JPS58133784A - Control system of fuel cell power generating plant - Google Patents

Control system of fuel cell power generating plant

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JPS58133784A
JPS58133784A JP57015416A JP1541682A JPS58133784A JP S58133784 A JPS58133784 A JP S58133784A JP 57015416 A JP57015416 A JP 57015416A JP 1541682 A JP1541682 A JP 1541682A JP S58133784 A JPS58133784 A JP S58133784A
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JP
Japan
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valve
fuel
hydrogen gas
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control signal
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JP57015416A
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Japanese (ja)
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Masahide Nomura
野村 政英
Yoshio Sato
佐藤 美雄
Minoru Izumitani
泉谷 稔
Terunobu Miyazaki
宮崎 照信
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL 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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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

PURPOSE:To keep the ratio of raw fuel to steam in an optimum value by measuring the composition of raw fuel, and adjusting steam flow rate supplying to a fuel reformer according to a measured result. CONSTITUTION:An operating signal 533 of a steam flow rate adjusting valve 201 is decided by the following procedure. A main hydrogen gas system moisture setting value 527 is obtained as a function of a load command LD from the middle supply with a main hydrogen gas system moisture setting valve generator 426. The deviation from a moisture signal 528 measured with a main hydrogen gas system moisture detector 304 is obtained (a subtracter 427), and the feedback operation such as proportion, integration is conducted (a feedback controller 428) to obtain a feedback control signal 530. In a feedforward controller 429, a feedforward control signal 531 of a valve 201 is obtained as a function of a load command LD from the middle supply. An operating signal 533 of the valve 201 is decided with the feedforward control signal 531 and the feedback control signal 530.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料電池発電システムの制御に係り、特に急
速な負荷追従を要求される燃料電池の制御システムに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to control of a fuel cell power generation system, and particularly to a control system for a fuel cell that requires rapid load following.

従来の燃料邂池制御システムは、燃料°電池および水素
発生装置(改質装置あるいはリフオーマと呼ばれる)、
空気供給系から成る燃料電池発峨システムをそれぞれ独
立し九制御装置によりi91@する構成になっていた。
Conventional fuel control systems include a fuel cell, a hydrogen generator (called a reformer or reformer),
The fuel cell generation system consisting of the air supply system was configured to be operated independently by nine control devices.

すなわち、燃料電池発電システムは、第1図にその概略
を示す如く、大巻ガス(LNG)およびナフサを原燃料
として供給する原燃料(大巻ガス)、J4節路弁00お
よび原燃料(ナフサ)FJ@節弁路弁7により原燃料(
大巻ガス115およびナフサ1161に混合し次複合燃
料)101および水蒸気流被調節弁201により供給さ
れる水蒸気102i人力し、邂池205の出口の水素ガ
ス107t−燃料として熱を得、水素リック・ガス10
3を生成する改質装置202、水素リック・ガスlO3
に含まれる一酸化炭*coi水蒸気と反応させ、炭酸ガ
スCOsと水171 Hsを生成させ主水素ガス104
t−得るシフト・コンパ−タ203、−池人口水素ガス
105の流量を調節する電池水素カス調節弁204、電
池で使用する酸素を供給するため、改質装置排ガス10
8を動力源とし、空気110を加圧する空気供給系20
6、空気供給系206で作られた加圧空気11’lから
電池で必要とする一池入ロ空気112′t−得る離油空
気値調節弁207、電池205、およびガス中の水分を
回収する水分回収熱交換器211.213,215で構
成され、水素とd索の反応により電池出力電流106を
得るシステムである。また、電池出口水素ガス107は
、改質表11202の熱源および空気供給系206の動
力源として使用された後、排ガス109として空気中に
排出される。このほか、改質装置202の起動の几めに
使用する補助燃料114および補助空気118を調節す
る補助燃料調節弁208および補助空気遁調路弁220
%−池出口水素ガスおよび4池出口空気を再循環させる
水素再循環ファン209水素再澹壌を調節弁210およ
び空気再循4777218、空気P+muts節弁21
8路弁る。
That is, the fuel cell power generation system, as shown schematically in Figure 1, consists of raw fuel (LNG) and naphtha that are supplied as raw fuel, J4 node valve 00, and raw fuel (naphtha). ) FJ @ section valve 7 allows raw fuel (
The steam 102i supplied by the combined fuel) 101 and the steam flow regulating valve 201 is mixed with the large volume gas 115 and naphtha 1161, and the hydrogen gas 107t at the outlet of the Ochi 205 is heated as fuel, and the hydrogen gas is heated as a fuel. gas 10
3, a reformer 202 that produces hydrogen lick gas lO3
The carbon monoxide *coi contained in the water vapor reacts with the water vapor to generate carbon dioxide gas COs and water 171 Hs, and the main hydrogen gas 104
- A shift comparator 203 to obtain battery hydrogen sludge control valve 204 to adjust the flow rate of hydrogen gas 105 in the pond, and a reformer exhaust gas 10 to supply oxygen used in the battery.
8 as a power source and an air supply system 20 that pressurizes air 110.
6. From the pressurized air 11'l produced by the air supply system 206 to the air 112't required by the battery, the oil separation air value adjustment valve 207, the battery 205, and the moisture in the gas are collected. This system is composed of moisture recovery heat exchangers 211, 213, and 215, and obtains the battery output current 106 through the reaction between hydrogen and d-wire. Further, the battery outlet hydrogen gas 107 is used as a heat source in the reforming table 11202 and as a power source for the air supply system 206, and then is discharged into the air as exhaust gas 109. In addition, an auxiliary fuel control valve 208 and an auxiliary air release control valve 220 adjust the auxiliary fuel 114 and auxiliary air 118 used for starting the reformer 202.
%-Hydrogen recirculation fan 209 recirculating pond outlet hydrogen gas and 4 pond outlet air Hydrogen refilling regulating valve 210 and air recirculation 4777218, air P+muts control valve 21
8 way valve.

