KR101282704B1 - Apparatus for managing stationary fule cell system - Google Patents

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KR1020120103043A
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김민진
손영준
박구곤
배병찬
임성대
최영우
박석희
윤영기
양태현
이원용
김창수
김진태
강태곤
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한국에너지기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A management apparatus of a stationary fuel cell system is provided to improve the effectiveness of a module by rapidly responding to the environmental information and product information. CONSTITUTION: A connection part is connected to a control unit of a fuel cell system. A collection unit (200) receives data from the system. An operation unit (300) determines the control method of the system. A control unit (400) is connected to the operation unit and the connection unit. The control unit controls the system according to said control method. [Reference numerals] (100) Connection unit; (200) Collection unit; (300) Operation unit; (400) Control unit; (70) Stationary fuel cell system

Description

정치형 연료전지 시스템 관리 장치 {APPARATUS FOR MANAGING STATIONARY FULE CELL SYSTEM }Stationary fuel cell system management device {APPARATUS FOR MANAGING STATIONARY FULE CELL SYSTEM}

본 발명은 정치형 연료전지 시스템 관리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 환경정보와 제품정보를 기반으로 운전방법을 최적으로 유지할 수 있는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a stationary fuel cell system management apparatus, and more particularly, the present invention relates to a stationary fuel cell system management apparatus capable of optimally maintaining a driving method based on environmental information and product information.

화석연료는 매장량이 매우 제한되어 있어 고갈될 수밖에 없다. 특히, 지구온난화를 일으키는 온실가스의 주배출원이 화석연료이기 때문에 선진국들은 화석연료를 줄이기 위해 대체에너지나 원자력을 이용한 수소에너지 개발 등에 주력하고 있다. 대체에너지로 부각되고 있는 에너지원은 태양에너지, 풍력발전, 수소에너지, 바이오메스 등 여러 가지가 있다. 태양열이나 풍력은 보조설비를 갖추어야 하며, 집열판이나 풍차를 설치하려면 넓은 공간이 필요하며 생태계 파괴, 소음 등의 또 다른 환경문제도 발생한다. 미래에너지는 환경친화(Environmental acceptability), 경제성(Economic productibility), 수급안정성(Eternal capability) 등의 요건이 필요하다. Fossil fuels are depleted because their reserves are very limited. In particular, since the main source of greenhouse gases that cause global warming is fossil fuels, developed countries are focusing on developing hydrogen energy using alternative energy or nuclear power to reduce fossil fuels. There are many energy sources that are emerging as alternative energy sources such as solar energy, wind power generation, hydrogen energy, and biomass. Solar and wind power must be provided with auxiliary equipment, and the installation of heat collecting plates and windmills requires a large space, and other environmental problems such as ecosystem destruction and noise occur. Future energy requires requirements such as environmental acceptability, economic productibility, and internal capability.

연료전지(Fuel Cell)는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지로, 수소, 산소와 같이 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기 에너지를 발생시키는 새로운 친환경적 미래형 에너지 기술이다.Fuel cells are cells that directly convert chemical energy generated by oxidation into electrical energy, and are a new environmentally friendly future energy technology that generates electrical energy from substances rich in the earth such as hydrogen and oxygen.

연료전지는 공기극(Cathode)에 산소가 공급되고 연료극(Anode)에 수소가 공급되어 물의 전기분해 역반응 형태로 전기화학반응이 진행되어 전기, 열, 및 물이 발생되어 공해를 유발하지 않으면서도 고효율로 전기에너지를 생산한다.The fuel cell is supplied with oxygen to the cathode and hydrogen to the anode to perform an electrochemical reaction in the form of reverse electrolysis of water, which generates electricity, heat, and water, resulting in high efficiency without causing pollution. Produce electrical energy.

도시가스 등의 연료를 사용해서 전기와 열을 생산하는 연료전지는 온실가스 감소효과와 더불어 일자리 창출효과가 매우 큰 대표적인 신성장동력 산업으로, 전 세계적으로 상용화가 적극 추진 중이다. Fuel cells that produce electricity and heat using fuels such as city gas are representative new growth engine industries that have a significant effect on reducing greenhouse gases and creating jobs, and commercialization is actively underway worldwide.

연료전지는 전기와 온수 양쪽이 만들어지고 가정의 광열비를 절약할 수 있으며 지구 온난화 방지에 기여할 수 있다는 점을 만족의 주요 사유로 꼽는다. The main reason for the satisfaction is that fuel cells are made of both electricity and hot water, can save energy costs of homes, and contribute to preventing global warming.

가정에 연료전지를 설치하면 소비자는 에너지 비용 절감은 물론이고 친환경 주택으로 집의 가치가 올라가는 혜택을 누릴 수 있다. 정부는 기존 발전방식 대비 온실가스 배출을 30% 이상 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 국내에서는 가정용 연료전지 보급이 활발하게 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이는 연료전지에 대한 소비자의 인지도가 부족한 데다 아직은 제품 가격이 비싸기 때문이다. 그럼에도 불구하고 환경이나 향후 거시적 관점에서 바라보았을 때 꼭 필요한 일인 것만은 의심의 여지가 없다.
By installing fuel cells in homes, consumers can not only reduce energy costs but also benefit from the value of their homes as green homes. The government has the advantage of reducing greenhouse gas emissions by more than 30% compared to the existing power generation method. However, despite these advantages, domestic fuel cells have not been actively supplied. This is due to the lack of consumer awareness of fuel cells and the high price of products. Nevertheless, there is no doubt that it is necessary only from the perspective of the environment or the future macroscopic view.

지구의 전기공급 문제에 대한 한 가지 대안은 재생가능한 분산형 에너지발전(RDEG, renewable distributed energy generation) 기술이다. RDEG 기술은 전력을 소비지점에서 생산하며, 고비용이며 비효율적인 송배전망의 구비를 축소할 수 있다. RDEG 기술은 전력을 생산하면서 온실가스 또한 최소한으로 배출한다. 이 기술은 수용가에게 보다 많은 통제권, 민첩성, 비용절감 등의 혜택을 제공하면서 중앙집중형의 에너지자원과 연계된 복잡성을 최소화하는 잠재력을 지니고 있다. 그러나 오늘날 RDEG 기술의 경제학은 입지를 굳히지 못하고 있다. 이러한 이유 때문에 정부가 RDEG 기술의 상용화에 직접적인 보조금을 주고 있다. One alternative to the global electricity supply problem is renewable distributed energy generation (RDEG) technology. RDEG technology produces power at the point of consumption, reducing the need for expensive and inefficient transmission networks. RDEG technology generates electricity and emits minimal greenhouse gases. This technology has the potential to minimize the complexity associated with centralized energy resources while providing consumers with more control, agility and cost savings. However, the economics of RDEG technology today are not established. For this reason, the government directly subsidizes the commercialization of RDEG technology.

