JPS5918577A - Control system of fuel cell power generating plant - Google Patents

Control system of fuel cell power generating plant

Info

Publication number
JPS5918577A
JPS5918577A JP57127676A JP12767682A JPS5918577A JP S5918577 A JPS5918577 A JP S5918577A JP 57127676 A JP57127676 A JP 57127676A JP 12767682 A JP12767682 A JP 12767682A JP S5918577 A JPS5918577 A JP S5918577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
pressure
flow rate
air
adder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP57127676A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6356672B2 (en
Inventor
Yasuo Takeuchi
靖雄 竹内
Koji Mikawa
広治 三河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc, Hitachi Ltd filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP57127676A priority Critical patent/JPS5918577A/en
Publication of JPS5918577A publication Critical patent/JPS5918577A/en
Publication of JPS6356672B2 publication Critical patent/JPS6356672B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04776Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/0441Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode exhausts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701Temperature
    • H01M8/04731Temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701Temperature
    • H01M8/04738Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To improve dynamic characteristics and decrease by-pass energy loss to increase heat efficiency by controlling an air supply apparatus which supplies air to a fuel cell by installing a heat balance controller. CONSTITUTION:A heat balance controller 8 is installed, and a detected pressure P and a setting pressure Po of discharge air are inputted to a signal converter 9. Its output and the output obtained by giving an added value of a detected value F and a reference value Fo of by-pass flow rate to a PI controller 11 are added and inputted to signal converters 13 and 14, and flow rate of auxiliary burner is controlled with output of the converter 13. Output of the converter 14 is inputted to a signal converter 16 with hydrogen gas temperature T and setting value T1. Fuel flow rate correction signal of a reformer is outputted through an adder 17 and an adder 19 which adds output LD3 of a PI controller 18 and a load follow- up controller. Dynamic characteristics of an air supply apparatus is improved and power generating efficiency is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料電池発電プラントの制御方式に係り、特
に燃料電池に空気を供給する空気供給装置の制御方式に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control method for a fuel cell power generation plant, and particularly to a control method for an air supply device that supplies air to a fuel cell.

燃料電池発電プラントは、空気供給装置から供給される
空気中の酸素と、改質装置によって原燃料を改質させる
ことにより発生される水素リッチガス(以下単に水素ガ
スと称する)とを、燃料電池内にて電気化学的に反応さ
せて発電させるものであり、通常、プラント全体の熱効
率を向上させて発電効率を高めるため、排熱等を有効に
回収して熱収支を改善させることのできるシステム構成
が種々提案されている。例えば、負荷電力に応じて燃料
電池への空気供給量及び再循環量を制御する方法(特公
昭48−41352参照)、改質装置の原燃料供給量を
負荷電力と改質装置温度とによって制御する方法(特公
昭5O−15058)あるいは、改質装置の圧力を電池
より高くする方法(特開昭53−81923)等に示さ
れたシステム構成が考案されている。
A fuel cell power generation plant uses oxygen in the air supplied from an air supply device and hydrogen-rich gas (hereinafter simply referred to as hydrogen gas) generated by reforming raw fuel using a reformer to feed it into a fuel cell. This is a system configuration that can effectively recover waste heat and improve heat balance in order to improve the overall thermal efficiency of the plant and increase power generation efficiency. Various proposals have been made. For example, there is a method of controlling the amount of air supplied to the fuel cell and the amount of recirculation according to the load power (see Japanese Patent Publication No. 48-41352), and a method of controlling the amount of raw fuel supplied to the reformer according to the load power and the reformer temperature. System configurations have been devised, such as a method of increasing the pressure of the reformer (Japanese Patent Publication No. 50-15058) or a method of making the pressure of the reformer higher than that of the battery (Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-81923).

上記した例を含め従来の燃料電池発電プラントにおいて
は、一般に、燃料電池から排出される未反応水素を含ん
だ廃水素ガスを、プラント内の他の装置、例えば改質装
置、を加熱させる燃料の一部として用いている。また、
この改質装置から排出される燃焼排ガスは高温であるこ
とから、これによシ排熱タービンを駆動させ、このター
ビン動力によって空気圧縮機を運転させ、プラントに必
要な空気を供給しようとするものが考案されている。と
ころが、プラントの所要空気量を供給するには前記燃焼
排ガスのエネルギだけでは不足すること、及び空気供給
装置の制御性を確保すること等の理由から補助バーナ装
置が設けられている。
In conventional fuel cell power plants, including the examples mentioned above, waste hydrogen gas containing unreacted hydrogen discharged from the fuel cell is generally used as a fuel to heat other equipment in the plant, such as a reformer. It is used as a part. Also,
Since the combustion exhaust gas discharged from this reformer is high temperature, it is used to drive an exhaust heat turbine, and this turbine power is used to operate an air compressor to supply the air necessary for the plant. has been devised. However, an auxiliary burner device is provided because the energy of the combustion exhaust gas alone is insufficient to supply the required amount of air to the plant, and to ensure controllability of the air supply device.

また、燃料電池から排出される廃空気のエネルギを前記
タービンの駆動エネルギとして回収することも行われて
いる。
Furthermore, energy from waste air discharged from the fuel cell is also recovered as drive energy for the turbine.

一方、電力負荷の変動に対応させて燃料電池に供給する
水素ガ、ス量及び空気量を制御させなければならず、し
かも、燃料電池内の反応効率を維持させるためなどから
電池内の水素ガス圧及び空気圧を所定の値に保持させな
ければならない。従って、上述した燃焼排ガス等によっ
て駆動される空気供給装置にあっては、電力負荷変動に
伴って駆動エネルギの一部が変動しても、所要の空気量
を供給し且つ吐出圧を一定に制御できるものでなければ
ならない。そこで、駆動エネルギの過不足を補助バーナ
装置の燃料流量を制御することにより追従制御させるこ
とが考案されている。しかし、このような制御方式の動
特性は、補助バーナ装置に制御遅れ要素が含まれている
ので、負荷変動に追従させて空気吐出圧を制御するには
、補助バーナ装置の燃料流量制御だけでは応答性の点で
劣っている。従って、空気供給装置の吐出系統あるいは
空気供給装置のタービン流入ガス系統にバイパス制御弁
を設け、吐出空気あるいはタービン流入ガスを系外へ放
出させることによシ応答性を高めている。
On the other hand, it is necessary to control the amount of hydrogen gas, gas, and air supplied to the fuel cell in response to fluctuations in the power load, and in order to maintain the reaction efficiency within the fuel cell, it is necessary to control the amount of hydrogen gas, gas, and air supplied to the fuel cell. Pressure and air pressure must be maintained at specified values. Therefore, the above-mentioned air supply device driven by combustion exhaust gas, etc., can supply the required amount of air and control the discharge pressure at a constant level even if part of the drive energy fluctuates due to changes in the electric power load. It has to be possible. Therefore, it has been devised to follow the excess or deficiency of drive energy by controlling the fuel flow rate of the auxiliary burner device. However, the dynamic characteristics of such a control method include a control delay element in the auxiliary burner device, so controlling the air discharge pressure to follow load fluctuations requires only controlling the fuel flow rate of the auxiliary burner device. It is inferior in terms of responsiveness. Therefore, a bypass control valve is provided in the discharge system of the air supply device or the turbine inflow gas system of the air supply device to release the discharge air or the turbine inflow gas to the outside of the system, thereby improving responsiveness.

