JPH0668901A - 燃料電池発電プラントの制御システム - Google Patents

燃料電池発電プラントの制御システム

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JPH0668901A
JPH0668901A JP4219120A JP21912092A JPH0668901A JP H0668901 A JPH0668901 A JP H0668901A JP 4219120 A JP4219120 A JP 4219120A JP 21912092 A JP21912092 A JP 21912092A JP H0668901 A JPH0668901 A JP H0668901A
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JP
Japan
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plant
control device
power generation
fuel cell
cell power
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JP4219120A
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English (en)
Inventor
Yuji Nagata
裕二 永田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の燃料電池発電プラントを制御する制御
システムの低コスト化を図る。 【構成】 複数の燃料電池発電プラントを統括して制御
する統括制御装置と、燃料電池発電プラントごとに設置
され、統括制御装置から出される上位指令信号に従って
対応する燃料電池発電プラントを個別に制御する個別制
御装置とを備え、統括制御装置と個別制御装置にて階層
的に複数の燃料電池発電プラントを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電プラント
(以下、FCプラントと称す。)の制御システムに係
り、特に複数のFCプラントを制御する制御システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】燃料が保有する化学エネルギーを直接電
気エネルギーに変換するFCプラントは、高効率、無公
害、低騒音な発電プラントとして、特に都市部を中心に
多数分散配置することができる都市型分散電源として、
その実用化が強く期待されている。
【0003】このようなFCプラントが複数設置された
場合、従来の制御システムは、図4に示すように、各F
Cプラント1-1〜1-nごとにプラント制御装置2-1〜2
-nが設置され、各制御装置2-1〜2-nにそれぞれオペレ
ータ3-1〜3-nが指令を与える構成となっている。この
従来の構成では、各プラントごとにオペレータが起動・
停止指令や発電出力指令などの指令信号A-1〜A-nを各
プラント制御装置2-1〜2-nに与えると、その指令に基
づき各プラント制御装置2-1〜2-nが弁開度指令等の信
号B-1〜B-nをそれぞれのFCプラント1-1〜1-nに出
力し制御を行うというものである。したがって、このよ
うな従来構成においては、オペレータからの指令は起動
・停止の開始指令や発電出力指令など運転上の非常に基
本的な信号にとどまり、各プラントの制御のほとんど全
ては制御装置2-1〜2-nによってそれぞれのプラントご
とに独立に行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、FCプラン
トは発電規模のわりにそのシステム構成は複雑であり、
そのためFCプラントの制御には大型火力発電プラント
並の規模と機能が必要とされてきた。しかしながら、発
電規模としては比較的小さな個々のFCプラントに対し
て、上記従来構成の制御システムを適用することは、単
位発電量に対する制御システムの高コスト化を招き、こ
れが各FCプラント全体の設備コストを高める一要因と
なっていた。
【0005】本発明は、上記従来のFCプラントにおけ
る制御システムのコスト問題を解決するためになされた
もので、各FCプラントの制御の高機能性を維持しつつ
も総合的には安価なFCプラントの制御システムを提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のFCプラントの制御システムは、複数のF
Cプラントを統括して制御する統括制御装置と、FCプ
ラントごとに設置され、統括制御装置から出される上位
指令信号に従って対応するFCプラントを個別に制御す
る個別制御装置とを備え、統括制御装置と個別制御装置
にて階層的に複数のFCプラントを制御することを特徴
とする。
【0007】
【作用】上記構成のFCプラントの制御システムにおい
ては、複数のFCプラントの共通制御部分である統括制
御装置が各種プロセス値の設定値などの上位指令信号を
各FCプラントごとに設置した個別制御装置に対し発生
