KR20060021873A - 학습 제어를 갖는 연료 전지 발전 시스템 - Google Patents

Abstract

학습에 의해 수속성 좋게 운전 패턴이 얻어지는 시간대와 그렇지 않은 시간대를 미리 설정해 둠으로써, 목표로 하는 운전 패턴과 실제 부하 패턴에 유의한 차이가 발생한 경우, 운전 패턴을 바꾸지 않고 운전을 계속해야 될지, 실제 부하 패턴에 맞게 수소 제조량 등의 운전 조건을 바꾸어야 될지를 적확하게 판단할 수 있도록 한다. 이것에 의해, 미리 정한 운전 패턴에 의한 계획 운전을 베이스로 하면서, 가정 등 복잡한 부하 변화에 맞춘 운전의 보정을 쉽게 한다.

운전 패턴, 운전 조건, 부하 변화, 시간대

Description

학습 제어를 갖는 연료 전지 발전 시스템{FUEL CELL POWER GENERATING SYSTEM WITH LEARNING CONTROL}

본 발명은, 연료 전지를 사용한 전원 시스템과 그 운전법을 취급하는 기술 분야에 속한다. 특히, 본 발명은 가정용에 적합한 연료 전지 발전 시스템에 관한 것이다.

연료 전지에 의한 전원 시스템, 특히 가정용 연료 전지 발전 시스템에서는, 원료로 되는 수소의 공급이나 저장이 어렵기 때문에, 온 사이트(on site)에서 수소를 제조하여 발전하는 방법이 검토되고 있다. 수소의 제조에는 주로 촉매에 의한 흡열 반응이 사용되기 때문에, 효율적인 수소 제조에는 반응 부위에 열을 공급할 필요가 있다. 한편, 연료 전지는 공급된 수소를 100% 다 쓰도록 운전하는 것이 어렵기 때문에, 발전에 사용하지 않고 남은 수소의 에너지를 회수하는 것이 바람직하다.

이들을 배경으로, 수소 제조 장치에 연소기를 설치하고, 연료 전지의 애노드 배기 가스 중의 잔류 수소를 연료로 하여, 공기와 같이 연소시키는 방법이 일반적으로 알려져 있다. 연소에 의해 발생한 열은 수소 제조의 흡열 반응에 공급하지만, 장치의 열용량에 의해 응답에 지연이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 수소 제조 장치의 기동이나 제조 수소량의 절환에는 시간이 필요한 경우가 많다.

이것에 대한 해결책으로서, 수소 제조의 방법 자체에 고안을 하는 방법과, 지연이 있어도 괜찮도록 미리 정한 운전 패턴으로 수소 제조 장치를 기동하고, 수소 제조량을 절환하여, 정지시키는 방법이 있다. 이하에 상세히 설명하는 본 발명은, 후자를 대상으로 한 것이므로, 그것에 대하여 설명한다.

소정의 운전 패턴으로 수소 제조량을 절환하여, 연료 전지 발전 시스템을 운전하기 위해서는, 상기 운전 패턴을 실제의 요구 부하 패턴에 맞추어 설정해 놓아야 한다. 특히 가정용의 연료 전지 발전 시스템에서는, 부하 패턴이 복잡하고 일정하지 않기 때문에, 어떠한 학습적인 제어에 의해, 상기 운전 패턴을 미리 정해 두거나, 혹은 운전을 하면서 보정해 갈 필요가 있다.

일례로서, 특허 문헌1에는, 부하 소비 전력이 나타내는 하루, 일주일, 또한 1년 중 적어도 하나의 주기성에 기초하여, 수소 제조 장치의 개질 연료량을 설정하여, 수소 제조량을 절환하도록 한 연료 전지 장치가 설명되어 있다.

또한 다른 예로서, 특허 문헌2에는, 부하 예측 정보에 기초하여 수소 제조 장치의 수소 제조량을 조정하여, 부하 변동에의 추종성을 얻도록 한 연료 전지 시스템이 설명되어 있다. 상기 연료 전지 시스템에서는, 캘린더 정보나, 사람의 있다·없다의 여부, 혹은 날씨·기상 정보에 기초하여, 미리 설정한 운전 패턴(운전 계획)을 수정하도록 하고 있다.

