JPS61110969A - 燃料電池の運転制御方法 - Google Patents
燃料電池の運転制御方法Info
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- JPS61110969A JPS61110969A JP59231317A JP23131784A JPS61110969A JP S61110969 A JPS61110969 A JP S61110969A JP 59231317 A JP59231317 A JP 59231317A JP 23131784 A JP23131784 A JP 23131784A JP S61110969 A JPS61110969 A JP S61110969A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は火力発電プラント代替用として開発が進められ
ている燃料電池の、その運転制御方法に係シ、特に発電
電力の増大、減少時の電池電極間差圧の低減及びシステ
ムの安定運転に好適な燃料電池の運転制御方法に関する
ものである。
ている燃料電池の、その運転制御方法に係シ、特に発電
電力の増大、減少時の電池電極間差圧の低減及びシステ
ムの安定運転に好適な燃料電池の運転制御方法に関する
ものである。
従来一般に採用されているこの種の発電システムの運転
は、例えば特開昭４９−６２９３９号公報にも開示され
ているように、燃料電池に供給される燃料や空気等の流
量を、電力負荷の変動に応じて調節するようにしている
のが普通である。
は、例えば特開昭４９−６２９３９号公報にも開示され
ているように、燃料電池に供給される燃料や空気等の流
量を、電力負荷の変動に応じて調節するようにしている
のが普通である。
この従来の燃料電池発電システムを第２図のブロック図
に基づき説明すると、図中１は燃料電池であり、そして
この電気的出力側には、直流を交流に変換する直交変換
器２が配されている。又燃料電池１の燃料供給側には原
料改質器３が配されている。尚４は直交変換器２を制御
する直交変換器制御装置、５は燃料電池運転制御装置で
ある。
に基づき説明すると、図中１は燃料電池であり、そして
この電気的出力側には、直流を交流に変換する直交変換
器２が配されている。又燃料電池１の燃料供給側には原
料改質器３が配されている。尚４は直交変換器２を制御
する直交変換器制御装置、５は燃料電池運転制御装置で
ある。
このようなシステムにおいて、まず原燃料Ｆ１及び水蒸
気Ｗｌは各々流量調節弁６，７を介し七原料改質器３の
反応部３ａに送られ、改質反応により燃料Ｆ３が生成さ
れる。燃料Ｆｓは流量調節弁８にＢ適量にコントロール
され燃料電池の燃料極１ａに供給され、電池酸化剤極１
ｂには、コンプレッサ（図示なし）から空気Ａ１が流量
調節弁９を介して供給される。燃料電池の各種の排ガス
Ａｘ、Ｆｓは、圧力調節弁１０．１１を介して原料改質
器の燃焼部３ｂに送り込まれる。燃料Ｆ３と空気Ａ１の
供給を受けて発電する燃料電池１は、直流出力Ｐ＋を直
交変換器制御装置４で制御信号Ｓ１により、コントロー
ルされる直交変換器２に送電し、ここで交流に変換され
る。そしてこの変換された交流出力が外部の負荷に給電
されるわけである。一方各流量調節弁６，７，８．９は
、燃料電池制御装置５により直流電流測定値８ｍを基に
適当な開度にコントロールされる。この様な燃料電池発
電システムにおいて、負弥が急激に減少した場合、直交
変換器制御装置４は、燃料電池１の出力電流を減小させ
る様に直交変換器２に対し制御信号Ｓ１を出力するとと
もに、燃料電池制御装置５へ直流電流測定値信号Ｓ２を
出力し、その信号を取ル込んだ燃料電池制御装置５は各
流量調節弁６，７，８．９に対し操作信号５ｓ１８４
＋ Ｓｓ ＊ Ｓｍ ｔ”出力し負荷急減に追従してガ
ス供給量をコントロールするわけである。しかしこの場
合直交変換器２の応答速度に対して流量調節弁６，７，
８．９の応答速度が遅いために、燃料極１ａよシの排出
ガスＦ３中の水素濃度が増加し原料改質器燃焼部３ｂの
温度が必要以上に上昇する恐れがあシ、又、燃料Ｆ’、
空気Ａｔの流量調節弁８．９の無駄時間、遅れ時間の違
