KR100968581B1 - Combined Heat and Power Co-generation System for Fuel Cell and Operating Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생산 전력량과 부하 전력량 사이의 불균형을 해소하면서 그 발전과정에서 회수된 열원을 보다 효율적으로 이용하도록 개선된 연료전지 열병합 발전시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다. 연료전지 열병합 발전시스템은 수소와 산소를 전기화학반응시켜 전력을 생산하는 연료전지 발전부, 연료전지 발전부의 발전 과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 열원으로 저장하는 폐열 회수부, 및 연료전지 발전부에서의 생산 전력량 중 잉여 전력을 폐열 회수부에 공급하여 잉여 전력을 열원으로 변환하여 저장하는 전력 균형기를 포함한다. 그리고, 연료전지 열병합 발전시스템은 외부에서 필요로 하는 열원의 소비 패턴을 예측 계산하고서, 연료전지 발전부와 전력 균형기를 각각 작동시킴으로써 폐열 회수부에 열원을 저장시키는 시스템 제어기를 포함한다.The present invention relates to an improved fuel cell cogeneration system and a method of operating the same, which solve the imbalance between the amount of generated power and the amount of load power, and more efficiently use the heat source recovered in the power generation process. The fuel cell cogeneration system includes a fuel cell power generation unit that generates electricity by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, a waste heat recovery unit that recovers waste heat generated during the power generation process of the fuel cell power generation unit, and stores it as a heat source, and a fuel cell power generation unit. It includes a power balancer for supplying the surplus power of the amount of power generated in the waste heat recovery unit to convert the surplus power into a heat source and to store. The fuel cell cogeneration system includes a system controller for predicting and calculating a consumption pattern of a heat source required from the outside, and storing the heat source in the waste heat recovery unit by operating the fuel cell generator and the power balancer, respectively.

연료전지, 전력생산, 부하 감지, 전력분배, 열원 소비 패턴, 열저장 Fuel cell, power generation, load sensing, power distribution, heat source consumption pattern, heat storage

Description

연료전지 열병합 발전시스템 및 그 운전 방법{Combined Heat and Power Co-generation System for Fuel Cell and Operating Method Thereof}Combined Heat and Power Co-generation System for Fuel Cell and Operating Method Thereof}

본 발명은 전기화학반응에 의해 전력을 생산하면서도 그 발전과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 열원으로 저장하는 연료전지 열병합 발전시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 생산 전력량과 부하 전력량 사이의 불균형을 해소하면서 그 발전과정에서 회수된 열원을 보다 효율적으로 이용하도록 개선된 연료전지 열병합 발전시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell cogeneration system that generates power by an electrochemical reaction and recovers waste heat generated in the power generation process and stores it as a heat source, and more particularly, while resolving an imbalance between the amount of generated power and the amount of load power. The present invention relates to an improved fuel cell cogeneration system and a method of operating the same, to more efficiently use a heat source recovered in the power generation process.

연료전지(Fuel Cell)는 수소의 산화 반응과 산소의 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 발전장치이다. 이 연료전지는 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접 산화형 연료전지(Direct Oxidation Fuel Cell)와 같은 종류가 있다.A fuel cell is a power generator that generates electric energy by an oxidation reaction of hydrogen and a reduction reaction of oxygen. This fuel cell has a kind of polymer electrolyte fuel cell (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), direct oxidation fuel cell (Direct Oxidation Fuel Cell).

이 중에서도 고분자 전해질형 연료 전지는 수소이온 교환특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 수소를 함유한 연료와 산소를 함유한 공기를 이용하여 전기화학반응을 유발시킴으로써 전기 에너지를 발생시킨다. 이런 고분자 전해질형 연료 전지는 빠른 시동능력이 있으며 소형화가 가능하기 때문에, 연 료전지 열병합 발전설비 분야에 적용되고 있다.Among them, a polymer electrolyte fuel cell is a fuel cell using a polymer membrane having hydrogen ion exchange characteristics as an electrolyte, and generates electrical energy by causing an electrochemical reaction using a fuel containing hydrogen and air containing oxygen. Such polymer electrolyte fuel cells have fast start-up capability and can be miniaturized, and thus have been applied to fuel cell cogeneration systems.

연료전지를 이용한 연료전지 열병합 발전시스템은 개략적으로 다음과 같은 구조를 갖는다. 즉, 연료전지 열병합 발전시스템은 구성요소들을 크게 구분하면, 연료전지 발전부, 전력 변환부, 폐열 회수부, 및 제어장치가 있다. 연료전지 발전부는 수소와 산소의 전기화학반응을 유도하여 직류(DC) 전력을 생산하고, 전력 변환부는 연료전지 발전부에서 생산된 직류 전력을 외부 부하의 전원으로 사용할 수 있도록 교류(AC) 전력으로 변환한다. 폐열 회수부는 연료전지 발전부의 발전과정에서 발생되는 폐열을 회수하여, 축열조에 온수 또는 난방수와 같은 열원으로 저장한다.A fuel cell cogeneration system using a fuel cell has a structure as follows schematically. That is, the fuel cell cogeneration system includes a fuel cell generator, a power converter, a waste heat recovery unit, and a control device. The fuel cell power generation unit generates direct current (DC) power by inducing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and the power converter converts the direct current power generated by the fuel cell power generation unit into alternating current (AC) power so that it can be used as a power source for an external load. To convert. The waste heat recovery unit recovers the waste heat generated during the power generation process of the fuel cell generator, and stores the waste heat as a heat source such as hot water or heating water in the heat storage tank.

연료전지 열병합 발전시스템은 일반적으로 외부의 작동 설정 조건에 따라 일정한 전력량을 생산하지만, 가정 또는 공장에서의 외부 부하는 사용 환경에 따라 그 전력 수요량이 일정하지 않은 패턴을 보인다. 이로 인해 연료전지 열병합 발전시스템은 연료전지 발전부에서 생산되는 전력량과, 외부 부하에서 실제로 필요로 하는 전력량 사이에 차이가 발생된다. 이와 같이 연료전지 열병합 발전시스템은 외부 부하의 실수요에 따라 전력이 과잉 생산되거나, 외부 전원용 부하의 실수요에 비해 전력이 적게 공급될 수 있는 문제점이 있다. Fuel cell cogeneration systems generally produce a constant amount of power according to external operating set-up conditions, but external loads in homes or factories exhibit a pattern of inconsistent power demand, depending on the environment of use. As a result, the fuel cell cogeneration system generates a difference between the amount of power produced by the fuel cell generation unit and the amount of power actually required for an external load. As such, the fuel cell cogeneration system has a problem in that power is excessively produced according to the real demand of the external load, or the power may be supplied less than the real demand of the external power load.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래 연료전지 열병합 발전시스템은 연료전지 발전부에서 생산되는 전력량과, 외부 전원용 부하에서 실제로 필요로 하는 전력량을 각각 측정하는 전력 계량부를 더 구비하기도 한다. 그리고, 종래 연료전지 열병합 발전시스템은 전력 계량부에서 각각 측정된 전력량에 대응하여 연료전지 발 전부의 생산 전력량을 조절함으로써, 전력의 과잉 생산 또는 전력 부족을 해결하고자 한다.In order to solve this problem, the conventional fuel cell cogeneration system may further include a power meter that measures the amount of power produced by the fuel cell generator and the amount of power actually required by the external power load. In addition, the conventional fuel cell cogeneration system adjusts the amount of power produced by the fuel cell in response to the amount of power measured by the power meter, respectively, to solve the excessive production or lack of power.

