to the present invention are
The second fuel cell system
A desulfurizer containing a desulfurizing agent that removes sulfur in the fuel gas,
It has a fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas that has passed through the desulfurizer with air.
A second pipe branching from the first pipe, which is a flow path of the fuel gas, is connected to the desulfurizer of the first fuel cell system, and the desulfurizer of the second fuel cell system is described. By connecting the second pipe, the first fuel cell system and the second fuel cell system are installed in the similar environment.
第1燃料電池システムの脱硫器も第2燃料電池システムの脱硫器もともに、第1配管から分岐する第2配管に接続されている。地震、洪水及び地滑り等の災害及び配管工事等により、第2配管が破損した場合及び第2配管に隣接する水道管が破損した場合等には、第2配管に周囲の水及び土砂等が流れ込む。この場合、第2配管への水の流入により第2配管を流通する燃料ガスの露点が上昇する。この第2配管での燃料ガスの露点の上昇を、第1燃料電池システムの異常検出部が異常状態として検出する。前述の通り第1及び第2燃料電池システムの脱硫器もともに第2配管に接続されているため、第1及び第2燃料電池システムもともに燃料ガスの露点の上昇の影響を受ける可能性がある。 Both the desulfurizer of the first fuel cell system and the desulfurizer of the second fuel cell system are connected to the second pipe branching from the first pipe. If the second pipe is damaged due to a disaster such as an earthquake, flood or landslide, or if the water pipe adjacent to the second pipe is damaged, surrounding water and earth and sand will flow into the second pipe. .. In this case, the dew point of the fuel gas flowing through the second pipe rises due to the inflow of water into the second pipe. The abnormality detection unit of the first fuel cell system detects an increase in the dew point of the fuel gas in the second pipe as an abnormal state. As described above, since the desulfurizers of the first and second fuel cell systems are both connected to the second pipe, both the first and second fuel cell systems may be affected by the rise in the dew point of the fuel gas. ..
そこで、上記特徴構成によれば、管理装置又は第1燃料電池システムの運転制御部が異常状態に基づいて第1燃料電池システムの運転を停止し、さらに、管理装置が異常状態に基づいて第2燃料電池システムの運転を停止する。よって、類似環境にある複数の燃料電池システムの運転が、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して停止されるので、故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 Therefore, according to the above-mentioned feature configuration, the management device or the operation control unit of the first fuel cell system stops the operation of the first fuel cell system based on the abnormal state, and the management device further stops the operation of the first fuel cell system based on the abnormal state. Stop the operation of the fuel cell system. Therefore, the operation of a plurality of fuel cell systems in a similar environment is stopped at once based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system, so that it is possible to prevent failures at once. Is.
なお、第1配管が破損等などして第1配管に周囲の水及び土砂等が流れ込んだ場合、第1配管での燃料ガスの露点が上昇する。第2配管は、第1配管から分岐しているため、第1配管だけでなく第2配管も燃料ガスの露点が上昇する可能性がある。よって、第2配管が破損等した場合だけでなく、第1配管が破損等するなどして第1配管での燃料ガスの露点が上昇した場合にも、類似環境にある複数の燃料電池システムの運転が、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して停止されてもよい。なお、類似環境にある複数の燃料電池システムは、第2配管を介して第1配管に接続されている。 If the surrounding water, earth and sand, etc. flow into the first pipe due to damage to the first pipe, the dew point of the fuel gas in the first pipe rises. Since the second pipe is branched from the first pipe, the dew point of the fuel gas may rise not only in the first pipe but also in the second pipe. Therefore, not only when the second pipe is damaged, but also when the dew point of the fuel gas in the first pipe rises due to the damage of the first pipe, etc., a plurality of fuel cell systems in a similar environment The operation may be stopped collectively based on the abnormal condition acquired by the first fuel cell system. A plurality of fuel cell systems in a similar environment are connected to the first pipe via the second pipe.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記第1及び前記第2燃料電池システムは系統電源に接続され、前記第1燃料電池システムで発電された発電電力及び前記第2燃料電池システムで発電された発電電力は、前記系統電源と連系可能となっており、
前記異常検出部は、前記系統電源の系統電力が許容変動範囲を超えて変動すると前記異常状態として検出し、かつ、前記系統電源の系統電力が許容変動範囲を超えて変動している回数が、所定期間内に所定回数以上であると判定すると、前記所定レベル以上の異常状態として検出し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムの運転制御部は、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムを前記系統電源から切り離し、
前記管理装置は、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムを前記系統電源から切り離す点にある。
Further characteristic configurations of the fuel cell control system according to the present invention are
The first and second fuel cell systems are connected to a grid power source, and the generated power generated by the first fuel cell system and the generated power generated by the second fuel cell system are interconnected with the grid power source. It is possible,
When the system power of the system power supply fluctuates beyond the permissible fluctuation range , the abnormality detection unit detects the abnormal state, and the number of times the system power of the system power supply fluctuates beyond the permissible fluctuation range is determined. If it is determined that the number of times is equal to or greater than the predetermined number of times within the predetermined period, it is detected as an abnormal state of the predetermined level or higher.
The management device or the operation control unit of the first fuel cell system disconnects the first fuel cell system from the system power supply based on the abnormal state.
The management device is at a point of disconnecting the second fuel cell system from the system power supply based on the abnormal state of the predetermined level or higher.
例えば大雨、雷及び暴風などに起因して、系統電源からの系統電力を供給する電線が切れ、また、大電流が系統電力に加わるなどし、系統電力の電圧変動、系統電力の周波数変動、及び系統電力の供給停止などが起こる場合がある。このように系統電力が不安定となることで、第1及び第2燃料電池システムの運転も不安定となり、第1及び第2燃料電池システムが故障などして運転を継続できない可能性がある。 For example, due to heavy rain, lightning, storm, etc., the electric wire that supplies the grid power from the grid power supply is cut, and a large current is applied to the grid power. The supply of grid power may be stopped. As the system power becomes unstable in this way, the operation of the first and second fuel cell systems also becomes unstable, and there is a possibility that the first and second fuel cell systems may fail and the operation cannot be continued.
上記特徴構成では、系統電力が許容変動範囲を超えて変動している回数が、所定期間内に所定回数以上である場合には、異常検出部は、第1燃料電池システムが異常状態であると検出する。そして、管理装置又は第1燃料電池システムの運転制御部が異常状態に基づいて第1燃料電池システムを系統電源から切り離し、さらに、管理装置が第1燃料電池システムの異常状態に基づいて第2燃料電池システムを系統電源から切り離す。そのため、類似環境にある複数の燃料電池システムの運転が、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して切り離される。そのため、複数の燃料電池システムが故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 In the above characteristic configuration, when the number of times the system power fluctuates beyond the permissible fluctuation range is equal to or greater than the predetermined number of times within a predetermined period, the abnormality detection unit determines that the first fuel cell system is in an abnormal state. To detect. Then, the management device or the operation control unit of the first fuel cell system disconnects the first fuel cell system from the system power supply based on the abnormal state, and the management device further disconnects the second fuel based on the abnormal state of the first fuel cell system. Disconnect the battery system from the grid power supply. Therefore, the operations of the plurality of fuel cell systems in the similar environment are collectively separated based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system. Therefore, it is possible to prevent a plurality of fuel cell systems from failing at once.
なお、第1燃料電池システムにおいて、系統電力が許容変動範囲を超えて変動している回数が、所定期間内に所定回数未満の場合は、第1燃料電池システムのみの不具合及び第1燃料電池システムに接続される系統電源からの電線のみの不具合等により、第1燃料電池システムに供給される系統電力のみが許容変動範囲を超えて変動している可能性がある。つまり、第1燃料電池システム以外の第2燃料電池システムに供給される系統電力の変動は許容変動範囲以内である可能性がある。 In the first fuel cell system, if the number of times the system power fluctuates beyond the permissible fluctuation range is less than the predetermined number within a predetermined period, only the first fuel cell system is defective and the first fuel cell system There is a possibility that only the system power supplied to the first fuel cell system fluctuates beyond the permissible fluctuation range due to a defect of only the electric wire from the system power supply connected to the first fuel cell system. That is, the fluctuation of the system power supplied to the second fuel cell system other than the first fuel cell system may be within the permissible fluctuation range.
一方、第1燃料電池システムに供給される系統電力が許容変動範囲を超えて変動している回数が、所定期間内に所定回数以上である場合は、系統電力が変動している領域が広がっており、類似環境にある第2燃料電池システムに供給される系統電力も許容変動範囲を超えている可能性が高い。そこで、上記特徴構成によれば、このような場合には、類似環境にある第1及び第2燃料電池システムが、第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して系統電源から切り離される。これにより、第1及び第2燃料電池システムが故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 On the other hand, if the number of times the system power supplied to the first fuel cell system fluctuates beyond the permissible fluctuation range exceeds the predetermined number of times within a predetermined period, the region where the system power fluctuates expands. Therefore, it is highly possible that the system power supplied to the second fuel cell system in a similar environment also exceeds the permissible fluctuation range. Therefore, according to the above-mentioned feature configuration, in such a case, the first and second fuel cell systems in the similar environment are collectively disconnected from the system power supply based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system. Is done. As a result, it is possible to prevent the first and second fuel cell systems from failing at once.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記第1燃料電池システムは、前記系統電力を供給する第1ラインから分岐する第2ラインに接続されており、前記第2燃料電池システムは、前記第2ラインに接続されていることで、前記第1燃料電池システム及び前記第2燃料電池システムは前記類似環境に設置されている点にある。
Further characteristic configurations of the fuel cell control system according to the present invention are
The first fuel cell system is connected to a second line branching from the first line for supplying the system power, and the second fuel cell system is connected to the second line. The first fuel cell system and the second fuel cell system are installed in the similar environment.
第1燃料電池システムも第2燃料電池システムもともに、第1ラインから分岐する第2ラインに接続されている。例えば大雨、雷及び暴風などに起因して、系統電源からの系統電力を供給する第2ラインが切れ、また、第2ラインに大電流が加わるなどし、第2ラインにおいて系統電力の電圧変動、系統電力の周波数変動、及び系統電力の供給停止などが起こる場合がある。この場合、第2ラインでの系統電力が許容変動範囲を超えて変動する。この第2ラインでの系統電力の変動を、第1燃料電池システムの異常検出部が異常状態として検出する。前述の通り第1及び第2燃料電池システムもともに第2ラインに接続されているため、第1及び第2燃料電池システムもともに系統電力の変動の影響を受ける可能性がある。 Both the first fuel cell system and the second fuel cell system are connected to the second line branching from the first line. For example, due to heavy rain, lightning, storm, etc., the second line that supplies system power from the system power supply is cut off, and a large current is applied to the second line. The frequency fluctuation of the grid power and the supply stop of the grid power may occur. In this case, the system power in the second line fluctuates beyond the permissible fluctuation range. The abnormality detection unit of the first fuel cell system detects the fluctuation of the system power in the second line as an abnormal state. As described above, since both the first and second fuel cell systems are connected to the second line, both the first and second fuel cell systems may be affected by fluctuations in system power.
そこで、上記特徴構成によれば、管理装置又は第1燃料電池システムの運転制御部が異常状態に基づいて第1燃料電池システムを系統電源から切り離し、さらに、管理装置が異常状態に基づいて第2燃料電池システムを系統電源から切り離す。よって、類似環境にある複数の燃料電池システムが、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して系統電源から切り離されるので、故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 Therefore, according to the above-mentioned feature configuration, the management device or the operation control unit of the first fuel cell system disconnects the first fuel cell system from the system power supply based on the abnormal state, and further, the management device sets the second based on the abnormal state. Disconnect the fuel cell system from the grid power supply. Therefore, a plurality of fuel cell systems in a similar environment are collectively disconnected from the system power supply based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system, so that it is possible to prevent a failure or the like at once. Is.