RDEG 기술은 세 가지 주요 기술로 구성되어 있다. 태양광, 소형 풍력, 연료전지이다. 전력시장을 분해해서 살펴볼 때, RDEG 기술은 전체 발전원에서 아주 작은 부분만을 차지하고 있다. RDEG technology consists of three main technologies. It is solar, small wind and fuel cell. Breaking down the power market, RDEG technology is a very small part of the total power generation.

정치형 연료전지(stationary fuel cell)는 장기적으로 거대한 잠재력을 지니고 있다. 정치형 연료전지는 청정하고 효율적인 전원에 해당하며, 1kw에서 10MW이상까지 발전용량을 갖출 수 있다. 보다 개혁적인 기술을 통해 연료전지는 천연가스와 같이 기존 또는 접근 가능한 연료를 활용할 수 있고, 인접 산업공정의 부산물인 바이오연료 및 가스를 포함한 다른 연료들도 활용할 수 있다. 열병합 발전소와 결합될 경우 효율성이 40~50% 수준에서 85% 수준까지 획기적으로 증가할 수 있다. 그러나 비용 문제가 그 기술의 장기적 잠재력을 전망하기 어렵게 만든다. 비용을 낮추기 위해서는 규모가 증가해야 한다. 그러나 규모를 늘리기 위해서는 비용이 크게 하락하여야 한다. 지속적인 정부의 지원 프로그램이 없다면, 동 기술이 성공 임계점을 도달할 수 있을지, 언제 도달할지 알 수가 없다. Stationary fuel cells have huge potential in the long run. The stationary fuel cell corresponds to a clean and efficient power source, and can have a power generation capacity of 1 kW to 10 MW or more. More innovative technologies allow fuel cells to utilize existing or accessible fuels, such as natural gas, and other fuels, including biofuels and gases, which are by-products of adjacent industrial processes. Combined with a cogeneration plant, the efficiency can increase dramatically from 40-50% to 85%. But the cost problem makes it difficult to predict the long-term potential of the technology. To lower costs, they must increase in size. But to scale up, costs must drop significantly. Without a sustained government support program, it is impossible to know when or when the technology will reach its critical threshold.

정치형 연료전지의 상용화를 위해서는 합리적인 가격의 정치형 연료전지 제조 방법 및 효율성 높은 정치형 연료전지 시스템의 개발 등 해결해야 할 많은 문제점이 있다. 그중 정치형 연료전지 시스템의 효율을 높이기 위한 분야에 대해 많은 방법들이 연구되었다.
In order to commercialize the stationary fuel cell, there are many problems to be solved, such as a method of manufacturing a stationary fuel cell at a reasonable price and developing an efficient stationary fuel cell system. Among them, many methods have been studied in the field to improve the efficiency of the stationary fuel cell system.

한국등록특허 [10-2012-0004816]에서는 연료전지 시스템의 운전 방법이 개시되어 있다.
Korean Patent Registration [10-2012-0004816] discloses a method of operating a fuel cell system.

한국등록특허 [10-2012-0004816]Korea Patent Registration [10-2012-0004816]

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제품정보를 기반으로 부품 성능, 효율 및 수명 등을 예측하고, 환경정보를 기반으로 운전 조건을 최적으로 유지하기 위한 정치형 연료전지 시스템 관리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, to predict the parts performance, efficiency and life based on the product information, and stationary fuel for optimally maintaining the operating conditions based on the environmental information The object is to provide a battery system management apparatus.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치에 있어서, 정치형 연료전지 시스템(70)의 컨트롤부와 착탈 가능하게 연결되는 연결부(100); 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 데이터를 입력받는 수집부(200); 상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 제어방법을 결정하는 연산부(300); 및 상기 연산부(300) 및 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 연산부(300)에서 결정된 상기 제어방법에 따라 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 제어하는 제어부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In the stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the connection portion 100 detachably connected to the control unit of the stationary fuel cell system 70; A collecting unit 200 connected to the connection unit 100 to receive data of the stationary fuel cell system 70; An operation unit 300 connected to the collection unit 200 to determine a control method of the stationary fuel cell system 70 based on the received data; And a control unit 400 connected to the operation unit 300 and the connection unit 100 to control the stationary fuel cell system 70 according to the control method determined by the operation unit 300. It features.

또한, 상기 연결부(100)는 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 컨트롤부에 직접 연결되며, 상기 수집부(200) 및 상기 제어부와의 연결은 케이블을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the connection unit 100 is directly connected to the control unit of the stationary fuel cell system 70, the connection between the collection unit 200 and the control unit is characterized in that the connection using a cable.

또, 상기 수집부(200)는 개질기에 공급되는 연료 유량, 개질기용 버너에 공급되는 연료 유량, 정치형 연료전지 전압, 정치형 연료전지 전류, 연료변환시스템에 공급되는 연료 유량, 정치형 연료전지 전력, 정치형 연료전지 온도, 정치형 연료전지 압력, 정치형 연료전지 연료 및 산화제 이용률, 정치형 연료전지 습도, 정치형 연료전지 주변장치(BOP)의 총 소비전력, DC/DC 컨버터 효율, DC/AC 인버터 기기 효율, 열회수용 유체의 유량, 온수 입구 온도의 물 엔탈피, 온수 출구 온도의 물 엔탈피, 정치형 연료전지 이외의 용도로 가정이나 건물에서 사용하는 NG 유량 및 가정이나 건물에서 필요로 하는 전기 부하량 중 선택되는 적어도 어느 하나의 정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.In addition, the collection unit 200 is the fuel flow rate supplied to the reformer, the fuel flow rate supplied to the reformer burner, the stationary fuel cell voltage, the stationary fuel cell current, the fuel flow rate supplied to the fuel conversion system, the stationary fuel cell Power, stationary fuel cell temperature, stationary fuel cell pressure, stationary fuel cell fuel and oxidant utilization, stationary fuel cell humidity, total power consumption of stationary fuel cell peripherals (BOP), DC / DC converter efficiency, DC / AC Inverter efficiency, flow rate of fluid for heat recovery, water enthalpy of hot water inlet temperature, water enthalpy of hot water outlet temperature, NG flow rate used in homes and buildings for non-static fuel cells, and It is characterized by collecting at least one information selected from the electrical load.