ところで、このような燃料電池発電システムで問題とな
るのは、燃料改質装置へ供給する原燃料と水蒸気の比率
のキヤリブレーシヨンである。すなわち、改質装置へ供
給する原燃料は、LNG。
Incidentally, a problem with such a fuel cell power generation system is the calibration of the ratio of raw fuel and water vapor supplied to the fuel reformer. In other words, the raw fuel supplied to the reformer is LNG.

ナフサなどであるが、これらの原燃料は、産地あるいは
製造グーセスにより組成にバラツキがある。
These raw materials and fuels, such as naphtha, vary in composition depending on the place of production or manufacturing process.

この九め、従来は、原燃料に対する水蒸気の比率を大き
めに設定し、すべての原燃料に対応できるようにしてい
り、シかしながら、この方式では、原燃料に対して必要
な水蒸気の比率が上記設定値より小さい原燃料に対して
、不要な水蒸気を昇温する友めに余分な熱エネルギを消
費し効率が低下するという問題がある。
Ninth, conventionally, the ratio of steam to raw fuel was set to be large enough to accommodate all raw fuels; however, with this method, the ratio of steam to raw fuel For raw fuels with a smaller than the above-mentioned set value, there is a problem in that extra thermal energy is consumed to raise the temperature of unnecessary water vapor, resulting in a decrease in efficiency.

本発明の目的は、原燃料の組成が産地あるいは製造プロ
セスによりバラツキがあっても、燃料改質装置へ供給す
る原燃料と水蒸気の比率を、峡適値に保ち、不要な水蒸
気を昇温するための熱エネルギの消費を少なくして燃料
電池発電プラントの効率を向上させ得る燃料′鑵池発−
プラン) itIlIogl yステムを提供するにあ
る。
The purpose of the present invention is to maintain the ratio of raw fuel and steam supplied to a fuel reformer at an appropriate value even if the composition of raw fuel varies depending on the production area or manufacturing process, and to raise the temperature of unnecessary steam. A fuel source that can improve the efficiency of fuel cell power plants by reducing thermal energy consumption
The plan is to provide itIlIogly stem.

本発明は、燃料改質装置へ供給する原燃料と水蒸気の比
率を最III値に保ち、不要な水蒸気を昇温する几めの
値エネルギの消費を少すくシて効率を向上させるために
、原燃料の組成を計測し、この計測結果に応じて燃料改
質装置へ供給する水蒸気譲り一を、調節するところに特
徴がある。
The present invention maintains the ratio of raw fuel and steam supplied to the fuel reformer at the highest value, and increases the temperature of unnecessary steam in order to reduce energy consumption and improve efficiency. It is characterized by measuring the composition of the raw fuel and adjusting the amount of steam supplied to the fuel reformer according to the measurement results.

本発明による燃料電池発電プラント制御システムrま、
大きく次の4つに分けられる。
A fuel cell power generation plant control system according to the present invention,
It can be broadly divided into the following four categories.

(11燃料電池制御系(第2図2#@)(2)改質装置
電制御系(第3図参照)(3)空気供給系の制御系(第
5図、第6図参照)(4)再循環系の制御系(第7図参
照)以下、4つの制御系の1実権例により具体的にその
制御方法を説明する。
(11 Fuel cell control system (see Figure 2 2#@) (2) Reformer electrical control system (see Figure 3) (3) Air supply system control system (see Figures 5 and 6) (4 ) Control system of recirculation system (see FIG. 7) The control method will be explained below in detail using one example of the four control systems.

第2図は、燃料成泡制御系の1実施例を示したものであ
る0図でまず、中給からの負荷指令LDの関数としてシ
池出口水素嶺l政設定値発生器400から′戒池出口水
素儂度設定11i500を得、電池出口/kJ貞度積度
検出01で測定され九−池出口の水素濃度信号501と
の電着502を求め(減算器401)、比例・積分等の
フィード・パック制御演算を実施しくフィード・バック
制御器402)、フィード・パック制御信号502を得
る。一方。
FIG. 2 shows one embodiment of the fuel foaming control system. First, the output of the hydrogen pressure control set value generator 400 at the outlet of the reservoir as a function of the load command LD from the intermediate feeder is shown in FIG. Obtain the pond outlet hydrogen intensity setting 11i500, calculate the electrodeposition 502 with the hydrogen concentration signal 501 at the Ku-ike outlet measured by the battery outlet/kJ chastity integral detection 01 (subtractor 401), and calculate the proportional, integral, etc. After performing the feed pack control calculation, the feed back controller 402) obtains the feed pack control signal 502. on the other hand.

フィード・フォワード1ttll(iIl器403では
、中給からの負荷指令LD+2)関数として弁204の
フィード・フォワード制御信号504を求める。基本的
には、このフィード−フォワード制御信号504とフィ
ード・バック制御信号503の加算により弁204への
操作信号506を決するが、電池水素ガス調節弁204
の前圧すなわち主水素ガス圧力偏差信号522(第3図
参照)でこの弁204への操作信号を補正する。
The feedforward control signal 504 of the valve 204 is determined as a function of the feedforward 1ttll (in the IIl unit 403, the load command LD+2 from the intermediate supply). Basically, the operation signal 506 to the valve 204 is determined by adding the feed-forward control signal 504 and the feedback control signal 503.
The operation signal to the valve 204 is corrected using the prepressure, that is, the main hydrogen gas pressure deviation signal 522 (see FIG. 3).