しかしながら、電力負荷変動によって空気供給装置に供
給される駆動エネルギと、要求される空気量の変動形態
が複雑な因果関係を有したものであることから、上記し
た補助バーナの燃料制御とバイパス流量制御の三方式か
らなる空気供給装置の制御方式にあっては、それらの制
御の協調を図ることが困難なものであった。このことか
ら従来は、バイパス流量制御を主体としていたので、有
効なエネルギを系外(例えば大気中)へ放出する量が多
くなり、熱効率を低下させてしまうという欠点を有して
いた。
However, since the drive energy supplied to the air supply device due to power load fluctuations and the form of fluctuations in the required air amount have a complex causal relationship, the above-mentioned auxiliary burner fuel control and bypass flow control With the control system for the air supply device consisting of the three systems described above, it has been difficult to coordinate these controls. For this reason, in the past, bypass flow rate control was mainly used, which had the disadvantage that a large amount of effective energy was released outside the system (for example, into the atmosphere), resulting in a decrease in thermal efficiency.

また、燃料電池発電プラントのシステム構成装置の異常
などによって、空気供給装置の駆動エネルギである改質
装置の排ガス塩度や流量が低下したり、あるいは空気所
要量が異常増加したりすることがあれば、補助バーナの
燃料流量を定格流量まで増大させても、空気吐出圧が所
定の圧力まで回復されないことがある。この場合には、
燃料電池内の空気圧が低下されるので反応が鈍化し、発
電効率が低下されてしまうという虞れを有していた。
Additionally, due to abnormalities in the system components of fuel cell power generation plants, the exhaust gas salinity and flow rate of the reformer, which is the driving energy for the air supply device, may decrease, or the required amount of air may increase abnormally. For example, even if the fuel flow rate of the auxiliary burner is increased to the rated flow rate, the air discharge pressure may not be restored to a predetermined pressure. In this case,
Since the air pressure inside the fuel cell is reduced, there is a risk that the reaction will be slowed down and the power generation efficiency will be reduced.

本発明の目的は、空気供給装置の制御の動特性を向上し
且つバイパス流量を低減させ、さらに、空気圧の異常低
下をも抑制させることにより、熱効率及び発電効率を向
上させることができる燃料電池発電プラントの制御方式
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system that can improve thermal efficiency and power generation efficiency by improving the dynamic characteristics of control of an air supply device, reducing bypass flow rate, and further suppressing abnormal decreases in air pressure. The objective is to provide a plant control system.

本発明は、燃料電池に水素ガスを供給する改質装置と、
補助バーナ装置と、該補助バーナ装置の燃焼排ガスと前
記改質装置の燃焼排ガスとを駆動ガスとするタービンと
該タービンにより駆動される空気圧縮機とから形成され
前記燃料電池に空気を供給する空気供給装置と、該空気
供給装置の吐出空気圧の圧力検出器と、該検出圧力が所
定の設定圧以上のとき吐出空気およびタービン駆動ガス
の少なくとも一方を系外ヘバイパスさせるバイパス制御
弁と、全備えて構成される燃料電池発電プラントにおい
て、前記検出圧と前記設定圧との偏差に応じた圧力偏差
信号を出力する第1の信号変換器と、前記バイパス流量
のバイパス流量検出器と、該検出バイパス流量を一人力
とし所定の最小バイパス流量の基準値を十入力とする第
1の加算器と、該加算器の出力信号を入力とするPI調
節器と、該PI調節器の出力信号と前記圧力偏差信号と
を入力とする第2の加算器と、該加算器の出力信号が所
定の設定値までは該出力信号に比例して増大されその後
は一定値となる前記補助バーナ装置の燃料制御信号を出
力する第2の信号変換器と、前記第2の加算器の出力信
号が前記所定の設定値以上のとき該出力信号に比例して
増大される信号を出力する第3の信号変換器と、該信号
変換器の出力信号に応じて前記改質装置の燃料流量補正
信号を出力する第4の信号変換器と、を設けることによ
り、バイパス流量を低減させ且つ空気吐出圧を所定圧に
保持させて熱効率及び発電効率を向上させようとするも
のである。
The present invention provides a reformer that supplies hydrogen gas to a fuel cell;
Air that is formed from an auxiliary burner device, a turbine whose driving gas is the combustion exhaust gas of the auxiliary burner device and the combustion exhaust gas of the reformer, and an air compressor driven by the turbine and supplies air to the fuel cell. A supply device, a pressure detector for the discharge air pressure of the air supply device, and a bypass control valve that bypasses at least one of the discharge air and the turbine drive gas to outside the system when the detected pressure is equal to or higher than a predetermined set pressure. In the fuel cell power generation plant configured, a first signal converter outputs a pressure deviation signal according to a deviation between the detected pressure and the set pressure, a bypass flow rate detector for the bypass flow rate, and the detected bypass flow rate. a first adder which inputs the reference value of a predetermined minimum bypass flow rate by one person; a PI regulator which receives the output signal of the adder; and an output signal of the PI regulator and the pressure deviation. a second adder that receives a signal as an input; and a fuel control signal for the auxiliary burner device in which the output signal of the adder increases in proportion to the output signal up to a predetermined set value and then remains at a constant value. a second signal converter that outputs a signal, and a third signal converter that outputs a signal that is increased in proportion to the output signal of the second adder when the output signal is greater than or equal to the predetermined set value; and a fourth signal converter that outputs a fuel flow rate correction signal for the reformer according to the output signal of the signal converter, thereby reducing the bypass flow rate and maintaining the air discharge pressure at a predetermined pressure. The aim is to improve thermal efficiency and power generation efficiency.

