JPH0522870A - 電力発電貯蔵システム - Google Patents
電力発電貯蔵システムInfo
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- JPH0522870A JPH0522870A JP3172963A JP17296391A JPH0522870A JP H0522870 A JPH0522870 A JP H0522870A JP 3172963 A JP3172963 A JP 3172963A JP 17296391 A JP17296391 A JP 17296391A JP H0522870 A JPH0522870 A JP H0522870A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、信頼性の向上及び保守性の向上を図
ることのできる電力発電貯蔵システムを得ることにあ
る。 【構成】本発明の電力発電貯蔵システムは、燃料ガスと
空気との化学反応により直流電力を発電する燃料電池発
電システム３０と、この燃料電池発電システム３０で発
電した直流電力を貯蔵するとともに電力系統１の電力が
余剰のときは電力系統１の交流電力を変換して直流電力
として充電し電力系統１の電力が不足したときはその直
流電力を交流電力に変換して電力系統１に放電する二次
電池システム２０と、この二次電池システム２０の直流
電力が燃料電池発電システム３０に流れ込まないように
燃料電池発電システム３０と二次電池システム２０との
接続点に設けられたダイオード８とを備えている。
ることのできる電力発電貯蔵システムを得ることにあ
る。 【構成】本発明の電力発電貯蔵システムは、燃料ガスと
空気との化学反応により直流電力を発電する燃料電池発
電システム３０と、この燃料電池発電システム３０で発
電した直流電力を貯蔵するとともに電力系統１の電力が
余剰のときは電力系統１の交流電力を変換して直流電力
として充電し電力系統１の電力が不足したときはその直
流電力を交流電力に変換して電力系統１に放電する二次
電池システム２０と、この二次電池システム２０の直流
電力が燃料電池発電システム３０に流れ込まないように
燃料電池発電システム３０と二次電池システム２０との
接続点に設けられたダイオード８とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料ガスと空気との反
応により発電する燃料電池発電システムと、電力系統の
電力の過不足を補償する二次電池システムとからなる電
力発電貯蔵システムに関する。
応により発電する燃料電池発電システムと、電力系統の
電力の過不足を補償する二次電池システムとからなる電
力発電貯蔵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力需要の増大に伴い、昼と夜の
電力需要の差が大きくなり、夜間にあっては発電所を停
止させることなく、余剰電力をどのように吸収させて電
力系統の安定を保つか、また昼間にあってはピーク電力
をどうカバーするかが大きな問題となっている。
電力需要の差が大きくなり、夜間にあっては発電所を停
止させることなく、余剰電力をどのように吸収させて電
力系統の安定を保つか、また昼間にあってはピーク電力
をどうカバーするかが大きな問題となっている。
【０００３】図３に電力負荷の日変化の一例を示す。図
３からわかるように、昼間の需要電力と夜間の需要電力
との差がかなり大きく、電力の過不足を補償する必要が
ある。
３からわかるように、昼間の需要電力と夜間の需要電力
との差がかなり大きく、電力の過不足を補償する必要が
ある。
【０００４】夜間の余剰電力を昼間の電力ピーク時に有
効に活用する方式としては、揚水発電所が良く知られて
いる。しかしながら、揚水発電所は立地難あるいは費用
の面から新規に設置することは難しいため、最近では新
しいシステムとして二次電池システムによる電力貯蔵シ
ステムが注目されている。
効に活用する方式としては、揚水発電所が良く知られて
いる。しかしながら、揚水発電所は立地難あるいは費用
の面から新規に設置することは難しいため、最近では新
しいシステムとして二次電池システムによる電力貯蔵シ
ステムが注目されている。
【０００５】図４はかかる従来の電力貯蔵システムの一
例を示すものである。電力系統１に交流遮断器２および
変圧器３を介して、可逆変換可能な電力変換装置４の交
流側端子が接続され、この電力変換装置４の直流端子側
に直流遮断器５を介して二次電池６が接続されている。
また、交流遮断器２と変圧器３との間の電路には、電力
変換装置４の動作により発生する高調波成分の電力系統
１への侵入を防止する交流フィルタ７が接続されてい
る。電力変換装置４は順変換器及び逆変換器として運転
制御される。
例を示すものである。電力系統１に交流遮断器２および
変圧器３を介して、可逆変換可能な電力変換装置４の交
流側端子が接続され、この電力変換装置４の直流端子側
に直流遮断器５を介して二次電池６が接続されている。