このような補iEを加え友ことによる幼釆を電池出力が
増加した場合を例に説明する。すなわち、電池出力が増
加すると電池内で消費される水索菫が増加する。このた
め、゛畦池出口の水素−ji501が低下し、これを補
償するようにフィード・バックtelJ rm器402
が働き、弁204を開くことにより、成泡出口の水素濃
度501を回復させる。ところが、弁204t−開けば
、主水素ガス圧力521が低下するが、一般に、燃料改
質装置202(第11A)の応答が遅い友め、主水素ガ
ス圧力521の回復が遅い、このように電池出口の水素
濃度501のみで弁204を制御すると主水素ガス圧力
521が低下し続けるという問題が生じる。主水素ガス
圧力1゛編差信号522で補正する効果はここにある。
An example will be explained in which the battery output increases due to the addition of such supplementary iE. That is, as the battery output increases, the amount of water consumed within the battery increases. For this reason, the hydrogen-ji 501 at the outlet of the pond decreases, and to compensate for this, the feedback telJ rm unit 402
operates and opens the valve 204, thereby restoring the hydrogen concentration 501 at the foaming outlet. However, when the valve 204t is opened, the main hydrogen gas pressure 521 decreases, but in general, the response of the fuel reformer 202 (No. 11A) is slow, and the recovery of the main hydrogen gas pressure 521 is slow. If the valve 204 is controlled only by the hydrogen concentration 501 at the outlet, a problem arises in that the main hydrogen gas pressure 521 continues to decrease. This is where the effect of correcting with the main hydrogen gas pressure 1° difference signal 522 lies.

すなわち、上記例では、主水素ガス圧力橿差522は正
の方向に増加し、加算器404を介し、弁204tl−
閉じる方向に慟〈、すなわち、弁204が一方的に開く
のを抑制するという機能を待ち、主水素ガス圧力521
の変動を抑える効果がある0機能ブロック405は、上
記趣旨から、単なる比例でも艮いし、ある閾値を超えた
時のみ動き、弁204の信号をホールドするという方法
も考えられる。要するに、主水素ガス圧力521の変動
を抑制する機能を弁2040制御系に付加するものであ
ればよい。
That is, in the above example, the main hydrogen gas pressure difference 522 increases in the positive direction, and via the adder 404, the valve 204tl-
In other words, wait for the function of suppressing the valve 204 from opening unilaterally, and then increase the main hydrogen gas pressure 521.
From the above point, the zero function block 405, which has the effect of suppressing fluctuations in the value, may be used in a simple proportional manner, or may move only when a certain threshold value is exceeded and hold the signal from the valve 204. In short, it is sufficient if the function of suppressing fluctuations in the main hydrogen gas pressure 521 is added to the valve 2040 control system.

第2図の′磁電空気を調節弁207も全く同様に、シ池
出口酸素*を設定値発生器406により中給からの負荷
指令LDの関数として電池出口酸素設定値507を得、
電池出口酸素濃度検出器302で測定され几酸素儂度信
号508との偏差を求め(減算器407)、比例・積分
等のフィード・バック制御演算を実施しくフィード・バ
ック制御器408)、フィード・バック制御信号510
を得る。一方、フィード・フォワード制御器409では
、中給からの負荷指令LDの関数として弁207のフィ
ード・フォワード制御信号5111に求める・弁207
の操作信号513は、このフィード・フォワード制御信
号511の他に、フィード・バック制御信号510、空
気it*節弁路弁C主空気圧力> tS差信号562に
より決められる。ブロック411の機能及び幼果は、ブ
ロック405と全く同様である。
In exactly the same way, the magneto-electric air control valve 207 in FIG.
The deviation from the oxygen intensity signal 508 measured by the battery outlet oxygen concentration detector 302 is calculated (subtractor 407), and a feedback controller 408) is used to perform feedback control calculations such as proportional and integral operations. Back control signal 510
get. On the other hand, the feed forward controller 409 calculates the feed forward control signal 5111 of the valve 207 as a function of the load command LD from the intermediate supply.
In addition to this feed forward control signal 511, the operation signal 513 is determined by a feedback control signal 510 and an air it*section valve passage valve C main air pressure>tS difference signal 562. The function and seedlings of block 411 are completely similar to block 405.

次に、改質装置制御系の1実施例を第3図を用いて説明
する0図でまず電池水素ガス調節弁204の前圧である
主水素ガス系圧力設定値発生器420では、中給からの
負荷指令LDの関数で主水素ガス系圧力設定値520t
−求める0次に、主水素ガス系圧力検出値521との(
1差522を求め(ブロック421)、比例・積分等の
フィード・パック例御演算を実権しくブロック422)
、フィード・バック制御信号523を決定する。一方、
フィード・フォワード制御器423では、中給からの負
荷デマンドLDの関数として原燃料デマンドのフィード
・フォワード制御信号524f:求める。
Next, one embodiment of the reformer control system will be explained using FIG. 3. In FIG. The main hydrogen gas system pressure setting value is 520t as a function of the load command LD from
- The obtained 0th order, the main hydrogen gas pressure detection value 521 (
Calculate the difference 522 (block 421), and perform feed pack example calculations such as proportionality and integral (block 422).
, determines the feedback control signal 523. on the other hand,
The feed forward controller 423 calculates a feed forward control signal 524f of the raw fuel demand as a function of the load demand LD from the intermediate supply.