以下、本発明を図示実施例に基づいて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図には、本発明の適用された一実施例の燃料電池発
電プラントのシステム全体構成図が示されている。
FIG. 1 shows an overall system configuration diagram of a fuel cell power generation plant according to an embodiment of the present invention.

第1図に示された如く、改質装置1の反応部IA及び燃
焼室IB、補助バーナ装置4には各々流量制御弁FCV
I及びF’CV2.POY3を介して原燃料100が供
給されている。この反応部IAで発生された水素ガス1
04は燃料電池2の燃料室2人に供給され、この燃料室
2Aからは未反応の水素ガスを含む廃水素ガス105が
排出され、この廃水素ガス105は圧力制御弁PCV’
1を介して改質装置1の燃焼室IBに供給されてい(9
) る。空気供給装置3Fi、空気圧縮機3Aとタービン3
Bとから形成され、流量制御弁FCV4゜POY5.P
OY6を介して各々、燃料電池2の空気室2B、改質装
置1の燃焼室IB、補助バーナ装置4に空気を供給して
いる。また、空気供給装置3の空気吐出系はバイパス制
御弁PCV2を介して大気中へ開放されている。前記タ
ービン3Bには、改質装置iの燃焼室IBの燃焼排ガス
106、補助バーナ装置4の燃焼排ガス107、及び燃
料電池2の空気室2Bから圧力制御弁PCV3を介して
廃空気108が流入されている。
As shown in FIG. 1, each of the reaction section IA, combustion chamber IB, and auxiliary burner device 4 of the reformer 1 has a flow control valve FCV.
I and F'CV2. Raw fuel 100 is supplied via POY3. Hydrogen gas 1 generated in this reaction part IA
04 is supplied to two fuel chambers of the fuel cell 2, and waste hydrogen gas 105 containing unreacted hydrogen gas is discharged from this fuel chamber 2A, and this waste hydrogen gas 105 is supplied to the pressure control valve PCV'.
1 to the combustion chamber IB of the reformer 1 (9
) Ru. Air supply device 3Fi, air compressor 3A and turbine 3
B, and a flow control valve FCV4°POY5. P
Air is supplied to the air chamber 2B of the fuel cell 2, the combustion chamber IB of the reformer 1, and the auxiliary burner device 4 via the OY6. Further, the air discharge system of the air supply device 3 is opened to the atmosphere via a bypass control valve PCV2. The combustion exhaust gas 106 of the combustion chamber IB of the reformer i, the combustion exhaust gas 107 of the auxiliary burner device 4, and the waste air 108 from the air chamber 2B of the fuel cell 2 flow into the turbine 3B via the pressure control valve PCV3. ing.

前記燃料電池2の電極2C,2Dには負荷5が接続され
ている。
A load 5 is connected to the electrodes 2C and 2D of the fuel cell 2.

前記流量制御弁FCVl、FCV2.POY3.POY
4゜POY5.POY6は、夫々流量検出器F’TI、
FT2゜FT3.FT4.FT5.FT6に、線201
゜202.203,204,205,206によって接
続されている。また、前記圧力制御弁pcvi。
The flow control valves FCVl, FCV2. POY3. P.O.Y.
4゜POY5. POY6 is a flow rate detector F'TI,
FT2゜FT3. FT4. FT5. To FT6, line 201
202, 203, 204, 205, 206. Further, the pressure control valve pcvi.

POY3. POY3 U、夫々線207,208,2
09によって、圧力検出器PTI、PT2.PT3に(
10) 接続されている。負荷追従制御器6には負荷5から負荷
電力の検出信号LDが線210を介して入力されている
。この負荷追従制御器6は線211゜212によって前
記PCI、FC4に夫々接続されており、また、線21
3によって空気比制御器7と、線214によって熱収支
制御器8とに接続されている。空気比制御器7は、前記
流量検出器FTI、F’l’2.FT3に、夫々線20
1 、20礼203によって接続されている。さらに、
この空気比制御器7は前記流量制御器FC5,FC6に
線215.216によって夫々接続されている。前記熱
収支制御器80入力端は改質装置1の出口に設けられた
水素ガス温度の温度検出器TTIに線217によって、
バイパス制御弁PCV2の下流に設けられた流量検出器
FT7に線218によって、また、前記圧力検出器PT
2に線208によって、夫々接続されている。この熱収
支制御器8の出力端は、線219,220によシ夫々前
記流量制御器F’C2,FC3に接続されている。
POY3. POY3 U, lines 207, 208, 2 respectively
09, the pressure detectors PTI, PT2. To PT3 (
10) Connected. A load power detection signal LD from the load 5 is input to the load following controller 6 via a line 210. This load following controller 6 is connected to the PCI and FC4 by lines 211 and 212, respectively, and is connected to the PCI and FC4 by lines 21
3 to the air ratio controller 7 and by line 214 to the heat balance controller 8. The air ratio controller 7 includes the flow rate detectors FTI, F'l'2. FT3, each line 20
1 and 20 are connected by 203. moreover,
This air ratio controller 7 is connected to the flow controllers FC5, FC6 by lines 215, 216, respectively. The input end of the heat balance controller 80 is connected by a line 217 to a hydrogen gas temperature sensor TTI provided at the outlet of the reformer 1.
By a line 218 to a flow rate sensor FT7 provided downstream of the bypass control valve PCV2, and also to said pressure sensor PT.
2 by wires 208, respectively. The output end of this heat balance controller 8 is connected to the flow rate controllers F'C2, FC3 by lines 219, 220, respectively.

第2図に熱収支制御器8の詳細構成図が示され(11) ている。A detailed configuration diagram of the heat balance controller 8 is shown in FIG. 2 (11). ing.