し、各個別制御装置がその上位指令信号に追従するよう
にそれぞれのプラント制御を行う。
【0008】すなわち、このような構成においては、共
通要素が多くかつソフト的に複雑な処理機能が要求され
る部分は統括制御装置にて設備的に共有化され、機器や
弁など各プラント固有の特性が影響するが閉ループ調節
器やリミッター等の比較的簡単なソフト処理で対応でき
る部分は下位の個別制御装置にて補償するように作用す
る。
【0009】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0010】図1は、本発明の基本構成を示すもので、
図4の従来例と同様、符号1-1〜1-nは各FCプラント
を示している。また符号11は複数のFCプラントを統
括的に制御する統括制御装置であり、12-1〜12-nは
各FCプラントの各々の下位制御部分を制御する個別制
御装置である。
【0011】この基本構成においては、統括制御装置1
1が各FCプラントのプロセス設定値などの上位信号を
演算し個別制御装置12-1〜12-nに指令信号C-1〜C
-nとして発生し、各個別制御装置12-1〜12-nは指令
信号C-1〜C-nに従って弁開度指令などの機器駆動指令
信号B-1〜B-nを各FCプラントに出力する。
【0012】次に、上記基本構成をFCプラントのアノ
ード燃料流量制御に適用した場合の本発明の一実施例を
図2を参照して詳細に説明する。図2において、11a
はアノード燃料流量制御で統括制御装置が行う部分を示
しており、発電負荷あるいは電池電流信号dに基づき設
定値を発生する関数発生器21〜24を備えている。な
お、関数発生器21は改質器設定温度eを、関数発生器
22はアノード燃料流量の基準設定値fを、関数発生器
23はアノード燃料流量の上限値gを、そして関数発生
器24はアノード燃料流量の下限値hを発生する。
【0013】また12aに囲まれた部分は各FCプラン
トの個別制御装置が受け持つ部分を示しており、FCプ
ラントの改質器温度iを関数発生器21からの改質器設
定温度eに調整するための調整信号を演算する改質器温
度調節器25と、この改質器温度調節器25の出力と関
数発生器22からのアノード燃料の基準設定値fとの加
算値を関数発生器23からの上限値gと比較し、どちら
か低い方の値を選択する低値選択器26と、この低値選
択器26で選択された値と関数発生器24からの下限値
hのうち高い値を選択する高値選択器27と、この高値
選択器27の出力とFCプラントからのアノード燃料流
量jとの偏差信号に基づいてアノード燃料流量制御弁2
8の制御量を演算するアノード燃料流量調節器29とを
備えている。
【0014】この実施例においては、各FCプラントの
発電負荷あるいは電池電流信号dに基づき統括制御装置
11aが上位設定値e〜hを発生し、下位の個別制御装
置12aは、これらの設定値e〜hを入力し、改質器温
度調節器25やアノード燃料流量調節器29により改質
器温度iやアノード燃料流量jが与えられた設定値に追
従するようにアノード燃料流量制御弁28に開度指令k
を発生する。
【0015】図3は、本発明の他の実施例を示すもの
で、FCプラントの起動および停止時の制御を行う場合
の制御構成を示す。図3において、11bは起動および
停止時の制御で統括制御装置が行う処理部分を示し、1
2bは個別制御装置が行う処理部分を示している。
【0016】この図に示すように、統括制御装置11b
は、オペレータからの起動開始または停止開始などの基
本的な指令lにより起動・停止過程における刻一刻と変
化する各プロセス値の設定値やオンオフ弁の開閉状態を
求める複雑な演算処理を行う起動・停止シーケンス制御
処理部31を備え、下位の個別制御装置12bに各プロ
セス値の設定値mやオンオフ弁の開閉指令nを出力す
る。個別制御装置12bは、FCプラントのプロセス値
oと設定値mの偏差信号に基づいて対応する調節弁32
の開度指令pを演算する調節器33と、開閉指令nをオ
ンオフ弁34の開度指令qに変換する信号変換器35と
を備え、FCプラントのプロセス値oやオンオフ弁34
の開閉状態を統括制御装置11bから指令された設定値
mおよび開閉指令nに追従させるよう作用する。
【0017】なお、このようなFCプラントの制御シス
テムにおいては、統括制御装置は常時全てのFCプラン
トに対して複雑な制御処理をする必要はない。例えば、
一定発電運転を行うFCプラントに対しては、一定の設
定指令を発生していればよく、この場合には、ソフト処
理的には上位設定指令信号をホールド状態とし、常に設
定値を更新するためのソフト演算を行う必要はない。ま
た、全く同じ運転パターンを行うFCプラントに対して
は、同じ信号をそれらのFCプラントに発生すればよ
く、このような対応によって統括制御装置のソフト的な
負荷低減を実現することができる。
【0018】以上説明したように、本発明の制御システ
ムにおいては、統括制御装置11が上位設定値を各FC
プラントごとに設置した下位の個別制御装置12-1〜1
2-nに対し発生すると、各個別制御装置12-1〜12-n
がそれぞれFCプラントに対して上位設定値に追従する
ようにプラントの運転を制御する。このような制御シス