父、ブロック425は、第2図に示した4池出口水素・
農蜜1差信号502を入力し、弁204の動作と協偏し
て弁200・217t−動作させるための機能であり、
弁204に対応する弁200・217の信号525を計
算する。原燃料デマンド信号526は、これら3つの信
号523,524゜525の和として求められる。
The father, block 425, is the 4-pond outlet hydrogen tank shown in Figure 2.
This is a function for inputting the agricultural honey 1 difference signal 502 and operating the valves 200 and 217t in cooperation with the operation of the valve 204.
Calculate the signal 525 of valve 200, 217 corresponding to valve 204. The raw fuel demand signal 526 is obtained as the sum of these three signals 523, 524°525.

次に、上で得られ友原燃料デマンド信号526に従って
弁200および弁217を用いて原燃料tを操作するが
、これについて説明する。まず、主水素ガス系水素濃度
設定値発生器432により中給からの負荷指令LDの関
数として主水素ガス系水索潰度設定値534を得、主水
素ガス系水素績度検出器305で測定された水素一度信
号535との偏差を求め(減算器433)、比例・積分
等のフィード・バック制御演算を実施しくフィード・バ
ック+tilJm器434 ) 、フィード・バック制
御信号537を求める。一方、フィード・フォワード制
御器435では、中給からの負荷指令LDの関数として
弁200の原燃料分担率のフィード・フォワード制御信
号538を求める。弁200の原ma分m率539は、
このフィード壷フォワード制御信号538の他に、フィ
ード・バック制御信号537により決められる。弁20
0の操作信号540は、原燃料デマンド526に弁20
0の原燃料分担率539を掛けて求められる(乗算器4
37)。また、弁217の操作信号543は、定数1に
相当する信号541から弁200の原燃料分担率539
t−差引き(減算器438 )、得られた弁217の原
燃料分担率542に原燃料デマンド526t−掛けて求
められる(乗算器439)。
Next, the raw fuel t is operated using the valve 200 and the valve 217 according to the Tomohara fuel demand signal 526 obtained above, which will be explained. First, the main hydrogen gas system hydrogen concentration setting value generator 432 obtains the main hydrogen gas system water line collapse degree setting value 534 as a function of the load command LD from the intermediate supply, and the main hydrogen gas system hydrogen performance level detector 305 measures it. The deviation from the obtained hydrogen signal 535 is determined (subtractor 433), and feedback control calculations such as proportional and integral operations are performed (feedback+tilJm unit 434) to determine a feedback control signal 537. On the other hand, the feed forward controller 435 obtains a feed forward control signal 538 of the raw fuel share of the valve 200 as a function of the load command LD from the intermediate feed. The original ma ratio 539 of the valve 200 is:
In addition to this feed pot forward control signal 538, it is determined by a feed back control signal 537. valve 20
The operation signal 540 of 0 is applied to the raw fuel demand 526 by the valve 20.
It is obtained by multiplying the raw fuel share ratio 539 of 0 (multiplier 4
37). Further, the operation signal 543 of the valve 217 is changed from the signal 541 corresponding to the constant 1 to the raw fuel share ratio 539 of the valve 200.
It is obtained by subtracting t (subtractor 438) and multiplying the obtained raw fuel share 542 of the valve 217 by the raw fuel demand 526t (multiplier 439).

を九、水蒸気流を調節弁201の操作づ6号533は、
次のようにして決定する。まず、主水素ガス系水分設定
値発生器426により中給からの負荷指令Ll)の関数
として主水素ガス系水分設定値527を得、主水素ガス
系水分検出器304で測>1された水分イイ号528と
の1門差を求め(減算器427)、比例・積分等のフィ
ード・パック制御器′&!Lを呆施しくフィード・バッ
ク制御器428)、フィード・バックIt+lj@信号
530を得る。一方、フィード・フォワードI制御器4
29では、中給からの負@指令LDtDIa数として弁
201のフィード・フォワード制御信号531を求める
。弁2010操作(t4号533は、このフィード・フ
ォワード+blJ m iWi号531と)イード・バ
ック制御信号530により決められる。
9. Operation of the water vapor flow regulating valve 201 No. 6 533 is as follows:
Determine as follows. First, the main hydrogen gas system moisture set value generator 426 obtains the main hydrogen gas system moisture set value 527 as a function of the load command Ll) from the intermediate supply, and the main hydrogen gas system moisture detector 304 measures the moisture content >1. Find the one gate difference with No. 528 (subtractor 427), and use the proportional/integral feed/pack controller'&! By applying L, the feedback controller 428) obtains the feedback It+lj@ signal 530. On the other hand, feed forward I controller 4
In step 29, the feed forward control signal 531 of the valve 201 is obtained as the number of negative@commands LDtDIa from the intermediate feed. Valve 2010 operation (t4 533 is determined by this feed forward + blJ m iWi 531) feed back control signal 530.

また、補助燃料調節弁208および補助空気量調節弁2
20の操作信号557および558は、硝4図のように
して決定する。まず、リフオーマ出口水素リッチ・カス
系温度設定1直発生器450により中給からの負荷指令
LDの関数として温度設定値550t−得、リフオーマ
出口水素リッチ・ガス系温度検出4308で測メ屁され
九温度信号551との偏差を求め(減算器451)、比
例・積分等のフィード・バック制御演算を実施しくフィ
ード・バック制御器453)、フィード・バック制御信
号553t−得る。一方、フィード−フォワード制御器
454では、中給からの負荷指令LDの関数として弁2
08のフィード・フォワード制御信号555を求める。
In addition, the auxiliary fuel control valve 208 and the auxiliary air amount control valve 2
The operation signals 557 and 558 of No. 20 are determined as shown in Fig. 4. First, a temperature setting value of 550 t is obtained as a function of the load command LD from the intermediate supply by the re-former outlet hydrogen-rich gas system temperature setting 1 direct generator 450, and the temperature is measured by the re-former exit hydrogen-rich gas system temperature detection 4308. A deviation from the temperature signal 551 is determined (subtractor 451), and feedback control calculations such as proportional and integral operations are performed using a feedback controller 453) to obtain a feedback control signal 553t. On the other hand, the feed-forward controller 454 controls the valve 2 as a function of the load command LD from the intermediate supply.
08 feed forward control signal 555 is determined.