第2図において、第1の信号変換器9には前記線208
を介して圧力検出器PT2より吐出空気圧の検出圧Pと
、この吐出空気圧の設定圧P0とが入力されている。第
1の加算器10の一入力端には線218を介して流量検
出器FT7よりバイパス流量の検出流量Fが入力され、
十入力端には最小バイパス基準流量の基準値F。が入力
され、この加算器10の出力はPI調節器11を介して
、第2の加算器12に入力されている。この加算器12
には前記第1の信号変換器9の出力信号Sムが入力され
ており、この加算器12の出力信号Slは第2の信号変
換器13及び第3の信号変換器14に夫々入力されてい
る。前記第2の信号変換器13には設定値5110が入
力され、出力信号Scは線220によって、前記流量制
御器FC3に入力されている。前記第3の信号変換器1
4には設定値Si6が入力され、出力信号SDは係数器
15を介して信号8mに変換されて第4の信号変換器1
6に入力されている。また、この第4の(12) 信号変換器16には、温度検出器TT1より線217を
介して水素ガス温度の検出温度T、及び設定値T、が入
力されている。第3の加算器17の一入力端には前記検
出温度T、十大入力端は前記第4の信号変換器の出力信
号8yと、設定値T。
In FIG. 2, the first signal converter 9 includes the line 208.
A detected pressure P of the discharge air pressure and a set pressure P0 of the discharge air pressure are inputted from the pressure detector PT2 via the pressure detector PT2. The detected flow rate F of the bypass flow rate is inputted to one input terminal of the first adder 10 from the flow rate detector FT7 via a line 218.
The reference value F of the minimum bypass reference flow rate is at the input terminal. is input, and the output of this adder 10 is input to a second adder 12 via a PI adjuster 11. This adder 12
The output signal Sm of the first signal converter 9 is inputted to the adder 12, and the output signal Sl of the adder 12 is inputted to the second signal converter 13 and the third signal converter 14, respectively. There is. A set value 5110 is input to the second signal converter 13, and an output signal Sc is input to the flow rate controller FC3 through a line 220. Said third signal converter 1
The set value Si6 is input to the fourth signal converter 1, and the output signal SD is converted to a signal 8m via the coefficient multiplier 15.
6 is input. Furthermore, the detected temperature T and the set value T of the hydrogen gas temperature are input to the fourth (12) signal converter 16 via a wire 217 stranded in the temperature detector TT1. One input terminal of the third adder 17 receives the detected temperature T, and ten input terminals receive the output signal 8y of the fourth signal converter and the set value T.

が入力されている。この加算器17の出力はPI調節器
18を介して第4の加算器19に入力されている。゛ま
た、この加算器19の他の入力端は線214によって負
荷追従制御器6に接続されており、出力端は線219に
よって流量制御器FC2に接続されている。
is entered. The output of this adder 17 is input to a fourth adder 19 via a PI adjuster 18. Further, the other input end of this adder 19 is connected to the load following controller 6 by a line 214, and the output end is connected to the flow rate controller FC2 by a line 219.

このように構成される実施例の動作について、以下に説
明する。
The operation of the embodiment configured in this way will be described below.

改質装置1では、反応室IAに流入される原燃料101
を燃焼室IBによシ与えられる熱によって水素ガス10
4に改質させ、燃料電池2の燃料室2人に供給している
。燃料電池2では、空気供給装置3がら空気室2Bに供
給される空気113と前記水素ガス104との電気化学
反応により、電極2C,2Dに電圧が発生される。この
燃料室(13) 池2で発電された電力は負荷5に出力されている。
In the reformer 1, raw fuel 101 flows into the reaction chamber IA.
The heat given to combustion chamber IB causes hydrogen gas 10
4 and is supplied to two fuel chambers of fuel cell 2. In the fuel cell 2, a voltage is generated across the electrodes 2C and 2D due to an electrochemical reaction between the air 113 supplied to the air chamber 2B from the air supply device 3 and the hydrogen gas 104. Electric power generated in this fuel chamber (13) pond 2 is output to a load 5.

燃料電池2の反応によシ消費されなかった廃水素ガス1
05は燃焼室IBに、また、廃空気108はタービン3
Bに排出されている。
Waste hydrogen gas 1 that was not consumed by the reaction of the fuel cell 2
05 is sent to the combustion chamber IB, and waste air 108 is sent to the turbine 3.
It is discharged to B.

改質装置の燃焼室IBでは、前記廃水素ガス105と原
燃料102とを燃焼させることによシ、反応室IAに熱
を供給している。この燃焼排ガス106はタービン3B
に排出されている。タービン3Bは前記の廃空気108
、燃焼排ガス106及び補助バーナ装置4の燃焼排ガス
107との混合された駆動ガス109によって駆動され
ている。
In the combustion chamber IB of the reformer, heat is supplied to the reaction chamber IA by combusting the waste hydrogen gas 105 and the raw fuel 102. This combustion exhaust gas 106 is generated by the turbine 3B.
is being discharged. The turbine 3B uses the waste air 108
, and is driven by a driving gas 109 mixed with combustion exhaust gas 106 and combustion exhaust gas 107 of the auxiliary burner device 4.

次に、制御方式について説明する。Next, the control method will be explained.

流量制御弁11’CV1〜6及び圧力制御弁PCVI〜
3は、夫々対応する流量制御器FC1〜6及び圧力制御
器PC1〜3によって開度が制御されている。
Flow rate control valve 11'CV1~6 and pressure control valve PCVI~
3, the opening degree is controlled by the corresponding flow rate controllers FC1 to FC6 and pressure controllers PC1 to PC3, respectively.

燃料電池2の反応は圧力が低いと発電効率が低下される
ことから、燃料室2人内の水素ガス圧力はPCVIによ
シ、また、空気室2B内の空気圧はPOY3によって夫
々一定値に制御されている。
Since the reaction of the fuel cell 2 reduces the power generation efficiency when the pressure is low, the hydrogen gas pressure in the two fuel chambers is controlled by PCVI, and the air pressure in the air chamber 2B is controlled to a constant value by POY3. has been done.

(14) 燃料電池2により消費される水素ガス104及び空気1
13は、負荷電力によって変動されることから、負荷追
従制御器6から出力される負荷電力の検出値T、Dに相
関させて定められた信号LD1゜LD、により、原燃料
101の流量をFCVI、及び空気113の流量をF’
CV4によって制御することにより対応させている。
(14) Hydrogen gas 104 and air 1 consumed by fuel cell 2
13 varies depending on the load power, so the flow rate of the raw fuel 101 is determined by the signal LD1°LD, which is determined in correlation with the detected values T and D of the load power output from the load following controller 6. , and the flow rate of air 113 is F'
This is handled by controlling with CV4.

