JPH0282462A - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- JPH0282462A JPH0282462A JP63233900A JP23390088A JPH0282462A JP H0282462 A JPH0282462 A JP H0282462A JP 63233900 A JP63233900 A JP 63233900A JP 23390088 A JP23390088 A JP 23390088A JP H0282462 A JPH0282462 A JP H0282462A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は改質装置と燃料電池とインバータとを伺えて構
成される燃料電池発電システムに係わり、特に本システ
ムの負荷変化時に改質装置各部の温度変動により生じる
改質装置反応管の熱疲労を低減し、改質装置の長寿命化
を達成させるようにした燃料電池発電システムに間する
。
成される燃料電池発電システムに係わり、特に本システ
ムの負荷変化時に改質装置各部の温度変動により生じる
改質装置反応管の熱疲労を低減し、改質装置の長寿命化
を達成させるようにした燃料電池発電システムに間する
。
（従来の技術）
天然ガスなどの燃料ガスと酸素などの酸化剤ガスとから
電気化学反応（こより直接的に電気エネルギーを発生す
る燃料電池発電システムは、高効率。
電気化学反応（こより直接的に電気エネルギーを発生す
る燃料電池発電システムは、高効率。
無公害、低騒音な発電プラントとして実用化されつつあ
る。
る。
そして、この主のグランドでは改質装置の反応管頂部温
度を９００℃以上の高温状態で運転することが要求され
、負荷変化時等に伴なう上記頂部温度の変動を極力抑制
し、反応管の熱疲労を低減することが要求されてきた。
度を９００℃以上の高温状態で運転することが要求され
、負荷変化時等に伴なう上記頂部温度の変動を極力抑制
し、反応管の熱疲労を低減することが要求されてきた。
とくに、大型の燃料電池発電システムにおいては、改質
装置は通常複数の反応管から構成され、実運転において
数１０℃〜１００℃近い温度のバラツキが生じる。従っ
て、全ての反、！５管を常Ｃ許容温度に維持することが
非常に重要視されてきた。
装置は通常複数の反応管から構成され、実運転において
数１０℃〜１００℃近い温度のバラツキが生じる。従っ
て、全ての反、！５管を常Ｃ許容温度に維持することが
非常に重要視されてきた。
この様な要求に対し、て従来は改質装置燃焼室への燃料
供給量を操作することによって、反応管頂部温度を適切
に維持しようとする制御手法が用いられていた。第４図
は、かかる燃料電池発電システムの制御装置の一従来構
成例を示したものである。図において１は燃料電池、２
は改質装置、３及び４はそれぞれ燃料及び空気系ライン
であり、３より供給される原燃料は改質装置２で燃焼部
からの熱エネルギーの供給を受けることにより、水素リ
ッチな生成燃料となり燃料電池１へ供給され、残存燃料
は改質装置燃焼室へ供給され、空気系ライン４より与え
られる空気と混合、燃焼し、改質熱エネルギーとして使
用する構成である。本従来例では、改質管頂部温度を温
度検出器５１〜５ｎにて検出し、その検出値ａ１〜ａ
ｎから演算器６が平均温度すを演算し、温度設定値Ｃと
の偏差から調整器７が、燃料電池へ供給すべき基準燃料
設定流量ｅに対して補正流量ｄを与え、最終設定流量ｆ
を決定する構成である。更に、本例では最終設定流量ｆ
に実流量値ｇが追従する様、調節器９が調節弁１０へＱ
度指令りを与えることで、電池への適切な燃料の供給が
行なわれる。
供給量を操作することによって、反応管頂部温度を適切
に維持しようとする制御手法が用いられていた。第４図
は、かかる燃料電池発電システムの制御装置の一従来構
成例を示したものである。図において１は燃料電池、２
は改質装置、３及び４はそれぞれ燃料及び空気系ライン
であり、３より供給される原燃料は改質装置２で燃焼部
からの熱エネルギーの供給を受けることにより、水素リ
ッチな生成燃料となり燃料電池１へ供給され、残存燃料
は改質装置燃焼室へ供給され、空気系ライン４より与え
られる空気と混合、燃焼し、改質熱エネルギーとして使
用する構成である。本従来例では、改質管頂部温度を温
度検出器５１〜５ｎにて検出し、その検出値ａ１〜ａ
ｎから演算器６が平均温度すを演算し、温度設定値Ｃと
の偏差から調整器７が、燃料電池へ供給すべき基準燃料
設定流量ｅに対して補正流量ｄを与え、最終設定流量ｆ
を決定する構成である。更に、本例では最終設定流量ｆ
に実流量値ｇが追従する様、調節器９が調節弁１０へＱ
度指令りを与えることで、電池への適切な燃料の供給が
行なわれる。
（発明が解決しようとする課題）
上記従来楕或例では、前記改質反応管温度が上昇した場
合には補正流量信号ｄが基準設定流量ｅを減少させる様
作用し、その結果調節弁１０により燃料流星が絞り込ま
れて、反応管温度の上昇が抑制される。ス逆に、反応管
