JPH0461466B2 - - Google Patents
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- JPH0461466B2 JPH0461466B2 JP59231317A JP23131784A JPH0461466B2 JP H0461466 B2 JPH0461466 B2 JP H0461466B2 JP 59231317 A JP59231317 A JP 59231317A JP 23131784 A JP23131784 A JP 23131784A JP H0461466 B2 JPH0461466 B2 JP H0461466B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は火力発電プラント代替用として開発が
進められている燃料電池の、その運転制御方法に
係り、特に発電電力の増大、減少時の電池電極間
差圧の低減及びシステムの安定運転に好適な燃料
電池の運転制御方法に関するものである。
進められている燃料電池の、その運転制御方法に
係り、特に発電電力の増大、減少時の電池電極間
差圧の低減及びシステムの安定運転に好適な燃料
電池の運転制御方法に関するものである。
従来一般に採用されているこの種の発電システ
ムの運転は、例えば特開昭49−62939号公報にも
開示されているように、燃料電池に供給される燃
料や空気等の流量を、電力負荷の変動に応じて調
節するようにしているのが普通である。
ムの運転は、例えば特開昭49−62939号公報にも
開示されているように、燃料電池に供給される燃
料や空気等の流量を、電力負荷の変動に応じて調
節するようにしているのが普通である。
この従来の燃料電池発電システムを第２図のブ
ロツク図に基づき説明すると、図中１は燃料電池
であり、そしてこの電気的出力側には、直流を交
流に変換する直交変換器２が配されている。又燃
料電池１の燃料供給側には原料改質器３が配され
ている。尚４は直交変換器２を制御する直交変換
器制御装置、５は燃料電池運転制御装置である。
ロツク図に基づき説明すると、図中１は燃料電池
であり、そしてこの電気的出力側には、直流を交
流に変換する直交変換器２が配されている。又燃
料電池１の燃料供給側には原料改質器３が配され
ている。尚４は直交変換器２を制御する直交変換
器制御装置、５は燃料電池運転制御装置である。
このようなシステムにおいて、まず原燃料F1
及び水蒸気W1は各々流量調節弁６，７を介して
原料改質器３の反応部３ａに送られ、改質反応に
より燃料F2が生成される。燃料F2は流量調節弁
８により適量にコントロールされ燃料電池の燃料
極１ａに供給され、電池酸化剤極１ｂには、コン
プレツサ（図示なし）から空気A1が流量調節弁
９を介して供給される。燃焼電池の各極の排ガス
A2，F3は、圧力調節弁１０，１１を介して原料
改質器の燃料部３ｂに送り込まれる。燃料F2と
空気A1の供給を受けて発電する燃料電池１は、
直流出力P1を直交変換器制御装置４で制御信号
S1により、コントロールされる直交変換器２に送
電し、ここで交流に変換される。そしてこの変換
された交流出力が外部の負荷に発電されるわけで
ある。一方各流量調節弁６，７，８，９は、燃料
電池制御装置５により直流電流測定値S2を基に適
当な開度にコントロールされる。この様な燃料電
池発電システムにおいて、負荷が急激に減少した
場合、直交変換器制御装置４は、燃料電池１の出
力電流を減小させる様に直交変換器２に対し制御
信号S1を出力するとともに、燃料電池制御装置５
へ直流電流測定値信号S2を出力し、その信号を取
り込んだ燃料電池制御装置５は各流量調節弁６，
７，８，９に対し操作信号S3，S4，S5，S6を出力
し負荷急減に追従してガス供給量をコントロール
するわけである。しかしこの場合直交変換器２の
応答速度に対して流量調節弁６，７，８，９の応
答速度が遅いために、燃料極１ａよりの排出ガス
F3中の水素濃度が増加し原料改質器燃焼部３ｂ
の温度が必要以上に上昇する恐れがあり、又、燃
料F2、空気A1の流量調節弁８，９の無駄時間、
遅れ時間の違いにより負荷急変時に極間差圧が増
大する嫌いがある。
及び水蒸気W1は各々流量調節弁６，７を介して