또한, 상기 연산부(300)는 상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능을 예측하는 예측부(310); 및 상기 예측부(310)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 미리 결정된 환경정보 및 미리 결정된 운전목적을 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법을 제시하는 결정부(320);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the operation unit 300 is connected to the collection unit 200 predictor 310 for predicting the performance of the stationary fuel cell system 70 based on the received data; And a connection method connected to the predicting unit 310 to present a method of operating the stationary fuel cell system 70 based on the performance of the stationary fuel cell system 70, predetermined environmental information, and a predetermined driving purpose. It is characterized in that it comprises a portion (320).

또, 상기 결정부(320)는 상기 예측부(310)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능을 입력받는 제품성능 수집부(321); 외부 입력장치와 연결되어 연료 단가, 전기단가, 연료 발열량, 연료 조성정보, 연료 단가에 대한 할인율, 연료 단가에 대한 지원금 및 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나의 환경정보를 입력받는 환경정보 수집부(322); 상기 외부 입력장치와 연결되어 운전목적을 입력받는 제어방법 수집부(323); 및 상기 제품성능 수집부(321), 상기 환경정보 수집부(322) 및 상기 제어방법 수집부(323)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 상기 환경정보 및 상기 운전목적을 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법을 산출하는 운행방법 산출부(324);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the determination unit 320 is connected to the prediction unit 310 product performance collection unit 321 for receiving the performance of the stationary fuel cell system 70; An environmental information collection unit connected to an external input device to receive at least one environmental information selected from fuel unit price, electric unit price, fuel calorific value, fuel composition information, discount rate for fuel unit price, subsidy for fuel unit price, and fuel tariff system. 322; A control method collecting unit 323 connected to the external input device and receiving an operation purpose; And the product performance collecting unit 321, the environmental information collecting unit 322, and the control method collecting unit 323 to monitor the performance, the environmental information, and the driving purpose of the stationary fuel cell system 70. And a driving method calculator 324 for calculating a driving method of the stationary fuel cell system 70 based on the driving method.

또한, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는 상기 연산부(300)와 연결되며, 상기 연산부(300)에 환경정보 및 운전목적을 입력하고, 상기 입력된 환경정보 및 운전목적을 출력하는 표시 및 조절부(500);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the stationary fuel cell system management apparatus 1000 is connected to the operation unit 300, and inputs the environment information and the operation purpose to the operation unit 300, and displays the output of the input environment information and operation purpose And adjusting unit 500; characterized in that it comprises a further.

또, 상기 표시 및 조절부(500)는 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 관제하는 관제부에 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the display and control unit 500 is characterized in that provided in the control unit for controlling the stationary fuel cell system 70.

또한, 상기 표시 및 조절부(500)의 운전목적은 전기 효율, 열 효율, 전기와 열의 합산 효율, LNG 운용비 효율, 전력 운용비 효율 및 LNG 운용비와 전력 운용비의 합산 효율 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the operation purpose of the display and control unit 500 is at least one selected from the electrical efficiency, thermal efficiency, the total efficiency of electricity and heat, LNG operating cost efficiency, power operating cost efficiency and the total efficiency of the LNG operating cost and power operating cost. It features.

또, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는 전원공급용 배터리를 포함하여 구성되며, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)에 전원을 공급하는 전원공급부(600);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The stationary fuel cell system management apparatus 1000 may include a power supply battery, and further include a power supply unit 600 for supplying power to the stationary fuel cell system management apparatus 1000. It is characterized in that the configuration.

아울러, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는 상기 연산부(300)와 연결되어 모든 데이터를 저장하는 데이터 저장부(700); 및 상기 데이터 저장부(700)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 분석하여 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 특성을 추정하는 연료전지 해석부(800);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the stationary fuel cell system management apparatus 1000 may include a data storage unit 700 connected to the operation unit 300 to store all data; And a fuel cell analyzer 800 connected to the data storage 700 to estimate the characteristics of the stationary fuel cell system 70 by analyzing the stationary fuel cell system 70. It is characterized by.

본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치에 의하면, 완성된 정치형 연료전지 모듈에 추가 장착하는 독립된 부품으로 호환성이 높으며, 시시각각 변화하는 연료 단가, 연료 발열량, 연료 조성정보, 연료 단가에 대한 할인율, 연료 단가에 대한 지원금, 연료 요금체계 및 전기 단가 등의 환경정보에 빠르게 대응하여 효율성을 높이는 효과가 있으며, 부품 성능, 효율 및 수명 등의 제품정보에 빠르게 대응하여 최적의 운전 조건을 제시하고 조절하므로 정치형 연료전지 모듈의 효율성을 높이는 효과가 더욱 뛰어나다.
According to an apparatus for managing a stationary fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention, it is an independent component that is additionally mounted on a completed stationary fuel cell module, and has high compatibility, and the fuel unit price, fuel calorific value, fuel composition information, and fuel are changed at every moment. It is effective in improving efficiency by responding quickly to environmental information such as discount rate for unit price, subsidies for fuel unit price, fuel rate system and electric unit price, etc. By presenting and adjusting the efficiency, the effect of increasing the efficiency of the stationary fuel cell module is more excellent.

도 1은 종래의 연료를 개질하여 사용하는 연료전지 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 세부 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 세부 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 예시도.1 is a conceptual diagram of a fuel cell system for reforming and using a conventional fuel.
2 is a conceptual diagram of a stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed conceptual view of a stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed conceptual view of a stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view of a stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치는 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an apparatus for managing a stationary fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 연료를 개질하여 사용하는 연료전지 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 세부 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 세부 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치의 예시도이다.1 is a conceptual diagram of a fuel cell system for reforming and using a conventional fuel, FIG. 2 is a conceptual diagram of a stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. 4 is a detailed conceptual view of the stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed conceptual view of the stationary fuel cell system management apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a stationary fuel according to an embodiment of the present invention. It is an illustration of a battery system management apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치는 정치형 연료전지 모듈의 데이터를 입력받아 상기 정치형 연료전지 모듈의 성능을 추정하고, 환경정보와 운전목적에 따른 효율적인 운행방법을 산출하여, 상기 정치형 연료전지 모듈을 제어하는 장치에 관한 것이다.The stationary fuel cell system management apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention receives data of the stationary fuel cell module, estimates the performance of the stationary fuel cell module, and calculates an efficient operation method according to environmental information and driving purpose. The present invention relates to an apparatus for controlling the stationary fuel cell module.

일반적인 정치형 연료전지 시스템은 연료를 개질하여 사용한다. 이때, 사용 가능한 연료로는 화석연료, 바이오 매스(메탄 CH4 등), 물 등이 될 수 있다. 여기서 화석연료는 액화천연가스(LNG), 천연가스(NG), 액화석유가스(LPG), 나프타, 석탄가스 및 메탄올 등을 말한다. In general, the stationary fuel cell system reforms and uses fuel. At this time, usable fuel may be fossil fuel, biomass (such as methane CH4), water and the like. The fossil fuel here refers to liquefied natural gas (LNG), natural gas (NG), liquefied petroleum gas (LPG), naphtha, coal gas and methanol.