なお、第1ラインが切れる等して第1ラインにおいて系統電力の電圧変動、系統電力の周波数変動、及び系統電力の供給停止などの商用電力の乱れが起こる場合がある。第2ラインは、第1ラインから分岐しているため、第1ラインだけでなく第2ラインも商用電力の乱れが起こる可能性がある。よって、第2ラインが切れる等した場合だけでなく、第1ラインが切れる等して第1ラインでの商用電力の乱れが生じた場合にも、類似環境にある複数の燃料電池システムの運転が、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて一括して系統電源から切り離されてもよい。なお、類似環境にある複数の燃料電池システムは、第2ラインを介して第1ラインに接続されている。 It should be noted that the first line may be cut off, and the commercial power may be disturbed such as voltage fluctuation of the system power, frequency fluctuation of the system power, and suspension of the supply of the system power in the first line. Since the second line is branched from the first line, the commercial power may be disturbed not only in the first line but also in the second line. Therefore, not only when the second line is cut off, but also when the first line is cut off and the commercial power is disturbed in the first line, the operation of a plurality of fuel cell systems in a similar environment can be performed. , The first fuel cell system may be collectively disconnected from the system power source based on the abnormal state acquired. A plurality of fuel cell systems in a similar environment are connected to the first line via the second line.
本発明に係る燃料電池制御システムの更なる特徴構成は、
前記第1及び前記第2燃料電池システムは同じ地域に設置されていることで前記類似環境に設置されている点にある。
Further characteristic configurations of the fuel cell control system according to the present invention are
The first and second fuel cell systems are installed in the same area, so that they are installed in the same environment.
第1及び前記第2燃料電池システムは同じ地域に設置されているため、共通のガス管に接続されるか、及び、共通の電力ラインに接続されるなど、類似の影響を受ける類似環境に置かれている可能性が高い。
例えば、共通のガス管において露点が露点閾値以上である期間が所定期間以上のあいだ継続している異常状態の場合には、第1及び第2燃料電池システムもともに高い露点の影響を受ける可能性がある。そこで、同じ地域に設置されている複数の燃料電池システムを、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて、一括して停止することで故障等してしまうのを一括して阻止可能である。
Since the first and second fuel cell systems are installed in the same area, they are placed in a similar environment that is affected by similar factors, such as being connected to a common gas pipe or a common power line. There is a high possibility that it has been done.
For example, in the case of an abnormal state in which the dew point is equal to or higher than the dew point threshold in a common gas pipe for a predetermined period or longer, both the first and second fuel cell systems may be affected by the high dew point. There is. Therefore, it is possible to prevent multiple fuel cell systems installed in the same area from malfunctioning by stopping them all at once based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system. It is possible.
また、共通の電力ラインにおいて系統電力が許容変動範囲を超えて変動する回数が、所定期間内に所定回数以上である異常状態の場合には、第1及び第2燃料電池システムもともに系統電力の変動の影響を受ける可能性がある。そこで、同じ地域に設置されている複数の燃料電池システムを、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて、一括して系統電源から切り離すことで故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 Further, in the case of an abnormal state in which the number of times the system power fluctuates beyond the permissible fluctuation range in the common power line exceeds the predetermined number of times within a predetermined period, both the first and second fuel cell systems also have the system power. May be affected by fluctuations. Therefore, based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system, multiple fuel cell systems installed in the same area are collectively disconnected from the system power supply to cause a failure or the like. Can be stopped.
本発明に係る燃料電池制御方法の特徴構成は、
第1燃料電池システムと、前記第1燃料電池システムと類似環境にある第2燃料電池システムとを含む複数の燃料電池システムと、
前記複数の燃料電池システムとネットワークを介して通信可能に接続されている管理装置と、
を備える燃料電池制御システムにおける燃料電池制御方法であって、
前記第1燃料電池システムは、前記第1燃料電池システムの運転に影響を与える異常状態及び所定レベル以上の異常状態を検出し、前記ネットワークを介して前記管理装置に出力し、
前記管理装置は、前記ネットワークを介して前記所定レベル以上の異常状態を取得し、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムを制御し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムは、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムを制御する点にある。
The characteristic configuration of the fuel cell control method according to the present invention is
A plurality of fuel cell systems including a first fuel cell system and a second fuel cell system in an environment similar to that of the first fuel cell system.
A management device that is communicably connected to the plurality of fuel cell systems via a network,
It is a fuel cell control method in a fuel cell control system including.
The first fuel cell system detects an abnormal state affecting the operation of the first fuel cell system and an abnormal state of a predetermined level or higher, and outputs the abnormal state to the management device via the network.
The management device acquires the abnormal state of the predetermined level or higher via the network, and controls the second fuel cell system based on the abnormal state of the predetermined level or higher.
The management device or the first fuel cell system controls the first fuel cell system based on the abnormal state.
上記特徴構成において、第1燃料電池システムは、第1燃料電池システムの運転に影響を与える異常状態を検出すると、ネットワークを介して管理装置に異常状態を出力する。この場合、管理装置又は第1燃料電池システムが異常状態に基づいて第1燃料電池システムを制御し、管理装置が異常状態に基づいて第2燃料電池システムを制御する。これにより、第1燃料電池システムが取得した異常状態に基づいて、第1燃料電池システムの運転への悪影響を減らすことができるだけでなく、第2燃料電池システムの運転への悪影響も減らすことができる。よって、類似環境にある複数の燃料電池システムが、一の第1燃料電池システムが取得した異常状態によって、それらの運転への悪影響を減らすように一括して制御される。 In the above characteristic configuration, when the first fuel cell system detects an abnormal state affecting the operation of the first fuel cell system, the first fuel cell system outputs the abnormal state to the management device via the network. In this case, the management device or the first fuel cell system controls the first fuel cell system based on the abnormal state, and the management device controls the second fuel cell system based on the abnormal state. As a result, not only the adverse effect on the operation of the first fuel cell system can be reduced, but also the adverse effect on the operation of the second fuel cell system can be reduced based on the abnormal state acquired by the first fuel cell system. .. Therefore, a plurality of fuel cell systems in a similar environment are collectively controlled so as to reduce adverse effects on their operation due to the abnormal state acquired by the first fuel cell system.
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係る燃料電池制御システム及び燃料電池制御方法について、図面を参照して説明する。図1は、燃料電池制御システムの構成図である。
[First Embodiment]
The fuel cell control system and the fuel cell control method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell control system.
(1)燃料電池制御システムの全体構成
燃料電池制御システム100は、管理装置20と、複数の燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)とが、ネットワーク35を介して接続されて構成されている。ネットワーク35は、装置間でデータの通信が可能な通信網であり、例えばWAN(Wide Area Network)などが挙げられるが、その形態は無線及び有線を問わない。
(1) Overall Configuration of Fuel Cell Control System The fuel
図1では、複数の燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)が燃料電池制御システム100に含まれている。しかし、燃料電池制御システム100は、後述の図2に示すように、複数の燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)以外の他の複数の燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bcb・・・)を含んでいてもよい。さらに、燃料電池制御システム100は、複数の燃料電池システム30A、30B以外の更なる複数の燃料電池システム(図視せず)を含んでいてもよい。
In FIG. 1, a plurality of fuel cell systems 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Are included in the fuel
以下では、燃料電池システム30という場合は、複数の燃料電池システム30A、複数の燃料電池システム30B・・・の総称を指す。また、燃料電池システム30Aという場合は、複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・の総称を指す。同様に、燃料電池システム30Bという場合は、複数の燃料電池システム30Ba、30Bb、30Bc・・・の総称を指す。
In the following, the term
図1においては、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は、類似環境に設置されている。ここで、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)が類似環境にあるとは、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)が外部から同様の影響を受ける環境に設置されていることを意味する。例えば、類似環境とは、複数の燃料電池システム30において、供給される原燃料に加わる温度、圧力、露点などの影響が同程度である場合、燃料電池システム30が同一のガス管に接続されている場合、及び、燃料電池システム30が半径数キロ以内など同じ領域内に位置している場合等を意味する。
In FIG. 1, the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Is installed in a similar environment. Here, the fact that the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Is in a similar environment means that the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Is installed in an environment that is similarly affected from the outside. It means that it has been done. For example, in a similar environment, when the influences of temperature, pressure, dew point, etc. applied to the supplied raw fuel in a plurality of
そして、後述の図2に示すように、別の燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)とは異なる環境に設置されている。 Then, as shown in FIG. 2 described later, another fuel cell system 30B (30Ba, 30Bb, 30Bc ...) Is installed in an environment different from that of the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...). ing.
図2は、ガス管と複数の燃料電池システムとの接続構成の一例を示す模式図である。図2に示すように、原燃料(燃料ガス、例えば、都市ガス13A)の燃料供給源55にメインガス管50α(第1配管)が接続されている。メインガス管50αからは、複数の分岐ガス管50A、50B・・・(第2配管)が分岐している。図1及び図2に示すように、分岐ガス管50Aには、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)が接続されている。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a connection configuration of a gas pipe and a plurality of fuel cell systems. As shown in FIG. 2, the main gas pipe 50α (first pipe) is connected to the
燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は同一の分岐ガス管50Aに接続されているため、供給される原燃料に加わる温度、圧力、露点などの影響が同程度となる環境にあり、類似環境に設置されていると言える。
また、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は、同じ領域内に位置する場合には、類似環境に設置されていると言える。つまり、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は同じ領域に設置されているため、同一の分岐ガス管50Aに接続される可能性が高い。
Since the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Is connected to the same
Further, when the fuel cell systems 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Are located in the same area, it can be said that they are installed in a similar environment. That is, since the fuel cell systems 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Are installed in the same area, there is a high possibility that they will be connected to the same
一方、分岐ガス管50Bには、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)が接続されている。分岐ガス管50Aと分岐ガス管50Bとは異なる分岐ガス管であり、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)とは異なる環境に設置されている。
On the other hand, the fuel cell system 30B (30Ba, 30Bb, 30Bc ...) Is connected to the
燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は同一の分岐ガス管50Bに接続されているため、供給される原燃料に加わる温度、圧力、露点などの影響が同程度となる環境にあり、類似環境に設置されていると言える。また、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は、同じ領域内に位置する場合には、類似環境に設置されていると言える。
Since the fuel cell system 30B (30Ba, 30Bb, 30Bc ...) Is connected to the same
なお、本実施形態では、燃料供給源55に接続されたメインガス管50αから分岐ガス管50A,50B・・・が分岐している。しかし、ガス管の分岐の形態はこれに限定されず、さらに複数段で分岐していてもよい。例えば、メインガス管50αから分岐ガス管50Aが分岐し、分岐ガス管50Aからさらに分岐ガス管が分岐していてもよい。
In the present embodiment, the branched
また、本実施形態では、図1に示すように、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は、共通の分岐電力ライン(第2ライン)13Aを介して商用電力の電力供給源80(系統電源)と接続されており、電力供給源80(系統電源)との間で連系運転可能となっている。しかし、燃料電池システム30Aは、それぞれ異なる分岐電力ラインに接続されていてもよい。ここで、分岐電力ラインとは、商用電力の電力供給源80(系統電源)に接続されたメイン電力ライン13αから複数に分岐した電力ラインである。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) is a power supply source of commercial power via a common branch power line (second line) 13A. It is connected to 80 (system power supply) and can be interconnected with the power supply source 80 (system power supply). However, the fuel cell system 30A may be connected to different branch power lines. Here, the branched power line is a power line branched from the main power line 13α connected to the power supply source 80 (system power supply) of commercial power.