原料改質器３の反応部３ａに送られ、改質反応に
より燃料F2が生成される。燃料F2は流量調節弁
８により適量にコントロールされ燃料電池の燃料
極１ａに供給され、電池酸化剤極１ｂには、コン
プレツサ（図示なし）から空気A1が流量調節弁
９を介して供給される。燃焼電池の各極の排ガス
A2，F3は、圧力調節弁１０，１１を介して原料
改質器の燃料部３ｂに送り込まれる。燃料F2と
空気A1の供給を受けて発電する燃料電池１は、
直流出力P1を直交変換器制御装置４で制御信号
S1により、コントロールされる直交変換器２に送
電し、ここで交流に変換される。そしてこの変換
された交流出力が外部の負荷に発電されるわけで
ある。一方各流量調節弁６，７，８，９は、燃料
電池制御装置５により直流電流測定値S2を基に適
当な開度にコントロールされる。この様な燃料電
池発電システムにおいて、負荷が急激に減少した
場合、直交変換器制御装置４は、燃料電池１の出
力電流を減小させる様に直交変換器２に対し制御
信号S1を出力するとともに、燃料電池制御装置５
へ直流電流測定値信号S2を出力し、その信号を取
り込んだ燃料電池制御装置５は各流量調節弁６，
７，８，９に対し操作信号S3，S4，S5，S6を出力
し負荷急減に追従してガス供給量をコントロール
するわけである。しかしこの場合直交変換器２の
応答速度に対して流量調節弁６，７，８，９の応
答速度が遅いために、燃料極１ａよりの排出ガス
F3中の水素濃度が増加し原料改質器燃焼部３ｂ
の温度が必要以上に上昇する恐れがあり、又、燃
料F2、空気A1の流量調節弁８，９の無駄時間、
遅れ時間の違いにより負荷急変時に極間差圧が増
大する嫌いがある。
尚この対策として極間差圧を常時監視し、この
差圧が所定値を越えないように差圧に基づき直交
変換器２を制御する考えもあるが、差圧は直交変
換器の制御によつて変動するものであり、負荷変
動時直交変換器の制御が不安定となる嫌いがあつ
た。
差圧が所定値を越えないように差圧に基づき直交
変換器２を制御する考えもあるが、差圧は直交変
換器の制御によつて変動するものであり、負荷変
動時直交変換器の制御が不安定となる嫌いがあつ
た。
本発明はこれにかんがみなされたもので、その
目的とするところは、負荷が急変しても極間差圧
が増大することなく、かつ安定した運転が可能な
この種の燃料電池の運転制御方法を提供するにあ
る。
目的とするところは、負荷が急変しても極間差圧
が増大することなく、かつ安定した運転が可能な
この種の燃料電池の運転制御方法を提供するにあ
る。
すなわち本発明は、燃料電池の負荷変動時に、
燃料、酸化剤の流量調節弁を制御装置により制御
し、燃料電池へ供給される燃料、酸化剤量を調節
し、その後この燃料、酸化剤の流量値を基に、こ
の流量値に見合うように直交変換器を制御するよ
うになし、所期の目的を達成するようにしたもの
である。
燃料、酸化剤の流量調節弁を制御装置により制御
し、燃料電池へ供給される燃料、酸化剤量を調節
し、その後この燃料、酸化剤の流量値を基に、こ
の流量値に見合うように直交変換器を制御するよ
うになし、所期の目的を達成するようにしたもの
である。
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
説明する。
第１図はその一実施例を説明するためのブロツ
ク図で、第２図に対応する部分には同一の符号が
付されている。すなわちこのシステムは原燃料
F1及び水蒸気W1の供給により燃料F2を生成する
原料改質器３、燃料F2と空気A1の供給を受けて
直流を発電する燃料電池１、電池出力の直流を交
流に変換する直交変換器２、直交変換器２をロー
カルに制御する直交変換器制御装置４、それに各
種流量調節弁６〜１１、又この流量調節弁の制御
を行う燃料電池運転制御装置５を備えている。そ
して燃料電池運転制御装置５に予め負荷運転時に
おける出力設定値や、この出力設定値に対する燃
料電池１の水素利用率、酸素利用率設定値及び原
料改質器反応部３ａに供給する水蒸気W1、原燃
料F1の比（スチーム／カーボン比）を与えてお
く。そしてこの状態で出力の増大、減少時には直
交変換器制御装置４から送信される電池端子電圧
測定値信号S7を基に設定出力に対する必要電流値
を演算し、これと水素利用率、酸素利用率設定値
を基に燃料電池１へ供給される燃料F2、空気A1