이때 연료전지 열병합 발전시스템은 상기 언급한 바와 같이 연료전지 발전부의 발전과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 축열조에 온수 또는 난방수와 같은 열원으로 저장하는 기능도 함께 수행해야 한다. 이로 인해 종래 연료전지 열병합 발전시스템은 전력 계량부에서 각각 측정된 전력량에 대응하여 연료전지 발전부의 생산 전력량을 조절함으로써, 폐열 회수부에 저장되는 열원 저장량도 지속적으로 변화된다. 하지만, 일반 가정집을 일 예로 설명하자면, 폐열 회수부로부터 필요로 하는 열원 소비량은 하루 전체 중에서 어느 특정한 시간 대에만 온수 또는 난방수가 집중으로 사용되는 경향이 있다. 이로 인해 종래 연료전지 열병합 발전시스템은 전력 수요량에 대응하여 연료전지 발전부의 생산 전력량을 조절할 수 있을지라도, 열원 소비량에 대응하여 연료전지 발전부가 작동되지 못하고 있다. 그래서, 종래 연료전지 열병합 발전시스템은 폐열 회수부 내에 설치된 보조 버너로 온수 또는 난방수를 직접 가열할 수 있지만, 보조 버너에서의 추가적인 연료 소비로 인해 시스템의 연료 효율이 낮아지는 문제점이 있다.At this time, the fuel cell cogeneration system should also perform a function of recovering waste heat generated during the power generation process of the fuel cell power generation unit and storing it in a heat storage tank as a heat source such as hot water or heating water. As a result, the conventional fuel cell cogeneration system adjusts the amount of power produced by the fuel cell generator in response to the amount of power measured by the power meter, respectively, so that the amount of heat source stored in the waste heat recovery unit is continuously changed. However, to describe a typical home as an example, the heat source consumption required from the waste heat recovery unit tends to be concentrated hot water or heating water only at a certain time of day. Therefore, although the conventional fuel cell cogeneration system may adjust the amount of power produced by the fuel cell generator in response to the power demand, the fuel cell generator does not operate in response to the heat source consumption. Thus, the conventional fuel cell cogeneration system can directly heat hot water or heating water with an auxiliary burner installed in the waste heat recovery unit, but there is a problem in that the fuel efficiency of the system is lowered due to additional fuel consumption in the auxiliary burner.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 연료전지 발전부에서의 생산 전력량과 외부 부하에서 필요한 실수요 전력량 사이의 전력 불균형을 해소하도록 연료전지 발전부를 작동시키는 연료전지 열병합 발전시스템 및 그 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is proposed to solve the conventional problems as described above, the fuel cell cogeneration to operate the fuel cell power generation unit to solve the power imbalance between the amount of power generated in the fuel cell power generation unit and the real power required in the external load Its purpose is to provide a system and a method of operation thereof.

또한, 본 발명은 생산 전력량과 실수요 전력량 사이의 전력 불균형을 해소하면서도 외부의 열원 소비량에 대비하여 연료전지 발전부를 예측 작동시키는 연료전지 열병합 발전시스템 및 그 운전 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell cogeneration system and a method of operating the fuel cell cogeneration system for predicting and operating a fuel cell generator in preparation for an external heat source consumption while eliminating an electric power imbalance between a production power amount and a real power amount.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템은 수소와 산소를 전기화학반응시켜 전력을 생산하는 연료전지 발전부, 상기 연료전지 발전부의 발전 과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 열원으로 저장하는 폐열 회수부, 및 상기 연료전지 발전부와 상기 폐열 회수부 사이에 위치하면서 상기 연료전지 발전부에서의 생산 전력량 중 잉여 전력을 상기 폐열 회수부에 공급하여 상기 잉여 전력을 상기 열원으로 변환하여 저장하는 전력 균형기를 포함한다. 그리고, 연료전지 열병합 발전시스템은 외부에서 필요로 하는 상기 열원의 소비 패턴을 예측 계산하고서, 상기 연료전지 발전부와 상기 전력 균형기를 각각 작동시킴으로써 상기 폐열 회수부에 상기 열원을 저장시키는 시스템 제어기를 포함한다.Fuel cell cogeneration system according to an embodiment of the present invention is a fuel cell power generation unit for producing electric power by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, waste heat recovery to recover the waste heat generated during the power generation process of the fuel cell power generation unit to store as a heat source And a power balance that is located between the fuel cell power generation unit and the waste heat recovery unit, and supplies surplus power of the amount of power produced by the fuel cell power generation unit to the waste heat recovery unit to convert the surplus power into the heat source and store the power. Include groups. The fuel cell cogeneration system includes a system controller for predicting and calculating a consumption pattern of the heat source required from the outside, and storing the heat source in the waste heat recovery unit by operating the fuel cell generator and the power balancer, respectively. do.

연료전지 열병합 발전시스템은 상기 연료전지 발전부에서 생산되는 DC 전력 을 AC 전력으로 변환하고서 외부 부하에서 필요로 하는 전력원으로 공급하는 전력 변환기를 더 포함한다.The fuel cell cogeneration system further includes a power converter converting DC power produced by the fuel cell power generation unit into AC power and supplying it to a power source required by an external load.

상기 전력 변환기는 상기 연료전지 발전부에서의 생산 전력량을 측정하는 제1 전력미터, 및 상기 외부 부하에 앞서 위치하면서 상기 외부 부하에서의 실수요 전력량을 측정하는 제2 전력미터를 포함한다.The power converter includes a first power meter for measuring the amount of power produced by the fuel cell power generation unit, and a second power meter for measuring the amount of real power required at the external load while being located before the external load.

상기 시스템 제어기에는 부하 감지기가 설치된다. 상기 부하 감지기는 상기 연료전지 발전부에 각각 연결된다. 상기 부하 감지기는 상기 잉여 전력을 기반으로 하여 상기 연료전지 발전부에서의 전력 생산 작동을 제어한다.The system controller is provided with a load detector. The load detectors are respectively connected to the fuel cell generator. The load detector controls the power generation operation in the fuel cell generator based on the surplus power.

상기 전력 균형기는 상기 폐열 회수부의 내부에 설치되면서 상기 잉여 전력을 상기 열원으로 변환하는 전기 히터를 포함한다.The power balancer includes an electric heater installed in the waste heat recovery unit to convert the surplus power into the heat source.

상기 시스템 제어기에는 열원 소비 패턴 인식기가 설치된다. 상기 열원 소비 패턴 인식기는 상기 폐열 회수부에 설치된 온도 센서에 연결되면서, 상기 온도 센서에서 측정되는 온도를 기초로 상기 폐열 회수부에서 감소되는 열원 소비량을 기 설정된 시간마다 반복적으로 계산하여, 상기 열원의 소비 패턴을 도출한다. The system controller is provided with a heat source consumption pattern recognizer. The heat source consumption pattern recognizer is connected to a temperature sensor installed in the waste heat recovery unit, and repeatedly calculates the heat source consumption reduced in the waste heat recovery unit at predetermined time intervals based on a temperature measured by the temperature sensor, Deduce consumption patterns.

상기 시스템 제어기에는 열저장 인식기가 설치된다. 상기 열저장 인식기는 제어 시작 시점에서의 상기 폐열 회수부의 열원 저장량과 상기 열원의 소비 패턴 중 어느 일 시점까지 적산된 총 열원량을 각각 파악하고, 필요한 평균 열원량을 계산하여, 상기 연료전지 발전부에서의 전력 생산 작동을 제어한다.The system controller is installed with a heat storage recognizer. The heat storage recognizer recognizes the total amount of heat source accumulated up to one point of the heat source storage amount of the waste heat recovery unit and the consumption pattern of the heat source at the start of control, calculates an average heat source required, and calculates the required amount of heat source. Control the power generation operation at

상기 시스템 제어기에는 전력생산 감지기가 설치된다. 상기 전력생산 감지기는 상기 연료전지 발전부에서의 전력 생산 단가 및 상용(商用) 전력 공급 단가를 판단 기준으로 하여, 상기 폐열 회수부에서의 총 열원 저장량에 도달된 시점에서 상기 연료전지 발전부에서의 전력 생산 작동을 제어한다. The system controller is provided with a power generation detector. The power generation detector is based on the power production unit price and the commercial power supply unit price in the fuel cell power generation unit, and when the total heat source storage amount in the waste heat recovery unit is reached at the fuel cell power generation unit Control power production operation.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 연료전지 발전부에서 수소와 산소를 전기화학반응시켜 전력을 생산하는 연료전지 발전단계, 및 상기 연료전지 발전부의 발전 과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 폐열 회수부에 열원으로 저장하는 폐열 회수 단계를 포함한다. 그리고, 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 외부에서 필요로 하는 상기 열원 소비 패턴(HUP)을 예측 계산하고서, 상기 열원의 소비 패턴에 적합한 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키는 전력 생산 최적화 단계를 포함한다.In the method of operating a fuel cell cogeneration system according to an exemplary embodiment of the present invention, a fuel cell power generation step of producing power by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in a fuel cell power generation unit, and waste heat generated in a power generation process of the fuel cell power generation unit The waste heat recovery step of recovering and storing the waste heat recovery unit as a heat source. In addition, the operation method of the fuel cell cogeneration system predicts and calculates the heat source consumption pattern (HUP) required from the outside, and the power production optimization step of operating the fuel cell power generation unit in a power generation step suitable for the consumption pattern of the heat source. It includes.

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 상기 폐열 회수부의 열원 감소량을 기 설정된 시간마다 반복적으로 계산하여, 사용자의 열원 소비량을 각 단계별로 평균화하여 상기 열원의 소비 패턴을 도출하는 열원 패턴 인식 단계를 더 포함한다.The operation method of the fuel cell cogeneration system further includes a heat source pattern recognition step of repeatedly calculating the amount of heat source reduction of the waste heat recovery unit at predetermined time intervals, and averaging the user's heat source consumption in each step to derive a consumption pattern of the heat source. do.