また、交流遮断器２と変圧器３との間の電路には、電力
変換装置４の動作により発生する高調波成分の電力系統
１への侵入を防止する交流フィルタ７が接続されてい
る。電力変換装置４は順変換器及び逆変換器として運転
制御される。
【０００６】このような電力貯蔵システムにおいて、電
力系統１が余剰電力状態にあるときは電力系統１より交
流遮断器２及び変圧器３を介して供給される交流電力を
電力変換装置４により直流に変換し、この直流電力が直
流遮断器５を介して二次電池６に貯蔵つまり充電され
る。
力系統１が余剰電力状態にあるときは電力系統１より交
流遮断器２及び変圧器３を介して供給される交流電力を
電力変換装置４により直流に変換し、この直流電力が直
流遮断器５を介して二次電池６に貯蔵つまり充電され
る。
【０００７】また、逆に電力系統１が不足電力状態にあ
るときは二次電池６より直流遮断器５を介して供給され
る直流電力を電力変換装置４により交流に変換し、この
交流電力が変圧器３及び交流遮断器２を介して電力系統
１に供給つまり放電される。
るときは二次電池６より直流遮断器５を介して供給され
る直流電力を電力変換装置４により交流に変換し、この
交流電力が変圧器３及び交流遮断器２を介して電力系統
１に供給つまり放電される。
【０００８】次に、図５は燃料電池発電システムの説明
図であり、３１は脱硫器、３２はエゼクタ、３３は改質
器、３４はブロワー、３５はＣＯ変成器、３６は電池ス
タック、３７はレギュレータ、３８は電力変換装置であ
る。この燃料電池発電システムは、外部から原料と酸化
剤及び水が供給されて発電が行われる。原料としては天
然ガスを利用し、都市ガス配管から供給する。酸化剤の
空気はブロワー３４で大気中から供給する。水は一般水
道水を使用する。図５では、説明を簡単にするため、水
及びスチームの配管は省略している。
図であり、３１は脱硫器、３２はエゼクタ、３３は改質
器、３４はブロワー、３５はＣＯ変成器、３６は電池ス
タック、３７はレギュレータ、３８は電力変換装置であ
る。この燃料電池発電システムは、外部から原料と酸化
剤及び水が供給されて発電が行われる。原料としては天
然ガスを利用し、都市ガス配管から供給する。酸化剤の
空気はブロワー３４で大気中から供給する。水は一般水
道水を使用する。図５では、説明を簡単にするため、水
及びスチームの配管は省略している。
【０００９】原料である天然ガスは、後段の反応器で使
用する触媒の触媒毒となる硫黄系の付臭剤を除去するた
め、まず脱硫器３１に供給される。脱硫後の天然ガスは
予熱後、エゼクタ３２で過熱水蒸気と混合昇圧され改質
器３３に供給される。改質器３３には、ニッケル系の触
媒が充填され、以下の反応が進行して天然ガスは水素濃
度の高い改質ガスに変換される。
用する触媒の触媒毒となる硫黄系の付臭剤を除去するた
め、まず脱硫器３１に供給される。脱硫後の天然ガスは
予熱後、エゼクタ３２で過熱水蒸気と混合昇圧され改質
器３３に供給される。改質器３３には、ニッケル系の触
媒が充填され、以下の反応が進行して天然ガスは水素濃
度の高い改質ガスに変換される。
【００１０】
【化１】
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 …（１）
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋Ｈ2 …（２）
【００１１】改質ガスには十数％程度の一酸化炭素を含
むが、一酸化炭素は燃料極に使用する白金触媒に対する
触媒毒である。改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減する
ために、改質ガスはＣＯ変成器３５に供給され、そこで
式（２）の反応を進行させる。このようにして製造され
た燃料ガスと空気から、以下の反応により電池スタック
３６は直流電力を発生する。
むが、一酸化炭素は燃料極に使用する白金触媒に対する
触媒毒である。改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減する
ために、改質ガスはＣＯ変成器３５に供給され、そこで
式（２）の反応を進行させる。このようにして製造され
た燃料ガスと空気から、以下の反応により電池スタック
３６は直流電力を発生する。
【００１２】
【化２】
燃料極： Ｈ2 → ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- …（３）
空気極： ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- ＋ １／２ Ｏ2 → Ｈ2Ｏ …（４）
【００１３】この直流電力は電圧変動が大きいことか
ら、それを調整するために、レギュレータ３７が用いら
れ、所要の電圧に調整される。さらにその調整後は電力
変換装置３８により直流電力から交流電力に変換され
る。
ら、それを調整するために、レギュレータ３７が用いら
れ、所要の電圧に調整される。さらにその調整後は電力
