JPS6345764A - 燃料電池発電プラントの運転制御装置 - Google Patents
燃料電池発電プラントの運転制御装置Info
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- JPS6345764A JPS6345764A JP61189041A JP18904186A JPS6345764A JP S6345764 A JPS6345764 A JP S6345764A JP 61189041 A JP61189041 A JP 61189041A JP 18904186 A JP18904186 A JP 18904186A JP S6345764 A JPS6345764 A JP S6345764A
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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
この発明は、燃料電池発電プラント、特に急激な負荷増
加に対応させるために燃料電池の出力側に鉛電池等の補
助電池を接続したハイブリッド方式を対象とする燃料電
池発電プラントの運転制御装置に関する。
加に対応させるために燃料電池の出力側に鉛電池等の補
助電池を接続したハイブリッド方式を対象とする燃料電
池発電プラントの運転制御装置に関する。
新しい発電装置としての燃料電池発電プラントは、その
高い発電効率が得られることから移動用電源２Ｍ島用電
源等、各種電源としてその用途の拡大化が図られるよう
になっている。 ところで燃料電池発電プラントは、メタノール。 天然ガス等を原料として水蒸気改質により水素リンチな
ガスを生成する改質器、該改質器で得られた水素を燃料
として発電を行う燃料電池、および燃料電池の直流出力
を交流に変換する装置等から成り、改質器で生成した水
素ガスは燃料電池の負荷および水素利用率に応じて燃料
電池内部で消費され、余剰の水素はオフガスとして改質
器へ導かれた上でバーナで燃焼され、改質エネルギーと
して消費されることは周知の通りである。したつがって
燃料電池を効率良くかつ安定に運転するには、特に燃料
電池へ燃料ガスを供給する改質器のヒートバランスを常
に安定よく保ち、その改質反応温度を負荷変動に関係な
く常に適正温度に維持することが発電プラントの運転制
御の上で極めて重要である。 かかる点、発電プラントの構成要素である燃料電池、１
！力変換装置は負荷範囲も広く、応答も早いが、改質器
は一種の化学反応装置であり、その系内の配管も長く、
かつその内部では複雑な熱交換を行うことから、−ｍ的
に応答速度は燃料電池。 電力変換装置に比べて大幅に遅い、したがって発電プラ
ントのトータル制御面では、燃料電池の負荷が殆ど変化
の無いか、或いは負荷変動が比較的緩やかでかつその負
荷変動が予測できるような運転条件では、負荷範囲の拡
大にも比較的容易に対処できるが、負荷が急激に変動す
る場合には負荷変動に追随して迅速に制御するこ−とが
困難である。 特に負荷が急激に増大した場合に燃料電池の出力電流を
急激に゛増加させようとすると、改質器から燃料電池へ
供給する燃料ガスが負荷の急増に追随できず、発電に必
要な燃−料ガス量が不足していわゆるガス欠状態となり
正常な発電が継続できなくなる他に、改質器側では負荷
変動に伴う改質原料供給壁、燃料電池側から戻るオフガ
ス量等の変化から改質運転の必要熱量と改質器のバーナ
発熱量との間に差異が生じ改質反応温度を適正温度に維
持することが困難となる。 このために従来では、燃料電池発電プラントを特に負荷
変動が多い負荷の電源として使用する場合には、あらか
じめ燃料電池における水素消費率を低く設定する、ある
いは改質ガス供給ラインに改質ガスを貯留しておくバッ
ファタンクを介装しておく等の方式が知られているが、
前者の方式では余分に原料を改質するのでプラント全体
としての効率が低くなり、また後者の方式では設備が大
形化する難点がある。そこで負荷変動、特に負荷増加に
対して燃料電池の出力ｉＩ流が急激に増加するのを抑え
るようにしつつ、一方では過渡的に不足する燃料電池の
出力を補うために燃料電池の出力側に例えば鉛電池等の
補助電池を接続し、改質原料供給量の増量制御により燃
料電池の出力が増加するまでの間の供給電力不足分を補