温度が低下した場合に燃料流量を増加させ反応管温度を
上昇させる様に作用する。しかしながら、この様な構成
の燃料電池発電システムにおいては、改質装置自身熱容
量が大きいため応答性が遅く、又非線型性の強い特性が
あり、更に前記調節弁１０が燃料電池１を介して改質装
置燃焼室への燃料供給量を操作することから、改質反応
ｇ頂部温度の制御性は必ずしも、Ｑ好ではなく、急激な
負荷変化などに起因して発生する反応管温度の変動を所
望の範囲に抑制するには不十分であった。
合には補正流量信号ｄが基準設定流量ｅを減少させる様
作用し、その結果調節弁１０により燃料流星が絞り込ま
れて、反応管温度の上昇が抑制される。ス逆に、反応管
温度が低下した場合に燃料流量を増加させ反応管温度を
上昇させる様に作用する。しかしながら、この様な構成
の燃料電池発電システムにおいては、改質装置自身熱容
量が大きいため応答性が遅く、又非線型性の強い特性が
あり、更に前記調節弁１０が燃料電池１を介して改質装
置燃焼室への燃料供給量を操作することから、改質反応
ｇ頂部温度の制御性は必ずしも、Ｑ好ではなく、急激な
負荷変化などに起因して発生する反応管温度の変動を所
望の範囲に抑制するには不十分であった。
以上のように、従来の燃料電池発電システムに於いては
負荷変化時などにおける改質装置反応管温度の制御性が
必ずしも十分では無く、温度変動により反応管に頴苦な
熱疲労が生じたり、更（こは反、応管損傷を招くなどの
問題があった。
負荷変化時などにおける改質装置反応管温度の制御性が
必ずしも十分では無く、温度変動により反応管に頴苦な
熱疲労が生じたり、更（こは反、応管損傷を招くなどの
問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされるもので
あり、負荷変化時などに伴なう上記反応管温度の変動を
回避する。ことで改質装置における熱歿労を低減し、シ
ステムの長寿命化を達成する燃料電池発電システムの制
御装置を堤供する。ことを目的としている。
あり、負荷変化時などに伴なう上記反応管温度の変動を
回避する。ことで改質装置における熱歿労を低減し、シ
ステムの長寿命化を達成する燃料電池発電システムの制
御装置を堤供する。ことを目的としている。
［発明の構成］
（課題を解決するだめの手段）
前記目的を達成するために、本発明では改質装置の複数
あるいは単一の反応管温度を測定し、その測定値に基づ
きインバータの出力を補正する手段を設けたことを特徴
とする。
あるいは単一の反応管温度を測定し、その測定値に基づ
きインバータの出力を補正する手段を設けたことを特徴
とする。
（作 用）
上記手段を有する燃料電池発電システムにおいては、負
荷変化によって反応管頂部温度が過度に上昇した様な場
合に、その測定温度を基に改質装置を保護するためにイ
ンバータの出力設定を補正し、前記負荷変化を和げるあ
るいは停止する様な作用をさせる。
荷変化によって反応管頂部温度が過度に上昇した様な場
合に、その測定温度を基に改質装置を保護するためにイ
ンバータの出力設定を補正し、前記負荷変化を和げるあ
るいは停止する様な作用をさせる。
（実方会＝例）
以下に本発明の一実施例について図面を参照し７て説明
する。
する。
第１図は、本発明による燃料電池発電システムの一実施
例を示すものであり、第４図と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。
例を示すものであり、第４図と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。
本実施例では、最大値演算器１１によって反応管頂部温
度の検出値ａ１〜ａ ｎから最大温度ｉを求め、これと
その制限値ｊとの偏差ｋを求め、更にｋを基に演算器１
２がインバータ基準設定値ｍに対して補正値」を与え、
最終設定値ｎを発生する構成である。ここで、演算器１
２は、例えばｉがｊ以上になり温度偏差ｋが負になった
ときのみインバータ出力を正方向に補正する様な機能を
有する。
度の検出値ａ１〜ａ ｎから最大温度ｉを求め、これと
その制限値ｊとの偏差ｋを求め、更にｋを基に演算器１
２がインバータ基準設定値ｍに対して補正値」を与え、
最終設定値ｎを発生する構成である。ここで、演算器１
２は、例えばｉがｊ以上になり温度偏差ｋが負になった
ときのみインバータ出力を正方向に補正する様な機能を
有する。
次に、燃料電池発電システムの作用について説明する。
第１図の様な構成を有する燃料電池発電システムにおい
ては、負荷減少時に通常生じる改質装置反応管温度の上
昇が著し７くなり、最大温度ｉが制御値１以上になった
場合に演算器１２が正の信号１を発生することにより１
．インバータ出力最終設定の減少を抑制する様な作用が
生じる。そして、この様な作用によって負荷変化時、と
りわけ負荷減少時に対して反応管温度が過度に上昇した
場合、速やかに負荷減少を過度的に抑制する２＝とでか
かる温度上昇を回避する様な硬化がもたらされる。