例えば、負荷電力が増大すると上記したようにFCVI
が開かれて原燃料101の流量が増大される。これによ
り、水素ガス104の温度が低下されることがないよう
に、燃焼室IBに流入させる原燃料102の流量は、ま
ず、熱収支制御器8の第3の加算器19に入力される負
荷追従制御器6からの信号L I) 、iによシフイー
ドフォワード制御され、さらに、温度検出器TTIから
出力された検出温度Tと設定温度T。との偏差に応じて
補正される。このとき、空気比制御器7においては、廃
水素ガス105及び原燃料102の燃焼空気量を制御す
るため、流量検出器FT1及びFT2から出力された夫
々の流量から理論空気量A丁を算(15) 出している。例えば、原燃料がメタンガスの場合、原燃
料101の流量をFGI  (Nm”/s)、原燃料1
02の流量をpGt  (Nm’ /s )、燃料電池
の直夕0接続個数をM1負荷電流をI (A)としたと
き、理論空気量A?  (Nm” / S)は次式4式
% (1) この空気比制御器7により算出された理論空気量に過剰
空気率(例えば1.3)を乗じた制御信号により、流量
制御弁FCV5を制御することによシ負荷電力増大に応
じた燃焼室IBの制御が行われている。
For example, when the load power increases, the FCVI
is opened and the flow rate of raw fuel 101 is increased. As a result, in order to prevent the temperature of the hydrogen gas 104 from decreasing, the flow rate of the raw fuel 102 flowing into the combustion chamber IB is determined by the load input to the third adder 19 of the heat balance controller 8. The detected temperature T and the set temperature T are subjected to shifted forward control by the signals L I) and i from the follow-up controller 6, and further output from the temperature detector TTI. It is corrected according to the deviation from At this time, in order to control the amount of combustion air of the waste hydrogen gas 105 and the raw fuel 102, the air ratio controller 7 calculates the theoretical air amount A from the respective flow rates output from the flow rate detectors FT1 and FT2. 15) It's out. For example, if the raw fuel is methane gas, the flow rate of the raw fuel 101 is FGI (Nm”/s), and the raw fuel 1
The theoretical air amount A? (Nm”/S) is calculated using the following formula 4% (1) The flow rate control valve FCV5 is controlled by a control signal obtained by multiplying the theoretical air amount calculated by the air ratio controller 7 by the excess air ratio (for example, 1.3). By controlling the combustion chamber IB, the combustion chamber IB is controlled in accordance with the increase in the load power.

また、空気消費量が増大されると空気圧縮機3Aの吐出
空気圧が低下される。この空気圧の低下は前述したよう
に燃料電池の反応効率を低下させることから、熱収支制
御器8において、圧力検出器PT、によp検出された吐
出空気の検出圧Pを設定圧P。に一致させるように補助
バーナ装置(16) 4の原燃料103の流量を制御している。
Moreover, when the air consumption increases, the discharge air pressure of the air compressor 3A is reduced. Since this decrease in air pressure reduces the reaction efficiency of the fuel cell as described above, the heat balance controller 8 sets the detected pressure P of the discharged air detected by the pressure detector PT to a set pressure P. The flow rate of the raw fuel 103 of the auxiliary burner device (16) 4 is controlled so as to match the auxiliary burner device (16) 4.

このことを第2図及び第3図を用いて詳細に説明する。This will be explained in detail using FIGS. 2 and 3.

第1の信号変換器9は第3図(A)に示されるように、
横軸の入力信号の検出圧Pの増大に対応して減少される
縦軸の出力信号Sムを出力するものであり、検出圧Pが
吐出空気圧の設定圧P。以上になれば出力信号SムはO
となる。第2の信号変換器13は第3図[F])に示さ
れるように、横軸の入力信号Smが設定値S++6以下
のときは8++に比例して増大され、SB。以上のとき
は一定値となる縦軸の流量制御信号Scを出力するもの
である。
The first signal converter 9, as shown in FIG. 3(A),
It outputs an output signal S on the vertical axis that is decreased in response to an increase in the detected pressure P of the input signal on the horizontal axis, and the detected pressure P is the set pressure P of the discharge air pressure. If it is above, the output signal S is O
becomes. As shown in FIG. 3 [F]), the second signal converter 13 increases the input signal Sm on the horizontal axis in proportion to 8++ when it is less than the set value S++6. In the above cases, the flow rate control signal Sc on the vertical axis is outputted as a constant value.

第3図の信号変換器14は第3図0に示されるように、
横軸の入力信号S11が設定値810  以下のときは
Oで、810以上のときはS++に比例して増大される
縦軸の出力信号SDを出力するものである。第4図の信
号変換器16は第3図(ハ)に示されるように、横軸に
は温度検出器TTIから検出温度Tが入力されてお9、
Tが上限基準温度T、以下のときは係数器15から入力
された信号Smが(17) 縦軸の出力信号Syとして出力され、Tが78以上のと
きは前記Sgを漸次減少させた出力信号SFを出力する
ものである。
The signal converter 14 of FIG. 3, as shown in FIG.
When the input signal S11 on the horizontal axis is less than the set value 810, the output signal is O, and when it is more than 810, the output signal SD on the vertical axis is increased in proportion to S++. As shown in FIG. 3(C), the signal converter 16 in FIG. 4 has the detected temperature T input from the temperature detector TTI on the horizontal axis.
When T is lower than the upper limit reference temperature T, the signal Sm input from the coefficient unit 15 is output as the output signal Sy on the vertical axis (17), and when T is 78 or higher, the output signal is obtained by gradually decreasing the Sg. It outputs SF.

従って、電力負荷が増大すると前述したように吐出空気
の検出圧Pが低下し、第1の信号変換器9からは設定圧
P0との偏差に応じた信号Sムが第2の加算器12に入
力される。一方、吐出空気圧が低いのでバイパス流量の
検出流量Fは0であることから、第2の加算器12には
最小バイパス基準流量の基準値F0がPI調節器によシ
比例積分されて入力されている。この加算器12によシ
、それらの入力信号が加算され信号S11が出力される
。第2の信号変換器13は信号S++に応じて補助バー
ナ装置4の原燃料103の燃料制御信号Scを流量制御
器FC3に送出して、流量制御弁FCV3の開度を増大
させる。このようにして、補助バーナ装置4から排出さ
れる燃焼排ガス107を増やして、タービン3Bの駆動
ガス109を増大させることにより吐出空気圧を上昇さ
せている。
Therefore, when the power load increases, the detected pressure P of the discharged air decreases as described above, and the first signal converter 9 sends a signal Sm corresponding to the deviation from the set pressure P0 to the second adder 12. is input. On the other hand, since the discharge air pressure is low, the detected flow rate F of the bypass flow rate is 0, so the reference value F0 of the minimum bypass reference flow rate is proportionally integrated by the PI controller and input to the second adder 12. There is. The adder 12 adds these input signals and outputs a signal S11. The second signal converter 13 sends a fuel control signal Sc for the raw fuel 103 of the auxiliary burner device 4 to the flow rate controller FC3 in response to the signal S++, thereby increasing the opening degree of the flow rate control valve FCV3. In this way, the combustion exhaust gas 107 discharged from the auxiliary burner device 4 is increased, and the driving gas 109 of the turbine 3B is increased, thereby increasing the discharge air pressure.