助電池から給電するようにしたハイブリッド方式が提唱
されている。 ここでメタノールを改質原料とする従来における上記ハ
イブリッド方式燃料電池発電プラントの負荷変動に関連
した制御システムを第２図に示す。 図においてｌは改質器、２は燃料電池、３は燃料電池２
の出力側に接続したＤＣ／ＤＣコンバータ、４はＤ Ｃ
／Ａ ｌ！換用のインバータ、５は補助電池、６が負荷
であり、改質器ｌに対応して改質原料供給装置７．補助
燃料供給装置８．燃焼空気供給装置としての空気ブロア
９等が付設されている。 一方、改質器１はバーナ１ａを装備の炉内に気化器ｌｂ
、改質触媒を充填した改質反応管１ｃを内蔵して成り、
気化器１ｂの入口側に前記の改質原料供給装置７が接続
され、改質反応管１ｃの出口が燃料電池２の燃料極２ａ
に接続配管されている。なお２ｂは空気極である。一方
、改質器のバーナ１ａには前記の補助燃料供給装置８．
空気プロア９．および燃料電池２の燃料種側から引き出
したオフガス管が接続されている。なお改質原料供給装
置７は改質原料タンク７ａ、原料ポンプ７ｂ （可変速
ポンプ）、弁７ｃ等を装備し、補助燃料供給装置８は補
助燃料タンク８ａ、燃料ポンプ８ｂ （可変速ポンプ）
、弁８０等を装備してなる。 かかる構成の燃料電池発電プラントの運転動作について
はｉ知であり、改質器ｌのバーナ１ａに供給した補助燃
料、オフガス、燃焼空気を燃焼して燃焼して改質エネル
ギーを与え、この状態で改質器ｌへ改質原料を導入する
ことにより、改質原料は気化し、さらに改質触媒との接
触反応により水素リッチなガスに改質されて燃料電池１
の燃料極１ａへ供給される。また燃料電池の余剰ガスは
オフガスとして改質器１のバーナ１ａに供給して燃焼さ
れ、改質エネルギーとして消費される。一方、燃料電池
１の直流出力はＤ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３で負荷側の
電圧に整合され、さらにインバータ４で交流に変換して
負荷６に給電される。また補助電池５は負荷の急激な増
加の際に一時的に燃料電池の出力不足分を補って負荷へ
放電する。またこの場合に燃料電池１の出力急増を抑え
て緩やかに出力を増加させるよう、燃料電池の出力電流
１ｆｃの検出値と負荷電流！０の検出値との間の偏差で
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力を制御するようにしてい
る。なおｌＯは燃料電池の出力電流検出器、１１は負で
電流検出器、１２は関数発生器である。 一方、負荷の増減に対応して改質原料供給量を制御する
ために、燃料電池の出力電流検出値を基に制御器１３を
介して改質原料供給装置７の原料ポンプ７ｂを制御する
制御系１４が設けである。さらに改質器ｌのバーナ１ａ
に対しては改質触媒層の温度検出値を基にフィードバッ
ク制御により補助燃料供給量、燃焼空気供給量を制御し
て改質反応温度を適正温度に保持するように制４１Ｉ系
１５が設けである。なお１６は改質反応管ＩＣに配備し
た温度検出センサ、１７は制御器である。 しかして上記した従来のｗｉｊπシステムでは次記のよ
うな問題がある。すなわち負荷変動時にはその負荷増減
に応じて改質器ｌに送り込む改質原料の供給量が調節さ
れるが、この場合に改質原料を気化し触媒層で改質され
た後に改質ガスが改質器１より燃料電池２に導入され、
さらにオフガスとして改質器１のバーナ１ａに戻るまで
にはその途中の配管長さによりかなりの時間的遅れが生
じるようになり、さらにバーナへの補助燃料供給量に付
いても改質触媒層温度の検出値を基にフィードバック制
御されるので制御上での応答遅れがある。 このために負荷の急激な変動時には改質原料の改質に要
する改質器の必要熱量とバーナ発熱量との間に差異が生
じて過渡的にヒートバランスガ崩れ、この結果として負
荷上昇時には改質原料供給量が増量されるのに対してバ
ーナに供給するオフガス量は逆に減ってバーナ発熱量が
減少するために、改質器では気化器、改質触媒層の温度
が低下し、気化不足から燃料電池側に供給する改質ガス
に脈動を生じたり、改質原料の改質率を低下させる。 また逆に負荷の減少時には改質原料供給量が減量するの
に対してオフガス量は増えることからバーナ発熱量が過
剰となり、改質器の触媒層が過熱して改質触媒の劣化を