上記図1、図2に示す燃料電池制御システム100では、次のような制御が行われる。例えば一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)の後述の異常検出部31Aaが、当該燃料電池システム30Aaの運転に影響を与える異常状態を検出する。管理装置20は、ネットワーク35を介して、一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)から、当該異常状態を受信する。この場合、管理装置20は、ネットワーク35を介して、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・(第2燃料電池システム)を、一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)から取得した異常状態に基づいて制御する。別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・(第2燃料電池システム)は、一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)と類似環境にある。
また、一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)の後述の運転制御部33Aaは、当該異常状態に基づいて当該燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)を制御する。
よって、複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・(類似環境にある第1及び第2燃料電池システム)が、一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)が取得した異常状態によって、それらの運転への悪影響を減らすように一括して制御される。
In the fuel
Further, the operation control unit 33Aa described later of one fuel cell system 30Aa (first fuel cell system) controls the fuel cell system 30Aa (first fuel cell system) based on the abnormal state.
Therefore, a plurality of fuel cell systems 30Aa, 30Ab, 30Ac ... (First and second fuel cell systems in a similar environment) may be affected by an abnormal state acquired by one fuel cell system 30Aa (first fuel cell system). , They are collectively controlled to reduce their adverse effects on operation.
(2)各部の構成
(2−1)管理装置
以下に、管理装置20について説明する。管理装置20は、管理制御部21と、記憶部23とを備えている。
記憶部23は、例えば、前述の図2に示すガス管50(50α、50A、50B・・・)と燃料電池システム30との接続関係を示すガス管対応表を記憶している。図3はガス管対応表の一例である。図3のガス管対応表では、図2の接続関係に対応するように、分岐ガス管50Aと、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)とが対応づけられている。また、図3のガス管対応表では、分岐ガス管50Bと、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc、30Bd・・・)とが対応づけられている。この図3のガス管対応表により、同一の分岐ガス管50A、50B・・・に接続されていることで、類似環境にある燃料電池システム30を把握することができる。
(2) Configuration of Each Part (2-1) Management Device The
The storage unit 23 stores, for example, a gas pipe correspondence table showing the connection relationship between the gas pipe 50 (50α, 50A, 50B ...) Shown in FIG. 2 and the
管理制御部21は、一の燃料電池システム30の後述の異常検出部31から異常状態を取得する。管理制御部21は、一の燃料電池システム30と類似環境にある燃料電池システム30を、記憶部23に記憶されている図3のガス管対応表から抽出する。例えば、管理制御部21は、異常状態を検出した一の燃料電池システム30が燃料電池システム30Aaである場合には、図3を参照し、燃料電池システム30Aaと同一の分岐ガス管50Aに接続されている燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を抽出する。そして、管理制御部21は、抽出した燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を、一の燃料電池システム30Aaが検出した異常状態に基づいて制御する。
(2−2)燃料電池システム
以下に、各家庭などの各施設に備えられている燃料電池システム30について説明する。図4は、燃料電池システムの構成図である。
The
(2-2) Fuel cell system The
(a)燃料電池
燃料電池システム30は、原燃料(例えば、都市ガス13A)を改質した燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池40を含む。
燃料電池40には、原燃料流路41を介して原燃料が供給され、空気流路54を介して空気(酸素ガスの一例)が供給される。燃料電池40は、脱硫器42と、改質器43と、燃料電池セル47と、燃焼部48とを含む。脱硫器42は、脱硫剤が備えられており、原燃料流路41を介して供給される原燃料に含まれる硫黄を脱硫する。脱硫剤としては、例えば、常温で脱硫する常温脱硫剤が挙げられる。
(A) Fuel cell The
Raw fuel is supplied to the
脱硫器42を経て脱硫された原燃料は、流路44を介して改質器43に供給される。改質器43は、改質水が供給され、脱硫された原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する。燃料電池セル47は、流路45を介して水蒸気改質により生成された燃料ガスが供給されるアノード47aと、空気流路54を介して空気が供給されるカソード47bと、アノード47aとカソード47bとの間に介在させる電解質47cと、を有しており、供給された燃料ガス及び空気を反応させて発電するようになっている。燃料電池セル47は、アノード47a、カソード47b及び電解質47cの組が複数積層されたセルスタックから構成されている。
The raw fuel desulfurized through the
燃焼部48は、アノード47aとカソード47bとから発電反応に用いられた後にそれぞれ排出される未燃の燃料ガス及び空気が供給される。そして、燃焼部48は、燃料ガス中に残存する燃料成分を燃焼して燃焼排ガスを排出する。
燃料電池40に原燃料を供給する原燃料流路41には、原燃料の露点を測定する露点センサ49(露点検出部)が設けられている。より具体的には、露点センサ49は、脱硫器42の上流側に設けられており、脱硫器42に供給される前の原燃料の露点を測定する。露点センサ49は、例えば湿度センサで構成されている。
また、原燃料流路41は、電磁弁70を介して分岐ガス管50Aに接続されている。分岐ガス管50Aには、前述の通り類似環境に設置された複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・の原燃料流路41が接続されている。
The
A dew point sensor 49 (dew point detection unit) for measuring the dew point of the raw fuel is provided in the raw
Further, the raw material /
(b)電力変換装置
燃料電池システム30は、さらに電力変換装置60を含む。電力変換装置60は、燃料電池システムと商用電力の電力供給源80との間で連系運転可能なように、燃料電池システム30で発電された直流電力の直流電圧を、電力供給源80の商用電力の交流電圧に変換する。
図5は、燃料電池と商用電力の電力供給源との間に接続されている電力変換装置の電気回路図である。電力変換装置60は、燃料電池40のアノード47a及びカソード47bに接続されており、昇圧回路61、インバータ回路62及び平滑回路63を備えている。昇圧回路61は、燃料電池40の直流電力の直流電圧を昇圧する。インバータ回路62は、昇圧回路61で昇圧された直流電圧を設定周波数の交流電圧に変換する。平滑回路63は、インバータ回路62で変換された交流電圧のノイズを除去する。
電力変換装置60には各施設等の負荷75が接続されており、負荷75は、燃料電池システム30が発電した発電電力及び電力供給源80の商用電力の少なくともいずれかからの電力の供給を受ける。
(B) Power conversion device The
FIG. 5 is an electric circuit diagram of a power conversion device connected between a fuel cell and a power supply source of commercial power. The
A
(c)異常検出部、運転制御部
図1に示すように、燃料電池システム30は、さらに異常検出部31及び運転制御部33を含む。なお、類似環境にある燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は、それぞれ異常検出部31A(31Aa、31Ab、31Ac・・・)及び運転制御部33A(33Aa、33Ab、33Ac・・・)を備えている。また、図示は省略するが、別の類似環境にある30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は、それぞれ異常検出部31B(31Ba、31Bb、31Bc・・・)及び運転制御部33B(33Ba、33Bb、33Bc・・・)を備えている。本実施形態では、異常検出部31という場合は、異常検出部31A(31Aa、31Ab、31Ac・・・)及び異常検出部31B(31Ba、31Bb、31Bc・・・)等の総称を指す。同様に、運転制御部33という場合は、運転制御部33A(33Aa、33Ab、33Ac・・・)及び運転制御部33B(33Ba、33Bb、33Bc・・・)等の総称を指す。
(C) Abnormality detection unit and operation control unit As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、一の燃料電池システム30の異常検出部31は、当該燃料電池システム30に供給される原燃料の露点の異常状態を検出する。そして、当該燃料電池システム30の運転制御部33は、当該燃料電池システム30の異常検出部31が検出した異常状態に基づいて、当該燃料電池システム30の運転を制御する。また、管理装置20は、当該燃料電池システム30の異常検出部31が検出した異常状態に基づいて、当該燃料電池システム30と類似環境にある別の燃料電池システム30の運転を制御する。
In the present embodiment, the
前述のように、異常検出部31は、原燃料の露点の異常状態を検出するが、これは以下の理由による。
原燃料の露点が露点閾値以上であり高い場合には、燃料電池セル47に水分量の多い原燃料が供給される。これにより、燃料電池セル47の電極表面のフラデッィング(濡れ)が生じ、原燃料が電極表面に接触しにくくなる等する。よって、燃料電池セル47での水素酸化反応及び酸素還元反応等が阻害され、燃料電池セル47での発電が阻害され、ひいては燃料電池システム30が故障等する。
As described above, the
When the dew point of the raw material fuel is equal to or higher than the dew point threshold value and is high, the raw material fuel having a large amount of water is supplied to the
また、水分量の多い原燃料が燃料電池セル47につながる原燃料流路41を通過すると、原燃料流路41内にも水滴が蓄積し、原燃料流路41の閉塞が生じる。これにより、燃料電池セル47への原燃料の供給が低下し、燃料電池セル47での発電が阻害され、ひいては燃料電池システム30が故障等する。
また、水分量の多い原燃料が脱硫器42に供給されると、脱硫器42内の脱硫剤に水分が蓄積し、脱硫剤での硫黄の吸着性能が低下し、また、脱硫剤にすでに吸着されている硫黄が脱離し、ひいては燃料電池システム30が故障等する。
Further, when the raw material fuel having a large amount of water passes through the raw material
Further, when a raw material fuel having a large amount of water is supplied to the
そこで、異常検出部31は、脱硫器42の上流側の原燃料流路41に設けられた露点センサ49から原燃料の露点を取得する。この原燃料の露点に基づいて、燃料電池制御システム100において、燃料電池システム30の運転が制御される。
Therefore, the
以下に、露点に応じた異常検出部31及び運転制御部33の処理についてさらに説明する。この異常検出部31及び運転制御部33の処理は、管理装置20による処理も含む燃料電池制御システム100全体の処理の一部である。よって、燃料電池制御システム100での処理の流れについて、図6を用いて説明する。図6は、露点に応じた燃料電池制御システムでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、一の燃料電池システム30を燃料電池システム30Aaとし、この燃料電池システム30Aaの異常検出部31が原燃料の露点を監視しているものとする。そして、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30を燃料電池システム30Ab、30Ac・・・とする。
The processing of the
ステップS10:燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaは、燃料電池システム30Aaの露点センサ49から原燃料の露点を取得し、原燃料の露点を監視する。
ステップS11:異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上か否かを判定する。露点閾値は、これに限定されないが、通常の露点より高く、例えば10℃である。なお、原燃料の通常の露点は−10℃以下である。異常検出部31Aaは、露点が露点閾値以上である場合(ステップS11においてYes)は、ステップS12に処理を進める。
一方、異常検出部31Aaは、露点が露点閾値未満の場合(ステップS11においてNo)はステップS10に処理を戻す。これにより、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaの運転を継続する。
Step S10: The abnormality detection unit 31Aa of the fuel cell system 30Aa acquires the dew point of the raw material and fuel from the
Step S11: The abnormality detection unit 31Aa determines whether or not the dew point of the raw material and fuel is equal to or greater than the dew point threshold value. The dew point threshold is, but is not limited to, higher than the normal dew point, for example, 10 ° C. The normal dew point of raw materials and fuel is −10 ° C. or lower. When the dew point is equal to or higher than the dew point threshold value (Yes in step S11), the abnormality detection unit 31Aa proceeds to step S12.
On the other hand, when the dew point is less than the dew point threshold value (No in step S11), the abnormality detection unit 31Aa returns the process to step S10. As a result, the operation control unit 33Aa of the fuel cell system 30Aa continues the operation of the fuel cell system 30Aa.
ステップS12:異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Aa以上であるか否かを判定する。期間閾値Aaは、これに限定されないが、例えば4時間である。
異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Aa以上である場合(ステップS12においてYes)は、異常状態として検出し、ステップS13に処理を進める。
一方、異常検出部31Aaは、継続期間Aが期間閾値Aa未満の場合(ステップS12においてNo)はステップS10に処理を戻す。これにより、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaの運転を継続する。
Step S12: The abnormality detection unit 31Aa determines whether or not the duration A in which the dew point of the raw material and fuel is equal to or greater than the dew point threshold is equal to or greater than the period threshold Aa. The period threshold Aa is, but is not limited to, 4 hours, for example.
When the dew point of the raw material and fuel is equal to or greater than the dew point threshold and the duration A is equal to or greater than the period threshold Aa (Yes in step S12), the abnormality detection unit 31Aa detects it as an abnormal state and proceeds to step S13.