상기 열원 패턴 인식 단계는 상기 폐열 회수부의 열원 감소량을 상기 열원이 저장되는 축열조 용량과, 상기 폐열 회수부에 설치된 온도 센서로 상기 열원의 온도 감소 정도를 파악함으로써 상기 열원 감소량을 계산한다.The heat source pattern recognition step calculates the heat source reduction amount by determining the heat source reduction amount of the heat source reduction portion of the waste heat recovery portion and the temperature reduction degree of the heat source by a temperature sensor installed in the waste heat recovery portion.

상기 열원 패턴 인식 단계는 1일 24시간을 기준으로 매 시간을 각 단계별로 나누고, 상기 열원 소비량을 각 단계별로 평균화하여 상기 열원의 소비 패턴을 도출한다.In the heat source pattern recognition step, each time is divided into stages based on 24 hours per day, and the heat source consumption is averaged for each stage to derive a consumption pattern of the heat source.

상기 전력 생산 최적화 단계는 제어 시작 시점에서의 상기 폐열 회수부의 열 원 저장량과 상기 열원의 소비 패턴 중 어느 일 시점까지 적산된 총 열원량을 각각 파악하고, 필요한 평균 열원량을 계산하여, 상기 평균 열원량에 대응하는 상기 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시킨다.In the power generation optimization step, the total amount of heat source accumulated up to one point of the heat source storage amount of the waste heat recovery unit and the consumption pattern of the heat source at the control start point is respectively determined, and the required average heat source is calculated to calculate the average heat source. The fuel cell power generation unit is operated in the power generation step corresponding to the amount.

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 상기 연료전지 발전부에서 생산된 생산 전력량 중 잉여 전력을 상기 폐열 회수부에 공급하여 상기 잉여 전력을 상기 열원으로 변환하여 저장하는 전력 균형 단계를 더 포함한다.The method of operating a fuel cell cogeneration system further includes a power balance step of supplying surplus power of the amount of power produced by the fuel cell power generation unit to the waste heat recovery unit to convert the surplus power into the heat source and store the same.

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 상기 연료전지 발전부에서의 전력 생산 단가 및 상용(商用) 전력 공급 단가를 판단 기준으로 경제성 지수(EW)를 도출하고, 상기 열원이 상기 폐열 회수부의 총 열원 저장량에 도달된 시점에서 상기 경제성 지수를 기준으로 상기 연료전지 발전부에서 전력 생산 작동여부를 결정하는 전력 생산 감지 단계를 더 포함한다. In the method of operating a fuel cell cogeneration system, an economic index (EW) is derived based on a determination of an electric power production cost and a commercial power supply cost in the fuel cell power generation unit, and the heat source is a total heat source storage amount of the waste heat recovery unit. The method further includes a power generation detection step of determining whether the power generation operation is performed in the fuel cell generator based on the economic index at the point of reaching.

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 상기 연료전지 발전부에서 생산된 생산 전력량과 외부 부하에서 사용되는 실수요 전력량 사이의 전력 불균형 값이 기 설정된 범위에 존재하는지를 판단하여 기 설정된 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키는 부하 감지 단계를 더 포함한다.The method of operating a fuel cell cogeneration system is to determine whether a power unbalance value between the amount of power produced in the fuel cell power generation unit and the amount of real power used in an external load exists in a preset range, and thus, the fuel cell may be a preset power generation step. It further includes a load sensing step for operating the power generation unit.

상기 부하 감지 단계는 상기 연료전지 발전부에서 생산된 생산 전력량과 외부 부하에서 사용되는 실수요 전력량 사이의 전력 불균형 값이 기 설정된 시간 내에 상기 연료전지 발전부의 정격 발전의 1/10 초과하는 조건에서 상기 전력 생산 단계를 변경한다. The load sensing step may be performed under conditions in which a power unbalance value between the amount of power produced by the fuel cell generator and a real power required by an external load exceeds 1/10 of the rated power generation of the fuel cell generator within a preset time. Change production stage

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 상기 부하 감지 단계에서 설정된 상기 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키고, 기 설정된 시간이 경과된 후에 상기 전력 생산 최적화 단계에서 설정된 상기 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시킨다.In the method of operating a fuel cell cogeneration system, the fuel cell generator is operated in the power generation step set in the load sensing step, and the fuel cell is set in the power generation step set in the power generation optimization step after a preset time elapses. Activate the generator.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템 및 그 운전 방법은 외부 부하에서 필요한 실수요 전력량 및 외부 열원 소비량에 근거하여, 연료전지 발전부를 작동 제어한다. 이로 인해 연료전지 열병합 발전시스템은 종래에 비해 추가적인 연료의 소비로 인한 낭비가 없으면서도, 연료전지 발전부의 작동에 의해 발생되는 열원 이용률도 높아지는 장점이 있다. The fuel cell cogeneration system and its operation method according to an embodiment of the present invention, the operation of the fuel cell power generation unit based on the real power required and external heat source consumption required in the external load. As a result, the fuel cell cogeneration system has an advantage that the utilization rate of the heat source generated by the operation of the fuel cell power generation unit is also increased without waste due to the consumption of additional fuel compared with the conventional art.

더욱이 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템은 연료 또는 전력 공급가격와 같은 여러 경제적 요소들도 고려하여, 연료전지 발전부와 다른 구성요소들을 작동 제어함으로써 종래에 비해 작동 유지에 필요한 비용이 절감되는 장점이 있다. Furthermore, the fuel cell cogeneration system according to the embodiment of the present invention reduces the cost required to maintain operation compared to the prior art by controlling the operation of the fuel cell generator and other components in consideration of various economic factors such as fuel or power supply prices. It has the advantage of being.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 각 구성요소들을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing each component of a fuel cell cogeneration system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템은 수소와 산소를 전기화학반응시켜 전력을 생산하는 연료전지 발전부(10), 및 연료전지 발전부(10)의 발전 과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 열원으로 저장하는 폐열 회수부(60)를 주요 구성요소로서 구비한다. As shown in FIG. 1, the cogeneration system of a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention includes a fuel cell power generation unit 10, and a fuel cell power generation unit 10 that generate electric power by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. A waste heat recovery unit 60 for recovering waste heat generated in the power generation process and storing the waste heat as a heat source is provided as a main component.

특히 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템은 외부에서 필요로 하는 열원 소비 패턴을 예측 계산하고서, 연료전지 발전부(10)와 다른 구성요소들을 각각 작동시킴으로써 폐열 회수부(60)에 열원을 저장시키는 시스템 제어기(100)를 구비한다. 이로 인해 연료전지 열병합 발전시스템은 열원의 소비 패턴에 대응하는 열원이 폐열 회수부(60)에 저장되기 때문에, 열원 이용률이 높아진다. 뿐만 아니라 연료전지 열병합 발전시스템은 이와 같은 시스템 제어기(100)의 제어 작동으로 인해 연료전지 발전부(10)가 계획적으로 작동되기 때문에, 연료의 낭비가 감소되면서 경제적인 운영이 가능해진다.In particular, the fuel cell cogeneration system according to the exemplary embodiment of the present invention predicts and calculates a heat source consumption pattern required from the outside, and operates the fuel cell generator 10 and other components, respectively, to heat the waste heat recovery unit 60. It has a system controller 100 for storing the. As a result, in the fuel cell cogeneration system, since the heat source corresponding to the consumption pattern of the heat source is stored in the waste heat recovery unit 60, the heat source utilization rate is high. In addition, since the fuel cell cogeneration system is intentionally operated due to the control operation of the system controller 100, the fuel cell cogeneration system may be economically operated while the waste of fuel is reduced.

연료전지 열병합 발전시스템의 구성요소들에 대해 보다 자세하게 살펴보면, 연료전지 발전부(10)는 수소와 산소의 전기화학반응이 발생되는 연료전지스택, 천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG)와 같은 탄화수소계열의 발전원료(F)를 수소를 포함하는 개질가스로 개질하여 연료전지스택에 공급하는 연료처리장치, 및 연료전지스택에 공기(A)와 같은 산소를 공급하는 공기공급장치를 구비한다. 그러면 연료전지 발전부(10)는 연료전지스택 내에서 수소와 산소를 전기화학 반응시킴으로써 직류(DC) 전력을 생산한다.Looking at the components of the fuel cell cogeneration system in more detail, the fuel cell power generation unit 10 and the fuel cell stack, the natural gas (LNG) or liquefied petroleum gas (LPG) that generates an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen And a fuel processing device for reforming the same hydrocarbon-based power plant F as a reforming gas containing hydrogen and supplying the fuel cell stack to the fuel cell stack, and an air supply device for supplying oxygen such as air A to the fuel cell stack. . The fuel cell generator 10 then generates direct current (DC) power by electrochemically reacting hydrogen and oxygen in the fuel cell stack.