도 1에 도시된 바와 같이, 연료를 개질하여 사용하는 정치형 연료전지 시스템(70)은 정치형 연료전지 모듈(50) 및 연료변환시스템(60)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 정치형 연료전지 모듈(50)은 정치형 연료전지 스택(51), DC/DC 컨버터, DA/AC 컨버터 및 주변장치(BOP)(54)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 주변장치(BOP)(54)는 스택 공기 블로워, 스택 냉각용 물펌프, 스택용 가습기, 개질기 연료 블로워, 개질기 공기 블로워, 개질기 버너 연료 블로워, 개질기 공기 블로워, 개질기 물펌프, 열교환기, 라디에이터, 냉각팬, 제어장치, 각종 밸브 및 센서 등이 될 수 있다. 이때, 상기 주변장치(BOP)는 스택공기 블로워(미도시) 및 가습기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 연료변환시스템(60)은 개질기(61), 버너(62)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 1, the stationary fuel cell system 70 using the reformed fuel may include a stationary fuel cell module 50 and a fuel conversion system 60. The stationary fuel cell module 50 may include a stationary fuel cell stack 51, a DC / DC converter, a DA / AC converter, and a peripheral device (BOP) 54. Here, the peripheral device (BOP) 54 is a stack air blower, a stack cooling water pump, a stack humidifier, a reformer fuel blower, a reformer air blower, a reformer burner fuel blower, a reformer air blower, a reformer water pump, a heat exchanger, Radiators, cooling fans, controls, various valves and sensors, and the like. In this case, the peripheral device BOP may include a stack air blower (not shown) and a humidifier (not shown). In addition, the fuel conversion system 60 may be configured to include a reformer 61, a burner 62.

각종 연료전지 중에서 기술적 완성도가 매우 뛰어난 인산형 연료전지(PAFC) 및 자동차용이나 가정용으로 급속히 개발되고 있는 고체고분자형 연료전지(PEFC) 등은 수소를 연료로 사용하기 때문에 원료인 천연가스나 메탄올 등의 탄화수소를 수소로 바꾸는 개질(reformer)이 필요하며, 이러한 개질시스템의 개발은 연료전지 중에서도 특히 중요한 기술 개발과제 중 하나이다. 연료전지용 연료변환(개질)시스템은 탈황, 수증기 개질, CO변성(shift)의 3단계로 구성된다. Phosphoric acid type fuel cell (PAFC), which is highly technically perfect among various fuel cells, and solid polymer fuel cell (PEFC), which is rapidly developed for automobiles and households, uses hydrogen as a fuel. A reformer is needed to convert hydrocarbons into hydrogen, and the development of such a reforming system is one of the most important technological developments among fuel cells. The fuel conversion system for fuel cells consists of three stages: desulfurization, steam reforming, and CO shift.

연료를 개질하여 사용하는 정치형 연료전지 시스템의 작동 원리에 대해 간략하게 설명하면, 상기 버너(62)는 연료와 공기를 공급받아 연료를 점화하여 생성된 열을 개질기로 전달한다. 상기 개질기(61)는 연료와 공기를 공급받아 상기 버너(62)로부터 전달받은 열을 이용하여 연료를 개질하여 개질된 수소연료를 상기 정치형 연료전지 모듈(50)의 상기 정치형 연료전지 스택(51)으로 전달한다. 상기 정치형 연료전지 스택(51)은 상기 연료변환시스템(60)에서 변환된 수소연료를 입력받고, 상기 스택공기 블로워 및 가습기를 이용하여 가습된 압축 산화제(공기 등)를 입력받아 전기와 열이 생성된다. 상기 정치형 연료전지 스택(51)에서 생성된 전기 에너지는 주변장치(BOP)(54)에 필요한 전기를 공급하고, DC/DC 컨버터(52) 및 DC/AC 인버터(53)를 이용하여 부하에서 사용 가능한 전력으로 변환하여 부하에 전기를 공급한다. 또한, 상기 개질기(61), 상기 버너(62) 및 상기 정치형 연료전지 스택(51)에서 생성된 열에너지는 온수 및 난방 등에 사용 가능하다.
Briefly describing the operating principle of the stationary fuel cell system using the reformed fuel, the burner 62 receives the fuel and the air to ignite the fuel and transfer the heat generated by the reformer to the reformer. The reformer 61 receives fuel and air and reforms the fuel by using heat received from the burner 62 to convert the reformed hydrogen fuel into the stationary fuel cell stack of the stationary fuel cell module 50. 51). The stationary fuel cell stack 51 receives hydrogen fuel converted by the fuel conversion system 60, and receives compressed oxidant (air, etc.) humidified by using the stack air blower and a humidifier, and receives electricity and heat. Is generated. The electrical energy generated by the stationary fuel cell stack 51 supplies the electricity required for the peripheral device (BOP) 54 and is loaded at the load using the DC / DC converter 52 and the DC / AC inverter 53. It converts the available power into electricity to supply the load. In addition, the thermal energy generated by the reformer 61, the burner 62, and the stationary fuel cell stack 51 may be used for hot water and heating.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정치형 연료전지 시스템 관리 장치는 연결부(100), 수집부(200), 연산부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the stationary fuel cell system management apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a connection unit 100, a collection unit 200, an operation unit 300, and a controller 400.

일반적인 정치형 연료전지 시스템(70)은 연료변환시스템(60) 및 정치형 연료전지 모듈(50)의 정보를 입력받아 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 컨트롤 하며, 외부와 연결 가능한 컨트롤부(미도시)를 포함하여 구성된다. 이러한 외부 연결용 컨트롤부(미도시)는 상기 정치형 연료전지 모듈(50)뿐 아니라 상기 연료변환시스템(60)에도 포함되어 구성이 가능하며, 상기 정치형 연료전지 모듈(50) 및 상기 연료변환시스템(60)을 포함하여 구성되는 상기 정치형 연료전지 시스템(70)에도 구성이 가능하다. In general, the stationary fuel cell system 70 receives the information of the fuel conversion system 60 and the stationary fuel cell module 50 to control the stationary fuel cell system 70, and is connected to an external control unit ( Not shown). The external connection control unit (not shown) may be included in the fuel conversion system 60 as well as the stationary fuel cell module 50, and may be configured. The stationary fuel cell module 50 and the fuel conversion may be configured. The stationary fuel cell system 70 including the system 60 can also be configured.