ては、負荷減少時に通常生じる改質装置反応管温度の上
昇が著し７くなり、最大温度ｉが制御値１以上になった
場合に演算器１２が正の信号１を発生することにより１
．インバータ出力最終設定の減少を抑制する様な作用が
生じる。そして、この様な作用によって負荷変化時、と
りわけ負荷減少時に対して反応管温度が過度に上昇した
場合、速やかに負荷減少を過度的に抑制する２＝とでか
かる温度上昇を回避する様な硬化がもたらされる。
第２図は、本発明による燃料電池発電システムの他の実
施例を示すブロック図であり、第１図及び第４図と同一
部分には同一符号を付して、それらの説明は省略する。
施例を示すブロック図であり、第１図及び第４図と同一
部分には同一符号を付して、それらの説明は省略する。
本実施例では第１図の構成側同様に反応ｇ頂部温度偏差
ｋを求めるが、インバータ出力詣令に補正を加える手段
として演算器１３がインバータ出力の基準変化速度措置
Ｐに対し、インバータ出力変化許容フラグ０を与え、こ
れにより最終的なインバータ出力変化設定値ｑを求め、
これを積分器１４で積算することでインバータ出力最終
設定値ｎを決定する構成である。なお、ここで演算器１
３は例えば前記温度偏差ｋが正値のときは１．負値のと
きはＯを発生する様な機能を有する。
ｋを求めるが、インバータ出力詣令に補正を加える手段
として演算器１３がインバータ出力の基準変化速度措置
Ｐに対し、インバータ出力変化許容フラグ０を与え、こ
れにより最終的なインバータ出力変化設定値ｑを求め、
これを積分器１４で積算することでインバータ出力最終
設定値ｎを決定する構成である。なお、ここで演算器１
３は例えば前記温度偏差ｋが正値のときは１．負値のと
きはＯを発生する様な機能を有する。
上記構成の燃料電池発電システムでは、負荷変化時に改
質装置反応管温度が過度に上昇して前記温度偏差ｋが負
値になった場合、演算器１３が０を出力することから、
インバータ出力の変化指令９も０となり、従ってインバ
ータ出力の変化が過度的に停止される様な作用が生じる
。この様な作用によって、前記した実施例と同様に、負
荷変化による改質器反応管温度の上昇を回避する効果が
ある。
質装置反応管温度が過度に上昇して前記温度偏差ｋが負
値になった場合、演算器１３が０を出力することから、
インバータ出力の変化指令９も０となり、従ってインバ
ータ出力の変化が過度的に停止される様な作用が生じる
。この様な作用によって、前記した実施例と同様に、負
荷変化による改質器反応管温度の上昇を回避する効果が
ある。
以上、本発明における２つの実施例の構成１作用および
効果について記したが、演算器１１を反応管頂部温度の
変化速度演算器とし、１を最大変化速度スｊを最大変化
速度の制限値とした場合についても前記二つの実施例と
同様の作用、効果が得られるものである。
効果について記したが、演算器１１を反応管頂部温度の
変化速度演算器とし、１を最大変化速度スｊを最大変化
速度の制限値とした場合についても前記二つの実施例と
同様の作用、効果が得られるものである。
第３図は、本発明による燃料電池発電システムの更に他
の実施例を示すブロック図であり、第２図同様、第１図
及び第４図と同一部分には同一符号を付しである。本実
施例は、反応管温度とその制限値との偏差にと反応管温
度変化速度とその制限値との偏差に′を入力値とし、フ
ァジィ推論演算器１５がインバータ出力基準設定値ｍに
補正信号層を発生ずる構成である。なお、木楊或例にお
いて、温度変化速度の偏差に′は変化速度最大値の演算
器１１′が温度ａ１〜ａ ｎを基に最大値ｉを出力し、
それとその制限値ｊ′との偏差として求めるものである
。
の実施例を示すブロック図であり、第２図同様、第１図
及び第４図と同一部分には同一符号を付しである。本実
施例は、反応管温度とその制限値との偏差にと反応管温
度変化速度とその制限値との偏差に′を入力値とし、フ
ァジィ推論演算器１５がインバータ出力基準設定値ｍに
補正信号層を発生ずる構成である。なお、木楊或例にお
いて、温度変化速度の偏差に′は変化速度最大値の演算
器１１′が温度ａ１〜ａ ｎを基に最大値ｉを出力し、
それとその制限値ｊ′との偏差として求めるものである
。
本実施例においても、前記実施例同様、改質温度もしく
はその変化速度の各制限値との偏差を基にファジィ推論
演算器１５がインバータ出力を補正することにより、改
質器反応管温度の過度の上昇を防止する効果がある。同
時に、反応管温度の上昇度合に対するインバータ出力の
補正量を明確に規定するのは通常困難と考えられている
が、本実施例によればファジィ推論演算器１５の適用に
より、柔軟な調整が可能となる。
はその変化速度の各制限値との偏差を基にファジィ推論
演算器１５がインバータ出力を補正することにより、改
質器反応管温度の過度の上昇を防止する効果がある。同
時に、反応管温度の上昇度合に対するインバータ出力の
補正量を明確に規定するのは通常困難と考えられている
が、本実施例によればファジィ推論演算器１５の適用に
より、柔軟な調整が可能となる。
［発明の効果］