전력 변환부(20)는 연료전지 발전부(10)에서 생산된 직류 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여, 외부 부하에서 필요로 하는 전력원으로 공급한다. 전력 변환부(20)는 DC전력의 전압을 승압시키는 컨버터(21)와, DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 인버터(22)를 구비한다. 보다 자세하게는 전력 변환부(20)는 인버터(22)의 후방에서 AC 전력으로 변환된 연료전지 발전부(10)의 생산 전력량을 측정하는 제1 전력미터(23 ; P1로 표시함), 및 외부 부하(30)에 앞서 위치하면서 외부 부하(30)에서 필요로 하는 실수요 전력량을 측정하는 제2 전력미터(24 ; P2로 표시함)를 더 구비한다. 제1 전력미터(23)와 제2 전력미터(24)는 각각 AC 전력을 측정할 수 있도록 전압센서와 전류센서로 이루어진다.The power converter 20 converts the DC power produced by the fuel cell generator 10 into alternating current (AC) power and supplies it to a power source required by an external load. The power converter 20 includes a converter 21 for boosting the voltage of DC power and an inverter 22 for converting DC power to AC power. In more detail, the power converter 20 may include a first power meter 23 (denoted as P1) for measuring the amount of power produced by the fuel cell generator 10 converted to AC power at the rear of the inverter 22, and an external device. It is further provided with the 2nd electric power meter 24 (indicated by P2) which is located before the load 30, and measures the amount of real power required by the external load 30. The first power meter 23 and the second power meter 24 each comprise a voltage sensor and a current sensor to measure AC power.

연료전지 열병합 발전시스템은 시스템의 초기 기동, 정지, 발전상태 유지 동작을 수행하기 위해서 다수의 주변장치(BOP; Balance of Plants)를 구비한다. 이런 다수의 주변장치는 외부에서 공급되는 계통 전원(40) 또는 배터리와 같은 보조 전원기로부터 초기 기동에 필요한 전력을 공급 받으며, 연료전지 발전부(10)에서 전력이 생산된 후에 연료전지 발전부(10)의 생산 전력으로 유지 작동된다.The fuel cell cogeneration system includes a plurality of BOPs (Balance of Plants) to perform the initial start, stop, power generation state maintenance operation of the system. Such a plurality of peripheral devices receive power required for initial start-up from an auxiliary power supply such as a system power supply 40 or a battery supplied from the outside, and after the power is produced in the fuel cell power generation unit 10, the fuel cell power generation unit 10. ) Is maintained at the production power.

이와 같은 계통 전원(40)을 이용한 전력 분배는 전력 분배기(50)에서 실시된다. 전력 분배기(50)는 초기 기동 단계에서 계통 전원(40)으로부터 제공되는 전력을 연료전지 발전부(10) 또는 다수의 주변장치들로 공급한다. 그리고 전력 분배기(50)는 연료전지 발전부(10)에서 전력 생산이 이뤄진 후에 계통 전원(40)을 차단하고서, 연료전지 발전부(10)의 생산 전력을 다수의 주변장치와 외부 부하(30)로 공급한다. Such power distribution using the system power supply 40 is performed in the power divider 50. The power divider 50 supplies power supplied from the grid power supply 40 to the fuel cell generator 10 or a plurality of peripheral devices in an initial startup stage. In addition, the power divider 50 cuts off the system power source 40 after the power is produced in the fuel cell power generation unit 10, and supplies the generated power of the fuel cell power generation unit 10 to a plurality of peripheral devices and external loads 30. To supply.

연료전지스택 또는 연료처리장치와 같은 구성요소들을 구비한 연료전지 발전 부(10)는 그 발전과정에서 열이 발생된다. 폐열 회수부(60)는 연료전지 발전부(10)에 열교환 물질을 순환 공급하고, 연료전지 발전부(10)의 폐열을 회수한다. 폐열 회수부(60)는 회수된 폐열을 축열조와 같은 기기의 내부에 열원으로 저장하며, 이런 축열조에 저장되는 열원은 온수 또는 난방수로 유지된다. 즉, 폐열은 열교환을 통해 상온의 물이 승온됨으로써, 폐열 회수부(60)에는 온수 또는 난방수와 같은 열원으로 저장될 수 있다. The fuel cell power generation unit 10 having components such as a fuel cell stack or a fuel processing device generates heat during its generation. The waste heat recovery unit 60 circulates and supplies the heat exchange material to the fuel cell power generation unit 10, and recovers the waste heat of the fuel cell power generation unit 10. The waste heat recovery unit 60 stores the recovered waste heat as a heat source in a device such as a heat storage tank, and the heat source stored in the heat storage tank is maintained as hot water or heating water. That is, the waste heat is heated to room temperature through heat exchange, the waste heat recovery unit 60 may be stored as a heat source such as hot water or heating water.

폐열 회수부(60)는 외부로부터 연료를 공급 받아서 가열하는 방식인 보조 히터(61)를 구비한다. 보조 히터(61)는 축열조 내 열원이 부족할 때 열부하를 보충한다. 하지만, 본 발명의 실시예는 보조 히터(61)를 예비용으로 구비할 뿐이며, 폐열 회수부(60)의 열원은 연료전지 발전부(10) 및 아래에서 설명할 전력 균형기(70)에 의해 대부분 발생된다. The waste heat recovery unit 60 includes an auxiliary heater 61 that is heated by receiving fuel from the outside. The auxiliary heater 61 compensates for the heat load when the heat source in the heat storage tank is insufficient. However, the embodiment of the present invention is provided only for the auxiliary heater 61, the heat source of the waste heat recovery unit 60 by the fuel cell generator 10 and the power balancer 70 to be described below. Mostly occur.

폐열 회수부(60)는 축열조의 내부에 저장되는 온수 또는 난방수의 온도를 측정하는 온도 센서(62 ; TC)를 구비한다. 그리고 폐열 회수부(60)에는 열교환 물질을 연료전지 발전부(10)으로 공급하기 위한 공급 통로와, 연료전지 발전부(10)로부터 열교환 물질을 다시 회수하기 위한 회수 통로가 각각 연결된다. 연료전지 발전부(10)는 발전과정에서 발생되는 열이 보다 효과적으로 제거되어야, 보다 원활하게 발전작용을 할 수 있다. 이를 위해 폐열 회수부(60)의 공급 통로에는 열교환 물질에 함유된 열을 외부로 방열시키는 공랭식 열교환기(64), 및 이런 공랭식 열교환기(64)가 설치된 경로로 열교환 물질이 통과되게 유동 흐름을 변경하는 삼방향 밸브(65)가 설치된다. 그 외에도 폐열 회수부(60)의 공급 통로에는 열교환 물질의 공급량을 조절하는 물펌프(66 ; W)가 설치된다.The waste heat recovery unit 60 includes a temperature sensor 62 (TC) for measuring the temperature of hot water or heating water stored in the heat storage tank. The waste heat recovery unit 60 is connected to a supply passage for supplying heat exchange material to the fuel cell power generation unit 10 and a recovery passage for recovering heat exchange material from the fuel cell power generation unit 10, respectively. The fuel cell generator 10 may generate power more effectively when heat generated in the power generation process is more effectively removed. To this end, in the supply passage of the waste heat recovery unit 60, an air-cooled heat exchanger 64 for dissipating heat contained in the heat-exchange material to the outside, and a flow flow such that the heat-exchange material passes through the path in which the air-cooled heat exchanger 64 is installed. The three-way valve 65 to change is provided. In addition, a water pump 66 (W) for controlling a supply amount of heat exchange material is installed in a supply passage of the waste heat recovery unit 60.

전력 균형기(70)에는 제1 전력미터(23)에서 측정되는 연료전지 발전부(10)의 생산 전력량과, 제2 전력미터(24)에서 측정되는 외부 부하(30)의 실수요 전력량 사이의 차이의 전력 불균형 값이 입력된다. 전력 균형기(70)는 이와 같은 전력 불균형 값을 고려하여, 연료전지 발전부(10)에서의 생산 전력량 중 잉여 전력을 폐열 회수부(60)의 열원으로 제공한다. 전력 균형기(70)는 폐열 회수부(60)에 설치되는 전기 히터(71)를 구비하고, 이런 전기 히터(71)에 잉여 전력을 제공한다. 그러면 전기 히터(71)는 발열 작용에 의해 온수 또는 난방수를 가열함으로써, 잉여 전력이 폐열 회수부(60)의 열원으로 변환될 수 있다.The power balancer 70 includes a difference between the amount of power produced by the fuel cell generator 10 measured by the first power meter 23 and the amount of real power required by the external load 30 measured by the second power meter 24. The power unbalance value is input. The power balancer 70 provides surplus power of the amount of power produced by the fuel cell generator 10 as a heat source of the waste heat recovery unit 60 in consideration of such an unbalanced power value. The power balancer 70 includes an electric heater 71 installed in the waste heat recovery unit 60, and provides surplus power to the electric heater 71. Then, the electric heater 71 heats hot water or heating water by an exothermic action, so that the surplus power can be converted into a heat source of the waste heat recovery unit 60.