いにより負荷急変時に極間差圧が増大する嫌いがあった
。
気Ｗｌは各々流量調節弁６，７を介し七原料改質器３の
反応部３ａに送られ、改質反応により燃料Ｆ３が生成さ
れる。燃料Ｆｓは流量調節弁８にＢ適量にコントロール
され燃料電池の燃料極１ａに供給され、電池酸化剤極１
ｂには、コンプレッサ（図示なし）から空気Ａ１が流量
調節弁９を介して供給される。燃料電池の各種の排ガス
Ａｘ、Ｆｓは、圧力調節弁１０．１１を介して原料改質
器の燃焼部３ｂに送り込まれる。燃料Ｆ３と空気Ａ１の
供給を受けて発電する燃料電池１は、直流出力Ｐ＋を直
交変換器制御装置４で制御信号Ｓ１により、コントロー
ルされる直交変換器２に送電し、ここで交流に変換され
る。そしてこの変換された交流出力が外部の負荷に給電
されるわけである。一方各流量調節弁６，７，８．９は
、燃料電池制御装置５により直流電流測定値８ｍを基に
適当な開度にコントロールされる。この様な燃料電池発
電システムにおいて、負弥が急激に減少した場合、直交
変換器制御装置４は、燃料電池１の出力電流を減小させ
る様に直交変換器２に対し制御信号Ｓ１を出力するとと
もに、燃料電池制御装置５へ直流電流測定値信号Ｓ２を
出力し、その信号を取ル込んだ燃料電池制御装置５は各
流量調節弁６，７，８．９に対し操作信号５ｓ１８４
＋ Ｓｓ ＊ Ｓｍ ｔ”出力し負荷急減に追従してガ
ス供給量をコントロールするわけである。しかしこの場
合直交変換器２の応答速度に対して流量調節弁６，７，
８．９の応答速度が遅いために、燃料極１ａよシの排出
ガスＦ３中の水素濃度が増加し原料改質器燃焼部３ｂの
温度が必要以上に上昇する恐れがあシ、又、燃料Ｆ’、
空気Ａｔの流量調節弁８．９の無駄時間、遅れ時間の違
いにより負荷急変時に極間差圧が増大する嫌いがあった
。
本発明はこれにかんがみなされたもので、その目的とす
るところは、負荷が急変しても極間差圧が増大すること
なく安定した運転が可能なこの種の燃料電池の運転制御
方法を提供するにある。
るところは、負荷が急変しても極間差圧が増大すること
なく安定した運転が可能なこの種の燃料電池の運転制御
方法を提供するにある。
すなわち本発明は、燃料電池の負荷変動時に、燃料、酸
化剤の流を調節弁を制御装置により制御し、燃料電池へ
供給される燃料、酸化剤量を調節し、次いでこの燃料、
酸化剤の流量値を基に直交変換器制御装置により直交変
換器を制御するようになし、所期の目的を達成するよう
にしたものである。
化剤の流を調節弁を制御装置により制御し、燃料電池へ
供給される燃料、酸化剤量を調節し、次いでこの燃料、
酸化剤の流量値を基に直交変換器制御装置により直交変
換器を制御するようになし、所期の目的を達成するよう
にしたものである。
以下図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。
。
第１図はその一実施例を説明するだめのブロック図で、
第２図に対応する部分には同一の符号が付されている。
第２図に対応する部分には同一の符号が付されている。
すなわちこのシステムは原燃料Ｆ１及び水蒸気Ｗ１の供
給により燃料Ｆ！を生成する原料改質器３、燃料Ｆ２と
空気Ａ１の供給を受けて直流を発電する燃料電池１、電
池出力の直流を交流に変換する直交変換器２、直交変換
器２をローカルに制御する直交変換器制御装置４、それ
に各種流量調節弁６〜１１、又この流ｉ′調節弁の制御
を行う燃料電池運転制御装置５を備えている。そして燃
料電池運転制御架ｆ１５に予め負荷運転時における出力
設定値や、この出力設定値に対する燃料電池１の水素利
用率、酸素利用率設定値及び原料改質器反応部３ａに供
給する水蒸気Ｗ１、原燃料Ｆ１の比（スチーム／カーボ
ン比）を与えておく。そしてこの状態で出力の増大、減
少時には直交変換器制御装置４から送信される電池端子
電圧測定値信号Ｓ７を基に設定出力に対する必要電流値
を演算し、これと水素利用率、酸素利用率設定値を基に
燃料電池１へ供給される燃料Ｆ２、空気Ａｚの流量調節
弁８．９に操作信号Ｓ６゜Ｓｍを出力する。そしてこれ
とともに必要燃料流量値と前記スチーム／カーボン比を
基に原料改質器反応部３ａに供給される原燃料Ｆ１２、
水蒸気Ｗ１の流量調節弁６．７に操作信号ａｓ 、８４