早める等の不具合が派生するうよになる。 ここで負荷変動に対する改質器への改質原料供給量、オ
フガス量、補助燃料供給量、触媒層温度等の各プロセス
量、および燃料電池、補助電池の出力電流の応答特性を
第３図に示すと、前記した従来の制御方式では改質器固
有の応答遅れ、補助燃料供給量のフィードバックｆＩｌ
ｌＪ御による応答遅れから、負荷の急増時には改質原料
供給量が増量するにもかかわらず過渡的に改質器のバー
ナに供給するオフガス量の不足が生じ、しかも補助燃料
供給量は制御遅れから殆ど変化なく （点線イ）、この
ためにバーナ発熱量が不足して改質触媒層温度が適正温
度より大幅に低下するようになる（点線口）、この結果
、改質器の改質率が低下し、負荷急増に追随して改質器
から燃料電池へ供給する改質ガス量の立ち上がりも遅れ
ることから、燃料電池の出力上昇を緩慢にせざるを得な
くなり（点線ハ）、かつこの燃料電池の出力不足分を補
って補助電池から負荷へ給電する放電量（点線二）が大
となるために補助電池として大容量の電池が必要となる
。 また負荷の急減時には改質器へ送り込む改質原料供給量
が減量するにもかかわらず、バーナに供給されるオフガ
ス量は過渡的に過剰分が生じ、このためにバーナ発熱量
が必要な改質熱量をオーバーして改質触媒層が過熱状態
となる等、改質器を含めて燃料電池発電プラントを負荷
変動に追随して応答性よく安定した運転状態に維持する
ことが困難である。
高い発電効率が得られることから移動用電源２Ｍ島用電
源等、各種電源としてその用途の拡大化が図られるよう
になっている。 ところで燃料電池発電プラントは、メタノール。 天然ガス等を原料として水蒸気改質により水素リンチな
ガスを生成する改質器、該改質器で得られた水素を燃料
として発電を行う燃料電池、および燃料電池の直流出力
を交流に変換する装置等から成り、改質器で生成した水
素ガスは燃料電池の負荷および水素利用率に応じて燃料
電池内部で消費され、余剰の水素はオフガスとして改質
器へ導かれた上でバーナで燃焼され、改質エネルギーと
して消費されることは周知の通りである。したつがって
燃料電池を効率良くかつ安定に運転するには、特に燃料
電池へ燃料ガスを供給する改質器のヒートバランスを常
に安定よく保ち、その改質反応温度を負荷変動に関係な
く常に適正温度に維持することが発電プラントの運転制
御の上で極めて重要である。 かかる点、発電プラントの構成要素である燃料電池、１
！力変換装置は負荷範囲も広く、応答も早いが、改質器
は一種の化学反応装置であり、その系内の配管も長く、
かつその内部では複雑な熱交換を行うことから、−ｍ的
に応答速度は燃料電池。 電力変換装置に比べて大幅に遅い、したがって発電プラ
ントのトータル制御面では、燃料電池の負荷が殆ど変化
の無いか、或いは負荷変動が比較的緩やかでかつその負
荷変動が予測できるような運転条件では、負荷範囲の拡
大にも比較的容易に対処できるが、負荷が急激に変動す
る場合には負荷変動に追随して迅速に制御するこ−とが
困難である。 特に負荷が急激に増大した場合に燃料電池の出力電流を
急激に゛増加させようとすると、改質器から燃料電池へ
供給する燃料ガスが負荷の急増に追随できず、発電に必
要な燃−料ガス量が不足していわゆるガス欠状態となり
正常な発電が継続できなくなる他に、改質器側では負荷
変動に伴う改質原料供給壁、燃料電池側から戻るオフガ
ス量等の変化から改質運転の必要熱量と改質器のバーナ
発熱量との間に差異が生じ改質反応温度を適正温度に維
持することが困難となる。 このために従来では、燃料電池発電プラントを特に負荷
変動が多い負荷の電源として使用する場合には、あらか
じめ燃料電池における水素消費率を低く設定する、ある
いは改質ガス供給ラインに改質ガスを貯留しておくバッ
ファタンクを介装しておく等の方式が知られているが、
前者の方式では余分に原料を改質するのでプラント全体
としての効率が低くなり、また後者の方式では設備が大
形化する難点がある。そこで負荷変動、特に負荷増加に
対して燃料電池の出力ｉＩ流が急激に増加するのを抑え
るようにしつつ、一方では過渡的に不足する燃料電池の
出力を補うために燃料電池の出力側に例えば鉛電池等の
補助電池を接続し、改質原料供給量の増量制御により燃
料電池の出力が増加するまでの間の供給電力不足分を補