変換装置３８により直流電力から交流電力に変換され
る。
【００１４】この燃料電池発電システムは、図６に示す
ような構成で電力系統１に接続されることが多い。すな
わち、図４で示した二次電池６を燃料電池発電システム
３０で置き換えた構成のものである。
ような構成で電力系統１に接続されることが多い。すな
わち、図４で示した二次電池６を燃料電池発電システム
３０で置き換えた構成のものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電力系統１
の電力負荷７１が図３に示すように負荷変化したとする
と、その負荷変化に合わせて、燃料電池発電システム３
０の発電量を調整する必要がある。その場合、その運用
が難しく機器停止の回数が多いことから機器寿命が短く
なるという問題が有った。この対策として考えられるも
のの一例を図７に示す。図７は図６に示した燃料電池発
電所システム６１の電力系統１に二次電池電力貯蔵シス
テム５１を追加したものである。これにより、電力負荷
７１の電力変動分を二次電池電力貯蔵システム５１で吸
収し、燃料電池発電所システム６１の発電量をほぼ一定
にすることができるようにしたものである。
の電力負荷７１が図３に示すように負荷変化したとする
と、その負荷変化に合わせて、燃料電池発電システム３
０の発電量を調整する必要がある。その場合、その運用
が難しく機器停止の回数が多いことから機器寿命が短く
なるという問題が有った。この対策として考えられるも
のの一例を図７に示す。図７は図６に示した燃料電池発
電所システム６１の電力系統１に二次電池電力貯蔵シス
テム５１を追加したものである。これにより、電力負荷
７１の電力変動分を二次電池電力貯蔵システム５１で吸
収し、燃料電池発電所システム６１の発電量をほぼ一定
にすることができるようにしたものである。
【００１６】しかし、図７からわかるように、システム
が複雑になり、信頼性が低下し保守性も悪いシステムで
あるという問題があった。
が複雑になり、信頼性が低下し保守性も悪いシステムで
あるという問題があった。
【００１７】本発明は、二次電池電力貯蔵システム５１
と、燃料電池発電所システム６１とを一体化し、信頼性
の向上及び保守性の向上が図れる電力発電貯蔵システム
を提供することを目的とする。
と、燃料電池発電所システム６１とを一体化し、信頼性
の向上及び保守性の向上が図れる電力発電貯蔵システム
を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の電力発電貯蔵シ
ステムは、燃料ガスと空気との化学反応により直流電力
を発電する燃料電池発電システムと、この燃料電池発電
システムで発電した直流電力を貯蔵するとともに電力系
統の電力が余剰のときは電力系統の交流電力を変換して
直流電力として充電し電力系統の電力が不足したときは
その直流電力を交流電力に変換して電力系統に放電する
二次電池システムとを備えている。また、前記二次電池
システムの直流電力が燃料電池発電システムに流れ込ま
ないように燃料電池発電システムと二次電池システムと
の接続点にダイオードを設けている。
ステムは、燃料ガスと空気との化学反応により直流電力
を発電する燃料電池発電システムと、この燃料電池発電
システムで発電した直流電力を貯蔵するとともに電力系
統の電力が余剰のときは電力系統の交流電力を変換して
直流電力として充電し電力系統の電力が不足したときは
その直流電力を交流電力に変換して電力系統に放電する
二次電池システムとを備えている。また、前記二次電池
システムの直流電力が燃料電池発電システムに流れ込ま
ないように燃料電池発電システムと二次電池システムと
の接続点にダイオードを設けている。
【００１９】
【作用】本発明では、二次電池システムと燃料電池発電
システムとを直接接続するので、直流電力レベルで電力
の融通を図ることができ、また燃料電池発電システムが
停止した場合であってもダイオードを介して接続してい
るので、二次電池システムから燃料電池発電システムへ
直流電力が流れることはない。
システムとを直接接続するので、直流電力レベルで電力
の融通を図ることができ、また燃料電池発電システムが
停止した場合であってもダイオードを介して接続してい
るので、二次電池システムから燃料電池発電システムへ
直流電力が流れることはない。
【００２０】また、直流電力から交流電力へ電力変換を
行う電力変換装置４、変圧器３、交流フィルタ７、交流
遮断器２を一つにまとめることができるので、これによ
りこれら装置での電力損失の削減が図れる。
行う電力変換装置４、変圧器３、交流フィルタ７、交流
遮断器２を一つにまとめることができるので、これによ
りこれら装置での電力損失の削減が図れる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００２２】図１は本発明によるシステム構成例を示す
もので、図４及び図５の同一部分には同一記号を付し
て、その構成部分の説明は省略する。