수소 제조 장치에 따른 응답성 향상의 고안없이, 부하 추종성이 좋은 연료 전지 발전 시스템을 얻기 위해서는, 상기한 바와 같은 운전 패턴에 기초하는 계획 운전과 그 보정이 필요하게 된다. 이것에 의하면, 예를 들면 수소 제조 장치의 기동 시간에 1 시간 필요한 것이면, 부하가 필요한 아침 시간부터 1 시간 전에 장치를 기동 개시하도록 할 수 있다. 또한, 하루 중에 사람이 없는 시간대에는 낭비가 없도록 수소 제조량을 삭감, 저녁 때 사람이 돌아오는 시간에 맞추어 미리 수소량을 증가시켜 두도록 할 수 있으므로, 응답 지연을 커버할 수 있다.

[특허 문헌 1] : 일본 특개2002-184441호 공보

[특허 문헌 2] : 일본 특개평11-31521호 공보

그러나, 미리 정한 운전 패턴에 의한 계획 운전으로서는, 실제의 부하 변화에 맞춘 운전의 보정이 어렵다고 하는 과제가 있었다.

예를 들면, 저녁 때에 사람이 귀가하여 요구 부하가 증가한다고 하는 학습 결과에 기초하여 운전 패턴이 정해졌는데, 마침 그 날은 사정이 생겨 늦게 돌아오게 되었다고 가정하자. 이 경우, 수소 제조 장치는 미리 수소 제조량을 늘리지만, 부하가 없으므로, 늘린 수소가 사용되지 않고 수소 제조 장치의 연소기에 그대로 되돌아가 태워진다. 이 때문에 제조한 수소가 쓸데없이 낭비되어, 효율이 저하된다. 예상 밖의 부하 변화에 따른 복귀 수소량의 증가에 의해, 연소기 혹은 수소 제조 장치의 온도가 갑자기 상승하는 경우에는, 안전 기구에 의해 시스템 전체가 긴급 정지하게 된다.

특허 문헌1에 기재된 연료 전지 발전 장치에 따르면, 부하 소비 전력이 나타내는 하루, 1주간, 또한 1년 중 적어도 하나의 주기성에 기초하여, 운전 패턴을 정하지만, 이들 주기 파악까지 의사적인 주기이므로, 정확하게 동일한 패턴이 반복되 지는 않는다. 이 때문에, 상기한 바와 같은 패턴의 변화에 대응하는 것은 어렵다.

이것에 대하여, 특허 문헌2에 기재된 연료 전지 발전 시스템에 따르면, 부하예측 정보에 기초하여 수소 제조 장치의 수소 제조량을 조정하므로, 부하 변동에의 상세한 추종성을 기대할 수 있지만, 그것을 위해서는 상세한 부하 예측 정보를 미리 입수해 놓아야 한다. 상기의 예에서는, 마침 일의 사정 상 귀가가 늦어지는 것을 어떠한 정보로서 미리 부여해 두어야 하므로, 실제로는 어렵다. 특히, 가정의 연료 전지 발전 시스템에서는, 부하 패턴이 복잡하고 일정하지 않다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명에서는 (1) 학습에 의한 운전 패턴의 결정에서는, 학습 수속이 전부 나쁘지는 않다는 것. 또한 (2) 귀가 시간의 빠르다·느리다, 사람의 있다·없다의 여부라고 하는 단순하지만 빈번하게 발생하는 변동이 수속성의 악화로 연결되는 것의, 2가지 점에 주목하였다. 학습은 완만한 변화에 대하여 수속성 좋게 동작하므로, 그 이외의 변동을 분리하는 방법을 생각하였다. 상기 분리는 간단히 실시할 필요가 있다. 따라서, 학습의 수속성이 나쁜 시간대를 미리 지정해 둔다고 하는 방법을 생각하였다.