テムにおいては、関数を用いた演算やシーケンス制御の
ように時間管理処理を行うなどソフト処理上高機能が要
求されかつ共通要素の高い部分は、統括制御装置にて処
理され、これにより設備的な共有化を実現することがで
きる。また、機器や弁など各FCプラント固有の特性が
影響する部分は、各自の個別制御装置によって補償さ
れ、調整される。
【0019】したがって、本発明によれば、制御処理上
高機能が要求される上位部分を統括制御装置として共通
化することから、従来の制御機能を維持しつつ複数のF
Cプラントを低コストで制御することが可能となる。
【0020】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、これ
まで個々のFCプラントの制御装置にて個別に行ってき
た制御機能のうち複雑な演算処理部分を統括制御装置に
て共通に行うことにより、各FCプラントの制御機能を
従来と同様に保ちつつ、設備利用の効率化を図ることが
でき、これにより複数のFCプラントを制御するための
高機能な制御システムを低コストで実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のFCプラントの制御システムの基本構
成を示すブロック図である。
【図2】本発明のFCプラントの制御システムにおける
アノード燃料流量制御例を示すブロック図である。
【図3】本発明のFCプラントの制御システムにおける
プラントの起動・停止制御例を示すブロック図である。
【図4】FCプラントの制御システムの従来例を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1………FCプラント 11………統括制御装置 12………個別制御装置 21………関数発生器 22………関数発生器 23………関数発生器 24………関数発生器 25………改質器温度調節器 26………低値選択器 27………高値選択器 28………アノード燃料流量制御弁 29………アノード燃料流量調節器 31………起動・停止シーケンス制御処理部 32………調節弁 33………調節器 34………オンオフ弁 35………信号変換器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ燃
    料極および酸化剤極に導入し、このとき生じる電気化学
    反応により電気エネルギーを発生する燃料電池を備えた
    燃料電池発電プラントの制御システムにおいて、 複数の前記燃料電池発電プラントを統括して制御する統
    括制御装置と、前記燃料電池発電プラントごとに設置さ
    れ、前記統括制御装置から出される上位指令信号に従っ
    て対応する前記燃料電池発電プラントを個別に制御する
    個別制御装置とを備え、前記統括制御装置と個別制御装
    置にて階層的に複数の燃料電池発電プラントを制御する
    ことを特徴とする燃料電池発電プラントの制御システ
    ム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の燃料電池発電プラントの
    制御システムにおいて、前記統括制御装置が発電負荷あ
    るいは電池電流信号に基づいて発電運転時の各プロセス
    値の設定値を求めて上位指令信号として発生し、前記個
    別制御装置が前記統括制御装置からの上位指令信号に従
    って対応するプラント機器の駆動指令信号を発生し下位
    的な制御を行うことを特徴とする燃料電池発電プラン
    ト。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の燃料電池発電プラントの
    制御システムにおいて、前記統括制御装置が起動あるい
    は停止指令により起動あるいは停止運転における各プロ
    セス値の設定値および機器状態を求めて上位指令信号と
    して発生し、前記個別制御装置が前記統括制御装置から
    の上位指令信号に従って対応するプラント機器の駆動指
    令信号を発生して下位的な制御を行うことを特徴とする
    燃料電池発電プラント。
JP4219120A 1992-08-18 1992-08-18 燃料電池発電プラントの制御システム Pending JPH0668901A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006524179A (ja) * 2003-04-04 2006-10-26 テキサコ ディベラップメント コーポレイション 燃料プロセッサの制御構造階層

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006524179A (ja) * 2003-04-04 2006-10-26 テキサコ ディベラップメント コーポレイション 燃料プロセッサの制御構造階層
JP4847859B2 (ja) * 2003-04-04 2011-12-28 テキサコ ディベラップメント コーポレイション 燃料プロセッサの制御構造階層

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