吐出空気圧の低下が大きい場合には、流量制御弁(18
) FCV3が全開されても吐出空気圧が設定圧P。
If the drop in discharge air pressure is large, close the flow control valve (18
) Even when FCV3 is fully opened, the discharge air pressure is the set pressure P.

に達しないことがある。前述の設定値SBoは補助バー
ナ装置4の上限出力に応じて定められたものであり、上
述のよう彦場合には、第3の信号変換器14から信号S
Dが係数器15に出力される。
may not be reached. The aforementioned setting value SBo is determined according to the upper limit output of the auxiliary burner device 4, and in the above-mentioned case, the signal SBo from the third signal converter 14 is
D is output to the coefficient unit 15.

係数器15は流量制御弁FCV2とFCV3との制御特
性の協調をとるためのものであり、それらの流量制御弁
の最大流量の比を係数として信号処理するものである。
The coefficient unit 15 is for coordinating the control characteristics of the flow control valves FCV2 and FCV3, and performs signal processing using the ratio of the maximum flow rates of these flow control valves as a coefficient.

係数器15の出力信号Svは第4の信号変換器16によ
って変換され、改質装置の燃焼室IBへ流入される原燃
料10°1の流量を増大させる信号8yとして第3の加
算器17に入力される。なお、この信号変換器16は、
水素ガス温度が上限基準温度T、に達するまでは信号S
Iを出力するが、水素ガス温度が上昇し前記T、を越え
る場合には、改質装置を保護するため出力信号Syを減
少させている。なお、吐出空気圧が補助バーナ装置の制
御範囲で十分制御されている場合の水素ガス温度は、第
3の加算器17に入力されている。通常の設定温度T。
The output signal Sv of the coefficient unit 15 is converted by a fourth signal converter 16 and sent to a third adder 17 as a signal 8y that increases the flow rate of raw fuel 10°1 flowing into the combustion chamber IB of the reformer. is input. Note that this signal converter 16 is
The signal S remains until the hydrogen gas temperature reaches the upper limit reference temperature T.
However, when the hydrogen gas temperature rises and exceeds T, the output signal Sy is decreased to protect the reformer. Note that the hydrogen gas temperature when the discharge air pressure is sufficiently controlled within the control range of the auxiliary burner device is input to the third adder 17. Normal setting temperature T.

と検出温度(19) Tとの偏差16′号により、PIθl’!l Mj指1
8が作動されて第4の加算器19を介して燃焼″41B
の原燃料102の燃料制御@号を補正することによp制
御されている。
Due to the deviation 16' between the detected temperature (19) and T, PIθl'! l Mj finger 1
8 is activated and burns through the fourth adder 19 ``41B
P control is performed by correcting the fuel control @ of the raw fuel 102.

また、空気消費量が減少して吐出空気圧が上昇したとき
は、バイパス制御弁PCV2が動作してバイパスLM’
 116を積やすことにより速やかに吐出空気圧の上昇
が抑制されている。つづいて、流歓検出器FT7にてこ
のバイパス流計が検出され、その検出流tFが第2図図
示の第1の加算器10の一入力端に入力され基準値F。
Also, when the air consumption decreases and the discharge air pressure increases, the bypass control valve PCV2 operates and the bypass LM'
116, the increase in discharge air pressure is quickly suppressed. Subsequently, this bypass flow meter is detected by the flow detector FT7, and the detected flow tF is inputted to one input terminal of the first adder 10 shown in FIG.

との偏差が出力される。基準fi11. F oは制御
可能な範囲において可及的に0に近い値に短められてい
るので、PI調節器の出力信号はPI動作によって減少
される。これによって加算器12の出力(if号Smも
減少され、まず、第3の信号変換器14の出力信号So
を減少させて改質装置の燃焼室IBへ流入される原燃料
流値を低減させ、つづいて、第2の18号変換器13に
より補助バーナ装置の原燃料制御信号Scを低減させて
、バイパス流量をO箇た(20) は制御可能な範囲で最小にしている。
The deviation from that is output. Standard fi11. Since F o is shortened to a value as close to 0 as possible within a controllable range, the output signal of the PI regulator is reduced by the PI operation. As a result, the output (if signal Sm) of the adder 12 is also reduced, and first, the output signal So of the third signal converter 14 is reduced.
is reduced to reduce the raw fuel flow value flowing into the combustion chamber IB of the reformer, and then the raw fuel control signal Sc of the auxiliary burner device is reduced by the second No. 18 converter 13, and the bypass The flow rate is kept to a minimum within a controllable range.

なお、吐出空気圧上昇は空気圧縮機のサージングなどを
引き起こしたり、圧力配管などを破損させる虞れがある
ことから、上述のように応答性のよいバイパス方式によ
り速やかに吐出空気圧の上昇を抑制し、次に、熱効率を
向上させるためにそのバイパス流量を低減させるように
制御することが望ましいこと、及び制御の相互干渉を防
止させることなどから、前記P↓、調節器11の応答時
間は圧力制御器PC2などの2倍以上の緩慢なものとす
るのが望ましい。
Note that an increase in discharge air pressure may cause surging of the air compressor or damage pressure piping, so as mentioned above, the highly responsive bypass system is used to quickly suppress the increase in discharge air pressure. Next, since it is desirable to control to reduce the bypass flow rate in order to improve thermal efficiency and to prevent mutual interference of control, the response time of the regulator 11 is It is desirable that the speed be at least twice as slow as PC2.

従って、本実施例によれば、空気供給装置の吐出空気圧
を一定に制御するにあたって、空気圧上昇に対しては応
答性に優れたバイパス制御を動作させ、ひきつづいて、
バイパス流量を最小にさせるようにタービンの駆動エネ
ルギを減少制御させることにより吐出空気圧の上昇を抑
制していることから、制御の動特性が向上され且つバイ
パスに伴うエネルギ損失が低減されて熱効率が向上され
るという効果がめる。
Therefore, according to this embodiment, when controlling the discharge air pressure of the air supply device to a constant value, the bypass control with excellent responsiveness is operated in response to an increase in air pressure, and then,
By controlling the drive energy of the turbine to be reduced to minimize the bypass flow rate, the increase in discharge air pressure is suppressed, which improves the dynamic characteristics of control, reduces energy loss associated with bypass, and improves thermal efficiency. You can see the effect of being treated.