助電池から給電するようにしたハイブリッド方式が提唱
されている。 ここでメタノールを改質原料とする従来における上記ハ
イブリッド方式燃料電池発電プラントの負荷変動に関連
した制御システムを第２図に示す。 図においてｌは改質器、２は燃料電池、３は燃料電池２
の出力側に接続したＤＣ／ＤＣコンバータ、４はＤ Ｃ
／Ａ ｌ！換用のインバータ、５は補助電池、６が負荷
であり、改質器ｌに対応して改質原料供給装置７．補助
燃料供給装置８．燃焼空気供給装置としての空気ブロア
９等が付設されている。 一方、改質器１はバーナ１ａを装備の炉内に気化器ｌｂ
、改質触媒を充填した改質反応管１ｃを内蔵して成り、
気化器１ｂの入口側に前記の改質原料供給装置７が接続
され、改質反応管１ｃの出口が燃料電池２の燃料極２ａ
に接続配管されている。なお２ｂは空気極である。一方
、改質器のバーナ１ａには前記の補助燃料供給装置８．
空気プロア９．および燃料電池２の燃料種側から引き出
したオフガス管が接続されている。なお改質原料供給装
置７は改質原料タンク７ａ、原料ポンプ７ｂ （可変速
ポンプ）、弁７ｃ等を装備し、補助燃料供給装置８は補
助燃料タンク８ａ、燃料ポンプ８ｂ （可変速ポンプ）
、弁８０等を装備してなる。 かかる構成の燃料電池発電プラントの運転動作について
はｉ知であり、改質器ｌのバーナ１ａに供給した補助燃
料、オフガス、燃焼空気を燃焼して燃焼して改質エネル
ギーを与え、この状態で改質器ｌへ改質原料を導入する
ことにより、改質原料は気化し、さらに改質触媒との接
触反応により水素リッチなガスに改質されて燃料電池１
の燃料極１ａへ供給される。また燃料電池の余剰ガスは
オフガスとして改質器１のバーナ１ａに供給して燃焼さ
れ、改質エネルギーとして消費される。一方、燃料電池
１の直流出力はＤ Ｃ／Ｄ Ｃコンバータ３で負荷側の
電圧に整合され、さらにインバータ４で交流に変換して
負荷６に給電される。また補助電池５は負荷の急激な増
加の際に一時的に燃料電池の出力不足分を補って負荷へ
放電する。またこの場合に燃料電池１の出力急増を抑え
て緩やかに出力を増加させるよう、燃料電池の出力電流
１ｆｃの検出値と負荷電流！０の検出値との間の偏差で
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力を制御するようにしてい
る。なおｌＯは燃料電池の出力電流検出器、１１は負で
電流検出器、１２は関数発生器である。 一方、負荷の増減に対応して改質原料供給量を制御する
ために、燃料電池の出力電流検出値を基に制御器１３を
介して改質原料供給装置７の原料ポンプ７ｂを制御する
制御系１４が設けである。さらに改質器ｌのバーナ１ａ
に対しては改質触媒層の温度検出値を基にフィードバッ
ク制御により補助燃料供給量、燃焼空気供給量を制御し
て改質反応温度を適正温度に保持するように制４１Ｉ系
１５が設けである。なお１６は改質反応管ＩＣに配備し
た温度検出センサ、１７は制御器である。 しかして上記した従来のｗｉｊπシステムでは次記のよ
うな問題がある。すなわち負荷変動時にはその負荷増減
に応じて改質器ｌに送り込む改質原料の供給量が調節さ
れるが、この場合に改質原料を気化し触媒層で改質され
た後に改質ガスが改質器１より燃料電池２に導入され、
さらにオフガスとして改質器１のバーナ１ａに戻るまで
にはその途中の配管長さによりかなりの時間的遅れが生
じるようになり、さらにバーナへの補助燃料供給量に付
いても改質触媒層温度の検出値を基にフィードバック制
御されるので制御上での応答遅れがある。 このために負荷の急激な変動時には改質原料の改質に要
する改質器の必要熱量とバーナ発熱量との間に差異が生
じて過渡的にヒートバランスガ崩れ、この結果として負
荷上昇時には改質原料供給量が増量されるのに対してバ
ーナに供給するオフガス量は逆に減ってバーナ発熱量が
減少するために、改質器では気化器、改質触媒層の温度
が低下し、気化不足から燃料電池側に供給する改質ガス
に脈動を生じたり、改質原料の改質率を低下させる。 また逆に負荷の減少時には改質原料供給量が減量するの
に対してオフガス量は増えることからバーナ発熱量が過
剰となり、改質器の触媒層が過熱して改質触媒の劣化を
早める等の不具合が派生するうよになる。 ここで負荷変動に対する改質器への改質原料供給量、オ