이와 같은 연료전지 열병합 발전시스템의 주요 구성요소들은 시스템 제어기(100)에 의해 전기 신호 전달이 가능하게 연결된다. 시스템 제어기(100)는 아래와 같이 구성요소들을 제어함으로써, 생산 전력량과 실수요 전력량 사이의 불균형을 해소하면서도 외부의 열원 소비량에 대비하여 연료전지 발전부를 계획적으로 작동시킨다. The main components of the fuel cell cogeneration system are connected by the system controller 100 to enable electrical signal transmission. By controlling the components as follows, the system controller 100 intentionally operates the fuel cell power generation unit in preparation for external heat source consumption while eliminating an imbalance between the amount of power produced and the real power required.

시스템 제어기(100)는 제어기능을 기준으로 구분하여, 내부 구성요소로서 전력 제어기(110)와 열원 제어기(140)를 구비한다. 전력 제어기(110)는 전력 생산 감지기(120)와 부하 감지기(130)로 다시 분류될 수 있으며, 열원 제어기(140)는 열원 소비 패턴 인식기(150)와 열저장 인식기(160)로 다시 분류될 수 있다. 아래에서는 이와 같은 시스템 제어기(100)의 구성요소에 대해 보다 자세하게 살펴본다.The system controller 100 is divided based on a control function, and includes a power controller 110 and a heat source controller 140 as internal components. The power controller 110 may be further classified into a power production detector 120 and a load detector 130, and the heat source controller 140 may be further classified into a heat source consumption pattern recognizer 150 and a heat storage recognizer 160. have. Hereinafter, the components of the system controller 100 will be described in more detail.

도 2는 도 1에 도시된 시스템 제어기의 전력 생산 감지기에서 수행하는 제어 관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by the power production detector of the system controller shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 생산 감지기(120)는 연료전지 발전부(10)에서 사용되는 발전원료(F) 사용량, 원료가격(FP, 가격/Nm3), 제1 전력미터(P1)에서 측정되는 생산 전력량을 기초로 하여 생산 전력단가를 계산한다. 또한, 전력 생산 감지기(120)는 계통 전원(40)의 상용 전력가격(WP)에 전기 누진세 관련 변수 및 연료전지 발전부(10)의 발전단가(GWP) 변수를 환경계수(α)로 규정한다. 이때 환경계수(α)는 실제 사용자가 전력을 공급받는 조건에 따라 변동될 수 있으며, 전력 공급 주변환경과 천재지변과 같은 전력부족현상이 발생된 경우에 임의로 값으로 지정될 수도 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the power production detector 120 uses power generation material F used in the fuel cell power generation unit 10, a raw material price FP, price / Nm 3 , and a first power meter. The unit cost of production power is calculated based on the amount of production power measured in (P1). In addition, the power production detector 120 defines an electric progressive tax related variable and a generation unit cost (GWP) variable of the fuel cell power generation unit 10 as the environmental coefficient α in the commercial power price WP of the system power supply 40. . In this case, the environmental coefficient α may vary according to a condition in which an actual user is supplied with power, and may be arbitrarily designated as a power shortage phenomenon such as a power supply surrounding environment and natural disaster.

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∫△P는 순누적 전력이다. WP는 상용 전력가격(가격/kWh)이고, GWP는 연료전지 발전부의 발전단가(가격/kWh)이다. 환산전력가격(MWP)은 이런 환경계수(α)를 보정하여 계산하며, 다음의 수학식 2으로 표현될 수 있다.∫ΔP is the net cumulative power. WP is the commercial power price (price / kWh), and GWP is the generation cost (price / kWh) of the fuel cell generator. The converted power price MWP is calculated by correcting the environmental coefficient α, and can be expressed by the following Equation 2.

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MWP ∝ α × WP MWP ∝ α × WP

여기서 MWP는 환산전력가격(가격/kWh), α는 환경계수(α ≥ 1), WP는 상용 전력가격(가격/kWh)이다. Where MWP is the converted power price (price / kWh), α is the environmental factor (α ≥ 1), and WP is the commercial power price (price / kWh).

경제성 지수(EW)는 연료전지 발전부(10)에서 생산되는 전력의 경제성을 인식하는 변수이다. 경제성 지수(EW)가 양(+)이면 연료전지 발전부(10)에서 전력을 생산할 가치가 있는 것이며, 경제성 지수(EW)가 음(-)이라면 연료전지 발전부(10)에서 전력을 생산할수록 경제적인 손해가 발생됨을 의미한다. The economic index (EW) is a variable for recognizing the economics of the power produced by the fuel cell generator 10. If the economic index (EW) is positive, the fuel cell power generation unit 10 is worth generating power. If the economic index (EW) is negative, the fuel cell power generation unit 10 generates power. It means economic damage.

전력 생산 감지기(120)는 폐열 회수부(60)의 축열조에서 열원 저장능력(H)이 있는지를 판단하여, 축열조의 열원 저장능력이 고갈된 시점인 축열조 열저장_상(H-h)에 도달했는지를 비교한다. The power production detector 120 determines whether there is a heat source storage capacity (H) in the heat storage tank of the waste heat recovery unit 60, and determines whether the heat storage tank heat storage_phase (Hh), which is the point at which the heat storage capacity of the heat storage tank is exhausted, is reached. Compare.

폐열 회수부(60)의 열원 저장능력(H)이 축열조의 열저장_상(H-h)에 비해 낮다면, 연료전지 발전부(10)는 현재의 전력 생산 단계(P)를 유지하면서 전력을 생산한다. 그리고, 폐열 회수부(60)의 열원 저장능력(H)이 축열조의 열저장_상(H-h)에 비해 같거나 크면서 경제성 지수(EW)가 양(+)이라면, 연료전지 발전부(10)는 최저 전력 생산 단계(Pmin)로 작동된다. 폐열 회수부(60)의 열원 저장능력(H)이 축열조 열저장_상(H-h)에 비해 같거나 크면서 경제성 지수(EW)가 음(-)이라면, 연료전지 발전부(10)는 전력 생산 중단 단계(Pstop)인 대기상태(idle)로 유지된다. If the heat source storage capacity (H) of the waste heat recovery unit 60 is lower than the heat storage_phase (Hh) of the heat storage tank, the fuel cell power generation unit 10 generates power while maintaining the current power generation stage (P). do. And, if the heat source storage capacity (H) of the waste heat recovery unit 60 is equal to or greater than the heat storage_phase (Hh) of the heat storage tank and the economic index (EW) is positive (+), the fuel cell power generation unit 10 Is operated at the lowest power production stage (Pmin). If the heat source storage capacity (H) of the waste heat recovery unit 60 is equal to or greater than the heat storage tank heat storage_phase (Hh) and the economic index (EW) is negative (-), the fuel cell generator 10 generates power. It is kept in the idle state, which is the stop phase (Pstop).

도 3은 도 1에 도시된 시스템 제어기의 부하 감지기에서 수행하는 제어관계 를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by a load detector of the system controller shown in FIG. 1.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 부하 감지기(130)는 실시간으로 제1 전력미터(P1)으로부터 연료전지 발전부(10)의 생산 전력량을 전달 받고, 제2 전력미터(P2)으로부터 외부 부하(30)의 실수요 전력량을 전달 받는다. 부하 감지기(130)는 연료전지 발전부(10)와 외부 부하(30)의 실수요 전력량 사이의 차이를 계산하며, 계통 전원(40)으로부터 공급되는 순누적 전력(∫△P)를 적산한다. 이때, 부하 감지기(130)는 연료전지 발전부(10)와 외부 부하(30)의 실수요 전력량 사이의 전력 불균형 값(△P)이 기 설정된 시간동안 기 설정된 범위에 존재하는지를 판단한다. 바람직하게는 전력 불균형 값(△P)은 5분 ~ 10분 범위로 정해진 시간 내에 연료전지 발전부(10)의 정격 발전의 1/10 범위로 설정된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the load detector 130 receives the production power of the fuel cell power generation unit 10 from the first power meter P1 in real time, and externally from the second power meter P2. The real amount of power required of the load 30 is received. The load detector 130 calculates a difference between the real demand power amounts of the fuel cell generator 10 and the external load 30 and accumulates the net cumulative power ∫ΔP supplied from the system power supply 40. In this case, the load detector 130 determines whether the power unbalance value ΔP between the fuel cell power generation unit 10 and the real load amount of the external load 30 exists in a preset range for a preset time. Preferably, the power unbalance value DELTA P is set to a range of 1 / 10th of the rated power generation of the fuel cell power generation unit 10 within a time range of 5 minutes to 10 minutes.