(21) また、本実施例によれば、吐出空気圧の低下に対して、
補助バーナ装置の燃焼排ガスを増大させることによp空
気圧を一定に保持させ、且つ、空気圧の異常低下に対し
ては、一定の限度内にて改質装置の燃焼排ガスを増大さ
せてバックアップさせることにより空気圧の低下を抑制
していることから、燃料電池の発電効率を向上させるこ
とができるという効果がある。
(21) Furthermore, according to this embodiment, in response to a decrease in discharge air pressure,
To maintain the p air pressure constant by increasing the combustion exhaust gas of the auxiliary burner device, and to provide backup by increasing the combustion exhaust gas of the reformer within a certain limit in case of an abnormal drop in air pressure. This suppresses a drop in air pressure, which has the effect of improving the power generation efficiency of the fuel cell.

なお、本発明の制御方式は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内で種々の応用が可能である。
Note that the control method of the present invention is not limited to the above embodiments, and various applications are possible within the scope of the present invention.

例えば、吐出空気圧を一定とするためのバイパスは、空
気を放出させる代りにタービンの駆動ガスを放出させて
も良く、または、それらの組み合せでも良い。また、タ
ービン入口に圧力制御弁を設け、これによりタービンの
出力を制御することもできる。さらに、バイパス流量の
検出はバイパス制御の圧力制御弁開度から検出すること
も可能でおる。
For example, a bypass to maintain a constant discharge air pressure may release the driving gas of the turbine instead of releasing air, or a combination thereof. It is also possible to provide a pressure control valve at the turbine inlet to control the output of the turbine. Furthermore, the bypass flow rate can also be detected from the opening degree of the pressure control valve for bypass control.

以上説明したように、本発明によれば、空気供(22) 給装置4の制御の動特性が向上され且つバイパスに伴う
エネルギ損失が低減されて熱効率が向上され、さらに、
空気圧の異常低下をも抑制することができることから発
電効率を向上させることができるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, the dynamic characteristics of the control of the air supply (22) supply device 4 are improved, the energy loss associated with bypass is reduced, and the thermal efficiency is improved.
Since abnormal decreases in air pressure can also be suppressed, power generation efficiency can be improved.

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

第1図は本発明の適用された一実施例の燃料電池発電ブ
ラントのシステム全体構成図、第2図は第1図図示実施
例の主賛制御回路の詳細構成図、第3図(A)〜(I)
)は動作説明のための線図である。 1・・・改質装置、2・・・燃料電池、3・・・空気供
給装置、3A・・・空気圧縮機、3B・・・タービン、
4・・・補助バーナ装置、9・・・第1の信号変換器、
10・・・第1の加舞器、11・・・PI調節器、12
・・・第2の加算器、13・・・第2の信号変換器、1
4・・・第3の信号変換器、16・・・第4の信号変換
器、PT2・・・圧力検出器、FT7・・・バイパス流
量検出器、POY3・・・バ(乙) 葛t(fjJ t’。 − 88’  s、 − JBo  s、− Tt    1峠
Fig. 1 is an overall system configuration diagram of a fuel cell power generation blunt according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a detailed configuration diagram of the main control circuit of the embodiment shown in Fig. 1, and Fig. 3 (A). ~(I)
) is a diagram for explaining the operation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reformer, 2... Fuel cell, 3... Air supply device, 3A... Air compressor, 3B... Turbine,
4... Auxiliary burner device, 9... First signal converter,
10... First benefit device, 11... PI adjuster, 12
...Second adder, 13...Second signal converter, 1
4... Third signal converter, 16... Fourth signal converter, PT2... Pressure detector, FT7... Bypass flow rate detector, POY3... fjJ t'. - 88' s, - JBo s, - Tt 1 pass

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、燃料電池に水素ガスを供給する改質装置と、該改質
装置と補助バーナ装置とから排出される燃焼排ガスを駆
動ガスとするタービンと該タービンにより駆動される空
気圧縮機とから形成され前記燃料電池に空気を供給する
空気供給装置と、該空気供給装置の吐出空気圧を検出す
る圧力検出器と、該検出圧が所定の設定圧以上のとき前
記吐出空気およびタービン駆動ガスの少なくとも一方を
バイパスして系外へ流出させるバイパス制御弁と、を備
えて構成される燃料電池発電プラントにおいて、前記検
出圧と前記設定圧との偏差に応じた圧力偏差信号を出力
する第1の信号変換器と、前記バイパス流量を検出する
バイパス流量検出器と、該検出流量を一人力とし所定の
最小バイパス流量の基準値を十人力とする第1の加算器
と、該加算器の出力信号を入力とするPI調節器と、該
PI調節器の出力信号と前記圧力偏差信号を十人力とす
る第2の加算器と、該′JJD算器の出力信号が所定の
設定値以下のときは該出力信号に比例して増大され以上
のときは一定値とされる前記補助バーナ装置の燃料制御
信号を出力する第2の信号変換器と、を設けたことを特
徴とする燃料電池発電プラントの制御方式。 2、燃料電池に水素ガスを供給する改質装置と、該改質
装置と補助バーナ装置とから排出される燃焼排ガスを駆
動ガスとするタービンと該タービンによシ駆動される空
気圧縮機とから形成され前記燃料電池に空気を供給する
空気供給装置と、該空気供給装置の吐出空気圧を検出す
る圧力検出器と、該検出圧が所定の設定圧以上のとき前
記吐出空気およびタービン駆動ガスの少なくとも一方を
バイパスして系外へ流出させるバイパス制御弁と、を備
えて構成される燃料電池発電プラントにおいて、前記検
出圧と前記設定圧との偏差に応じた圧力偏差信号と出力
する第1の信号変換器と、前記バイパス流量を検出する
バイパス流量検出器と、該検出流量を一人力とし所定の
最小バイパス流量の基準値を十入力とする第1の加算器
と、該加算器の出力信号を入力とするPI調節器と、該
PI調節器の出力信号と前記圧力偏差信号とを十入力と
する第2の加算器と、該加算器の出力信号が所定の設定
値以下のときは該出力信号に比例して増大され以」二の
ときは一定値とされる前記補助バーナ装置の燃料制御信
号を出力する第2の信号変換器と、前記第2の加算器の
出力信号が前記第2の信号変換器の前記設定値以上のと
き該出力信号に比例して増大される信号を出力する第3
の信号変換器と、該信号変換器の出力信号に応じて前記
改質装置の燃料流量の補正信号を出力する第4の信号変
換器と、を設けたことを特徴とする燃料電池発電プラン
トの制御方式。
[Claims] 1. A reformer that supplies hydrogen gas to a fuel cell, a turbine whose driving gas is combustion exhaust gas discharged from the reformer and the auxiliary burner device, and air driven by the turbine. an air supply device that is formed from a compressor and supplies air to the fuel cell; a pressure detector that detects the discharge air pressure of the air supply device; and when the detected pressure is equal to or higher than a predetermined set pressure, the discharge air and the turbine a bypass control valve that bypasses at least one of the drive gases to flow out of the system, in a fuel cell power generation plant configured to output a pressure deviation signal according to a deviation between the detected pressure and the set pressure. a first signal converter; a bypass flow rate detector for detecting the bypass flow rate; a first adder for determining the detected flow rate by one person and setting a reference value of a predetermined minimum bypass flow rate by one person; a PI controller that inputs the output signal of the PI controller; a second adder that inputs the output signal of the PI controller and the pressure deviation signal; a second signal converter that outputs a fuel control signal for the auxiliary burner device that is increased in proportion to the output signal when , and is kept at a constant value when it is or more. Control method for power generation plants. 2. A reformer that supplies hydrogen gas to the fuel cell, a turbine whose driving gas is combustion exhaust gas discharged from the reformer and the auxiliary burner device, and an air compressor driven by the turbine. an air supply device that is formed and supplies air to the fuel cell; a pressure detector that detects the discharge air pressure of the air supply device; and a pressure detector that detects the discharge air pressure of the air supply device; a bypass control valve that bypasses one side and flows out of the system; a first signal that outputs a pressure deviation signal corresponding to a deviation between the detected pressure and the set pressure; a converter, a bypass flow rate detector that detects the bypass flow rate, a first adder that uses the detected flow rate as input and has ten inputs as a reference value for a predetermined minimum bypass flow rate, and an output signal of the adder. a PI controller as an input; a second adder having ten inputs as the output signal of the PI controller and the pressure deviation signal; and when the output signal of the adder is below a predetermined set value, the output a second signal converter for outputting a fuel control signal for the auxiliary burner device, which is increased in proportion to the signal and otherwise kept at a constant value; a third signal converter that outputs a signal that is increased in proportion to the output signal when the output signal is greater than or equal to the set value of the signal converter;
and a fourth signal converter that outputs a correction signal for the fuel flow rate of the reformer according to the output signal of the signal converter. control method.
JP57127676A 1982-07-23 1982-07-23 Control system of fuel cell power generating plant Granted JPS5918577A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57127676A JPS5918577A (en) 1982-07-23 1982-07-23 Control system of fuel cell power generating plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57127676A JPS5918577A (en) 1982-07-23 1982-07-23 Control system of fuel cell power generating plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5918577A true JPS5918577A (en) 1984-01-30
JPS6356672B2 JPS6356672B2 (en) 1988-11-09