フガス量、補助燃料供給量、触媒層温度等の各プロセス
量、および燃料電池、補助電池の出力電流の応答特性を
第３図に示すと、前記した従来の制御方式では改質器固
有の応答遅れ、補助燃料供給量のフィードバックｆＩｌ
ｌＪ御による応答遅れから、負荷の急増時には改質原料
供給量が増量するにもかかわらず過渡的に改質器のバー
ナに供給するオフガス量の不足が生じ、しかも補助燃料
供給量は制御遅れから殆ど変化なく （点線イ）、この
ためにバーナ発熱量が不足して改質触媒層温度が適正温
度より大幅に低下するようになる（点線口）、この結果
、改質器の改質率が低下し、負荷急増に追随して改質器
から燃料電池へ供給する改質ガス量の立ち上がりも遅れ
ることから、燃料電池の出力上昇を緩慢にせざるを得な
くなり（点線ハ）、かつこの燃料電池の出力不足分を補
って補助電池から負荷へ給電する放電量（点線二）が大
となるために補助電池として大容量の電池が必要となる
。 また負荷の急減時には改質器へ送り込む改質原料供給量
が減量するにもかかわらず、バーナに供給されるオフガ
ス量は過渡的に過剰分が生じ、このためにバーナ発熱量
が必要な改質熱量をオーバーして改質触媒層が過熱状態
となる等、改質器を含めて燃料電池発電プラントを負荷
変動に追随して応答性よく安定した運転状態に維持する
ことが困難である。
この発明は上記の点にかんがみなされたもので−あり、
補助電池を装備のパイプリフト方式の搭料電池発電プラ
ントを対象に、従来の制御方式の欠点を除去し、急激な
負荷変動時にも改質器のヒートバランスを保って改質反
応温度を安定よく適正温度に維持できるようにし、併せ
て負荷の急増時には燃料電池の出力の迅速な・上昇を可
能にして補助電池の電池容量低減化が図れるようにした
制御応答性の高い燃料電池発電プラントの運転制御装置
を提供することを目的とする。
補助電池を装備のパイプリフト方式の搭料電池発電プラ
ントを対象に、従来の制御方式の欠点を除去し、急激な
負荷変動時にも改質器のヒートバランスを保って改質反
応温度を安定よく適正温度に維持できるようにし、併せ
て負荷の急増時には燃料電池の出力の迅速な・上昇を可
能にして補助電池の電池容量低減化が図れるようにした
制御応答性の高い燃料電池発電プラントの運転制御装置
を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は負荷変動を検出
し、該検出値を基に改質器のバーナに供給する補助燃料
供給量を負荷変動に応じてフィードフォワード制御する
制御系を備えて制御を行うことにより、急激な負荷変動
時に生じるオフガス量の過不足を補償して改質器バーナ
に供給する補助燃料供給量を迅速に増減制御し、これに
より改質器でのヒートバランスを保うて改質触媒層温度
を適正温度に安定維持できるようにするとともに、併せ
て負荷の急増時には充分な改質ガスを燃料電池に供給し
て燃料電池の出力増加速度を早め、これにより補助電池
の放電量を減じてその電池容量の低減化を可能にしたも
のである。
し、該検出値を基に改質器のバーナに供給する補助燃料
供給量を負荷変動に応じてフィードフォワード制御する
制御系を備えて制御を行うことにより、急激な負荷変動
時に生じるオフガス量の過不足を補償して改質器バーナ
に供給する補助燃料供給量を迅速に増減制御し、これに
より改質器でのヒートバランスを保うて改質触媒層温度
を適正温度に安定維持できるようにするとともに、併せ
て負荷の急増時には充分な改質ガスを燃料電池に供給し
て燃料電池の出力増加速度を早め、これにより補助電池
の放電量を減じてその電池容量の低減化を可能にしたも
のである。
第１図はこの発明の実施例による燃料電池発電プラント
の運転制御系統図を示すものであり、発電プラントの基
本構成は第２図と同一である。ここでこの発明により運
転制御装置は、第２図で述べた制御系１５の他に、負荷
側に介挿した負荷電流検出器１８．該電流検出器１８で
検出した負荷変動値をフィードフォワード信号として出
力制御器１９を介して補助燃料供給量２８の燃料ポンプ
８ｂ、燃焼空気供給装置としての空気ブロア９．および
改質原料供給装置７の原料ポンプ７ａを運転制御するフ
ィードフォワード制御系２０を設けて構成されている。 なお！Ｆｉｉ変動を検出する手段として、図示例の他に