연결부(100)는 가정용, 건물용 및 상업용 연료전지를 포함하는 정치형 연료전지 시스템(70)의 컨트롤부와 착탈 가능하며, 상기 정치형 연료전지 시스템(70)과 연결된다. 여기서, 상기 연결부(100)는 상기 수집부(200)에서 요구하는 정보를 제공할 수 있는 컨트롤부에 연결할 수 있다.The connection part 100 is detachable from the control part of the stationary fuel cell system 70 including the home, building and commercial fuel cells, and is connected to the stationary fuel cell system 70. Here, the connection unit 100 may be connected to the control unit that can provide the information required by the collection unit 200.

이때, 상기 연결부(100)는 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 컨트롤부에 직접 연결되며, 상기 수집부(200) 및 상기 제어부와의 연결은 케이블을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다. In this case, the connection unit 100 may be directly connected to the control unit of the stationary fuel cell system 70, and the connection between the collection unit 200 and the control unit may be connected using a cable. .

수집부(200)는 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 데이터를 입력받는다. 상기 정치형 연료전지 시스템(70)에서 입력되는 데이터는 직접 측정된 데이터, 외부로부터 입력받은 데이터 및 상기 직접 측정된 데이터와 상기 외부포부터 입력받은 데이터를 이용하여 산출된 데이터가 될 수 있다. 이때, 상기 수집부(200)는 개질기에 공급되는 연료 유량, 개질기용 버너에 공급되는 연료 유량, 정치형 연료전지 전압, 정치형 연료전지 전류, 연료변환시스템에 공급되는 연료 유량, 정치형 연료전지 전력, 정치형 연료전지 온도, 정치형 연료전지 압력, 정치형 연료전지 연료 및 산화제 이용률, 정치형 연료전지 습도, 정치형 연료전지 주변장치(BOP)의 총 소비전력, DC/DC 컨버터 효율, DC/AC 인버터 기기 효율, 열회수용 유체의 유량, 온수 입구 온도의 물 엔탈피, 온수 출구 온도의 물 엔탈피, 정치형 연료전지 이외의 용도로 가정이나 건물에서 사용하는 NG 유량 및 가정이나 건물에서 필요로 하는 전기 부하량 중 선택되는 적어도 어느 하나의 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.The collection unit 200 is connected to the connection unit 100 to receive the data of the stationary fuel cell system 70. The data input from the stationary fuel cell system 70 may be data directly measured, data input from the outside, and data calculated using the directly measured data and data received from the outer cloth. At this time, the collection unit 200 is the fuel flow rate supplied to the reformer, the fuel flow rate supplied to the reformer burner, the stationary fuel cell voltage, the stationary fuel cell current, the fuel flow rate supplied to the fuel conversion system, the stationary fuel cell Power, stationary fuel cell temperature, stationary fuel cell pressure, stationary fuel cell fuel and oxidant utilization, stationary fuel cell humidity, total power consumption of stationary fuel cell peripherals (BOP), DC / DC converter efficiency, DC / AC Inverter efficiency, flow rate of fluid for heat recovery, water enthalpy of hot water inlet temperature, water enthalpy of hot water outlet temperature, NG flow rate used in homes and buildings for non-static fuel cells, and It may be characterized by collecting at least one information selected from the electrical load.

연산부(300)는 상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 제어방법을 결정한다.The calculator 300 is connected to the collector 200 to determine a control method of the stationary fuel cell system 70 based on the received data.

상기 연산부(300)에 대해 보다 상세하게 설명하자면, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연산부(300)는 예측부(310) 및 결정부(320)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 3 to 5, the calculating unit 300 includes a predicting unit 310 and a determining unit 320. The predicting unit 310 and the determining unit 320 may be the same as the calculating unit 300 of FIG. .

예측부(310)는 상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능을 예측한다. 이때, 예측 가능한 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능은 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 부품 성능, 효율, 수명 등이 될 수 있다.The predictor 310 is connected to the collector 200 to predict the performance of the stationary fuel cell system 70 based on the received data. At this time, the predictable performance of the stationary fuel cell system 70 may be a component performance, efficiency, life, and the like of the stationary fuel cell system 70.

결정부(320)는 상기 예측부(310)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 미리 결정된 환경정보 및 미리 결정된 운전목적을 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법을 결정한다.The determination unit 320 is connected to the prediction unit 310 to operate the stationary fuel cell system 70 based on the performance of the stationary fuel cell system 70, predetermined environmental information, and a predetermined driving purpose. Determine how.

상기 결정부(320)에 대해 보다 상세하게 설명하자면, 상기 결정부는(320) 제품성능 수집부(321), 환경정보 수집부(322), 제어방법 수집부(323) 및 운행방법 산출부(324)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The determining unit 320 includes a product performance collecting unit 321, an environment information collecting unit 322, a control method collecting unit 323, and a traveling method calculating unit 324 And a control unit for controlling the display unit.

제품성능 수집부(321)는 상기 예측부(310)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능을 입력받는다.The product performance collecting unit 321 is connected to the predicting unit 310 to receive the performance of the stationary fuel cell system 70.

환경정보 수집부(322)는 외부 입력장치와 연결되어 연료 단가, 연료 발열량, 연료 조성정보, 전기단가, 연료 단가에 대한 할인율, 연료 단가에 대한 지원금 및 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나의 환경정보를 입력받는다. The environmental information collecting unit 322 is connected to an external input device, and at least one environment selected from fuel cost, fuel calorific value, fuel composition information, electric cost, discount rate for fuel cost, subsidies for fuel cost, and fuel fee system. Receive information.

제어방법 수집부(323)는 상기 외부 입력장치와 연결되어 운전목적을 입력받는다.The control method collection unit 323 is connected to the external input device receives an operation purpose.