전력 불균형 값(△P)이 기 설정된 시간동안 기 설정된 범위에 포함되지 않으면, 연료전지 발전부(10)의 전력 생산 단계(WS)는 기 설정된 다른 전력 생산 단계(WS)로 변경된다. 이때, 전력 불균형 값(△P)이 기 설정된 범위를 초과하여 +값이라면, 연료전지 발전부(10)의 전력 생산 단계(WS)는 전력을 감소시키는 단계(P-)로 변경된다. 전력 불균형 값(△P)이 기 설정된 범위보다 작은 -값이라면, 연료전지 발전부(10)의 전력 생산 단계(WS)는 전력을 증가시키는 단계(P+)로 변경된다. 전력 생산 단계(WS)는 외부 부하(30)의 실수요 전력량 변동을 감안하여 결정되는데, 바람직하게는 연료전지 발전부(10)의 정격 발전을 9단계로 나눈 값으로 이루어진다. When the power unbalance value ΔP is not included in the preset range for a preset time, the power generation step WS of the fuel cell generator 10 is changed to another preset power generation step WS. At this time, if the power imbalance value ΔP exceeds a predetermined range and the value is positive, the power production step WS of the fuel cell generator 10 is changed to a step P− for reducing power. If the power unbalance value ΔP is smaller than a predetermined range, the power production step WS of the fuel cell generator 10 is changed to a step P + of increasing power. Power generation step (WS) is determined in consideration of the real power fluctuations of the external load 30, preferably made of a value divided by nine stages of the rated power generation of the fuel cell generator 10.

도 4는 도 1에 도시된 시스템 제어기의 열원 소비 패턴 인식기에서 수행하는 제어관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by a heat source consumption pattern recognizer of the system controller shown in FIG. 1.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열원 소비 패턴 인식기(150)는 폐열 회수부(60)에 설치된 온도 센서(62)에 연결되면서, 온도 센서(62)에서 측정되는 온도를 기초로 폐열 회수부(60)에서 감소되는 열원 소비량을 기 설정된 시간마다 반복적으로 계산한다. 열원 소비 패턴 인식기(150)는 기 설정된 반복횟수(R0)만큼 열원 소비량을 계산하고, 이런 열원 소비량을 각 단계별로 평균화함으로써, 사용자의 열원 소비 패턴(HUP)을 도출할 수 있다. 1 and 4, the heat source consumption pattern recognizer 150 is connected to a temperature sensor 62 installed in the waste heat recovery unit 60, and recovers waste heat based on the temperature measured by the temperature sensor 62. The heat source consumption reduced in the unit 60 is repeatedly calculated for each preset time. The heat source consumption pattern recognizer 150 may calculate the heat source consumption by a predetermined number of repetitions R 0 , and average the heat source consumption at each step, thereby deriving a heat source consumption pattern HUP of the user.

폐열 회수부(60)의 열원 감소량은 축열조에서의 총 열원 저장능력(H)이 입력된 상태이므로, 현재 열원이 저장된 축열조 용량(C)과 온도 센서(TC)에서 측정된 온도를 통해 계산된다. 열원 소비 패턴(HUP)은 1일 24시간을 기준으로 매 시간을 각 단계별로 나누고, 열원 소비량을 각 단계별로 평균화하여 도출한다. TST 단계는 1일 24시간을 매 시간별로 나눈 단계를 의미한다. 일례로 표 1에 일반적인 매 시간별 열원 소비량을 나타내었고, 이를 도 5에 도시화하였다. Since the heat source reduction amount of the waste heat recovery unit 60 is a state in which the total heat source storage capacity H in the heat storage tank is input, it is calculated through the heat storage tank capacity C and the temperature measured by the temperature sensor TC in which the current heat source is stored. The heat source consumption pattern (HUP) is derived by dividing each hour into stages based on 24 hours per day and averaging the heat source consumption in each stage. The TST stage refers to the stage divided by 24 hours per day. As an example, Table 1 shows the general hourly heat source consumption, which is shown in FIG. 5.

Figure 112007085265298-pat00001
Figure 112007085265298-pat00001

도 6은 도 1에 도시된 시스템 제어기의 열저장 인식기에서 수행하는 제어관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by the heat storage recognizer of the system controller shown in FIG. 1.

도 1, 도 5, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 열저장 인식기(160)는 열원 소비 패턴(HUP) 중에서 어느 일 시점까지의 열원 소비량을 계산하여, 이런 열원 소비량에 적합한 전력 생산 단계(WS)로 연료전지 발전부(10)을 작동시킨다. As shown in Figs. 1, 5, and 6, the heat storage recognizer 160 calculates the heat source consumption up to a point in the heat source consumption pattern HUP, so that the power generation step (WS) suitable for such heat source consumption is performed. ) To operate the fuel cell generator 10.

열저장 인식기(160)는 어느 일 시점을 1차 최고 열원 소비 지점으로 지정하고, 열원 소비 패턴(HUP)을 통해 어느 일 시점까지 필요한 총 열원 소비량(TH)을 예측한다. 그리고, 열저장 인식기(160)는 제어 시작 시점에서의 폐열 회수부(60)의 열원 저장량(TC × C)을 파악하여, TST 남은 단계를 고려하여 평균 열원 소비량(HA)을 계산한다. The heat storage recognizer 160 designates one point of time as the primary highest heat source consumption point, and predicts the total heat source consumption TH required up to one point of time through the heat source consumption pattern HUP. Then, the heat storage recognizer 160 grasps the heat source storage amount TC × C of the waste heat recovery unit 60 at the control start time, and calculates the average heat source consumption HA in consideration of the remaining steps of TST.

이때, 연료전지 발전부(10)의 전력 생산 단계(WS)는 상기 언급한 바와 같이 정격 발전 기준으로 하여 9단계로 나누어진다. 일례로 표 2에 도시된 열원 생산량 표(WHT)는 연료전지 발전부(10)의 각 전력 생산 단계별 열원 생산량의 일례를 나타내었다.At this time, the power production step (WS) of the fuel cell power generation unit 10 is divided into nine stages based on the rated power generation as mentioned above. As an example, the heat source output table WHT shown in Table 2 shows an example of the heat source output for each power generation step of the fuel cell generator 10.

Figure 112007085265298-pat00002
Figure 112007085265298-pat00002

열저장 인식기(160)는 이와 같은 열원 생산량 표(WHT)를 판단 기준으로 하여, 필요한 평균 열원 소비량(HA)에 근접하는 전력 생산 단계(WS)를 도출한다. 그리고, 열저장 인식기(160)는 평균 열원 소비량에 적합한 전력 생산 단계(WS)로 연료전지 발전부(10)을 작동시킨다.The heat storage recognizer 160 derives a power production step WS that approximates the required average heat source consumption HA based on the heat source production table WHT as a criterion. In addition, the heat storage recognizer 160 operates the fuel cell generator 10 in a power generation stage WS suitable for the average heat source consumption.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 8은 도 7에 도시된 연료전지 열병합 발전시스템의 제어관계를 도시화하여 나타낸 개략도이다.7 is a flowchart illustrating a method of operating a fuel cell cogeneration system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic view showing a control relationship of the fuel cell cogeneration system shown in FIG. 7.

도 1, 도 7, 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 외부에서 필요로 하는 열원 소비 패턴(HUP)을 예측 계산하고서, 열원의 소비 패턴에 적합한 전력 생산 단계로 연료전지 발전부(10)를 작동시킨다. 이로 인해 연료전지 열병합 발전시스템은 외부의 열원 소비량에 대비하여 연료전지 발전부(10)를 계획적으로 작동시킬 수 있다. As shown in FIGS. 1, 7, and 8, the method of operating the fuel cell cogeneration system according to the first embodiment predicts an externally required heat source consumption pattern (HUP), and then consumes the heat source. Operate the fuel cell generator 10 to a power generation stage suitable for the present invention. As a result, the fuel cell cogeneration system may operate the fuel cell generator 10 in preparation for an external heat source consumption.

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 연료전지 발전부(10)에서 수소와 산소를 전기화학반응시켜 전력을 생산하는 연료전지 발전단계(S1), 연료전지 발전부(10)의 발전 과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 폐열 회수부(60)에 열원으로 저장하는 폐열 회수 단계(S2)를 수행한다. The operating method of the fuel cell cogeneration system is a fuel cell power generation step (S1) for generating power by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen in the fuel cell power generation unit (10), which is generated during the power generation process of the fuel cell power generation unit (10). A waste heat recovery step (S2) of recovering waste heat and storing the waste heat as a heat source in the waste heat recovery unit 60 is performed.

그런 다음에 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 시스템 제어기(100)를 이용하여 부하 감지 단계(S3)를 실시한다. 부하 감지 단계(S3)는 연료전지 발전부(10)에서 생산된 생산 전력량(P1)과 외부 부하에서 사용되는 실수요 전력량(P2) 사이의 전력 불균형 값이 기 설정된 범위에 존재하는지를 판단하여 기 설정된 전력 생산 단계(WS)로 연료전지 발전부(10)를 작동시킨다.Then, the operating method of the cogeneration system of the fuel cell performs a load sensing step S3 by using the system controller 100. The load sensing step S3 determines whether a power unbalance value between the amount of generated power P1 produced by the fuel cell generator 10 and the real required amount of power P2 used in the external load exists in a preset range. The fuel cell power generation unit 10 is operated in the production step WS.