もので、図４及び図５の同一部分には同一記号を付し
て、その構成部分の説明は省略する。
【００２３】まず、燃料電池発電システム３０は、図５
のものと同じであるが、主な構成要素である改質器３
３、電池スタック３６、レギュレータ３７の３つを代表
して示している。レギュレータ３７の直流出力は二次電
池システム２０の直流ラインに接続される。二次電池シ
ステム２０は図４の二次電池電力貯蔵システム５１での
説明のものと同じである。ここでは主な構成要素である
二次電池６と電力変換装置３８で代表させて示してい
る。当然のことながらレギュレータ３７と二次電池６と
の接続は極性を合わせ、かつダイオード８を介して接続
する。このダイオード８は燃料電池発電システム３０が
故障した場合に電力が逆流しないようにするためのもの
である。電力変換装置３８の交流側に電力負荷７１が接
続される。この間の接続は単相あるいは三相でつなが
り、電力供給がなされる。なお、電力潮流方向は電池ス
タック３６、レギュレータ３７、電力変換装置３８、電
力負荷７１である。
のものと同じであるが、主な構成要素である改質器３
３、電池スタック３６、レギュレータ３７の３つを代表
して示している。レギュレータ３７の直流出力は二次電
池システム２０の直流ラインに接続される。二次電池シ
ステム２０は図４の二次電池電力貯蔵システム５１での
説明のものと同じである。ここでは主な構成要素である
二次電池６と電力変換装置３８で代表させて示してい
る。当然のことながらレギュレータ３７と二次電池６と
の接続は極性を合わせ、かつダイオード８を介して接続
する。このダイオード８は燃料電池発電システム３０が
故障した場合に電力が逆流しないようにするためのもの
である。電力変換装置３８の交流側に電力負荷７１が接
続される。この間の接続は単相あるいは三相でつなが
り、電力供給がなされる。なお、電力潮流方向は電池ス
タック３６、レギュレータ３７、電力変換装置３８、電
力負荷７１である。
【００２４】次に、図２は本発明の作用を説明するため
の図で、太線は図３の電力負荷の日変化曲線と同じであ
る。電力レベルＡは、燃料電池発電システム３０の発電
電力レベルであり、この電力レベルＡより電力負荷７１
が低下したときには、電力が余剰状態となり、斜線部分
の電力が二次電池６への充電電力として使われる。電力
レベルＡを越えた場合は、電力負荷７１へ二次電池６か
ら放電電力が供給され、また燃料電池発電システム３０
の電力が供給される。この電力レベルＡが適切に選択さ
れれば、燃料電池発電システム３０の発電電力を一定に
することができる。
の図で、太線は図３の電力負荷の日変化曲線と同じであ
る。電力レベルＡは、燃料電池発電システム３０の発電
電力レベルであり、この電力レベルＡより電力負荷７１
が低下したときには、電力が余剰状態となり、斜線部分
の電力が二次電池６への充電電力として使われる。電力
レベルＡを越えた場合は、電力負荷７１へ二次電池６か
ら放電電力が供給され、また燃料電池発電システム３０
の電力が供給される。この電力レベルＡが適切に選択さ
れれば、燃料電池発電システム３０の発電電力を一定に
することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、二
次電池電力貯蔵システムと燃料電池発電システムとがそ
れぞれ独立している構成に比べ、システム構成が簡素化
され、より信頼性の向上、保守性の向上がなされる。
次電池電力貯蔵システムと燃料電池発電システムとがそ
れぞれ独立している構成に比べ、システム構成が簡素化
され、より信頼性の向上、保守性の向上がなされる。
【００２６】また、電力変換装置部分を一つにまとめる
ことができることから、電力損失への低減が図れる。
ことができることから、電力損失への低減が図れる。
【００２７】一方、燃料電池発電システムの発電電力の
レベルを適切に選択すれば、燃料電池発電システムの発
電電力を一定にすることができる。
レベルを適切に選択すれば、燃料電池発電システムの発
電電力を一定にすることができる。
【００２８】また、燃料電池発電システムのレギュレー
タと二次電池電力貯蔵システムとの接続をダイオードを
介して行うので、燃料電池発電システムが故障停止して
もダイオードで切離しがなされるので、問題がない。
タと二次電池電力貯蔵システムとの接続をダイオードを
介して行うので、燃料電池発電システムが故障停止して
もダイオードで切離しがなされるので、問題がない。
【図１】本発明の一実施例を示すシステム構成図。
【図２】電力負荷と電池発電貯蔵システムの電力との関
係図。
係図。
【図３】電力負荷の日変化の一例を示す特性図。
【図４】二次電池電力貯蔵システムを示す構成図。
【図５】燃料電池発電システムの説明図。
【図６】燃料電池発電所システムの説明図。
【図７】二次電池電力貯蔵システムと燃料電池発電所シ
ステムとを電力系統に接続した系統図。
ステムとを電力系統に接続した系統図。
１ 電力系統
２ 交流遮断器
３ 変圧器
４ 電力変換装置
５ 直流遮断器
６ 二次電池
７ 交流フィルタ