학습한 운전 패턴에 대하여, 돌발적인 변동이 있는 경우, 예를 들면 귀가 시간의 변화와 같이 어느 정도 앞으로의 예측이 가능한 것에 대해서는, 기존 학습 패턴으로부터 멀어져, 이것에 추종하는 편이 낫다. 한편, 정말 변덕스러운 작은 변동에 대해서는, 하나하나 상세히 추종하지는 않고, 오히려 과부족을 축전지나 계통 전력 등으로 보충하는 편이, 수소 제조 장치의 지연을 고려한 경우에 토탈 시스템 메리트가 생긴다고 하는 경우가 있다. 상기한 바와 같이, 학습의 수속성이 나쁘고, 또한 그것을 방치할 수 없을 정도로 큰 영향이 있는 시간대를 설정함으로써, 예측이 가능한 것과 가능하지 않은 것을 구별한다.

본 발명은, 연료 전지와, 상기 연료 전지로부터 전류를 제어하여 취출하는 전력 변환 수단과, 상기 연료 전지에 수소를 공급하는 수소 제조 장치와, 상기 연료 전지에의 요구 발전량을 검출하기 위한 부하 검출 수단과, 상기 수소 제조 장치의 수소 제조량 혹은 상기 연료 전지의 전력 출력량 중 적어도 한 쪽을, 하루를 주기로 하여 미리 정한 운전 패턴에 따라 운전 제어하는 수단을 구비하고, 상기 운전 패턴에는 부하 변동이 예상되는 특정한 시간대가 미리 설정되고, 상기 부하 검출 수단의 검출한 요구 발전량에 기초하여, 상기 운전 패턴에 우선하여 상기 특정한 시간대의 수소 제조량을 절환하도록 한 연료 전지 발전 시스템을 제공한다.

또한, 상기 운전 패턴이 상기 부하 검출 수단의 검출한 부하로부터 요구되는 패턴과 소정값 이상 상이한 경우에는, 이것을 다음날 이후의 운전 패턴에 학습 반영하도록 한 연료 전지 발전 시스템을 제공한다. 또한, 다른 관점에 따르면, 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대를 미리 설정해 두고, 상기 시간대에서 운전 패턴과 부하 패턴이 상이한 경우에는, 상기 운전 패턴에 우선하여, 상기 부하 검출 수단의 검출한 요구 발전량에 기초하여, 수소 제조량을 절환하도록 한 연료 전지 발전 시스템을 제공한다.

상기 연료 전지 발전 시스템에 따르면, 학습에 의해 수속성 좋게 운전 패턴이 얻어지는 시간대와, 그렇지 않은 시간대를 미리 설정해 둠으로써, 목표로 하는 운전 패턴과 실제 부하 패턴에 유의한 차이가 발생한 경우, 운전 패턴을 바꾸지 않고 운전을 계속해야될지, 실제 부하 패턴에 맞추어 운전을 바꾸어야될지를 적확하게 판단할 수 있다.

또한, 상기 소정의 시간대를 1일의 주기로 설정함으로써, 가정 부하 패턴 등에 보이는 하루 단위의 의사 주기적 부하 변화에 대한 변동 영향을 받기 쉽다. 또한 다른 관점에 따르면, 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대와 그 밖의 시간대에서, 학습의 웨이트를 바꿔, 상기 매일의 운전 패턴을 학습 보정하도록 한 연료 전지 발전 시스템이 제공된다.

상기 연료 전지 발전 시스템에서는, 변동이 큰 상기 소정의 시간대에서는 한 번의 변동을 받은 것만으로는 운전 패턴이 크게 변하지 않도록 학습 웨이트를 정한다. 이 때문에, 학습에 의해 수속성 좋게 운전 패턴을 얻을 수 있다. 동시에, 변동이 큰 시간대에도 학습을 적용하고 있으므로, 예를 들면 빠른 귀가가 많은 시기와 늦은 귀가가 많은 시기가 있다고 한 경향에 대하여, 기준으로 되는 운전 패턴을 바꿀 수 있다.