운행방법 산출부(324)는 상기 제품성능 수집부(321), 상기 환경정보 수집부(322) 및 상기 제어방법 수집부(323)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 상기 환경정보 및 상기 운전목적을 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법을 산출한다. 여기서, 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법의 산출은 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능과 상기 환경정보를 이용하여 여러 가지 운전목적을 기반으로 여러 가지 운행방법이 산출 될 수 있다. 예를 들어 설명하자면, 실시간으로 습득 가능한 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능과 상기 환경정보를 기반으로하여 운행방법을 산출하는데 있어서, 운전 조건은 여러 가지 방향에 따라 여러 가지 종류가 발생 할 수 있다. 만약, 운전목적이 4 가지 조건이라면, 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능과 상기 환경정보를 이용하여 4 가지 운전목적을 기반으로 운행방법을 산출하면 4 가지의 운행방법이 산출된다. 하지만, 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 상기 환경정보 및 한 가지 운전목적을 결정하고 이용하여 운행방법을 산출하면 한 가지의 운행방법만 산출 될 수 있다. 여기서 4 가지 운행방법이 산출되었다면 그 중 한 가지 운행방법을 결정하고, 결정된 상기 운행 방법에 따라 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 제어방법을 결정하여 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 제어할 수 있다. 또한, 한 가지 운행 방법만 산출 되었다면 그 한 가지 방법으로 운행방법이 결정되고, 결정된 상기 운행 방법에 따라 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 제어방법을 결정하여 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 제어할 수 있다. 이와 같이 다양한 관점에서의 운전목적에 따른 다양한 효율을 제시하여 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 효율성을 높이는 장점이 있다.
The driving method calculating unit 324 is connected to the product performance collecting unit 321, the environmental information collecting unit 322, and the control method collecting unit 323, and performs the performance of the stationary fuel cell system 70. A driving method of the stationary fuel cell system 70 is calculated based on environmental information and the driving purpose. Here, the calculation of the driving method of the stationary fuel cell system 70 may be calculated based on various driving purposes using the performance of the stationary fuel cell system 70 and the environmental information. . For example, in calculating a driving method based on the performance of the stationary fuel cell system 70 that can be acquired in real time and the environmental information, various kinds of driving conditions may occur in various directions. Can be. If the driving purposes are four conditions, four driving methods are calculated based on four driving purposes based on the performance of the stationary fuel cell system 70 and the environmental information. However, if the operation method is calculated by using the performance, the environmental information, and one operation purpose of the stationary fuel cell system 70, only one operation method may be calculated. Here, if four driving methods are calculated, one driving method is determined, and the control method of the stationary fuel cell system 70 is determined according to the determined driving method to control the stationary fuel cell system 70. can do. In addition, if only one driving method is calculated, the driving method is determined by the one method, and the control method of the stationary fuel cell system 70 is determined according to the determined driving method to determine the stationary fuel cell system 70. Can be controlled. Thus, by presenting various efficiencies according to the purpose of operation from a variety of perspectives there is an advantage to increase the efficiency of the stationary fuel cell system 70.

제어부(400)는 상기 연산부(300) 및 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 연산부(300)에서 결정된 상기 제어방법에 따라 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 제어한다. 여기서, 정치형 연료전지 스택의 온도를 조절하기 위한 방법으로는 열 회수용 유체의 유량 및 정치형 연료전지 스택의 아우트렛(outlet)의 설정 온도를 조절할 수 있다. 또한, 정치형 연료전지 스택의 압력을 조절하기 위한 방법으로는 정치형 연료전지 스택의 배압(back pressure)을 조절 할 수 있다. 또, 정치형 연료전지 스택의 연료 및 산화제 이용률을 조절하기 위한 방법으로는 정치형 연료전지 스택 공기 블로워, 개질기 연료 및 공기 블로워, 개질기 버너 연료 및 공기 블로워 등 산화제(공기 등) 및 연료 공급 장치의 공급량을 조절 할 수 있다. 아울러 정치형 연료전지 스택의 습도를 조절하기 위한 방법으로는 정치형 연료전지 스택의 연료 및 산화제(공기 등) 공급부에 부착된 가습기의 아우트렛 가스(outlet gas) 가습량을 조절 할 수 있다.
The control unit 400 is connected to the operation unit 300 and the connection unit 100 to control the stationary fuel cell system 70 according to the control method determined by the operation unit 300. Here, the method for adjusting the temperature of the stationary fuel cell stack may control the flow rate of the heat recovery fluid and the set temperature of the outlet of the stationary fuel cell stack. In addition, as a method for adjusting the pressure of the stationary fuel cell stack, the back pressure of the stationary fuel cell stack may be adjusted. In addition, as a method for controlling the fuel and oxidant utilization of the stationary fuel cell stack, an oxidant (such as air) and a fuel supply apparatus such as an air blower, a reformer fuel and an air blower, a reformer burner fuel and an air blower Supply can be adjusted. In addition, the method for controlling the humidity of the stationary fuel cell stack may control the amount of humidifying the outlet gas of the humidifier attached to the fuel and oxidant (air, etc.) supply unit of the stationary fuel cell stack.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는 상기 연산부(300)와 연결되며, 상기 연산부(300)에 환경정보 및 운전목적을 입력하고, 상기 입력된 환경정보 및 운전목적을 출력하는 표시 및 조절부(500)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 상기 표시 및 조절부(500)는 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 관제하는 관제부에 구비되어 조작이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 상기 표시 및 조절부(500)의 운전목적은 전기 효율, 열 효율, 전기와 열의 합산 효율, LNG 운용비 효율, 전력 운용비 효율 및 LNG 운용비와 전력 운용비의 합산 효율 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. The stationary fuel cell system management apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention is connected to the operation unit 300, inputs environment information and an operation purpose to the operation unit 300, and inputs the input environment information and It may be characterized in that it further comprises a display and control unit 500 for outputting the driving purpose. At this time, the display and control unit 500 may be provided in the control unit for controlling the stationary fuel cell system 70 can be operated. Here, the operation purpose of the display and control unit 500 is at least one selected from the electrical efficiency, thermal efficiency, the total efficiency of electricity and heat, the LNG operating cost efficiency, the power operating cost efficiency and the total efficiency of the LNG operating cost and power operating cost. It can be characterized.

상기 표시 및 조절부(500)에 대해 보다 상세하게 설명하자면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 표시 및 조절부(500)는 상기 환경정보 수집부(322) 및 상기 제어방법 수집부(323)와 각각 연결되어 상기 표시 및 조절부(500)를 통해 입력된 환경정보가 상기 환경정보 수집부(322)에 입력되며, 상기 표시 및 조절부(500)를 통해 입력된 운행방법이 상기 제어방법 수집부(323)에 입력된다. 이때, 상기 환경정보와 상기 운행방법을 입력하여 한 가지 운행 방법만 산출할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 표시 및 조절부(500)는 상기 환경정보 수집부(322), 상기 제어방법 수집부(323) 및 상기 운행방법 산출부(324)와 각각 연결되어 상기 제품성능 수집부(321)에 입력된 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능 및 상기 환경정보 수집부(322)에 입력된 환경정보를 기반으로 선택 가능한 여러 가지의 운전목적에 따라, 각각의 운전목적에 따른 각각의 운행방법을 상기 표시 및 조절부(500)를 통해 출력하고 그 중 상기 표시 및 조절부(500)를 통해 선택되어진 한 가지 운행방법을 제어방법으로 결정할 수 있다. 아울러, 상기 표시 및 조절부(500)는 운전자의 선택을 돕기 위한 정보들을 출력 할 수 있다.3, the display and control unit 500 may include the environment information collecting unit 322 and the control method collecting unit 323, as shown in FIG. 3, The environment information input through the display and control unit 500 is input to the environment information collection unit 322 and the operation method input through the display and control unit 500 is the control method collection (323). At this time, only one operation method can be calculated by inputting the environmental information and the operation method. In addition, as shown in FIG. 4, the display and control unit 500 is connected to the environmental information collecting unit 322, the control method collecting unit 323, and the driving method calculating unit 324, respectively. Depending on the performance of the stationary fuel cell system 70 input to the product performance collection unit 321 and the environmental information input to the environmental information collection unit 322, various operating purposes selectable, Each driving method according to the driving purpose may be output through the display and control unit 500, and one driving method selected through the display and control unit 500 may be determined as the control method. In addition, the display and adjustment unit 500 may output information for assisting the driver's selection.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는 전원공급부(600)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서 전원공급부(600)는 전원공급용 배터리를 포함하여 구성되며, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)에 전원을 공급한다.3 to 4, the stationary fuel cell system management apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a power supply unit 600. Here, the power supply unit 600 includes a power supply battery, and supplies power to the stationary fuel cell system management apparatus 1000.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는 데이터 저장부(700) 및 연료전지 해석부(800)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. As shown in FIG. 5, the stationary fuel cell system management apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may further include a data storage 700 and a fuel cell analyzer 800. You can do