On the other hand, when the duration A is less than the period threshold value Aa (No in step S12), the abnormality detection unit 31Aa returns the process to step S10. As a result, the operation control unit 33Aa of the fuel cell system 30Aa continues the operation of the fuel cell system 30Aa.
ステップS13:異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Aa以上となり異常状態となると、運転制御部33Aaに当該異常状態を出力する。当該運転制御部33Aaは、当該異常状態に基づいて燃料電池システム30Aaの運転を停止する。例えば、運転制御部33Aaは、図4に示す分岐ガス管50Aと原燃料流路41との間に設けられた燃料電池システム30Aaの電磁弁70を閉じる。これにより、燃料電池システム30Aaの燃料電池40への原燃料の供給が停止され、燃料電池システム30Aaでの発電が停止する。
Step S13: When the duration A in which the dew point of the raw material and fuel is equal to or greater than the dew point threshold becomes equal to or greater than the period threshold Aa and an abnormal state occurs, the abnormality detection unit 31Aa outputs the abnormal state to the operation control unit 33Aa. The operation control unit 33Aa stops the operation of the fuel cell system 30Aa based on the abnormal state. For example, the operation control unit 33Aa closes the
ステップS14:異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Aa以上に継続している場合(ステップS12においてYes)は、さらに、継続期間Aが期間閾値Ab以上であるか否かを判定する。
このとき、継続期間Aが期間閾値Aaになった時点で、ステップS13において燃料電池システム30Aaの電磁弁70は閉じられている。よって、例えば、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、現在閉じられている電磁弁70を30分などの所定間隔で開く。燃料電池システム30Aaの露点センサ49は、電磁弁70が開いたことにより原燃料流路41を流れる原燃料の露点を取得する。当該運転制御部33Aaは、露点センサ49が原燃料の露点を検出可能な期間が経過すると、あるいは、露点センサ49が原燃料の露点を検出すると、電磁弁70を再び閉じる。異常検出部31Aaは、露点センサ49から原燃料の露点を取得し、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上であるか否かを判定する。期間閾値Abは、これに限定されないが、期間閾値Aaよりも長く例えば24時間である。
Step S14: In the abnormality detection unit 31Aa, when the duration A in which the dew point of the raw material and fuel is equal to or higher than the dew point threshold value continues to be equal to or higher than the period threshold value Aa (Yes in step S12), the duration A is further set to the period threshold value Ab. It is determined whether or not it is the above.
At this time, when the duration A reaches the period threshold value Aa, the
異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上である場合(ステップS14においてYes)は、異常状態として検出し、ステップS15に処理を進める。
一方、異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab未満である場合(ステップS14においてNo)は、ステップS18に処理を進める。
When the dew point of the raw material and fuel is equal to or greater than the dew point threshold and the duration A is equal to or greater than the period threshold Ab (Yes in step S14), the abnormality detection unit 31Aa detects it as an abnormal state and proceeds to step S15.
On the other hand, when the duration A in which the dew point of the raw material and fuel is equal to or greater than the dew point threshold value is less than the period threshold value Ab (No in step S14), the abnormality detection unit 31Aa proceeds to step S18.
ここで、燃料電池システム30Aaにおいて、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab未満の場合は、燃料電池システム30Aaに供給される原燃料の露点のみ露点閾値以上となっている可能性がある。つまり、燃料電池システム30Aa以外の、類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・に供給される原燃料の露点は露点閾値未満となっている可能性がある。そこで、この場合には、後述のステップS18、S19に処理が進められる。よって、燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転は停止されない。一方、ステップS13において運転が停止された燃料電池システム30Aaにおいて、原燃料の露点が正常閾値以下となった時点で、燃料電池システム30Aaの運転が再開される。 Here, in the fuel cell system 30Aa, when the duration A in which the dew point of the raw material is equal to or higher than the dew point threshold is less than the period threshold Ab, only the dew point of the raw fuel supplied to the fuel cell system 30Aa is equal to or higher than the dew point threshold. There may be. That is, there is a possibility that the dew point of the raw fuel supplied to another fuel cell system 30Ab, 30Ac ... In a similar environment other than the fuel cell system 30Aa is less than the dew point threshold value. Therefore, in this case, the process proceeds to steps S18 and S19 described later. Therefore, the operation of the fuel cell systems 30Ab, 30Ac ... Is not stopped. On the other hand, in the fuel cell system 30Aa whose operation was stopped in step S13, the operation of the fuel cell system 30Aa is restarted when the dew point of the raw material fuel becomes equal to or lower than the normal threshold value.
ステップS15:異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上に継続している異常状態の場合は、ネットワーク35を介して、管理制御部21に当該異常状態を出力する。管理制御部21は、当該異常状態に基づいて、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を停止する。別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は、燃料電池システム30Aaと類似環境にある。
ここで、燃料電池システム30Aaにおいて、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上のあいだ継続している場合は、原燃料の露点が露点閾値以上となっている領域が広がっている可能性が高い。そして、類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・においても露点が露点閾値以上となっている可能性が高い。そこで、このような場合には、管理制御部21は、当該異常状態を異常検出部31Aaから取得し、当該異常状態に基づいて別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を停止する。別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は、燃料電池システム30Aaと類似環境にある。
Step S15: The abnormality detection unit 31Aa contacts the
Here, in the fuel cell system 30Aa, when the duration A in which the dew point of the raw material is equal to or higher than the dew point threshold continues for the period threshold Ab or more, the region where the dew point of the raw material is equal to or higher than the dew point threshold is It is likely to be widespread. Further, there is a high possibility that the dew point is equal to or higher than the dew point threshold value in another fuel cell system 30Ab, 30Ac ... In a similar environment. Therefore, in such a case, the
具体的には、管理制御部21は、ネットワーク35を介して、当該異常状態に基づいて、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転制御部33Ab、33Ac・・・に運転を停止するように指示する。運転制御部33Ab、33Ac・・・は、この指示に基づいて、例えば、電磁弁70を閉じて別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の燃料電池40への原燃料の供給を停止する。これにより、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の燃料電池40への原燃料の供給が停止され、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・での発電が停止する。
Specifically, the
このとき、ステップS13での処理により、燃料電池システム30Aaの運転は停止している。よって、類似環境にある燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・の運転が、燃料電池システム30Aaが取得した異常状態に基づいて一括して停止されている。これにより、類似環境にある燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・が故障等してしまうのを一括して阻止可能である。 At this time, the operation of the fuel cell system 30Aa is stopped by the process in step S13. Therefore, the operations of the fuel cell systems 30Aa, 30Ab, 30Ac ... In a similar environment are collectively stopped based on the abnormal state acquired by the fuel cell system 30Aa. As a result, it is possible to collectively prevent the fuel cell systems 30Aa, 30Ab, 30Ac ... In a similar environment from failing or the like.
ここで、管理制御部21は、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を、図3に示すガス管対応表に基づいて抽出する。具体的には、管理制御部21は、記憶部23のガス管対応表を参照し、燃料電池システム30Aaと同一の分岐ガス管50Aに接続されている燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を抽出する。
Here, the
ここで、地震、洪水及び地滑り等の災害及び配管工事等により、分岐ガス管50Aが破損した場合及び分岐ガス管50Aに隣接する水道管が破損した場合等には、分岐ガス管50Aに周囲の水及び土砂等が流れ込む。この場合、分岐ガス管50Aへの水の流入により分岐ガス管50Aを流通する原燃料の露点が上昇する。この分岐ガス管50Aでの原燃料の露点の上昇を、燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態として検出する。前述の通り燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・は、分岐ガス管50Aに接続されているため、原燃料の露点の上昇の影響を同様に受ける可能性がある。例えば、前述の通り、燃料電池セル47の電極表面のフラデッィング(濡れ)が生じる。また、供給管内にも水滴が蓄積して供給管の閉塞が生じる。さらに、脱硫器42内の脱硫剤に水分が蓄積して脱硫剤での硫黄の吸着性能が低下し、また、脱硫剤にすでに吸着されている硫黄が脱離する。よって、燃料電池セル47での発電が阻害され、ひいては燃料電池システム30が故障等する。
Here, if the
そこで、管理制御部21は、燃料電池システム30Aaと同一の分岐ガス管50Aに接続されている燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を抽出し、その運転を停止させる。これにより、燃料電池システム30Aaと類似環境にある燃料電池システム30Ab、30Ac・・・が故障等してしまうのを阻止可能である。
Therefore, the
ステップS16:上述の通り、類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転が停止された後も、燃料電池システム30Aaの露点センサ49は所定時間間隔で原燃料の露点を取得する。例えば、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、現在閉じられている電磁弁70を30分などの所定間隔で開く。燃料電池システム30Aaの露点センサ49は、電磁弁70が開いたことにより原燃料流路41を流れる原燃料の露点を取得する。当該運転制御部33Aaは、露点センサ49が原燃料の露点を検出可能な期間が経過すると、あるいは、露点センサ49が原燃料の露点を検出すると、電磁弁70を再び閉じる。
Step S16: As described above, even after the operation of the other fuel cell systems 30Ab, 30Ac ... In a similar environment is stopped, the
次に、異常検出部31Aaは、露点センサ49から原燃料の露点を取得し、露点が正常閾値以下であるか否かを判定する。露点が正常閾値を超えている場合(ステップS16においてNo)は、異常検出部31Aaは、運転制御部33Aa、33Ab、33Ac・・・に新たな指示をしない。これにより、類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転制御部33Ab、33Ac・・・は、当該燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を停止したままに制御する。同様に、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、当該燃料電池システム30Aaの運転を停止したままに制御する。
なお、正常閾値は、これに限定されないが、例えば燃料電池システム30が正常に発電可能な原燃料の露点であり、例えば−10℃である。
一方、露点が正常閾値以下である場合(ステップS16においてYes)は、異常検出部31Aaは、ステップS17に処理を進める。
Next, the abnormality detection unit 31Aa acquires the dew point of the raw material and fuel from the
The normal threshold value is not limited to this, but is, for example, the dew point of the raw material and fuel that the
On the other hand, when the dew point is equal to or lower than the normal threshold value (Yes in step S16), the abnormality detection unit 31Aa proceeds to step S17.
ステップS17:異常検出部31Aaは、露点が正常閾値以下である継続期間Bが期間閾値Ba以上であるか否かを判定する。露点が正常閾値以下である継続期間Bが期間閾値Ba以上である場合(ステップS17においてYes)は、異常検出部31Aaは、ステップS19に処理を進める。期間閾値Baは、これに限定されないが、例えば1時間である。
一方、露点が正常閾値以下である継続期間Bが期間閾値Ba未満である場合(ステップS17においてNo)は、異常検出部31Aaは、ステップS16に処理を戻す。この場合、運転制御部33Ab、33Ac・・・は、当該燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を停止したままに制御する。同様に、運転制御部33Aaは、当該燃料電池システム30Aaの運転を停止したままに制御する。
Step S17: The abnormality detection unit 31Aa determines whether or not the duration B in which the dew point is equal to or less than the normal threshold value is equal to or greater than the period threshold value Ba. When the duration B in which the dew point is equal to or less than the normal threshold value is equal to or greater than the period threshold value Ba (Yes in step S17), the abnormality detection unit 31Aa proceeds to step S19. The period threshold value Ba is, but is not limited to, 1 hour, for example.
On the other hand, when the duration B in which the dew point is equal to or less than the normal threshold value is less than the period threshold value Ba (No in step S17), the abnormality detection unit 31Aa returns the process to step S16. In this case, the operation control units 33Ab, 33Ac ... Control the fuel cell systems 30Ab, 30Ac ... While the operation is stopped. Similarly, the operation control unit 33Aa controls the operation of the fuel cell system 30Aa while it is stopped.