の流量調節弁８，９に操作信号S6，S5を出力す
る。そしてこれとともに必要燃料流量値と前記ス
チーム／カーボン比を基に原料改質器反応部３ａ
に供給される原燃料F1、水蒸気W1の流量調節弁
６，７に操作信号S3，S4を出力することにより、
ガス供給系を先行して安定制御し、次いで電池燃
料極１ａ又は酸化剤極１ｂに供給する燃料F2又
は空気A1の流量測定値信号S8又はS9と水素利用
率、空気利用率設定値を基に直交変換器制御装置
４へ電流設定値信号S10を出力することにより燃
料電池１の出力を調節する。
ク図で、第２図に対応する部分には同一の符号が
付されている。すなわちこのシステムは原燃料
F1及び水蒸気W1の供給により燃料F2を生成する
原料改質器３、燃料F2と空気A1の供給を受けて
直流を発電する燃料電池１、電池出力の直流を交
流に変換する直交変換器２、直交変換器２をロー
カルに制御する直交変換器制御装置４、それに各
種流量調節弁６〜１１、又この流量調節弁の制御
を行う燃料電池運転制御装置５を備えている。そ
して燃料電池運転制御装置５に予め負荷運転時に
おける出力設定値や、この出力設定値に対する燃
料電池１の水素利用率、酸素利用率設定値及び原
料改質器反応部３ａに供給する水蒸気W1、原燃
料F1の比（スチーム／カーボン比）を与えてお
く。そしてこの状態で出力の増大、減少時には直
交変換器制御装置４から送信される電池端子電圧
測定値信号S7を基に設定出力に対する必要電流値
を演算し、これと水素利用率、酸素利用率設定値
を基に燃料電池１へ供給される燃料F2、空気A1
の流量調節弁８，９に操作信号S6，S5を出力す
る。そしてこれとともに必要燃料流量値と前記ス
チーム／カーボン比を基に原料改質器反応部３ａ
に供給される原燃料F1、水蒸気W1の流量調節弁
６，７に操作信号S3，S4を出力することにより、
ガス供給系を先行して安定制御し、次いで電池燃
料極１ａ又は酸化剤極１ｂに供給する燃料F2又
は空気A1の流量測定値信号S8又はS9と水素利用
率、空気利用率設定値を基に直交変換器制御装置
４へ電流設定値信号S10を出力することにより燃
料電池１の出力を調節する。
尚さらに必要あれば燃料電池１の出力測定値が
設定出力に到達し、プラントが安定運転している
場合には、直交変換系２，４から送信される燃料
電池出力の直流電流測定値信号S2と、水素利用
率、空気利用率設定値及びスチーム／カーボン比
設定値を基に必要な燃料F2、空気A1、原燃料F1、
水蒸気W1の流量を演算して各流量調節弁８，９，
６，７に操作信号S6，S5，S3，S4を出力する方式
に切替えるようにするとよい。
設定出力に到達し、プラントが安定運転している
場合には、直交変換系２，４から送信される燃料
電池出力の直流電流測定値信号S2と、水素利用
率、空気利用率設定値及びスチーム／カーボン比
設定値を基に必要な燃料F2、空気A1、原燃料F1、
水蒸気W1の流量を演算して各流量調節弁８，９，
６，７に操作信号S6，S5，S3，S4を出力する方式
に切替えるようにするとよい。
本実施例によれば出力の増大、減少時において
予め設定されている水素利用率又は空気利用率と
燃料F2又は空気A1流量測定値信号S8，S9を基に
電池出力がコントロールされるため、燃料極１ａ
より排出される排ガスF3中のH2濃度が急変する
ことは無く原料改質器３の過剰発熱の恐れは無い
のである。又、システムの安定化を図りながら各
流量調節弁６，７，８，９や直交変換器系２，４
をコントロールしているために燃料電池１の極間
差圧増大の恐れも無い。又さらには燃料電池出力
が設定出力に到達した際は、前記の如く負荷変動
に追従してガス供給系をコントロールする方式に
切替えることにより負荷の小変動に対しては、ガ
ス流量を追従する能力を有する等の効果がある。
予め設定されている水素利用率又は空気利用率と
燃料F2又は空気A1流量測定値信号S8，S9を基に
電池出力がコントロールされるため、燃料極１ａ
より排出される排ガスF3中のH2濃度が急変する
ことは無く原料改質器３の過剰発熱の恐れは無い
のである。又、システムの安定化を図りながら各
流量調節弁６，７，８，９や直交変換器系２，４
をコントロールしているために燃料電池１の極間
差圧増大の恐れも無い。又さらには燃料電池出力