tた、オーバ/アンプ・ファイアリング制御器452で
は、中給からの負荷指令LDの時間変化に応じて補助燃
料をオーバ/アンプ・ファイアリングする制御信号55
4を求める。弁208の操作信号557は、上記のフィ
ード・フォワード制御信号555、フィード・バック制
御信号553およびオーバ/ア/ダ・ファイアリング制
御信号554により決められる。
In addition, the over/amp firing controller 452 generates a control signal 55 for over/amp firing the auxiliary fuel in accordance with the time change of the load command LD from the intermediate supply.
Find 4. The operating signal 557 for the valve 208 is determined by the feed forward control signal 555, the feedback control signal 553 and the over/a/da firing control signal 554 described above.

弁22Gの操作信号55Bは、比率設定器457におい
て弁208の操作信号557より、補助燃料114と補
助空気118とが一定の比率を保持−rるように決定さ
れる。
The operating signal 55B for the valve 22G is determined by the ratio setting device 457 based on the operating signal 557 for the valve 208 so that the ratio between the auxiliary fuel 114 and the auxiliary air 118 is maintained at a constant ratio.

第5図は、空気供給系206の機器構成を示す。FIG. 5 shows the equipment configuration of the air supply system 206.

図で、動力源は燃料改質装置202の排ガス108で、
この排ガスでガス・タービン2062を駆動し、このガ
ス・タービン2062に直結した圧縮機2063により
、空気110の圧力を燃料電池で必要とする圧力まで上
げ、燃料電池へ供給する。
In the figure, the power source is the exhaust gas 108 of the fuel reformer 202,
This exhaust gas drives a gas turbine 2062, and a compressor 2063 directly connected to the gas turbine 2062 increases the pressure of the air 110 to the pressure required by the fuel cell, and supplies the air 110 to the fuel cell.

圧々、1′dされfc空fil 11は、弁207(8
1図)により燃料電池で必要とされる空気量を引き抜か
れ、残りは弁2061t−介してガスタービン2062
の排ガス109として排出される。
The fc empty fil 11 is pressed 1'd and the valve 207 (8
1), the amount of air required by the fuel cell is extracted, and the remaining air is sent to the gas turbine 2062 via the valve 2061t.
is discharged as exhaust gas 109.

また、図では省略したが、圧縮空気111の一部は、改
質装置202における水素燃焼用の空気としても使用さ
れる。
Although not shown in the figure, a portion of the compressed air 111 is also used as air for hydrogen combustion in the reformer 202.

第6図は、空気供給系206に対する制御方式を示す。FIG. 6 shows a control method for the air supply system 206.

まず、主空気系圧力設定値発生器460において中給か
らの負荷指令LDの関数で弁207の前圧(主空気系圧
力)561の設定値560を決め、主空気系圧力検出6
309の出力561との一部562を求める。次に、比
例・積分等のフィード・バック制御演算を実施しくブロ
ック−1−462)、フィード・バック制御信号563
を決定する。一方、フィード・フォワード制御器463
では、中給からの負荷指令LDの関数として弁2061
のフィード・フォワード信号564を決定する。又、ブ
ロック465は、弁207と協調するための4ので、弁
207に対応した弁215の信号565を決定する。
First, in the main air system pressure setting value generator 460, a setting value 560 of the front pressure (main air system pressure) 561 of the valve 207 is determined as a function of the load command LD from the intermediate supply, and the main air system pressure detection 6
The output 561 and part 562 of 309 are obtained. Next, block-1-462) executes feedback control calculations such as proportional and integral operations, and the feedback control signal 563
Determine. On the other hand, feed forward controller 463
Then, as a function of the load command LD from the intermediate supply, the valve 2061
Determine the feed forward signal 564 of . Block 465 also determines the signal 565 of valve 215 corresponding to valve 207 since it is in coordination with valve 207 .

次に、再循環系の制御系の1実施例を第7図を用いて説
明する0図でまず、電池出口水素ガス系圧力設定値発生
器470により中給からの負荷指令LDの関数として電
池出口水素ガス系圧力設定値570を求める。次に、電
池出口水素ガス系圧力信号571との偏差572を求め
Cブロック471 )、比例・積分等のフィード・バッ
ク制御演算を実施しくブロック472)、フィード・バ
ック制御信号573′t−決定する。一方、フィード・
フォワード制御器473では、中給からの負荷指令LD
の関数として水素再循環を調節弁210のフィード・フ
ォワード信号574を求める。ま友、ブロック475は
、酸素再循環量調節弁219の動作と協調して弁210
を動作させる九めの機能であり、弁219の信号に対応
して弁210の信号575t−計算する。弁210の操
作信号576は、これら3つの信号573,574,5
75の和として求められる。
Next, one embodiment of the control system of the recirculation system will be explained using FIG. 7. In FIG. The outlet hydrogen gas system pressure setting value 570 is determined. Next, the deviation 572 from the battery outlet hydrogen gas system pressure signal 571 is calculated (C block 471), and feedback control calculations such as proportional and integral are executed (block 472), and the feedback control signal 573't- is determined. . On the other hand, the feed
The forward controller 473 receives the load command LD from the intermediate supply.
Determine the feed forward signal 574 of the hydrogen recirculation regulating valve 210 as a function of . Block 475 cooperates with the operation of oxygen recirculation amount control valve 219 to control valve 210.
This is the ninth function that operates the signal 575t of the valve 210 in response to the signal of the valve 219. The operation signal 576 of the valve 210 is composed of these three signals 573, 574, 5
It is found as the sum of 75.