연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 부하 감지 단계(S3)를 수행하고서 기 설정된 시간(일례로 15분)이 경과된 후에 열원 사용 패턴 인식 단계(S4)를 수행한다. The operation method of the fuel cell cogeneration system performs a heat source use pattern recognition step S4 after a predetermined time (for example, 15 minutes) has elapsed after performing the load sensing step S3.

열원 패턴 인식 단계(S4)는 폐열 회수부(60)의 열원 감소량을 기 설정된 시간마다 반복적으로 계산하여, 사용자의 열원 소비량을 각 단계(TST 단계)별로 평균화하여 열원 소비 패턴(HUP)을 도출한다. In the heat source pattern recognition step S4, the amount of heat source reduction of the waste heat recovery unit 60 is repeatedly calculated for each preset time, and the heat source consumption pattern HUP is derived by averaging the user heat source consumption for each step (TST step). .

그런 다음에는 열저장 인식기(160)에서 열원 소비 패턴(HUP)에 대응하는 전력 생산 단계로 다시 변경하여 연료전지 발전부(10)를 작동시키는 전력 생산 최적화 단계(S5)를 수행한다. 즉, 전력 생산 최적화 단계(S5)는 제어 시작 시점에서의 폐열 회수부(60)의 열원 저장량과, 열원 소비 패턴 중 어느 일 시점까지 적산된 총 열원 소비량(TH)을 각각 파악한다. 전력 생산 최적화 단계(S5)는 열원 소비 패턴 중 어느 일 시점까지 각 단계별로 필요한 평균 열원 소비량(HA)을 계산하고, 이런 평균 열원 소비량에 대응하는 전력 생산 단계(WS)로 연료전지 발전부(10)를 작동시킨다. Thereafter, the heat storage recognizer 160 changes back to a power generation step corresponding to the heat source consumption pattern HUP to perform the power production optimization step S5 for operating the fuel cell generator 10. That is, the power production optimization step S5 grasps the heat source storage amount of the waste heat recovery unit 60 and the total heat source consumption amount TH accumulated up to one point of the heat source consumption pattern at the control start point. The power production optimization step S5 calculates the average heat source consumption HA required for each step until one point of the heat source consumption pattern, and the fuel cell power generation unit 10 as the power production step WS corresponding to the average heat source consumption. ).

전력 균형 단계(S6)는 전력 생산 최적화 단계(S5) 이후에 연료전지 발전부(10)에서 생산된 생산 전력량 중 잉여 전력을 폐열 회수부(60)에 공급한다. 즉, 전력 균형기(70)는 잉여 전력을 이용하여, 폐열 회수부(60)에 설치된 전기 히터(71)로 온수 또는 난방수를 가열함으로써 폐열 회수부(60)에 열원이 저장될 수 있다.The power balance step S6 supplies surplus power among the amount of production power produced by the fuel cell generator 10 after the power production optimization step S5 to the waste heat recovery unit 60. That is, the power balancer 70 may store the heat source in the waste heat recovery unit 60 by heating hot water or heating water with the electric heater 71 installed in the waste heat recovery unit 60 using surplus power.

전력 생산 감지 단계(S7)는 전력 생산 최적화 단계(S5) 이후에 전력 생산 감지기(120)의 제어 작동에 의해 실시된다. 전력 생산 감지 단계(S7)는 연료전지 발전부(10)에서의 전력 생산 단가 및 상용(商用) 전력 공급 단가를 판단 기준으로 경제성 지수(EW)를 도출한다. 그리고, 전력 생산 감지 단계(S7)는 열원이 폐열 회수부(60)의 총 열원 저장량에 도달된 시점(H_h)에서 경제성 지수(EW)를 기준으로 결정하여, 연료전지 발전부(10)를 최저 전력 생산 단계(Pmin) 또는 전력 생산 중단 단계(Pstop)로 작동시킨다.The power production detection step S7 is carried out by the control operation of the power production detector 120 after the power production optimization step S5. In the power generation detection step S7, an economic index (EW) is derived based on the determination of the power production cost and the commercial power supply cost in the fuel cell generator 10. In addition, the power production detection step (S7) is determined based on the economic index (EW) at the time (H_h) when the heat source reaches the total heat source storage amount of the waste heat recovery unit 60, the fuel cell power generation unit 10 is lowest. Operate to the power production phase (Pmin) or power production stop phase (Pstop).

이와 같이 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 연료전지 발전부(10)의 전력 생산 단계가 어떠한 상태에 위치하더라도, 도 9에 도시된 바와 같이 전력 불균형 값(△P)을 고려하여 전력 생산 단계를 버퍼 영역으로 변경한다. 그런 다음에 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 전력 생산 최적화 단계(S5) 및 전력 균형 단계(S6)에 의해 폐열 회수부(60)의 열원 저장능력(H)이 점차적으로 증가하여, 열저장_상(H-h) 영역까지 도달한다. 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 열저장_상(H-h) 영역에 도달한 시점에서 경제성 지수(EW)에 따라 연료전지 발전부(10)를 최저 전력 생산 단계(Pmin) 또는 전력 생산 중단 단계(Pstop)로 작동시킬지를 결정한다.As described above, in the method of operating the fuel cell cogeneration system, the power generation step may be performed in consideration of the power imbalance value ΔP, as shown in FIG. 9. Change to the buffer area. Then, the operation method of the fuel cell cogeneration system is that the heat source storage capacity (H) of the waste heat recovery unit 60 is gradually increased by the power production optimization step (S5) and the power balance step (S6), Reach to the phase (Hh) region. The operating method of the cogeneration system of the fuel cell is the fuel cell power generation unit 10 according to the economic index (EW) at the point of reaching the heat storage phase (Hh) region (Pmin) or the power generation stop phase ( Pstop).

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 제어관계를 도시화하여 나타낸 개략도이다. 10 is a schematic diagram showing a control relationship of a fuel cell cogeneration system according to a second embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 부하 감지 단계에서 도 8에 도시된 제1 실시예와 달리 전력 생산 단계를 변경하지 않고, 전력 불균형 값(△P)을 적산하여 순누적 전력(∫△P) 을 도출하는 기능만을 수행할 수도 있다. As shown in FIG. 10, the operating method of the fuel cell cogeneration system according to the second embodiment does not change the power generation step, unlike the first embodiment shown in FIG. Only the function of deriving the net cumulative power ∫ΔP may be performed by integrating ΔP).

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 제어관계를 도시화하여 나타낸 개략도이다.11 is a schematic diagram showing a control relationship of a fuel cell cogeneration system according to a third embodiment of the present invention.

도 11에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법은 도 8에 도시된 제1 실시예와 달리 전력 생산 감지 단계에서 폐열 회수부의 축열조로부터 열원을 외부로 방출한다. 즉, 연료전지 열병합 발전시스템은 폐열 회수부에 열원을 외부로 방출하기 위한 방열용 기기(80)가 설치된다. 이러한 방열용 기기(80)로는 온수 공급 배관 또는 난방수 공급 배관과 별도로 설치되는 물 배출 포트이다. 물 배출 포트는 공기조화기, 흡수식 냉방기기, 히트 펌프식 냉동기기, 음식물 쓰레기 처리기, 신발 건조기, 및 식기건조기과 같은 제품에 연결되어, 방출된 열원이 제품 또는 제품 주변의 온도를 상승시키는 용도로 활용되게 한다. As shown in FIG. 11, the method of operating the fuel cell cogeneration system according to the third exemplary embodiment, unlike the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 8, emits a heat source to the outside from the heat storage tank of the waste heat recovery unit in a power generation detection step. . That is, in the fuel cell cogeneration system, the heat dissipation device 80 for discharging the heat source to the outside is installed in the waste heat recovery unit. The heat dissipation device 80 is a water discharge port that is installed separately from the hot water supply pipe or the heating water supply pipe. The water discharge port is connected to products such as air conditioners, absorption air conditioners, heat pump freezers, food waste handlers, shoe dryers, and dish dryers, where the emitted heat source raises the temperature of the product or its surroundings. To be.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.That is, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 각 구성요소들을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing each component of a fuel cell cogeneration system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 시스템 제어기의 전력 생산 감지기에서 수행하는 제어관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by the power production detector of the system controller shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 시스템 제어기의 부하 감지기에서 수행하는 제어관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by the load detector of the system controller shown in FIG. 1.

도 4는 도 1에 도시된 시스템 제어기의 열원 소비 패턴 인식기에서 수행하는 제어관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by a heat source consumption pattern recognizer of the system controller shown in FIG. 1.