が設定出力に到達した際は、前記の如く負荷変動
に追従してガス供給系をコントロールする方式に
切替えることにより負荷の小変動に対しては、ガ
ス流量を追従する能力を有する等の効果がある。
尚以上の実施例では、低出力運転状態において
燃料極に供給する燃料に不活性ガスを混入してい
ない場合について記述しているが、前記燃料に不
活性ガス或は、燃料極排出ガスの一部を燃料極入
口の燃料に混入する際は、混入する不活性ガス流
量もしくは排出ガスのリサイクル流量測定値と、
燃料に何も混入しない場合の燃料中の水素濃度或
は、原料改質器反応部温度測定値を基に燃料の水
素濃度を演算し、これと水素利用率設定値を基に
直交変換器を制御するようにしてもよい。このよ
うにすると、更に低出力運転時の燃料電池セル電
圧上昇の仰正の効果があるであろう。又この場合
燃料に混入する不活性ガス流量或は燃料極排ガス
のリサイクル流量が電池出力又は直流電流に対し
予め決定される際は、電池出力設定値又は直流電
流設定値に対し燃料中の水素濃度を設定してお
き、これと水素利用率設定値を基に直交変換系を
制御するようにしても同様な効果が得られるであ
ろう。
燃料極に供給する燃料に不活性ガスを混入してい
ない場合について記述しているが、前記燃料に不
活性ガス或は、燃料極排出ガスの一部を燃料極入
口の燃料に混入する際は、混入する不活性ガス流
量もしくは排出ガスのリサイクル流量測定値と、
燃料に何も混入しない場合の燃料中の水素濃度或
は、原料改質器反応部温度測定値を基に燃料の水
素濃度を演算し、これと水素利用率設定値を基に
直交変換器を制御するようにしてもよい。このよ
うにすると、更に低出力運転時の燃料電池セル電
圧上昇の仰正の効果があるであろう。又この場合
燃料に混入する不活性ガス流量或は燃料極排ガス
のリサイクル流量が電池出力又は直流電流に対し
予め決定される際は、電池出力設定値又は直流電
流設定値に対し燃料中の水素濃度を設定してお
き、これと水素利用率設定値を基に直交変換系を
制御するようにしても同様な効果が得られるであ
ろう。
以上説明してきたように本発明の燃料電池の運
転制御方法によれば、燃料電池の負荷変動時に、
まず燃料や酸化剤の流量を調節する流量調節弁を
制御装置により制御して燃料電池へ供給される燃
料、酸化剤量を負荷に見合うように調節し、次い
でこの燃料、酸化剤の流量値を基に直交変換器制
御装置により直交変換器を制御するようにしたか
ら、流量調節弁の応答速度は直交変換器制御装置
に対して遅れをとることはなくなり、燃料電池よ
りの排ガス中の水素濃度を増加したり、燃料電池
極間の差圧が増大することもなく、又ある定まつ
た流量値に基づいて直交変換器が制御されるので
制御時直交変換器がハンチングを起すこともなく
安定した燃料電池の運転が可能となる。
転制御方法によれば、燃料電池の負荷変動時に、
まず燃料や酸化剤の流量を調節する流量調節弁を
制御装置により制御して燃料電池へ供給される燃
料、酸化剤量を負荷に見合うように調節し、次い
でこの燃料、酸化剤の流量値を基に直交変換器制
御装置により直交変換器を制御するようにしたか
ら、流量調節弁の応答速度は直交変換器制御装置
に対して遅れをとることはなくなり、燃料電池よ
りの排ガス中の水素濃度を増加したり、燃料電池
極間の差圧が増大することもなく、又ある定まつ
た流量値に基づいて直交変換器が制御されるので
制御時直交変換器がハンチングを起すこともなく
安定した燃料電池の運転が可能となる。
第１図は本発明の燃料電池の運転制御方法を説
明するための燃料電池発電システムのブロツク
図、第２図は従来の燃料電池の運転制御方法を説
明するための燃料電池発電システムのブロツク図
である。 １……燃料電池、２……直交変換器、３……原
料改質器、４……直交変換器制御装置、５……燃
料電池運転制御装置、６〜９……流量調節弁、
F2……燃料、A1……酸化剤（空気）。
明するための燃料電池発電システムのブロツク
図、第２図は従来の燃料電池の運転制御方法を説
明するための燃料電池発電システムのブロツク図
である。 １……燃料電池、２……直交変換器、３……原
料改質器、４……直交変換器制御装置、５……燃
料電池運転制御装置、６〜９……流量調節弁、
F2……燃料、A1……酸化剤（空気）。
Claims (1)