ステップS18:異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab未満である場合(ステップS14においてNo)は、現時点の原燃料の露点が正常閾値以下であるか否かを判定する。そして、異常検出部31Aaは、現時点の原燃料の露点が正常閾値を超えている場合(ステップS18においてNo)は、ステップS18の処理を繰り返す。一方、異常検出部31Aaは、現時点の原燃料の露点が正常閾値以下となった場合(ステップS18においてYes)は、ステップS19に処理を進める。 Step S18: In the abnormality detection unit 31Aa, when the duration A in which the dew point of the raw material is equal to or higher than the dew point threshold value is less than the period threshold value Ab (No in step S14), the dew point of the raw material and fuel at the present time is equal to or lower than the normal threshold value. Judge whether or not. Then, when the dew point of the raw material and fuel at the present time exceeds the normal threshold value (No in step S18), the abnormality detection unit 31Aa repeats the process of step S18. On the other hand, when the dew point of the raw material and fuel at the present time is equal to or lower than the normal threshold value (Yes in step S18), the abnormality detection unit 31Aa proceeds to the process in step S19.
ステップS19:露点が正常閾値以下である継続期間Bが期間閾値Ba以上である場合(ステップS17においてYes)は、露点が異常状態ではなくなっている。そこで、異常検出部31Aaは、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転の再開を、管理装置20の管理制御部21に指示する。あるいは、異常検出部31Aaは、露点が異常状態ではなくなっている旨を管理制御部21に出力する。これにより、管理制御部21は、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を再開する。具体的には、管理制御部21は、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転制御部33Ab、33Ac・・・に、運転を再開するように指示する。運転制御部33Ab、33Ac・・・は、この指示に基づいて、例えば、電磁弁70を開き、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の燃料電池40への原燃料の供給を供給する。これにより、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の燃料電池40への原燃料の供給が再開され、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・が発電を再開する。
Step S19: When the duration B in which the dew point is equal to or less than the normal threshold value is equal to or greater than the period threshold value Ba (Yes in step S17), the dew point is not in an abnormal state. Therefore, the abnormality detection unit 31Aa instructs the
また、異常検出部31Aaは、露点が正常閾値以下である継続期間Bが期間閾値Ba以上である場合(ステップS17においてYes)は、露点が異常状態ではなくなったので、運転制御部33Aaに運転を再開するように指示する。あるいは、運転制御部33Aaは、露点が異常状態ではなくなっている旨を異常検出部31Aaから取得する。これにより、運転制御部33Aaは、電磁弁70を開き、燃料電池システム30Aaの燃料電池40に原燃料を供給する。よって、燃料電池システム30Aaの燃料電池40への原燃料の供給が再開され、燃料電池システム30Aaが発電を再開する。
Further, when the dew point is equal to or less than the normal threshold value and the duration B is equal to or greater than the period threshold value Ba (Yes in step S17), the abnormality detection unit 31Aa operates the operation control unit 33Aa because the dew point is no longer in an abnormal state. Instruct to resume. Alternatively, the operation control unit 33Aa acquires from the abnormality detection unit 31Aa that the dew point is no longer in the abnormal state. As a result, the operation control unit 33Aa opens the
なお、前述したが、異常検出部31Aaは、現時点の原燃料の露点が正常閾値以下となった場合(ステップS18においてYes)は、ステップS13において停止した燃料電池システム30Aaの運転の再開を運転制御部33Aaに指示する。あるいは、運転制御部33Aaは、現時点の原燃料の露点が正常閾値以下となった旨を異常検出部31Aaから取得する。これにより、運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaの運転を再開する。 As described above, when the dew point of the raw material and fuel at the present time is equal to or lower than the normal threshold value (Yes in step S18), the abnormality detection unit 31Aa controls the restart of the operation of the fuel cell system 30Aa stopped in step S13. Instruct unit 33Aa. Alternatively, the operation control unit 33Aa acquires from the abnormality detection unit 31Aa that the dew point of the raw material and fuel at the present time is equal to or lower than the normal threshold value. As a result, the operation control unit 33Aa restarts the operation of the fuel cell system 30Aa.
以上のように、燃料電池制御システム100全体において、類似環境にある複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・の運転が、一の燃料電池システム30Aaから検出された異常状態に基づいて一括して停止される。そのため、複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・が、上述した燃料電池セル47での発電の阻害、脱硫器42での硫黄の吸着性能の低下及び脱硫剤に吸着されている硫黄の脱離等により故障等してしまうのを一括して阻止可能である。
As described above, in the entire fuel
(3)原燃料の露点と発電出力との関係の一例
次に、原燃料の露点と発電出力との関係の一例について説明する。
図7は、一の燃料電池システムの露点センサで検出された原燃料の露点と、当該燃料電池システムでの発電出力との関係を時系列で示したグラフである。
以下では、前述と同様に原燃料の露点の異常状態を検出する一の燃料電池システム30を燃料電池システム30Aaとする。そして、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30を燃料電池システム30Ab、30Ac・・・とする。
(3) An example of the relationship between the dew point of raw materials and fuel and the power generation output Next, an example of the relationship between the dew point of raw materials and fuel and the power generation output will be described.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the dew point of raw fuel detected by the dew point sensor of one fuel cell system and the power generation output of the fuel cell system in chronological order.
In the following, one
図7に示すように、燃料電池システム30Aaの露点センサ49は、0時〜6時まで(6時間)の原燃料の露点として約−40℃を検出している。6時からは原燃料の露点が上昇し、露点センサ49は、6時〜12時まで(6時間)の原燃料の露点として約13℃を検出している。その後、12時からは原燃料の露点が−40℃に向かって下降し、露点センサ49は、15時〜24時まで(9時間)の原燃料の露点として約−40℃を検出している。
As shown in FIG. 7, the
燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaは、図6のステップS10〜S13に沿って、6時〜12時まで(6時間)の原燃料の露点が約13℃であることを露点センサ49から取得する。よって、原燃料の露点(約13℃)が露点閾値(10℃)以上である継続期間Aが期間閾値Aa(4時間)以上となった時点で、露点の異常状態が継続している。運転制御部33Aaは、当該異常状態に基づいて、燃料電池システム30Aaの運転を停止する。
The abnormality detection unit 31Aa of the fuel cell system 30Aa acquires from the
なお、ステップS14において、原燃料の露点(約13℃)が露点閾値(10℃)以上である継続期間A(6時間)が期間閾値Ab(24時間)未満(ステップS14においてNo)である。よって、ステップS15の処理は行われず、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転は停止されない。そして、ステップS18に処理が進み、異常検出部31Aaは、12時からは原燃料の露点が−40℃に向かって下降している状態を検出する。露点が正常閾値(−10℃)以下となった時点で、運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaの運転を再開する。
このような燃料電池システム30Aaの運転の制御により、図7に示すように、6時〜15時までの間、燃料電池システム30Aaの運転が停止されている。
In step S14, the duration A (6 hours) at which the dew point (about 13 ° C.) of the raw material and fuel is equal to or higher than the dew point threshold value (10 ° C.) is less than the period threshold value Ab (24 hours) (No in step S14). Therefore, the process of step S15 is not performed, and the operation of the other fuel cell systems 30Ab, 30Ac ... In an environment similar to that of the fuel cell system 30Aa is not stopped. Then, the process proceeds to step S18, and the abnormality detection unit 31Aa detects a state in which the dew point of the raw material and fuel is decreasing toward −40 ° C. from 12:00. When the dew point becomes equal to or lower than the normal threshold value (-10 ° C.), the operation control unit 33Aa restarts the operation of the fuel cell system 30Aa.
Due to such control of the operation of the fuel cell system 30Aa, as shown in FIG. 7, the operation of the fuel cell system 30Aa is stopped from 6:00 to 15:00.
図8は、一の燃料電池システムの露点センサで検出された原燃料の露点と、類似環境にある複数の燃料電池システムでの発電出力との関係を時系列で示したグラフである。
図8に示すように、燃料電池システム30Aaの露点センサ49は、0時〜6時まで(6時間)の原燃料の露点として約−40℃を検出している。6時からは原燃料の露点が上昇し、露点センサ49は、6時〜次の日の9時まで(27時間)の原燃料の露点として約13℃を検出している。その後、次の日の9時からは原燃料の露点が−40℃に向かって下降し、露点センサ49は、次の日の約10時〜24時まで(14時間)の原燃料の露点として約−40℃を検出している。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the dew point of the raw fuel detected by the dew point sensor of one fuel cell system and the power generation output of a plurality of fuel cell systems in a similar environment in chronological order.
As shown in FIG. 8, the
燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaは、図6のステップS10〜S13に沿って、6時〜次の日の9時まで(27時間)の原燃料の露点が約13℃であることを露点センサ49から取得する。よって、原燃料の露点(約13℃)が露点閾値(10℃)以上である継続期間Aが期間閾値Aa(4時間)以上となった時点で、露点の異常状態が継続している。当該運転制御部33Aaは、当該異常状態に基づいて、燃料電池システム30Aaの運転を停止する。
The abnormality detection unit 31Aa of the fuel cell system 30Aa indicates that the dew point of the raw material and fuel from 6:00 to 9:00 the next day (27 hours) is about 13 ° C. according to steps S10 to S13 of FIG. Obtained from
さらに、異常検出部31Aaは、6時〜次の日の9時まで(27時間)の原燃料の露点が約13℃であることを露点センサ49から取得する。異常検出部31Aaは、原燃料の露点(約13℃)が露点閾値(10℃)以上である継続期間Aが期間閾値Ab(24時間)以上(ステップS14においてYes)となった時点を検出する。管理制御部21は、この異常状態を異常検出部31Aaから取得し、当該異常状態に基づいて別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を停止させる。別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は、当該燃料電池システム30Aaと類似環境にある。
Further, the abnormality detection unit 31Aa acquires from the