Family

ID=14965954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57127676A Granted JPS5918577A (en) 1982-07-23 1982-07-23 Control system of fuel cell power generating plant

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5918577A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601766A (en) * 1983-06-18 1985-01-07 Shimadzu Corp Turbo compressor system for fuel cell power generation
JPS6180764A (en) * 1984-09-26 1986-04-24 Shimadzu Corp Control method for fuel cell power generation system
US4585709A (en) * 1983-01-21 1986-04-29 Energy Development Associates, Inc. Method and apparatus for regulating the hydrate formation temperature in a metal-halogen battery
JPS61227375A (en) * 1985-03-30 1986-10-09 Toshiba Corp Fuel cell power generation system
JPS61263063A (en) * 1985-05-16 1986-11-21 Toshiba Corp Fuel cell power generation system
JPS6345764A (en) * 1986-08-12 1988-02-26 Fuji Electric Co Ltd Operating controller of fuel cell power generating plant
JPH09131491A (en) * 1995-11-07 1997-05-20 Lg Electronics Inc Washing device for full automatic washing machine
JPH09170628A (en) * 1995-11-08 1997-06-30 Gkn Walterscheid Gmbh Protective device for drive shaft
WO2004093230A1 (en) * 2003-04-17 2004-10-28 Nissan Motor Co. Ltd. Fuel cell system and method of controlling the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4585709A (en) * 1983-01-21 1986-04-29 Energy Development Associates, Inc. Method and apparatus for regulating the hydrate formation temperature in a metal-halogen battery
JPS601766A (en) * 1983-06-18 1985-01-07 Shimadzu Corp Turbo compressor system for fuel cell power generation
JPS6180764A (en) * 1984-09-26 1986-04-24 Shimadzu Corp Control method for fuel cell power generation system
JPS61227375A (en) * 1985-03-30 1986-10-09 Toshiba Corp Fuel cell power generation system
JPS61263063A (en) * 1985-05-16 1986-11-21 Toshiba Corp Fuel cell power generation system
JPS6345764A (en) * 1986-08-12 1988-02-26 Fuji Electric Co Ltd Operating controller of fuel cell power generating plant
JPH09131491A (en) * 1995-11-07 1997-05-20 Lg Electronics Inc Washing device for full automatic washing machine
JPH09170628A (en) * 1995-11-08 1997-06-30 Gkn Walterscheid Gmbh Protective device for drive shaft
WO2004093230A1 (en) * 2003-04-17 2004-10-28 Nissan Motor Co. Ltd. Fuel cell system and method of controlling the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6356672B2 (en) 1988-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2978056B1 (en) Fuel cell system and control method therefor
US9755253B2 (en) Fuel cell system
EP2863463B1 (en) Fuel cell system
EP3021398B1 (en) Fuel cell system, and control method for fuel cell system
EP3021397B1 (en) Fuel cell system, and control method for fuel cell system
EP2978055B1 (en) Fuel-cell system and method for controlling fuel-cell system
CN110649288A (en) Air supply system and method for proton exchange membrane fuel cell
JPS5918577A (en) Control system of fuel cell power generating plant
JP2008251247A (en) Fuel cell gas turbine compound power generation system and its control method
JPS6030062A (en) Output controller of fuel cell
JPS6356673B2 (en)
JPS6260791B2 (en)
EP3605687A1 (en) Fuel cell system
JPS58166672A (en) Operation control method of fuel cell
JPH03266367A (en) Fuel system control unit of fuel cell system
JPS6030061A (en) Output controller of fuel cell
JPS62278767A (en) Fuel cell power generating plant
JP2015072735A (en) Fuel cell system
JPS58133776A (en) Control system of fuel cell power generating system
JPH01176667A (en) Fuel cell power generating system
JPS60240067A (en) Steam supply device for fuel cell power generation system
JPS62237674A (en) Fuel cell power generating system
JPH02103865A (en) Fuel cell generating plant