- １ 原燃料を改質、変成して燃料を生成する原料
改質装置と、該原料改質装置にて生成された燃料
及び酸化剤の供給を受けて発電を行う燃料電池
と、該燃料電池へ供給される燃料、酸化剤の流量
を調節する流量調節弁と、該流量調節弁の開閉制
御を行う制御装置と、前記燃料電池の直流出力を
交流に変換する直交変換器と、該直交変換器を制
御する直交変換器制御装置とを備え、燃料電池の
負荷変動に対して前記直交変換器を直交変換器制
御装置により制御し、かつ前記流量調節弁を制御
装置により開閉制御を行うようになした燃料電池
の運転制御方法において、前記燃料電池の負荷変
動時に、前記流量調節弁を制御装置により制御し
て燃料電池へ供給される燃料、酸化剤量を負荷に
見合うよう調節し、その後この燃料、酸化剤の流
量値を基に、該流量値に見合うように直交変換器
制御装置により前記直交変換器を制御するように
したことを特徴とする燃料電池の運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59231317A JPS61110969A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 燃料電池の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59231317A JPS61110969A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 燃料電池の運転制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61110969A JPS61110969A (ja) | 1986-05-29 |
| JPH0461466B2 true JPH0461466B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=16921736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59231317A Granted JPS61110969A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 燃料電池の運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61110969A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236269A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池制御方法 |
| JP3068705B2 (ja) * | 1992-03-09 | 2000-07-24 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池発電装置およびその運転起動方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60241667A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の負荷制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58146361U (ja) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | 株式会社富士電機総合研究所 | 燃料電池発電装置 |
-
1984
- 1984-11-05 JP JP59231317A patent/JPS61110969A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60241667A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の負荷制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61110969A (ja) | 1986-05-29 |
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