燃料電池２の出力電流１ｆｃおよび補助電池５の出力電
流！０を個別に検出し、この電流検出値に比例した信号
を加算したものをフィードフォワード信号として制御器
１９に与えるようにしてもよい。 次に上記した制御系の制御動作について説明する。まず
負荷が急増した場合には燃料電池２の電流不足分を補っ
て補助電池５が放電し、インバータ４より出力する負荷
電流が増加する。したがってこの負荷電流の変動検出値
を基に制御器１９を介して補助燃料供給量、燃焼空気供
給量、および改質原料供給量が負荷変動に応じてフィー
ドフォワード制御により増量調節される。これにより改
質器ｌでは第３図に示したオフガス量の不足分を補償す
るように補助燃料供給量を増Ｎ（実線ホ）してバーナ発
熱量を高め、ヒートバランスを保って触媒Ｉｌｌ温度が
略通正温度に保持される（実線へ）。 したがって改質器ｌは高い改質率を保持しつつ燃料電池
２へ改質ガスを増量供給するようになり、これにより燃
料電池２は負荷増加に追随して早期に出力が上昇するよ
うになり（実線ト）、かつ燃料電池の出力電流が立上が
った定常状態の時点では負荷への給電が全て燃料電池２
の出力で賄われるので補助電池５の放電は停止する。し
たがって補助電池からの出力は（実線チ）で示すように
極短い時間幅に限られ、かつその放電量も従来の特性（
点線具）と比べて斜線範囲分だけ少なくて済み、これに
より補助電池５の電池容量が低減できることになる。 なお燃料電池２の出力が上昇して定常運転状態になれば
、それ以降は制御系１５により補助燃料供給量を調整し
て触媒層温度が一定に保持されるようになる。 一方、負荷の減少時には同様に負荷電流変動を検出して
フィードフォワード！制御により逸早く補助燃料供給量
を減量側′４′ｎする。これによりオフガス量の過剰分
を補償して改質器１のバーナ発熱量過剰を抑え、改質原
料供給量に対するヒートバランスを保って改質触媒層温
度を適正温度に維持し、触媒層の過熱が未然に防止され
るようになる。
の運転制御系統図を示すものであり、発電プラントの基
本構成は第２図と同一である。ここでこの発明により運
転制御装置は、第２図で述べた制御系１５の他に、負荷
側に介挿した負荷電流検出器１８．該電流検出器１８で
検出した負荷変動値をフィードフォワード信号として出
力制御器１９を介して補助燃料供給量２８の燃料ポンプ
８ｂ、燃焼空気供給装置としての空気ブロア９．および
改質原料供給装置７の原料ポンプ７ａを運転制御するフ
ィードフォワード制御系２０を設けて構成されている。 なお！Ｆｉｉ変動を検出する手段として、図示例の他に
燃料電池２の出力電流１ｆｃおよび補助電池５の出力電
流！０を個別に検出し、この電流検出値に比例した信号
を加算したものをフィードフォワード信号として制御器
１９に与えるようにしてもよい。 次に上記した制御系の制御動作について説明する。まず
負荷が急増した場合には燃料電池２の電流不足分を補っ
て補助電池５が放電し、インバータ４より出力する負荷
電流が増加する。したがってこの負荷電流の変動検出値
を基に制御器１９を介して補助燃料供給量、燃焼空気供
給量、および改質原料供給量が負荷変動に応じてフィー
ドフォワード制御により増量調節される。これにより改
質器ｌでは第３図に示したオフガス量の不足分を補償す
るように補助燃料供給量を増Ｎ（実線ホ）してバーナ発
熱量を高め、ヒートバランスを保って触媒Ｉｌｌ温度が
略通正温度に保持される（実線へ）。 したがって改質器ｌは高い改質率を保持しつつ燃料電池
２へ改質ガスを増量供給するようになり、これにより燃
料電池２は負荷増加に追随して早期に出力が上昇するよ
うになり（実線ト）、かつ燃料電池の出力電流が立上が
った定常状態の時点では負荷への給電が全て燃料電池２
の出力で賄われるので補助電池５の放電は停止する。し
たがって補助電池からの出力は（実線チ）で示すように
極短い時間幅に限られ、かつその放電量も従来の特性（
点線具）と比べて斜線範囲分だけ少なくて済み、これに
より補助電池５の電池容量が低減できることになる。 なお燃料電池２の出力が上昇して定常運転状態になれば
、それ以降は制御系１５により補助燃料供給量を調整し
て触媒層温度が一定に保持されるようになる。 一方、負荷の減少時には同様に負荷電流変動を検出して
フィードフォワード！制御により逸早く補助燃料供給量