異常検出部31Aaは、次の日の9時からは原燃料の露点が−40℃に向かって下降し、次の日の約10時〜24時まで(14時間)の原燃料の露点として約−40℃であることを、露点センサ49から取得する。ステップS16〜S19において、原燃料の露点が正常閾値(−10℃)閾値以下である継続期間Bが期間閾値Ba(1時間)以上となった時点で、当該管理制御部21は、燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を再開する。当該運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaの運転を再開する。
〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態に係る燃料電池制御システム及び燃料電池制御方法について、図面を参照して説明する。第1実施形態では、原燃料の露点に基づいて燃料電池制御システム100を制御したが、第2実施形態では、電力供給源80(系統電源)の商用電力(系統電力)の乱れに基づいて燃料電池制御システム100を制御する。以下では、第1実施形態と異なる点を主に説明し、同様の構成については説明を省略する。
(1)燃料電池制御システムの全体構成
第2実施形態の燃料電池制御システム100の全体構成は図1と同じである。
本実施形態では、図1に示すように、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は、共通の分岐電力ライン(第2ライン)13Aを介して商用電力の電力供給源80と接続されており、商用電力の電力供給源80との間で連系運転可能となっている。
図9は、電力ラインと複数の燃料電池システムとの接続構成の一例を示す模式図である。図9に示すように、電力供給源80にメイン電力ライン13α(第1ライン)が接続されている。電力供給源80は、商用電力を供給する供給源である。メイン電力ライン13αからは、複数の分岐電力ライン13A、13B・・・(第2ライン)が分岐している。図1及び図9に示すように、分岐電力ライン13Aには、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)が接続されている。
In the abnormality detection unit 31Aa, the dew point of the raw material and fuel drops toward -40 ° C from 9 o'clock the next day, and the dew point of the raw material and fuel from about 10 o'clock to 24 o'clock the next day (14 hours) is about. Obtain from the
[Second Embodiment]
The fuel cell control system and the fuel cell control method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the fuel
(1) Overall Configuration of Fuel Cell Control System The overall configuration of the fuel
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) With the
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a connection configuration of a power line and a plurality of fuel cell systems. As shown in FIG. 9, the main power line 13α (first line) is connected to the
燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は同一の分岐電力ライン13Aに接続されているため、供給される商用電力に加わる影響が同程度となる環境にあり、類似環境に設置されていると言える。
また、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は、同じ領域内に位置する場合には、類似環境に設置されていると言える。つまり、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)は同じ領域に設置されているため、同一の分岐電力ライン13Aに接続される可能性が高い。
Since the fuel cell system 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Is connected to the same
Further, when the fuel cell systems 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Are located in the same area, it can be said that they are installed in a similar environment. That is, since the fuel cell systems 30A (30Aa, 30Ab, 30Ac ...) Are installed in the same area, there is a high possibility that they will be connected to the same
一方、分岐電力ライン13Bには、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)が接続されている。分岐電力ライン13Aと分岐電力ライン13Bとは異なる分岐電力ラインであり、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)とは異なる環境に設置されている。
On the other hand, the fuel cell system 30B (30Ba, 30Bb, 30Bc ...) Is connected to the
そして、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は同一の分岐電力ライン13Bに接続されているため、供給される商用電力に加わる影響が同程度となる環境にあり、類似環境に設置されていると言える。また、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc・・・)は、同じ領域内に位置する場合には、類似環境に設置されていると言える。
Since the fuel cell system 30B (30Ba, 30Bb, 30Bc ...) Is connected to the same
なお、本実施形態では、電力供給源80に接続されたメイン電力ライン13αから分岐電力ライン13A、13B・・・が分岐している。しかし、電力ラインの分岐の形態はこれに限定されず、さらに複数段で分岐していてもよい。例えば、メイン電力ライン13αから分岐電力ライン13Aが分岐し、分岐電力ライン13Aからさらに分岐ガス管が分岐していてもよい。
In this embodiment, the
上記図1、図9に示す燃料電池制御システム100において行われる制御の概要は、第1実施形態と同様である。一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)が商用電力の異常状態を検出する。そして、複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・(類似環境にある第1及び第2燃料電池システム)は、一の燃料電池システム30Aa(第1燃料電池システム)が取得した異常状態によって、それらの運転への悪影響を減らすように一括して制御される。
(2)各部の構成
(2−1)管理装置
以下に、管理装置20について説明する。管理装置20は、管理制御部21と、記憶部23とを備えている。
記憶部23は、例えば、前述の図9に示す電力ライン13(13α、13A、13B・・・)と燃料電池システム30との接続関係を示す電力ライン対応表を記憶している。図10は電力ライン対応表の一例である。図10の電力ライン対応表では、図9の接続関係に対応するように、分岐電力ライン13Aと、燃料電池システム30A(30Aa、30Ab、30Ac・・・)とが対応づけられている。また、図9の電力ライン対応表では、分岐電力ライン13Bと、燃料電池システム30B(30Ba、30Bb、30Bc、30Bd・・・)とが対応づけられている。この図10の電力ライン対応表により、同一の分岐電力ライン13A、13B・・・に接続されていることで、類似環境にある燃料電池システム30を把握することができる。
The outline of the control performed in the fuel
(2) Configuration of Each Part (2-1) Management Device The
The storage unit 23 stores, for example, a power line correspondence table showing the connection relationship between the power lines 13 (13α, 13A, 13B ...) Shown in FIG. 9 and the
管理制御部21は、一の燃料電池システム30の異常検出部31から、ネットワーク35を介して異常状態を取得する。管理制御部21は、一の燃料電池システム30と類似環境にある燃料電池システム30を、記憶部23に記憶されている図10の電力ライン対応表から抽出する。例えば、管理制御部21は、異常状態を検出した一の燃料電池システム30が燃料電池システム30Aaである場合には、図10を参照し、燃料電池システム30Aaと同一の分岐電力ライン13Aに接続されている燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を抽出する。そして、管理制御部21は、抽出した燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を、ネットワーク35を介して制御する。
(2−2)燃料電池システム
第2実施形態の燃料電池システム30の構成は図4の通りであり、電力変換装置は図5の通りであるので、これらの説明を省略する。
以下では、異常検出部31及び運転制御部33について、管理装置20との関係も含めて説明する。
The
(2-2) Fuel Cell System The configuration of the
Hereinafter, the
本実施形態では、一の燃料電池システム30の異常検出部31は、電力供給源80から当該燃料電池システム30に供給される商用電力(系統電力)の異常状態を検出する。そして、当該燃料電池システム30の運転制御部33は、当該燃料電池システム30の異常検出部31が検出した異常状態に基づいて、当該燃料電池システム30の運転を制御する。また、管理装置20は、当該燃料電池システム30の異常検出部31が検出した異常状態に基づいて、当該燃料電池システム30と類似環境にある別の燃料電池システム30の運転を制御する。
In the present embodiment, the
前述のように、異常検出部31は、商用電力の異常状態を検出するが、これは以下の理由による。
例えば大雨、雷及び暴風などに起因して、電力供給源80からの商用電力を供給する電線が切れ、また、大電流が商用電力に加わるなどし、商用電力の電圧変動、商用電力の周波数変動、及び商用電力の供給停止などが起こる場合がある。このように商用電力が不安定となることで、類似環境にある複数の燃料電池システム30の運転も不安定となり、故障などして運転を継続できない可能性がある。
As described above, the
For example, due to heavy rain, lightning, storm, etc., the electric wire that supplies commercial power from the
そこで、異常検出部31は、商用電力と連系している電力変換装置60の平滑回路63から出た電力を検出し、商用電力が不安定か否かを判定する。そして、判定結果に基づいて、燃料電池制御システム100において、燃料電池システム30の運転が制御される。
Therefore, the
以下に、検出された商用電力に応じた異常検出部31及び運転制御部33の処理についてさらに説明する。この異常検出部31及び運転制御部33の処理は、管理装置20による処理も含む燃料電池制御システム100全体の処理の一部である。よって、燃料電池制御システム100での処理の流れについて、図11を用いて説明する。図11は、商用電力の乱れに応じた燃料電池制御システムでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、一の燃料電池システム30を燃料電池システム30Aaとし、この燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが検出電力の状態を監視しているものとする。そして、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30を燃料電池システム30Ab、30Ac・・・とする。
The processing of the
ステップS30:燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaは、燃料電池システム30Aaの電力変換装置60から商用電力を取得し、燃料電池システム30Aaが接続されている分岐電力ライン13Aの商用電力を監視する。
ステップS31:分岐電力ライン13Aが切れ、また、分岐電力ライン13Aに大電流が加わると、分岐電力ライン13Aの商用電力が許容変動範囲以上に上下して、商用電力が乱れる。異常検出部31Aaは、商用電力にこのような乱れがあるか否かを判定する。異常検出部31Aaは、商用電力に乱れがあると判定すると(ステップS31においてYes)、ステップS32に処理を進める。
一方、異常検出部31Aaは、商用電力が許容変動範囲以内であり、商用電力に乱れがないと判定すると(ステップS31においてNo)ステップS30に処理を戻す。これにより、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaを商用電力の電力供給源80から切り離さず、運転を継続する。
Step S30: The abnormality detection unit 31Aa of the fuel cell system 30Aa acquires commercial power from the
Step S31: When the
On the other hand, when the abnormality detection unit 31Aa determines that the commercial power is within the permissible fluctuation range and the commercial power is not disturbed (No in step S31), the process returns to step S30. As a result, the operation control unit 33Aa of the fuel cell system 30Aa does not disconnect the fuel cell system 30Aa from the
ステップS32:異常検出部31Aaは、商用電力に乱れがある場合、運転制御部33Aaにこの状態を出力する。当該運転制御部33Aaは、当該状態に基づいて、燃料電池システム30Aaを電力供給源80から切り離す。なお、燃料電池システム30Aaでは継続して発電を行っている。
Step S32: When the commercial power is disturbed, the abnormality detection unit 31Aa outputs this state to the operation control unit 33Aa. The operation control unit 33Aa disconnects the fuel cell system 30Aa from the
ステップS33:異常検出部31Aaは、商用電力が許容変動範囲以上に上下する等、商用電力に乱れがある回数がX時間でY回以上か否かを判定する。X時間は、これに限定されないが、例えば5分である。Y回は、これに限定されないが、例えば3回である。
異常検出部31Aaは、商用電力の乱れの回数がX時間でY回以上である場合(ステップS33においてYes)は、異常状態として検出し、ステップS34に処理を進める。
一方、異常検出部31Aaは、商用電力の乱れの回数がX時間でY回未満の場合(ステップS33においてNo)はステップS36に処理を進める。これにより、燃料電池システム30Aaは、商用電力の電力供給源80と連系状態に復帰する。
Step S33: The abnormality detection unit 31Aa determines whether or not the number of times the commercial power is disturbed is Y or more in X time, such as the commercial power fluctuating above the permissible fluctuation range. The X time is, for example, 5 minutes, but is not limited to this. The Y times are not limited to this, but are, for example, three times.
When the number of times of disturbance of the commercial power is Y times or more in X hours (Yes in step S33), the abnormality detection unit 31Aa detects it as an abnormal state and proceeds to the process in step S34.