を出力することにより、ガス供給系を先行して安定制御
し、次いで電池燃料極１ａ又は酸化剤極１ｂＫ供給する
燃料Ｆｌ又は空気Ａｔの流量測定値信号ａＳ又はＳｓと
水素利用率、空気利用率設定値を基に直交変換器制御装
置４へ電流設定値信号Ｓ（ｏを出力することにより燃料
電池１の出力を調節する。
給により燃料Ｆ！を生成する原料改質器３、燃料Ｆ２と
空気Ａ１の供給を受けて直流を発電する燃料電池１、電
池出力の直流を交流に変換する直交変換器２、直交変換
器２をローカルに制御する直交変換器制御装置４、それ
に各種流量調節弁６〜１１、又この流ｉ′調節弁の制御
を行う燃料電池運転制御装置５を備えている。そして燃
料電池運転制御架ｆ１５に予め負荷運転時における出力
設定値や、この出力設定値に対する燃料電池１の水素利
用率、酸素利用率設定値及び原料改質器反応部３ａに供
給する水蒸気Ｗ１、原燃料Ｆ１の比（スチーム／カーボ
ン比）を与えておく。そしてこの状態で出力の増大、減
少時には直交変換器制御装置４から送信される電池端子
電圧測定値信号Ｓ７を基に設定出力に対する必要電流値
を演算し、これと水素利用率、酸素利用率設定値を基に
燃料電池１へ供給される燃料Ｆ２、空気Ａｚの流量調節
弁８．９に操作信号Ｓ６゜Ｓｍを出力する。そしてこれ
とともに必要燃料流量値と前記スチーム／カーボン比を
基に原料改質器反応部３ａに供給される原燃料Ｆ１２、
水蒸気Ｗ１の流量調節弁６．７に操作信号ａｓ 、８４
を出力することにより、ガス供給系を先行して安定制御
し、次いで電池燃料極１ａ又は酸化剤極１ｂＫ供給する
燃料Ｆｌ又は空気Ａｔの流量測定値信号ａＳ又はＳｓと
水素利用率、空気利用率設定値を基に直交変換器制御装
置４へ電流設定値信号Ｓ（ｏを出力することにより燃料
電池１の出力を調節する。
尚さらに必要あれば燃料電池１の出力測定値が設定出力
に到達し、プラントが安定運転している場合には、直交
変換系２，４から送信される燃料電池出力の直流電流測
定値信号Ｓ！と、水素利用率、空気利用率設定値及びス
チーム／カーボン比設定値を基に必要な燃料Ｆ２、空気
Ａｌ、原燃料Ｆ１％水蒸気Ｗ１の流量を演算して各流量
調節弁８．９，６．７に操作信号８ａ ＋ ａｓ ＋
Ｓｓ ＋８４を出力する方式に切替えるようにするとよ
い。
に到達し、プラントが安定運転している場合には、直交
変換系２，４から送信される燃料電池出力の直流電流測
定値信号Ｓ！と、水素利用率、空気利用率設定値及びス
チーム／カーボン比設定値を基に必要な燃料Ｆ２、空気
Ａｌ、原燃料Ｆ１％水蒸気Ｗ１の流量を演算して各流量
調節弁８．９，６．７に操作信号８ａ ＋ ａｓ ＋
Ｓｓ ＋８４を出力する方式に切替えるようにするとよ
い。
本実施例によれば出力の増大、減少時において予め設定
されている水素利用率又は空気利用率と燃料Ｆ２又は空
気Ａ１流量測定値信号Ｓｓ 、Ｓ＠を基に電池出力がコ
ントロールされるため、燃料極１ａより排出される排ガ
スＦ３中のＨ２濃度が急変することは無く原料改質器３
の過剰発熱の恐れは無いのである。又、システムの安定
化を図りながら各流量調節弁６，７，８．９や直交変換
器系（２，４）をコントロールしているために燃料電池
１の極間差圧増大の恐れも無い。又さらには燃料電池出
力が設定出力に到達した際は、前記の如く負荷変動に追
従してガス供給系をコントロールする方式に切替えるこ
とにより負荷の小変動に対しては、ガス流量を追従する
能力を有する等の効果がある。
されている水素利用率又は空気利用率と燃料Ｆ２又は空
気Ａ１流量測定値信号Ｓｓ 、Ｓ＠を基に電池出力がコ
ントロールされるため、燃料極１ａより排出される排ガ
スＦ３中のＨ２濃度が急変することは無く原料改質器３
の過剰発熱の恐れは無いのである。又、システムの安定
化を図りながら各流量調節弁６，７，８．９や直交変換
器系（２，４）をコントロールしているために燃料電池
１の極間差圧増大の恐れも無い。又さらには燃料電池出
力が設定出力に到達した際は、前記の如く負荷変動に追
従してガス供給系をコントロールする方式に切替えるこ
とにより負荷の小変動に対しては、ガス流量を追従する
能力を有する等の効果がある。
尚以上の実施例では、低出力運転状態において燃料極に
供給する燃料に不活性ガスを混入していない場合につい