tた、同図の酸素再循環量調節弁219の操作信号59
1Fi、次のようにして決定する。tず、電池出口水素
ガス系/空気系水分比設定値発生器483により中給か
らの負荷指令LDの関数として水素ガス系/空気系水分
比設定値580を得、成泡出口水素ガス系水分検出器3
06および電池出口空気系水分検出器307で測定され
几水分信号577.578の比579との偏差を求め(
減蘇器411)、比例・積分等のフィード・バック制御
演算を実施しくフィード・パック制御器485)、フィ
ード・パック制御信号582を得る。一方、−洩出ロ水
素ガス系空気系差王設定値発生器476では、中給から
の負荷指令LDの関数として差圧設定値583を求める
。電池出口空気系圧力設定1直585は、この差圧設定
値583の他に、フィード・バック制御信号582、電
池出口水素ガス系圧力信号571により決められ、電池
出口空気系圧力検出312で測定された空気圧力信号5
86との偏差を求め(減算器478)、比例・積分等の
フィード・バック制御演算を実施しくフィード・バック
制御6479)、フィード・パック制御信号588を得
る。また、フィード・フォワード制御器480では、中
給からの負荷指令LDの関数として弁219のフィード
自フォワード制御信号589を求める。弁219の操作
信号591は、このフィード噂フォワード制御信号58
9の他に、フィード・バック制御信号588、電池出口
水素ガス系圧力偏差572により決められる。
In addition, the operation signal 59 of the oxygen recirculation amount control valve 219 in the same figure
1Fi is determined as follows. First, the battery outlet hydrogen gas system/air system moisture ratio set value generator 483 obtains the hydrogen gas system/air system moisture ratio set value 580 as a function of the load command LD from the intermediate supply, and the foaming outlet hydrogen gas system moisture Detector 3
06 and the ratio 579 of the filtrate moisture signal 577.578 measured by the battery outlet air system moisture detector 307 is determined (
A resuscitator 411), a feed pack controller 485) for performing feedback control calculations such as proportional and integral, and a feed pack control signal 582 are obtained. On the other hand, the differential pressure setting value generator 476 for the leakage hydrogen gas system and the air system calculates the differential pressure setting value 583 as a function of the load command LD from the intermediate supply. The battery outlet air system pressure setting 1 straight 585 is determined by the feedback control signal 582 and the battery outlet hydrogen gas system pressure signal 571 in addition to this differential pressure setting value 583, and is measured by the battery outlet air system pressure detection 312. Air pressure signal 5
86 (subtractor 478), performs feedback control calculations such as proportional and integral operations (feedback control 6479), and obtains a feed pack control signal 588. Further, the feed forward controller 480 obtains a feed self-forward control signal 589 for the valve 219 as a function of the load command LD from the intermediate supply. The operation signal 591 of the valve 219 is based on this feed rumor forward control signal 58
9, a feedback control signal 588, and a battery outlet hydrogen gas system pressure deviation 572.

本発明の1実施例においては、改質装置202への水蒸
気102の供給量を主水素ガス系の水分フィード・パッ
クにより制御するようにし皮が(第3図参照)、第8図
に示すように主水素ガス系の一酸化炭素(CO)@度フ
ィード・バックにより制御するようにしてもよい、すな
わち、まず、水素ガス系−酸化炭素濃度設定値発生器6
00により中給からの94荷指令LDの関数として主水
素ガス系−酸化炭素設定値70Gを得、主水素ガス系−
酸化炭素濃度検出器311で測定された一酸化炭素濃度
信号701との偏差を求め(減算器601)、比例・積
分等のフィード・バック制御演算を実施しくフィード・
パック制御器602)、フィード・パック制御信号70
3を得る。一方、フィード・フォワード制御器603で
は、中給からの負荷指令LDの関数として弁201のフ
ィード・フォワード制御信号704を求める。弁201
の操作信号705は、このフィード・フォワード制御信
号704とフィード・バック制御信号703により決め
られる。
In one embodiment of the invention, the amount of steam 102 supplied to the reformer 202 is controlled by a moisture feed pack in the main hydrogen gas system (see FIG. 3), as shown in FIG. The main hydrogen gas system may be controlled by carbon monoxide (CO) @ degree feedback, that is, first, the hydrogen gas system - carbon oxide concentration set value generator 6
00, the main hydrogen gas system - carbon oxide set value 70G is obtained as a function of the 94 load command LD from the intermediate supply, and the main hydrogen gas system -
The deviation from the carbon monoxide concentration signal 701 measured by the carbon oxide concentration detector 311 is calculated (subtractor 601), and the feedback control calculations such as proportional and integral are calculated.
pack controller 602), feed pack control signal 70
Get 3. On the other hand, the feed forward controller 603 obtains a feed forward control signal 704 for the valve 201 as a function of the load command LD from the intermediate supply. valve 201
The operation signal 705 is determined by the feed forward control signal 704 and the feedback control signal 703.