を減量側′４′ｎする。これによりオフガス量の過剰分
を補償して改質器１のバーナ発熱量過剰を抑え、改質原
料供給量に対するヒートバランスを保って改質触媒層温
度を適正温度に維持し、触媒層の過熱が未然に防止され
るようになる。
以上述べたようにこの発明によれば、負荷変動を検出し
、該検出値を基に改質器のバーナに供給する補助燃料供
給量を負荷変動に応じてフィードフォワード制御する制
御系を備えたことにより、負荷の増減変動時にも改質器
内部でのヒートバランスを保って改質触媒層の温度変化
を抑え、常に高い改質率を保持して安定よく運転できる
。またこれにより特に負荷急増時には燃料電池の出力上
昇速度が高まるので補助電池の放電量が少なくて済み、
補助電池の電池容量を従来のものと比べて大幅に低減す
ることができる等、補助電池を装備したハイブリッド方
式の燃料電池発電プラントを対象に負荷変動に対する制
御応答性の高い運転制御装置を提供することができる。
、該検出値を基に改質器のバーナに供給する補助燃料供
給量を負荷変動に応じてフィードフォワード制御する制
御系を備えたことにより、負荷の増減変動時にも改質器
内部でのヒートバランスを保って改質触媒層の温度変化
を抑え、常に高い改質率を保持して安定よく運転できる
。またこれにより特に負荷急増時には燃料電池の出力上
昇速度が高まるので補助電池の放電量が少なくて済み、
補助電池の電池容量を従来のものと比べて大幅に低減す
ることができる等、補助電池を装備したハイブリッド方
式の燃料電池発電プラントを対象に負荷変動に対する制
御応答性の高い運転制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図はそれぞれ本発明の実施例および従来に
おける燃料電池発電プラントの制御系統図、第３図は負
荷変動に伴う第１図、第２図の制御応答特性図である。 各図において、 ｔ：改ｘ器、２：燃料電池、５：補助を池、６：負荷、
７：改質原料供給装置、８：補助燃料供給装置、９：燃
焼空気供給装置、１８：燃料電池の出力電流検出器、１
９：制御器、２０：フィードフォワ ′第１図 第２図 第３図
おける燃料電池発電プラントの制御系統図、第３図は負
荷変動に伴う第１図、第２図の制御応答特性図である。 各図において、 ｔ：改ｘ器、２：燃料電池、５：補助を池、６：負荷、
７：改質原料供給装置、８：補助燃料供給装置、９：燃
焼空気供給装置、１８：燃料電池の出力電流検出器、１
９：制御器、２０：フィードフォワ ′第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- １）改質原料を改質して水素ガスを生成する改質器、該
改質器で得た水素ガスを燃料として発電を行う燃料電池
、および該燃料電池の出力側に接続した補助電池とを組
合せた燃料電池発電プラントにおいて、負荷変動を検出
し、該検出値を基に改質器のバーナに供給する補助燃料
供給量を負荷変動に応じてフィードフォワード制御する
制御系を備えたことを特徴とする燃料電池発電プラント
の運転制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189041A JPS6345764A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 燃料電池発電プラントの運転制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189041A JPS6345764A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 燃料電池発電プラントの運転制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345764A true JPS6345764A (ja) | 1988-02-26 |
Family
ID=16234302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189041A Pending JPS6345764A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | 燃料電池発電プラントの運転制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6345764A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06231790A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Youyuu Tansanengata Nenryo Denchi Hatsuden Syst Gijutsu Kenkyu Kumiai | 溶融炭酸塩型燃料電池用燃料供給方法 |
| JP2008047329A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2009054426A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Operation method at the time of load increase of fuel cell system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58133782A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-09 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント制御システム |
| JPS5918577A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電プラント |
| JPS6121516A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-01-30 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP61189041A patent/JPS6345764A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58133782A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-09 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電プラント制御システム |
| JPS5918577A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃料電池発電プラント |
| JPS6121516A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-01-30 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システム |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06231790A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Youyuu Tansanengata Nenryo Denchi Hatsuden Syst Gijutsu Kenkyu Kumiai | 溶融炭酸塩型燃料電池用燃料供給方法 |
| JP2008047329A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2009054426A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Operation method at the time of load increase of fuel cell system |
| US8435691B2 (en) | 2007-10-23 | 2013-05-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Operation method at the time of load increase of fuel cell system |
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