도 5는 도 4에 도시된 열원 소비 패턴을 매 시간별로 단계화하여 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the heat source consumption pattern illustrated in FIG. 4 step by step every hour.

도 6은 도 1에 도시된 시스템 제어기의 열저장 인식기에서 수행하는 제어관계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating a control relationship performed by the heat storage recognizer of the system controller shown in FIG. 1.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of operating a fuel cell cogeneration system according to a first embodiment of the present invention.

도 8은 도 7에 도시된 연료전지 열병합 발전시스템의 제어관계를 도시화하여 나타낸 개략도이다.FIG. 8 is a schematic diagram showing a control relationship of the fuel cell cogeneration system illustrated in FIG. 7.

도 9는 도 8에 도시된 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법에 따라 전력 생산 단계가 변경 조작됨을 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing that the power generation step is changed and operated according to the operating method of the fuel cell cogeneration system illustrated in FIG. 8.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 제어관 계를 도시화하여 나타낸 개략도이다. 10 is a schematic diagram showing a control relationship of a fuel cell cogeneration system according to a second embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지 열병합 발전시스템의 제어관계를 도시화하여 나타낸 개략도이다.11 is a schematic diagram showing a control relationship of a fuel cell cogeneration system according to a third embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 연료전지 발전부 20 : 전력 변환부10: fuel cell power generation unit 20: power conversion unit

30 : 부하 40 : 계통 전원30: load 40: grid power

50 : 전력 분배기 60 : 폐열 회수부50: power divider 60: waste heat recovery unit

70 : 전력 균형기 100 : 시스템 제어기70: power balancer 100: system controller

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 연료전지 발전부에서 수소와 산소를 전기화학반응시켜 전력을 생산하는 연료전지 발전단계;A fuel cell power generation step of producing power by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the fuel cell power generation unit; 상기 연료전지 발전부의 발전 과정에서 발생되는 폐열을 회수하여 폐열 회수부에 열원으로 저장하는 폐열 회수 단계;A waste heat recovery step of recovering waste heat generated during a power generation process of the fuel cell power generation unit and storing the waste heat as a heat source in the waste heat recovery unit; 외부에서 필요로 하는 상기 열원 소비 패턴(HUP)을 예측 계산하고서, 상기 열원의 소비 패턴에 적합한 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키는 전력 생산 최적화 단계;A power production optimization step of predicting and calculating an externally required heat source consumption pattern (HUP) and operating the fuel cell generator in a power generation step suitable for the consumption pattern of the heat source; 상기 전력 생산 최적화 단계 이후에 실시하며, 상기 연료전지 발전부에서 생산된 생산 전력량 중 잉여 전력을 상기 폐열 회수부에 공급하여 상기 잉여 전력을 상기 열원으로 변환하여 저장하는 전력 균형 단계; 및A power balance step performed after the power production optimization step, and supplying surplus power from the amount of power produced by the fuel cell power generation unit to the waste heat recovery unit to convert the surplus power into the heat source; And 상기 전력 생산 최적화 단계에 앞서서 실시하며, 상기 연료전지 발전부에서 생산된 생산 전력량과 외부 부하에서 사용되는 실수요 전력량 사이의 전력 불균형 값이 기 설정된 범위에 존재하는지를 판단하여 기 설정된 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키는 부하 감지 단계;Before the power production optimization step, the power unbalance value between the amount of power produced in the fuel cell power generation unit and the real power required to be used in the external load is determined to exist in a predetermined range to set the fuel to the preset power generation step A load sensing step of operating the battery generator; 를 포함하며,Including; 상기 부하 감지 단계에서 상기 연료전지의 발전부에서 생산된 생산 전력량과 외부 부하에서 사용되는 실수요 전력량 사이의 전력 불균형 값이 정격 발전의 1/10을 초과하되, 상기 전력 불균형 값이 상기 생산 전력량이 실수요 전력량 보다 더 큰 +값이면, 상기 연료전지 발전부의 전력 생산 단계는 전력을 감소시키는 단계로 변경되고 전력 불균형 값이 정격 발전의 1/10을 초과하되, 상기 전력 불균형 값이 상기 생산 전력량이 실수요 전력량 보다 더 작은 -값이면, 상기 연료전지 발전부의 전력 생산 단계는 전력을 증가시키는 단계로 변경되고,In the load sensing step, the power unbalance between the amount of power produced by the power generation unit of the fuel cell and the amount of real power used in the external load exceeds 1/10 of the rated power generation, and the power unbalance value is the real power amount. If the positive value is greater than the amount of power, the power generation step of the fuel cell power generation unit is changed to the step of reducing power and the power unbalance value exceeds 1/10 of the rated power generation, wherein the power unbalance value is the real amount of power. If the value is smaller than-, the power generation step of the fuel cell generator is changed to increase power, 상기 전력 생산 최적화 단계에 앞서서 실시하며, 상기 폐열 회수부의 열원 감소량을 기 설정된 시간마다 반복적으로 계산하여, 사용자의 열원 소비량을 각 단계별로 평균화하여 상기 열원의 소비 패턴을 도출하는 열원 패턴 인식 단계;를 더 포함하고,A heat source pattern recognition step of performing before the power production optimization step, and repeatedly calculating the heat source reduction amount of the waste heat recovery unit for each predetermined time, averaging the heat source consumption of the user in each step to derive a consumption pattern of the heat source; Including more, 상기 열원 패턴 인식 단계는 상기 폐열 회수부의 열원 감소량을 상기 열원이 저장되는 축열조 용량과, 상기 폐열 회수부에 설치된 온도 센서로 상기 열원의 온도 감소 정도를 파악함으로써 상기 열원 감소량을 계산하며,The heat source pattern recognition step calculates the heat source reduction amount by grasping the heat source reduction amount of the heat source reduction amount of the waste heat recovery unit and the temperature sensor installed in the waste heat recovery unit by grasping the temperature reduction degree of the heat source. 상기 열원 패턴 인식 단계는 1일 24시간을 기준으로 매 시간을 각 단계별로 나누고, 상기 열원 소비량을 각 단계별로 평균화하여 상기 열원의 소비 패턴을 도출하며,In the heat source pattern recognition step, each time is divided into stages based on 24 hours per day, and the heat source consumption is averaged for each stage to derive a consumption pattern of the heat source. 상기 전력 생산 최적화 단계는 제어 시작 시점에서의 상기 폐열 회수부의 열원 저장량과 상기 열원의 소비 패턴 중 어느 일 시점까지 적산된 총 열원량을 각각 파악하고, 필요한 평균 열원량을 계산하여, 상기 필요한 평균 열원량에 대응하는 상기 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키고,In the power production optimization step, the total amount of heat source accumulated up to one point of the heat source storage amount of the waste heat recovery unit and the consumption pattern of the heat source at the start of control is respectively determined, and the required average heat source is calculated to calculate the required average heat source. Operating the fuel cell generator in the power generation step corresponding to the quantity; 상기 전력 생산 최적화 단계 이후에 실시하며, 상기 연료전지 발전부에서의 전력 생산 단가 및 상용(商用) 전력 공급 단가를 판단 기준으로 경제성 지수(EW)를 도출하고, 상기 열원이 상기 폐열 회수부의 총 열원 저장량에 도달된 시점에서 상기 경제성 지수를 기준으로 상기 연료전지 발전부에서 전력 생산 작동여부를 결정하는 전력 생산 감지 단계를 더 포함하는 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법.After the power production optimization step, the economic index (EW) is derived on the basis of the power production unit price and commercial power supply unit price in the fuel cell power generation unit, and the heat source is the total heat source of the waste heat recovery unit And a power generation sensing step of determining whether the fuel cell generation unit operates power generation based on the economic index when the storage amount is reached. 삭제delete 삭제delete 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 부하 감지 단계에서 설정된 상기 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키고, 기 설정된 시간이 경과된 후에 상기 전력 생산 최적화 단계에서 설정된 상기 전력 생산 단계로 상기 연료전지 발전부를 작동시키는 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법.The fuel cell cogeneration system which operates the fuel cell power generation unit in the power generation step set in the load sensing step, and operates the fuel cell power generation unit in the power generation step set in the power generation optimization step after a preset time elapses. Way of driving. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 전력 생산 최적화 단계에 앞서서 실시하며, 상기 연료전지 발전부에서 생산된 생산 전력량과 외부 부하에서 사용되는 실수요 전력량 사이의 전력 불균형 값을 기 설정된 시간마다 측정한 후에 적산함으로써 순누적 전력을 도출하는 연료전지 열병합 발전시스템의 운전 방법.A fuel which derives net cumulative power by measuring the power unbalance value between the amount of power produced in the fuel cell power generation unit and the amount of real power used in an external load every predetermined time and then integrating the power production optimization step. Operation method of battery cogeneration system. 삭제delete
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