데이터 저장부(700)는 상기 연산부(300)와 연결되어 모든 데이터를 저장 및 관리한다. The data storage unit 700 is connected to the operation unit 300 to store and manage all data.

연료전지 해석부(800)는 상기 데이터 저장부(700)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)를 해석하여 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 특성을 추정한다. 이때, 저장된 모든 정보를 이용하여 파악된 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 특성은 제품 개선에 유용한 정보를 제공 할 수 있다.
The fuel cell analyzer 800 is connected to the data storage 700 to analyze the stationary fuel cell system 70 to estimate characteristics of the stationary fuel cell system 70. At this time, the characteristics of the stationary fuel cell system 70 identified by using all the stored information may provide useful information for product improvement.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

50: 정치형 연료전지 모듈 51: 정치형 연료전지 스택
52: DC/DC컨버터 53: DC/AC인버터
54: 주변장치(BOP)
60: 연료변환시스템 61: 개질기
62: 버너
70: 정치형 연료전지 시스템
1000: 정치형 연료전지 시스템 관리 장치
100: 연결부 200: 수집부
300: 연산부 310: 예측부
320: 결정부 321: 제품성능 수집부
322: 환경정보 수집부 323: 제어방법 수집부
324: 운행방법 산출부 400: 제어부
500: 표시 및 조절부 600: 전원공급부50: stationary fuel cell module 51: stationary fuel cell stack
52: DC / DC converter 53: DC / AC inverter
54: peripheral (BOP)
60: fuel conversion system 61: reformer
62: burner
70: stationary fuel cell system
1000: stationary fuel cell system management device
100: connection part 200: collection part
300: operation unit 310:
320: Decision section 321: Product performance collection section
322: environment information collecting unit 323: control method collecting unit
324: Driving Method Calculation Unit 400:
500: display and control unit 600: power supply unit

Claims (10)