８ ダイオード
２０ 二次電池システム
３０ 燃料電池発電システム
３１ 脱硫器
３２ エゼクタ
３３ 改質器
３４ ブロアー
３５ ＣＯ変換器
３６ 電池スタック
３７ レギュレータ
３８ 電力変換装置
５１ 二次電池電力貯蔵システム
６１ 燃料電池発電所システム
７１ 電力負荷
Claims (2)
- 【請求項１】 燃焼ガスと空気との化学反応により直流
電力を発電する燃料電池発電システムと、この燃料電池
発電システムで発電した直流電力を貯蔵するとともに、
電力系統の電力が余剰のときは前記電力系統の交流電力
を変換して直流電力として充電し前記電力系統の電力が
不足したときはその直流電力を交流電力に変換して前記
電力系統に放電する二次電池システムとを備えたことを
特徴とする。 - 【請求項２】 前記二次電池システムの直流電力が前記
燃料電池発電システムに流れ込まないように前記燃料電
池充電システムと前記二次電池システムとの接続点にダ
イオードを設けたことを特徴とする電力発電貯蔵システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172963A JPH0522870A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 電力発電貯蔵システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172963A JPH0522870A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 電力発電貯蔵システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0522870A true JPH0522870A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15951609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3172963A Pending JPH0522870A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 電力発電貯蔵システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0522870A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0671059A1 (en) * | 1993-08-20 | 1995-09-13 | Ballard Power Systems Inc. | Hydrocarbon fueled solid polymer fuel cell electric power generation system |
| JP2001126741A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Sekisui Chem Co Ltd | エネルギー供給装置 |
| JP2003077506A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-14 | Nippon Soken Inc | 燃料電池システム |
| JP2006147588A (ja) * | 2005-12-09 | 2006-06-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| CN103545884A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-29 | 北京扬德环境科技有限公司 | 一种湿式化学燃烧瓦斯发电工艺 |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3172963A patent/JPH0522870A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0671059A1 (en) * | 1993-08-20 | 1995-09-13 | Ballard Power Systems Inc. | Hydrocarbon fueled solid polymer fuel cell electric power generation system |
| EP0671059A4 (en) * | 1993-08-20 | 1999-05-26 | Ballard Power Systems | SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICAL ENERGY USING POLYMERIC, SOLID, HYDROCARBON FUEL CELLS. |
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