て記述しているが、前記燃料に不活性ガス或は、燃料極
排出ガスの一部を燃料極入口の燃料に混入する際は、混
入する不活性ガス流量もしくは排出ガスのリサイクル流
量測定値と、燃料に何も混入しない場合の燃料中の水素
濃度或は、原料改質器反応部温度測定値を基に燃料の水
素濃度を演算し、これと水素利用率設定値を基に直交変
換器を制御するようにしてもよい。このようにすると、
更に低出力運転時の燃料電池セル電圧上昇の仰正の効果
があるであろう。又この場合燃料に混入する不活性ガス
流量或は燃料極排ガスのリサイクル流量が電池出力又は
直流電流に対し予め決定される際は、電池出力設定値又
は直流電流設定値に対し燃料中の水素濃度を設定してお
き、これと水素利用率設定値を′基に直交変換系を制御
するようにしても同様な効果が得られるであろう。
供給する燃料に不活性ガスを混入していない場合につい
て記述しているが、前記燃料に不活性ガス或は、燃料極
排出ガスの一部を燃料極入口の燃料に混入する際は、混
入する不活性ガス流量もしくは排出ガスのリサイクル流
量測定値と、燃料に何も混入しない場合の燃料中の水素
濃度或は、原料改質器反応部温度測定値を基に燃料の水
素濃度を演算し、これと水素利用率設定値を基に直交変
換器を制御するようにしてもよい。このようにすると、
更に低出力運転時の燃料電池セル電圧上昇の仰正の効果
があるであろう。又この場合燃料に混入する不活性ガス
流量或は燃料極排ガスのリサイクル流量が電池出力又は
直流電流に対し予め決定される際は、電池出力設定値又
は直流電流設定値に対し燃料中の水素濃度を設定してお
き、これと水素利用率設定値を′基に直交変換系を制御
するようにしても同様な効果が得られるであろう。
〔発明の効果〕
以上説明してきえように本発明の燃料電池の運転制御方
法によれば、燃料電池の負荷変動時に、まず燃料や酸化
剤の流量を調節する流量調節弁を制御装置により制御し
て燃料電池へ供給される燃料、酸化剤量を負荷に見合う
ように調節し、次いでこの燃料、酸化剤の流量値を基に
直交変換器制御装置に直交変換器を制御するようにした
から、流量調節弁の応答速度は直交変換器制御装置に対
して遅れをとることはなくなシ、燃料電池よシの排ガス
中の水素濃度が増加したり、燃料電池極間の差圧が増大
することもなく安定した燃料電池の運転が可能となる。
法によれば、燃料電池の負荷変動時に、まず燃料や酸化
剤の流量を調節する流量調節弁を制御装置により制御し
て燃料電池へ供給される燃料、酸化剤量を負荷に見合う
ように調節し、次いでこの燃料、酸化剤の流量値を基に
直交変換器制御装置に直交変換器を制御するようにした
から、流量調節弁の応答速度は直交変換器制御装置に対
して遅れをとることはなくなシ、燃料電池よシの排ガス
中の水素濃度が増加したり、燃料電池極間の差圧が増大
することもなく安定した燃料電池の運転が可能となる。
第１図は本発明の燃料電池の運転制御方法を説明するた
めの燃料電池発電７ステムのブロック図、第２図は従来
の燃料電池の運転制御方法を説明するための燃料電池発
電システムのブロック図である。 １・・・燃料電池、２・・・直交変換器、３・・・原料
改質器、４・・・直交変換器制御装置、５・・・燃料電
池運転制御装置、６〜９・・・流量調節弁、Ｆ８・・・
燃料、人！・・・酸化剤（空気）。
めの燃料電池発電７ステムのブロック図、第２図は従来
の燃料電池の運転制御方法を説明するための燃料電池発
電システムのブロック図である。 １・・・燃料電池、２・・・直交変換器、３・・・原料
改質器、４・・・直交変換器制御装置、５・・・燃料電
池運転制御装置、６〜９・・・流量調節弁、Ｆ８・・・
燃料、人！・・・酸化剤（空気）。
Claims (1)
- １、原燃料を改質、変成して燃料を生成する原料改質装
置と、該原料改質装置にて生成された燃料及び酸化剤の
供給を受けて発電を行う燃料電池と、該燃料電池へ供給
される燃料、酸化剤の流量を調節する流量調節弁と、該
流量調節弁の開閉制御を行う制御装置と、前記燃料電池
の直流出力を交流に変換する直交変換器と、該直交変換
器を制御する直交変換器制御装置とを備え、燃料電池の
負荷変動に対して前記直交変換器を直交変換器制御装置
により制御し、かつ前記流量調節弁を制御装置により開