정치형 연료전지 시스템(70)의 컨트롤부와 착탈 가능하게 연결되는 연결부(100);
상기 연결부(100)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 데이터를 입력받는 수집부(200);
상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 제어방법을 결정하는 연산부(300); 및
상기 연산부(300) 및 상기 연결부(100)와 연결되어 상기 연산부(300)에서 결정된 상기 제어방법에 따라 상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 제어하는 제어부(400);
를 포함하여 구성되며,
상기 연결부(100)는
상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 컨트롤부에 직접 연결되며, 상기 수집부(200) 및 상기 제어부와의 연결은 케이블을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
A connection part 100 detachably connected to the control part of the stationary fuel cell system 70;
A collecting unit 200 connected to the connection unit 100 to receive data of the stationary fuel cell system 70;
An operation unit 300 connected to the collection unit 200 to determine a control method of the stationary fuel cell system 70 based on the received data; And
A control unit 400 connected to the operation unit 300 and the connection unit 100 to control the stationary fuel cell system 70 according to the control method determined by the operation unit 300;
And,
The connection part 100
The stationary fuel cell system management apparatus is directly connected to the control unit of the stationary fuel cell system (70), and the collection unit (200) and the control unit are connected using a cable.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 수집부(200)는
개질기에 공급되는 연료 유량, 개질기용 버너에 공급되는 연료 유량, 정치형 연료전지 전압, 정치형 연료전지 전류, 연료변환시스템에 공급되는 연료 유량, 정치형 연료전지 전력, 정치형 연료전지 온도, 정치형 연료전지 압력, 정치형 연료전지 연료 및 산화제 이용률, 정치형 연료전지 습도, 정치형 연료전지 주변장치(BOP)의 총 소비전력, DC/DC 컨버터 효율, DC/AC 인버터 기기 효율, 열회수용 유체의 유량, 온수 입구 온도의 물 엔탈피, 온수 출구 온도의 물 엔탈피, 정치형 연료전지 이외의 용도로 가정이나 건물에서 사용하는 NG 유량 및 가정이나 건물에서 필요로 하는 전기 부하량 중 선택되는 적어도 어느 하나의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the collection unit 200
Fuel flow rate supplied to the reformer, fuel flow rate supplied to the reformer burner, stationary fuel cell voltage, stationary fuel cell current, fuel flow rate supplied to the fuel conversion system, stationary fuel cell power, stationary fuel cell temperature, stationary Fuel cell pressure, stationary fuel cell fuel and oxidant utilization, stationary fuel cell humidity, total power consumption of stationary fuel cell peripherals (BOP), DC / DC converter efficiency, DC / AC inverter device efficiency, heat recovery fluid At least one selected from the flow rate of the water, the water enthalpy of the hot water inlet temperature, the water enthalpy of the hot water outlet temperature, the NG flow rate used in the home or building for use other than the stationary fuel cell, and the electrical load required in the home or building. Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that for collecting information.
제1항에 있어서, 상기 연산부(300)는
상기 수집부(200)와 연결되어 상기 입력받은 데이터를 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능을 예측하는 예측부(310); 및
상기 예측부(310)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 미리 결정된 환경정보 및 미리 결정된 운전목적을 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법을 제시하는 결정부(320);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
The method of claim 1, wherein the operation unit 300
A predicting unit 310 connected to the collecting unit 200 to predict the performance of the stationary fuel cell system 70 based on the received data; And
A determination unit connected to the prediction unit 310 to present a method of operating the stationary fuel cell system 70 based on the performance of the stationary fuel cell system 70, predetermined environmental information, and a predetermined driving purpose. 320;
Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that comprises a.
제4항에 있어서, 상기 결정부(320)는
상기 예측부(310)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능을 입력받는 제품성능 수집부(321);
외부 입력장치와 연결되어 연료 단가, 연료 발열량, 연료 조성정보, 전기단가, 연료 단가에 대한 할인율, 연료 단가에 대한 지원금 및 연료 요금체계 중 선택되는 적어도 어느 하나의 환경정보를 입력받는 환경정보 수집부(322);
상기 외부 입력장치와 연결되어 운전목적을 입력받는 제어방법 수집부(323); 및
상기 제품성능 수집부(321), 상기 환경정보 수집부(322) 및 상기 제어방법 수집부(323)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 성능, 상기 환경정보 및 상기 운전목적을 기반으로 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 운행방법을 산출하는 운행방법 산출부(324);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
The method of claim 4, wherein the determination unit 320
A product performance collection unit 321 connected to the prediction unit 310 to receive the performance of the stationary fuel cell system 70;
An environmental information collection unit connected to an external input device to receive at least one environmental information selected from fuel unit price, fuel calorific value, fuel composition information, electric unit price, discount rate for fuel unit price, subsidy for fuel unit price, and fuel rate system. 322;
A control method collecting unit 323 connected to the external input device and receiving an operation purpose; And
It is connected to the product performance collecting unit 321, the environmental information collecting unit 322 and the control method collecting unit 323 based on the performance of the stationary fuel cell system 70, the environmental information and the driving purpose. A driving method calculation unit 324 for calculating a driving method of the stationary fuel cell system 70;
Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that comprises a.
제1항에 있어서, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는
상기 연산부(300)와 연결되며, 상기 연산부(300)에 환경정보 및 운전목적을 입력하고, 상기 입력된 환경정보 및 운전목적을 출력하는 표시 및 조절부(500);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
According to claim 1, wherein the stationary fuel cell system management apparatus 1000
A display and control unit 500 connected to the operation unit 300 for inputting environmental information and operation purpose to the operation unit 300 and outputting the input environmental information and operation purpose;
Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that it further comprises.
제6항에 있어서, 상기 표시 및 조절부(500)는
상기 정치형 연료전지 시스템(70)을 관제하는 관제부에 구비되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
7. The apparatus of claim 6, wherein the display and adjustment unit (500)
Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that provided in the control unit for controlling the stationary fuel cell system (70).
제6항에 있어서, 상기 표시 및 조절부(500)의 운전목적은
전기 효율, 열 효율, 전기와 열의 합산 효율, LNG 운용비 효율, 전력 운용비 효율 및 LNG 운용비와 전력 운용비의 합산 효율 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
The driving purpose of the display and control unit 500 is
And at least one selected from electrical efficiency, thermal efficiency, total efficiency of electricity and heat, LNG operating cost efficiency, power operating cost efficiency, and total efficiency of LNG operating cost and power operating cost.
제1항에 있어서, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는
전원공급용 배터리를 포함하여 구성되며, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)에 전원을 공급하는 전원공급부(600);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
According to claim 1, wherein the stationary fuel cell system management apparatus 1000
A power supply unit 600 including a power supply battery and supplying power to the stationary fuel cell system management apparatus 1000;
Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that it further comprises.
제1항에 있어서, 상기 정치형 연료전지 시스템 관리 장치(1000)는
상기 연산부(300)와 연결되어 모든 데이터를 저장하는 데이터 저장부(700); 및
상기 데이터 저장부(700)와 연결되어 상기 정치형 연료전지 시스템(70)를 해석하여 상기 정치형 연료전지 시스템(70)의 특성을 추정하는 연료전지 해석부(800);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정치형 연료전지 시스템 관리 장치.
According to claim 1, wherein the stationary fuel cell system management apparatus 1000
A data storage unit 700 connected to the operation unit 300 and storing all data; And
A fuel cell analyzer 800 connected to the data storage 700 to analyze the stationary fuel cell system 70 to estimate characteristics of the stationary fuel cell system 70;
Stationary fuel cell system management apparatus, characterized in that it further comprises.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102152219B1 (en) * 2019-12-05 2020-09-04 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system capable of controlling operating mode according to self-diagnosis
KR102152020B1 (en) * 2019-12-05 2020-09-10 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system capable of controlling operating mode according to self-diagnosis
KR102216853B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system that sets the way the plant operates
KR102216851B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system capable of controlling mechanical balance of plant
KR102216852B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Artificial intelligence based battery system
KR102216849B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Control system for efficient operation of fuel cell
KR102216850B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell management system based on artificial intelligence
KR102219860B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-24 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system for operating self diagnosis mode
KR102219866B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-24 (주)프라즈마 사이언스 fuel cell system that performs self-diagnosis based on the output voltage
KR102219863B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-24 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system using ethernet network

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003511336A (en) 1999-10-06 2003-03-25 アイダテック・エルエルシー Apparatus and method for controlling operation of a fuel processor
JP2005160238A (en) 2003-11-27 2005-06-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Managing system and distribution system of fuel cell optimum operation pattern, and fuel cell system
KR20070059500A (en) * 2005-12-06 2007-06-12 엘지전자 주식회사 Power control apparatus and method for fuel cell system
KR20110029496A (en) * 2009-09-15 2011-03-23 한국에너지기술연구원 Home fuel cell systme

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003511336A (en) 1999-10-06 2003-03-25 アイダテック・エルエルシー Apparatus and method for controlling operation of a fuel processor
JP2005160238A (en) 2003-11-27 2005-06-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Managing system and distribution system of fuel cell optimum operation pattern, and fuel cell system
KR20070059500A (en) * 2005-12-06 2007-06-12 엘지전자 주식회사 Power control apparatus and method for fuel cell system
KR20110029496A (en) * 2009-09-15 2011-03-23 한국에너지기술연구원 Home fuel cell systme

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102152219B1 (en) * 2019-12-05 2020-09-04 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system capable of controlling operating mode according to self-diagnosis
KR102152020B1 (en) * 2019-12-05 2020-09-10 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system capable of controlling operating mode according to self-diagnosis
KR102216851B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system capable of controlling mechanical balance of plant
KR102216849B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Control system for efficient operation of fuel cell
KR102216850B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell management system based on artificial intelligence
KR102219860B1 (en) * 2019-12-05 2021-02-24 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system for operating self diagnosis mode
KR102216853B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system that sets the way the plant operates
KR102216852B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-18 (주)프라즈마 사이언스 Artificial intelligence based battery system
KR102219866B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-24 (주)프라즈마 사이언스 fuel cell system that performs self-diagnosis based on the output voltage
KR102219863B1 (en) * 2020-08-31 2021-02-24 (주)프라즈마 사이언스 Fuel cell system using ethernet network

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