以上説明したごとく本発明によれば、改質装置反応管温
度を検出し、それに基づきインバータ出力値を補正する
手段を設ける構成としたので、燃料電池プラントの発電
運転時、とりわけ負荷変化運転時において生じる前記反
応管の過変の温度上昇を防止する硬化が得られ、これに
より熱疲労に伴なう改質装置の劣化や損傷を回避し長寿
命化を達成することが可能となる。
度を検出し、それに基づきインバータ出力値を補正する
手段を設ける構成としたので、燃料電池プラントの発電
運転時、とりわけ負荷変化運転時において生じる前記反
応管の過変の温度上昇を防止する硬化が得られ、これに
より熱疲労に伴なう改質装置の劣化や損傷を回避し長寿
命化を達成することが可能となる。
第１図は本発明による燃料電池発電システムの一実施例
を示す構成プロ・ツク図、第２図は他の実棒開国、第３
図は更に他の実、椎開国、第４図は従来の燃料電池発電
システムの構成の一例を示すプロ・ツク図である。 １・・・燃料電池 ２・・・改質装置３・・
・燃料系ライン ４・・・空気系ライン５１〜５
ｎ・・・温度検出器 ６、１２．１３・・・演算器 ７，９・・・調節器
８・・・流量検出器 １０・・・調節弁１１・
・・最大値演算部 １４・・・積分器第 図 り−ｍ 第３ 図 第 図 第 図
を示す構成プロ・ツク図、第２図は他の実棒開国、第３
図は更に他の実、椎開国、第４図は従来の燃料電池発電
システムの構成の一例を示すプロ・ツク図である。 １・・・燃料電池 ２・・・改質装置３・・
・燃料系ライン ４・・・空気系ライン５１〜５
ｎ・・・温度検出器 ６、１２．１３・・・演算器 ７，９・・・調節器
８・・・流量検出器 １０・・・調節弁１１・
・・最大値演算部 １４・・・積分器第 図 り−ｍ 第３ 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 原燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質装置と、
この改質装置で得られた改質ガスを燃料ガスとして燃料
極に、また酸化剤ガスを酸化剤極に夫々導入し、このと
き生ずる電気化学反応により電気エネルギーを発生する
燃料電池と、燃料電池からの電気エネルギーを交流に変
換するインバータとを備えた燃料電池発電システムにお
いて、前記改質装置の単一あるいは複数の反応管温度を
測定し、その測定値に基づきインバータの出力を補正す
る手段を備えたことを特徴とする燃料電池発電システム
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233900A JPH0282462A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233900A JPH0282462A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 燃料電池発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282462A true JPH0282462A (ja) | 1990-03-23 |
Family
ID=16962339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63233900A Pending JPH0282462A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0282462A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003160840A (ja) | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Nisshin Steel Co Ltd | 石油系燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼 |
| JP2012109256A (ja) * | 2005-03-25 | 2012-06-07 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP63233900A patent/JPH0282462A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003160840A (ja) | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Nisshin Steel Co Ltd | 石油系燃料改質器用フェライト系ステンレス鋼 |
| JP2012109256A (ja) * | 2005-03-25 | 2012-06-07 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
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