閉制御を行うようになした燃料電池の運転制御方法にお
いて、前記燃料電池の負荷変動時に、前記流量調節弁を
制御装置により制御して燃料電池へ供給される燃料、酸
化剤量を負荷に見合うように調節し、次いでこの燃料、
酸化剤の流量値を基に直交変換器制御装置により直交変
換器を制御するようにしたことを特徴とする燃料電池の
運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59231317A JPS61110969A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 燃料電池の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59231317A JPS61110969A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 燃料電池の運転制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61110969A true JPS61110969A (ja) | 1986-05-29 |
| JPH0461466B2 JPH0461466B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=16921736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59231317A Granted JPS61110969A (ja) | 1984-11-05 | 1984-11-05 | 燃料電池の運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61110969A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236269A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池制御方法 |
| JPH05251101A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置およびその運転起動方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58146361U (ja) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | 株式会社富士電機総合研究所 | 燃料電池発電装置 |
| JPS60241667A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の負荷制御装置 |
-
1984
- 1984-11-05 JP JP59231317A patent/JPS61110969A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58146361U (ja) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | 株式会社富士電機総合研究所 | 燃料電池発電装置 |
| JPS60241667A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の負荷制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236269A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池制御方法 |
| JPH05251101A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置およびその運転起動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461466B2 (ja) | 1992-09-30 |
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