発明の一実施例においては、中給からの負荷指令LDの
関数として制御変数の設定値およびフィード・フォワー
ド制御信号を決定するようにしたが、中給からの負荷指
令LD相当の信号であればよい0例えば、電池出口電流
でもよい、また、オペレータにより設定された負荷デマ
ンドでもよい。
In one embodiment of the invention, the set value of the control variable and the feed forward control signal are determined as a function of the load command LD from the intermediate supply, but if the signal is equivalent to the load command LD from the intermediate supply, For example, it may be the battery outlet current, or it may be the load demand set by the operator.

発明の一実施例においては、電池出口空気系圧力設定値
を電池出口水素ガス系圧力信号と電池用ロ水素ガス系/
空気系差圧設定値により決めるようにしたが、電池出口
水素ガス系圧力設定値と電池用ロ水素ガス系/空気系差
圧設定値によ9決めるようにしてもよい、また、中給か
らの負荷指令LDの関数として電池出口空気系圧力設定
値を決め、電池出口水素ガス系圧力設定値を電池用ロ水
素ガス系/空気系差圧設定値と電池出口空気系圧力信号
あるいは電池出口空気系圧力設定値により決めるように
してもよい。
In one embodiment of the invention, the battery outlet air system pressure set value is determined by the battery outlet hydrogen gas system pressure signal and the battery hydrogen gas system pressure signal.
Although it is determined based on the air system differential pressure setting value, it may also be determined based on the battery outlet hydrogen gas system pressure setting value and the battery hydrogen gas system/air system differential pressure setting value. Determine the battery outlet air system pressure set value as a function of the load command LD, and set the battery outlet hydrogen gas system pressure set value to the battery hydrogen gas system/air system differential pressure set value and the battery outlet air system pressure signal or battery outlet air. It may be determined based on the system pressure setting value.

発明の一実施例においては、電池出口水素濃度と電池出
口酸素濃度をそれぞれ電池水素ガス流量と電池空気流量
によ抄制御し、電池出口水素ガス系圧力と電池出口空気
系圧力をそれぞれ水素再循環量と空気再循環量によ抄制
御するようにしたが、電池出口水素ガス系圧力と電池出
口空気系圧力をそれぞれ電池水素ガス流量と電池空気流
量により制御し、電池出口に水素l11度と電池出口酸
素濃度をそれぞれ水素再循環量と空気再循環量により制
御するようにしてもよい。
In one embodiment of the invention, the hydrogen concentration at the battery outlet and the oxygen concentration at the battery outlet are controlled by the battery hydrogen gas flow rate and the battery air flow rate, respectively, and the hydrogen gas system pressure at the battery outlet and the battery outlet air system pressure are controlled by hydrogen recirculation. However, the hydrogen gas system pressure at the battery outlet and the air system pressure at the battery outlet were controlled by the battery hydrogen gas flow rate and battery air flow rate, respectively. The outlet oxygen concentration may be controlled by the amount of hydrogen recirculation and the amount of air recirculation, respectively.

発明の一実施例においては、改質装置202への水蒸気
102の供給量を主水素ガス系の水分に応じて決めるよ
うにしたが、原燃料の組成を計測してこの結果に従って
改質装置202への水蒸気102の供給量を決めるよう
にしてもよい。
In one embodiment of the invention, the amount of water vapor 102 supplied to the reformer 202 is determined according to the moisture content of the main hydrogen gas system, but the composition of the raw fuel is measured and the amount of water vapor 102 supplied to the reformer 202 is Alternatively, the amount of water vapor 102 to be supplied may be determined.

発明の1実施例においては、改質装置および燃料電池の
運転条件(温度、圧力)け予め決めておいたものを利用
するようにし友が、原燃料の組成を計測してこの結果に
従って改質装置および燃料電池の運転条件を決定し、こ
の条件により改質装置および燃料電池を運転するように
してもよい。
In one embodiment of the invention, predetermined operating conditions (temperature, pressure) for the reformer and fuel cell are used, and a friend measures the composition of the raw fuel and reforms it according to the results. The operating conditions for the device and the fuel cell may be determined, and the reformer and the fuel cell may be operated under these conditions.

発明の1実施例においては、燃料電池の温度制御系を例
示しなかつtが、この制御系は、中給からのll荷指令
に従って、燃料電池冷却水流量をフィード・フオリード
制御し、1!lFt指令の関数として決められる燃料電
池の温度設定値tm度計測値との偏差をフィード・バッ
ク制御処理し喪信号により燃料電池冷却水流量を補正制
御する。
In one embodiment of the invention, a fuel cell temperature control system is not illustrated, but this control system performs feed/forward control of the fuel cell cooling water flow rate in accordance with a load command from an intermediate supply, and 1! The deviation from the fuel cell temperature set value tm degree measured value determined as a function of the lFt command is subjected to feedback control processing, and the fuel cell cooling water flow rate is corrected and controlled using the mourning signal.