On the other hand, when the number of times of disturbance of the commercial power is less than Y times in X time (No in step S33), the abnormality detection unit 31Aa proceeds to the process in step S36. As a result, the fuel cell system 30Aa returns to the state of interconnection with the
ここで、燃料電池システム30Aaにおいて、商用電力の乱れの回数がX時間でY回未満の場合は、燃料電池システム30Aaのみの不具合及び分岐電力ライン13Aのみの不具合等により、燃料電池システム30Aaに供給される商用電力のみが許容変動範囲を超えて変動している可能性がある。つまり、燃料電池システム30Aa以外の燃料電池システム30Ab、30Acに供給される商用電力の変動は許容変動範囲以内である可能性がある。そこで、商用電力が許容変動範囲を超えて変動している回数がX時間でY回未満の場合は、燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は電力供給源80から切り離さない。一方、上記の通り、燃料電池システム30Aaと商用電力の電力供給源80とを連系状態に戻す。
Here, in the fuel cell system 30Aa, when the number of times of disturbance of commercial power is less than Y times in X hours, it is supplied to the fuel cell system 30Aa due to a defect of only the fuel cell system 30Aa or a defect of only the
ステップS34:異常検出部31Aaは、商用電力の乱れの回数がX時間でY回以上の異常状態の場合は、ネットワーク35を介して、管理制御部21に当該異常状態を出力する。管理制御部21は、当該異常状態に基づいて、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を電力供給源80から切り離す。別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は、燃料電池システム30Aaと類似環境にある。
ここで、燃料電池システム30Aaにおいて、商用電力の乱れの回数がX時間でY回以上である場合は、商用電力が変動している領域が広がっており、燃料電池システム30Ab、30Ac・・・に供給される商用電力も許容変動範囲を超えている可能性が高い。そこで、このような場合には、管理制御部21は、当該異常状態を異常検出部31Aaから取得し、当該異常状態に基づいて別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を電力供給源80から切り離す。
Step S34: When the number of times of disturbance of the commercial power is Y times or more in X hours, the abnormality detection unit 31Aa outputs the abnormal state to the
Here, in the fuel cell system 30Aa, when the number of disturbances of the commercial power is Y times or more in X hours, the region where the commercial power fluctuates is widened, and the fuel cell systems 30Ab, 30Ac ... It is highly possible that the supplied commercial power also exceeds the permissible fluctuation range. Therefore, in such a case, the
この時の切り離しは、管理制御部21が行ってもよいし、管理制御部21からネットワーク35を介して切り離しの指示を受けた運転制御部33Ab、33Ac・・・が行ってもよい。なお、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は、当該燃料電池システム30Aaと類似環境にある。
The disconnection at this time may be performed by the
このとき、ステップS32での処理により、燃料電池システム30Aaは商用電力の電力供給源80から切り離されている。よって、燃料電池制御システム100において、類似環境にある燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・が、燃料電池システム30Aaが取得した異常状態に基づいて一括して商用電力の電力供給源80から切り離されている。これにより、類似環境にある燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・が故障等してしまうのを一括して阻止可能である。
At this time, the fuel cell system 30Aa is separated from the
ここで、管理制御部21は、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を、図10に示す電力ライン対応表に基づいて抽出する。具体的には、管理制御部21は、記憶部23の電力ライン対応表を参照し、燃料電池システム30Aaと同一の分岐電力ライン13Aに接続されている燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を抽出する。
Here, the
ここで、大雨、雷及び暴風などに起因して、商用電力の電力供給源80からの商用電力を供給する分岐電力ライン13Aが切れ、また、大電流が商用電力に加わるなどし、分岐電力ライン13Aの商用電力の電圧変動、商用電力の周波数変動、及び商用電力の供給停止などが起こる場合がある。この場合、分岐電力ライン13Aでの商用電力が許容変動範囲を超えて変動する。この分岐電力ライン13Aでの商用電力の変動を、燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態として検出する。前述の通り燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・は、分岐電力ライン13Aに接続されているため、同様に商用電力の変動の影響を受ける可能性がある。
Here, due to heavy rain, lightning, storm, etc., the
そこで、管理制御部21は、燃料電池システム30Aaと同一の分岐電力ライン13Aに接続されている燃料電池システム30Ab、30Ac・・・を抽出し、商用電力の電力供給源80から切り離す。これにより、燃料電池システム30Aaと類似環境にある燃料電池システム30Ab、30Ac・・・が故障等してしまうのを阻止可能である。
Therefore, the
ステップS35:異常検出部31Aaは、商用電力の電力供給源80から切り離しを行ってからZ時間経過したか否かを判定する。Z時間は、これに限定されないが、例えば1時間である。異常検出部31Aaは、Z時間が経過している場合はステップS36に処理を進め、Z時間が経過していない場合はステップS35の処理を繰り返す。
ステップS36:異常検出部31Aaは、商用電力の電力供給源80から切り離しを行ってからZ時間経過した場合は、運転制御部33Aa及び管理制御部21に、各燃料電池システム30と電力供給源80との連系状態を復帰させるように指示する。あるいは、異常検出部31Aaは、電力供給源80から切り離しを行ってからZ時間経過している旨を運転制御部33Aa及び管理制御部21に出力する。これにより、運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaと電力供給源80との連系状態を復帰させる。また、管理制御部21は、別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・と電力供給源80との連系状態を復帰させる。
Step S35: The abnormality detection unit 31Aa determines whether or not Z time has elapsed since the disconnection from the
Step S36: When Z time has elapsed since the abnormality detection unit 31Aa was disconnected from the
なお、前述したが、異常検出部31Aaは、商用電力の乱れの回数がX時間でY回未満の場合(ステップS33においてNo)は、ステップS32において商用電力の電力供給源80と切り離した燃料電池システム30Aaの連系状態を復帰させるように運転制御部33Aaに指示する。あるいは、異常検出部31Aaは、商用電力の乱れの回数がX時間でY回未満である旨を運転制御部33Aに出力する。これにより、運転制御部33Aaは、燃料電池システム30Aaと商用電力の電力供給源80との連系状態を復帰させる。
As described above, when the number of disturbances of the commercial power is less than Y times in X hours (No in step S33), the abnormality detection unit 31Aa is a fuel cell separated from the
[別実施形態]
(1)上記実施形態では、複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・がそれぞれ、異常検出部31A(31Aa、31Ab、31Ac・・・)及び運転制御部33A(33Aa、33Ab、33Ac・・・)を備えている。しかし、複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・のうち少なくとも一つが異常検出部31を備えていればよい。例えば、燃料電池システム30Aaが異常検出部31Aaを備えており、他の複数の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・が異常検出部31を備えていない構成であってもよい。この場合、燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態を検出すると、管理制御部21は、異常検出部31Aaが検出した異常状態に基づいて、他の複数の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を制御する。
[Another Embodiment]
(1) In the above embodiment, the plurality of fuel cell systems 30Aa, 30Ab, 30Ac ... Are the abnormality detection unit 31A (31Aa, 31Ab, 31Ac ...) and the operation control unit 33A (33Aa, 33Ab, 33Ac ...), respectively.・ ・) Is provided. However, at least one of the plurality of fuel cell systems 30Aa, 30Ab, 30Ac ... May be provided with the
(2)上記実施形態では、一の燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが所定レベル以上の異常状態を検出し、管理制御部21が当該燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaから異常状態を取得する。そして、管理制御部21は、当該異常状態に基づいて、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を制御する。なお、所定レベル以上とは、例えば、露点が露点閾値である継続期間Aが期間閾値Ab以上である場合、商用電力の乱れがX時間でY回以上検出された場合等である。
(2) In the above embodiment, the abnormality detection unit 31Aa of one fuel cell system 30Aa detects an abnormality state of a predetermined level or higher, and the
しかし、管理制御部21が取得する異常状態は、燃料電池システム30Aaのみからの異常状態に限られない。例えば、管理制御部21は、燃料電池システム30Aa以外の複数の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・のうち一部の燃料電池システム30それぞれの異常検出部31から、各異常状態を取得してもよい。複数の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・は、燃料電池システム30Aaと類似環境にある。
ここで、一部の燃料電池システム30には、少なくとも2以上の燃料電池システム30が含まれる。この場合、管理制御部21は、一部の燃料電池システム30それぞれの異常検出部31が取得した異常状態に基づいて、つまり、一の燃料電池システム30からの一の異常状態ではなく、複数の燃料電池システム30からの複数の異常状態に基づいて、複数の燃料電池システム30Aa、Ab、Ac・・・が異常状態にあるとみなしてもよい。
However, the abnormal state acquired by the
Here, some
そして、一部の燃料電池システム30それぞれの運転制御部33が、当該燃料電池システム30それぞれの異常検出部31が検出した各異常状態に基づいて、運転の停止及び切り離し等により運転を制御する。また、管理制御部21は、類似環境にある複数の燃料電池システム30のうち、一部の燃料電池システム30以外のその他の燃料電池システム30について、一部の燃料電池システム30が検出した複数の異常状態に基づいて運転を制御する。
このとき、管理制御部21は、一部の燃料電池システム30が検出した複数の異常状態のうち任意の一の異常状態に基づいて、その他の燃料電池システム30の運転を停止し又は切り離す等して運転を制御してもよい。また、管理制御部21は、一部の燃料電池システム30が検出した複数の異常状態のうち最も異常状態の程度が悪い一の異常状態に基づいて、その他の燃料電池システム30の運転を制御してもよい。また、管理制御部21は、一部の燃料電池システム30が検出した複数の異常状態を平均化した異常状態に基づいて、その他の燃料電池システム30の運転を制御してもよい。
Then, the
At this time, the
なお、上記では、燃料電池システム30Aa以外の複数の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・のうち一部の燃料電池システム30それぞれの異常検出部31から、各異常状態を取得する。そして、この異常状態に基づいて、燃料電池システム30の運転の停止又は切り離し等による運転の制御が行われる。しかし、燃料電池システム30の運転を再開する場合又は電力供給源80と連系状態に復帰する場合においても、燃料電池システム30Aa以外の一部の燃料電池システム30それぞれの異常検出部31が検出した状態が利用されてもよい。前記状態とは、露点の温度の状態及び商用電力の状態等である。
In the above, each abnormality state is acquired from the
(3)上記実施形態では、一の燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態を検出し、燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaが燃料電池システム30Aaの運転を制御する。また、管理制御部21が当該燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaから異常状態を取得し、当該異常状態に基づいて、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を制御する。
しかし、一の燃料電池システム30Aaの運転もまた、管理制御部21が、異常検出部31Aaから取得した異常状態に基づいて制御してもよい。例えば、一の燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態を検出する。管理制御部21が、ネットワーク35を介して、当該燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaから異常状態を取得する。そして、管理制御部21は、当該異常状態に基づいて、複数の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・だけでなく、燃料電池システム30Aaの運転をネットワーク35を介して制御する。
また、上記実施形態では、運転制御部33Aaが、燃料電池システム30Aaの運転を停止状態から再開させ、また、電力供給源80と切り離された状態から復帰させる。しかし、管理制御部21が、燃料電池システム30Aaの運転を停止状態から再開させ、また、電力供給源80と切り離された状態から復帰させてもよい。
(3) In the above embodiment, the abnormality detection unit 31Aa of one fuel cell system 30Aa detects the abnormal state, and the operation control unit 33Aa of the fuel cell system 30Aa controls the operation of the fuel cell system 30Aa. Further, the
However, the operation of one fuel cell system 30Aa may also be controlled by the
Further, in the above embodiment, the operation control unit 33Aa restarts the operation of the fuel cell system 30Aa from the stopped state, and also returns the fuel cell system 30Aa from the state of being disconnected from the
(4)上記第1実施形態では、異常検出部31Aaは、原燃料の露点が露点閾値以上であり、かつ原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上の場合に、異常状態として検出する。しかし、異常検出部31Aaは、継続期間Aとは関係なく、原燃料の露点が露点閾値以上である場合に、異常状態として検出してもよい。
上記第2実施形態では、異常検出部31Aaは、商用電力の乱れの回数がX時間でY回以上である場に、異常状態として検出する。しかし、異常検出部31Aaは、回数に関係なく、商用電力の乱れがある場合に、異常状態として検出してもよい。
(4) In the first embodiment, the abnormality detection unit 31Aa has a case where the dew point of the raw material and fuel is equal to or higher than the dew point threshold value and the duration A in which the dew point of the raw material and fuel is equal to or higher than the dew point threshold value is equal to or higher than the period threshold value Ab. Detect as an abnormal condition. However, the abnormality detection unit 31Aa may detect as an abnormal state when the dew point of the raw material and fuel is equal to or higher than the dew point threshold value regardless of the duration A.
In the second embodiment, the abnormality detection unit 31Aa detects as an abnormal state when the number of disturbances of the commercial power is Y times or more in X hours. However, the abnormality detection unit 31Aa may detect as an abnormal state when there is a disturbance in commercial power regardless of the number of times.