本発明は、原燃料の組成を計測し、この計測結果に応じ
て燃料改質装置へ供給する水蒸気流量を調節するので、
原燃料の組成が産地あるいは製造プロセスによりバラツ
キがあっても、燃料改質装置へ供給する原燃料と水蒸気
の比率を最適値に保ち、不要な水蒸気を昇温するための
熱エネルギの消費を少なくできるので、燃料電池発電プ
ラントの効率を向上させる効果がある。
The present invention measures the composition of raw fuel and adjusts the flow rate of steam supplied to the fuel reformer according to the measurement result.
Even if the raw fuel composition varies depending on the production area or manufacturing process, the ratio of raw fuel and steam supplied to the fuel reformer can be maintained at an optimal value, reducing the consumption of thermal energy to raise the temperature of unnecessary steam. This has the effect of improving the efficiency of fuel cell power generation plants.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の制御対象である燃料電池発電プラン
トの概略構成、第2図は燃料電池制御系の1実施例、!
3.4図は燃料改質装置制御系の1実施例、第5図は空
気供給系の機器構成、第6図は空気供給系の制御系の1
実施例、第7図は再循環系の制御系の1実施例、第8図
は燃料改質装置制御系の他の実施例を示す。 101・・・原燃料、102・・・水蒸気、103・・
・水素リッチガス、104・・・主水素ガス、105・
・・電池入口水素ガス、106・・・電池出口電流、1
07・・・電池出口水素ガス、108・・・改質装置排
ガス、109・・・排ガス、110・・・空気、111
・・・加圧空気、112・・・電池入口空気、113・
・・電池出口電流、114・・・補助燃料、115・・
・原燃料(LNG)、116・・・原燃料(ナフサ)、
117・・・水蒸気、118・・・補助空気、200・
・・原燃料(LNG)調節弁、201・・・水蒸気n、
を調節弁、202・・・改質装fill(リフオーマ)
、203・・・シフト・コンバータ、204・・・電池
水素ガス調節弁、205・・・電池、206・・・空気
供給系、207・・・電池空気!調節弁、208・・・
補助燃料調節弁、209・・・水素再循環ファン、21
0・・・水素再循環量調節弁、211・・・水分回収熱
交換器、212・・・排水量調節弁、213・−・水分
回収熱交換器、214・・・排水il−調節弁、215
・・・水分回収熱交換器、216・・・排水量調節策 
4(21 308
Fig. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell power generation plant that is the object of control of the present invention, and Fig. 2 shows an example of a fuel cell control system.
Figure 3.4 shows one embodiment of the fuel reformer control system, Figure 5 shows the equipment configuration of the air supply system, and Figure 6 shows one example of the control system of the air supply system.
Embodiment FIG. 7 shows one embodiment of a control system for a recirculation system, and FIG. 8 shows another embodiment of a fuel reformer control system. 101...Raw fuel, 102...Steam, 103...
・Hydrogen rich gas, 104... Main hydrogen gas, 105・
...Battery inlet hydrogen gas, 106...Battery outlet current, 1
07... Battery outlet hydrogen gas, 108... Reformer exhaust gas, 109... Exhaust gas, 110... Air, 111
... Pressurized air, 112 ... Battery inlet air, 113.
...Battery outlet current, 114...Auxiliary fuel, 115...
・Raw fuel (LNG), 116...Raw fuel (naphtha),
117... Water vapor, 118... Auxiliary air, 200...
・・Raw fuel (LNG) control valve, 201 ・・Steam n,
Control valve, 202... reformer fill (reformer)
, 203...Shift converter, 204...Battery hydrogen gas control valve, 205...Battery, 206...Air supply system, 207...Battery air! Control valve, 208...
Auxiliary fuel control valve, 209...Hydrogen recirculation fan, 21
0...Hydrogen recirculation amount control valve, 211...Moisture recovery heat exchanger, 212...Drainage amount control valve, 213...Moisture recovery heat exchanger, 214...Drainage IL-control valve, 215
...Moisture recovery heat exchanger, 216...Drainage volume adjustment measure
4 (21 308

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 混合成分の原燃料を水素ガスに改質する燃料改質
kMm、圧縮しfc酸素ガスを供給するための空気供給
系および供給された水素ガスと酸素ガスの反応によりI
t流を出力する燃料電池で構成される幡科電池@越プラ
ントにおいて、原燃料の組成に応じて燃料改質装置へ供
給する水蒸気流11を:I4啼することt−特徴とする
燃料電池発−プラント制御システム。 2、特許請求の範囲第1項記載の燃料慰池発シブラント
・all #システムにおいて、負荷)1令の関数とし
て燃料改質装置へ供給する水蒸気流量をフィード・フォ
ワード制御すると共に、原燃料の組成に応じて稿料改質
装置へ供給する水蒸気流fを補正+titl @するこ
とt−特徴とする燃料シ池発電プラント市1]御システ
ム。
[Claims] 1. Fuel reforming kmMm for reforming raw fuel as a mixed component into hydrogen gas, an air supply system for supplying compressed FC oxygen gas, and a reaction between the supplied hydrogen gas and oxygen gas. I
In the Hatashina Battery@Koshi plant, which is composed of fuel cells that output t flow, the steam flow 11 to be supplied to the fuel reformer according to the composition of the raw fuel is: I4. -Plant control system. 2. In the fuel pond-originated sybrant all # system according to claim 1, the flow rate of water vapor supplied to the fuel reformer is feed-forward controlled as a function of load) 1, and the composition of the raw fuel is controlled. A fuel pond power generation plant control system characterized by correcting the water vapor flow f supplied to the material reforming device according to +titl@t-.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60212971A (en) * 1984-04-06 1985-10-25 Hitachi Ltd Fuel cell power generating system and its startng method
JPS60241668A (en) * 1984-05-15 1985-11-30 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell controller
JPS622461A (en) * 1985-06-27 1987-01-08 Toshiba Corp Recirculation device for fuel line of fuel cell power generation system
JPH01265462A (en) * 1988-04-15 1989-10-23 Fuji Electric Co Ltd Control method for fuel cell power generation device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60212971A (en) * 1984-04-06 1985-10-25 Hitachi Ltd Fuel cell power generating system and its startng method
JPS60241668A (en) * 1984-05-15 1985-11-30 Mitsubishi Electric Corp Fuel cell controller
JPS622461A (en) * 1985-06-27 1987-01-08 Toshiba Corp Recirculation device for fuel line of fuel cell power generation system
JPH01265462A (en) * 1988-04-15 1989-10-23 Fuji Electric Co Ltd Control method for fuel cell power generation device

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