(5)上記第1実施形態では、異常検出部31Aaは、分岐ガス管50Aの破損等により、分岐ガス管50Aを流れる原燃料の露点が露点閾値以上であり、かつ原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上の場合に、異常状態として検出する。しかし、分岐ガス管50Aの上流のメインガス管50αの破損等により、分岐ガス管50Aを流れる原燃料の露点が露点閾値以上であり、かつ原燃料の露点が露点閾値以上である継続期間Aが期間閾値Ab以上の場合に、異常状態として検出してもよい。そして、分岐ガス管50Aに接続されている複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・を一括して停止してもよい。そのほか、メインガス管50αには、他に分岐ガス管50B・・・も接続されている。よって、分岐ガス管50Aに接続されている燃料電池システム30だけでなく、分岐ガス管50B・・・に接続されている複数の燃料電池システム30も一括して停止してもよい。
(5) In the first embodiment, in the abnormality detection unit 31Aa, the dew point of the raw material flowing through the
また、上記第2実施形態では、分岐電力ライン13Aが切れ、また、分岐電力ライン13Aに大電流が商用電力に加わるなどし、分岐電力ライン13Aの商用電力の変動及び商用電力の供給停止などが起こる場合を異常状態として検出している。しかし、分岐電力ライン13Aの上流のメイン電力ライン13αが切れる等した場合、ひいてはメイン電力ライン13αに接続される分岐電力ライン13Aの商用電力の変動等が生じる。よって、このような場合も、異常状態として検出してもよい。そして、分岐電力ライン13Aに接続されている複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・を一括して停止してもよい。そのほか、メイン電力ライン13αには、他に分岐電力ライン13B・・・も接続されている。よって、分岐電力ライン13Aに接続されている燃料電池システム30だけでなく、分岐電力ライン13B・・・に接続されている複数の燃料電池システム30も一括して停止してもよい。
Further, in the second embodiment, the
(6)上記実施形態では、露点センサ49は、図4に示すように、原燃料流路41に設けられている。しかし、露点センサ49は、原燃料の露点が検出できればよく、設けられる場所は図4に限られない。図12は、露点センサの別の配置を示す燃料電池システムの構成図である。図12に示すように、露点センサ49は、電磁弁70の近傍の分岐ガス管50Aに設けられている。
このように分岐ガス管50Aに露点センサ49を設けることで、前述の図6ステップS14及びステップS16において一時的に電磁弁70を開く必要はない。
(6) In the above embodiment, the
By providing the
(7)上記実施形態では、一の燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態を検出する。そして、管理制御部21が当該燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaから異常状態を取得する。管理制御部21は、当該異常状態に基づいて、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を制御する。また、一の燃料電池システム30Aaの運転制御部33Aaは、異常検出部31Aaから異常状態を取得する。そして、運転制御部33Aaは、異常状態に基づいて燃料電池システム30Aaの運転を制御する。
しかし、一の燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態を検出すると、異常状態を管理制御部21に出力するのではなく、当該異常状態に基づいて、管理制御部21に燃料電池システム30の運転停止及び電力供給源80との切り離し等の指示を送るようにしてもよい。管理制御部21は、指示を受けて、燃料電池システム30Aaと類似環境にある別の燃料電池システム30Ab、30Ac・・・の運転を、指示に基づいて制御する。
また、一の燃料電池システム30Aaの異常検出部31Aaが異常状態を検出すると、異常状態を運転制御部33Aaに出力するのではなく、当該異常状態に基づいて、運転制御部33Aaに燃料電池システム30の運転停止及び電力供給源80との切り離し等の指示を送るようにしてもよい。
(7) In the above embodiment, the abnormality detection unit 31Aa of one fuel cell system 30Aa detects the abnormality state. Then, the
However, when the abnormality detection unit 31Aa of one fuel cell system 30Aa detects an abnormal state, the
Further, when the abnormality detection unit 31Aa of one fuel cell system 30Aa detects an abnormal state, the
(8)上記実施形態では、露点の状態及び商用電力の状態が異常状態か否かを検出している。しかし、異常状態か否かを判断する対象は、露点及び商用電力に限られない。
例えば、一の燃料電池システム30が、大気に含まれる異物の量が閾値以上であることを検出した場合に異常状態として判断してもよい。さらに、異物の量が閾値以上である継続期間が所定期間以上であると判定した場合に異常状態として判断してもよい。比較的多い量の異物が空気とともに燃料電池システム30に取り込まれて、燃料電池システム30が運転を継続できず、また、燃料電池システムが故障する可能性がある。そこで、前述の状態が検出された場合は異常状態として検出し、当該燃料電池システム30及び管理装置20により、類似環境にある複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・の運転を一括して停止する。
(8) In the above embodiment, it is detected whether or not the state of the dew point and the state of commercial power are abnormal states. However, the target for determining whether or not it is in an abnormal state is not limited to the dew point and commercial power.
For example, when one
また、例えば、一の燃料電池システム30が、気温が閾値以上であることを検出した場合、あるいは気温が閾値以上である継続期間が所定期間以上であると判定した場合に異常状態として判断してもよい。例えば気温が35℃以上である状態が10時間以上続いた場合などである。この場合には、気温が高いため、燃料電池システム30の燃料電池40から出た燃焼排ガスを熱交換器において十分に冷却できず、燃焼排ガス中の水分を十分に凝縮して改質水として回収できない。よって、改質器43に供給する改質水が不足し、水自立運転が阻害される。例えば、燃料電池システム30の外部から水を供給できない場合には、燃料電池システム30の運転を継続できず、また、燃料電池システム30が故障する可能性がある。そこで、前述の状態が検出された場合は異常状態として検出し、当該燃料電池システム30及び管理装置20により、類似環境にある複数の燃料電池システム30Aa、30Ab、30Ac・・・の運転を一括して停止する。
Further, for example, when one
なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The configuration disclosed in the above embodiment (including another embodiment, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configuration disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction. The embodiments disclosed in the present specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
13α :メイン電力ライン(第1ライン)
13A :分岐電力ライン(第2ライン)
13B :分岐電力ライン(第2ライン)
20 :管理装置
30Aa :燃料電池システム(第1燃料電池システム)
30Ab :燃料電池システム(第2燃料電池システム)
30Ac :燃料電池システム(第2燃料電池システム)
31 :異常検出部
33 :運転制御部
35 :ネットワーク
40 :燃料電池
42 :脱硫器
47 :燃料電池セル
49 :露点センサ(露点検出部)
50α :メインガス管(第1配管)
50A :分岐ガス管(第2配管)
50B :分岐ガス管(第2配管)
80 :商用電力の電力供給源(系統電源)
100 :燃料電池制御システム
13α: Main power line (1st line)
13A: Branch power line (second line)
13B: Branch power line (second line)
20: Management device 30Aa: Fuel cell system (first fuel cell system)
30Ab: Fuel cell system (second fuel cell system)
30Ac: Fuel cell system (second fuel cell system)
31: Abnormality detection unit 33: Operation control unit 35: Network 40: Fuel cell 42: Desulfurizer 47: Fuel cell cell 49: Dew point sensor (dew point detection unit)
50α: Main gas pipe (first pipe)
50A: Branch gas pipe (second pipe)
50B: Branch gas pipe (second pipe)
80: Power supply source of commercial power (system power supply)
100: Fuel cell control system
Claims (7)
前記複数の燃料電池システムとネットワークを介して通信可能に接続されている管理装置と、
を備える燃料電池制御システムであって、
前記第1燃料電池システムは、
前記第1燃料電池システムの運転に影響を与える異常状態及び所定レベル以上の異常状態を検出し、前記ネットワークを介して前記管理装置に出力する異常検出部と、
前記第1燃料電池システムを制御する運転制御部とを有し、
前記管理装置は、前記第1燃料電池システムの前記異常検出部から、前記ネットワークを介して前記所定レベル以上の異常状態を取得し、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムを制御し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムの運転制御部は、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムを制御する、燃料電池制御システム。 A plurality of fuel cell systems including a first fuel cell system and a second fuel cell system in an environment similar to that of the first fuel cell system.
A management device that is communicably connected to the plurality of fuel cell systems via a network,
It is a fuel cell control system equipped with
The first fuel cell system is
An abnormality detection unit that detects an abnormal state affecting the operation of the first fuel cell system and an abnormal state of a predetermined level or higher and outputs the abnormal state to the management device via the network.
It has an operation control unit that controls the first fuel cell system, and has an operation control unit.
The management device acquires an abnormal state of the predetermined level or higher from the abnormality detecting unit of the first fuel cell system via the network, and based on the abnormal state of the predetermined level or higher, the second fuel cell system. Control and
A fuel cell control system in which the management device or the operation control unit of the first fuel cell system controls the first fuel cell system based on the abnormal state.
燃料ガス中の硫黄を除去する脱硫剤を含む脱硫器と、
前記脱硫器を通過した燃料ガスと空気とを反応させて発電する燃料電池セルと、
前記脱硫器に供給する燃料ガスの露点を検出する露点検出部とをさらに有し、
前記異常検出部は、前記燃料ガスの露点が露点閾値以上である継続期間が所定期間以上と判定すると、前記異常状態として検出し、かつ、前記継続期間が前記所定期間よりも長い別の所定期間以上と判定すると、前記所定レベル以上の異常状態として検出し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムの運転制御部は、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムの運転を停止し、
前記管理装置は、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムの運転を停止する、請求項1に記載の燃料電池制御システム。 The first fuel cell system is
A desulfurizer containing a desulfurizing agent that removes sulfur in the fuel gas,
A fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas that has passed through the desulfurizer with air,
It also has a dew point detection unit that detects the dew point of the fuel gas supplied to the desulfurizer.
When the abnormality detection unit determines that the duration at which the dew point of the fuel gas is equal to or greater than the dew point threshold is equal to or longer than a predetermined period, the abnormality detection unit detects the abnormal state and the duration is longer than the predetermined period. If it is determined to be the above, it is detected as an abnormal state of the predetermined level or higher, and it is detected.
The management device or the operation control unit of the first fuel cell system stops the operation of the first fuel cell system based on the abnormal state.
The fuel cell control system according to claim 1, wherein the management device stops the operation of the second fuel cell system based on an abnormal state of the predetermined level or higher.
燃料ガス中の硫黄を除去する脱硫剤を含む脱硫器と、
前記脱硫器を通過した燃料ガスと空気とを反応させて発電する燃料電池セルとを有し、
前記第1燃料電池システムの前記脱硫器には、前記燃料ガスの流路である第1配管から分岐する第2配管が接続されており、前記第2燃料電池システムの前記脱硫器には、前記第2配管が接続されていることで、前記第1燃料電池システム及び前記第2燃料電池システムは前記類似環境に設置されている、請求項2に記載の燃料電池制御システム。 The second fuel cell system
A desulfurizer containing a desulfurizing agent that removes sulfur in the fuel gas,
It has a fuel cell that generates electricity by reacting the fuel gas that has passed through the desulfurizer with air.
A second pipe branching from the first pipe, which is a flow path for the fuel gas, is connected to the desulfurizer of the first fuel cell system, and the desulfurizer of the second fuel cell system is connected to the second pipe. The fuel cell control system according to claim 2, wherein the first fuel cell system and the second fuel cell system are installed in the similar environment by connecting the second pipe.
前記異常検出部は、前記系統電源の系統電力が許容変動範囲を超えて変動すると前記異常状態として検出し、かつ、前記系統電源の系統電力が許容変動範囲を超えて変動している回数が、所定期間内に所定回数以上であると判定すると、前記所定レベル以上の異常状態として検出し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムの運転制御部は、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムを前記系統電源から切り離し、
前記管理装置は、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムを前記系統電源から切り離す、請求項1に記載の燃料電池制御システム。 The first and second fuel cell systems are connected to a grid power source, and the generated power generated by the first fuel cell system and the generated power generated by the second fuel cell system are interconnected with the grid power source. It is possible,
When the system power of the system power supply fluctuates beyond the permissible fluctuation range , the abnormality detection unit detects the abnormal state, and the number of times the system power of the system power supply fluctuates beyond the permissible fluctuation range is determined. If it is determined that the number of times is equal to or greater than the predetermined number of times within the predetermined period, it is detected as an abnormal state of the predetermined level or higher.
The management device or the operation control unit of the first fuel cell system disconnects the first fuel cell system from the system power supply based on the abnormal state.
The fuel cell control system according to claim 1, wherein the management device disconnects the second fuel cell system from the system power supply based on an abnormal state of the predetermined level or higher.
前記複数の燃料電池システムとネットワークを介して通信可能に接続されている管理装置と、
を備える燃料電池制御システムにおける燃料電池制御方法であって、
前記第1燃料電池システムは、前記第1燃料電池システムの運転に影響を与える異常状態及び所定レベル以上の異常状態を検出し、前記ネットワークを介して前記管理装置に出力し、
前記管理装置は、前記ネットワークを介して前記所定レベル以上の異常状態を取得し、前記所定レベル以上の異常状態に基づいて前記第2燃料電池システムを制御し、
前記管理装置又は前記第1燃料電池システムは、前記異常状態に基づいて前記第1燃料電池システムを制御する、燃料電池制御方法。 A plurality of fuel cell systems including a first fuel cell system and a second fuel cell system in an environment similar to that of the first fuel cell system.
A management device that is communicably connected to the plurality of fuel cell systems via a network,
It is a fuel cell control method in a fuel cell control system including.
The first fuel cell system detects an abnormal state affecting the operation of the first fuel cell system and an abnormal state of a predetermined level or higher, and outputs the abnormal state to the management device via the network.
The management device acquires the abnormal state of the predetermined level or higher via the network, and controls the second fuel cell system based on the abnormal state of the predetermined level or higher.
A fuel cell control method in which the management device or the first fuel cell system controls the first fuel cell system based on the abnormal state.
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