또한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 운전 패턴과 부하 패턴에 차이가 발생하는 발생 빈도를 소정의 시간 간격마다 산출하고, 상기 발생 빈도를 참조하여, 상기 학습이 수속하기 어려운 소정 시간대의 설정 범위를 추가 등록 혹은 등록 해제하도록 한 연료 전지 발전 시스템이 제공된다. 또한, 상기 수소 제조 장치에 관계되는 온도 이상 상태 등, 시스템 이상 상태에의 접근을 검지하여 내부 알람을 출력하도록 한 제어 기구를 더 갖고, 상기 알람의 발생 이유가 상기 운전 패턴과 부하 패턴의 상위에 기인한다고 판단할 수 있는 경우에, 상기 알람이 발생한 시각을 기준으로 설정한 소정의 시간 간격을 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대에 추가 등록하도록 한 연료 전지 발전 시스템이 제공된다. 상기 연료 전지 발전 시스템에서는, 상기 소정의 시간대를 부하 변동의 실상에 맞추어 자동적으로 보정하여, 조정할 수 있도록 한다.

또한 다른 관점에 따르면, 상기 부하 검출 수단의 검출한 전력 부하 패턴의 고주파 성분을 소정의 시간 간격마다 평활화하여 설정하도록 한 연료 전지 발전 시스템을 제공하는 것이며, 또한 상기 연료 전지와 제휴하는 이차 전지 등의 전력 저장 수단을 더 포함하고, 상기 부하 검출 수단의 검출한 전력 부하 패턴의 고주파 성분을, 상기 전력 저장 수단으로부터의 방전에 의해 조달하도록 한 연료 전지 발전 시스템을 제공한다.

상기 연료 전지 발전 시스템에 따르면, 평활화한 전력 부하 패턴에 따라 운전 패턴을 학습 보정함으로써, 수속성이 높은 학습 보정 조작을 행할 수 있다. 또한, 평활화 조작으로 제거되는 부하 고주파 성분에 대해서는, 미리 연료 전지 발전의 잉여분을 축전시킨 이차 전지 등의 전력 저장 수단을 사용하여 조달한다.

상기 본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템을 이용한 가정용 연료 전지 발전 시스템에서는, 부하 변동에 대한 추종성을 안정적으로 얻을 수 있으므로, 시스템의 가동율을 올려, 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 연료 전지와, 상기 연료 전지로부터 전류를 제어하여 취출하는 전력 변환 수단과, 상기 연료 전지에 수소를 공급하는 수소 제조 장치와, 상기 연료 전지에의 요구 발전량을 검출하기 위한 부하 검출 수단과, 소정의 시간대에서의 상기 수소 제조 장치의 수소 제조량 및 상기 연료 전지의 전력 출력량 중 적어도 한쪽을, 미리 정한 운전 패턴을 선택하고, 그것에 의하여 운전 제어하는 수단을 구비한 연료 전지 발전 시스템이 제공된다. 또한, 상기 발전 시스템에서, 상기 운전 패턴의 선택은, 미리 설정된 부하 변동이 예측되는 특정한 시간대에 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관계되는 연료 전지 발전 시스템의 특징적인 동작예를 나타내는 그래프.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 관계되는 연료 전지 발전 시스템의 동작예를 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명의 제1, 제2 실시예에 관계되는 제어 플로우와 학습이 수속하기 어려운 시간대의 자동 설정 방법을 나타내는 플로우도.

도 4는 본 발명 제3 실시예에 관계되는 학습이 수속하기 어려운 시간대의 자동 설정 방법을 나타내는 플로우도.

도 5는 기본 운전 패턴 설정에 관계되는 검출 부하의 필터링 처리의 설명도.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 관계되는 이차 전지 등 전력 저장 수단을 제휴한 경우의 시스템 구성을 나타내는 선도.

도 7은 상기 본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템을 각 가정에 배치하는 정치형 분산 전원에 적용한 경우의 예를 나타내는 개략선도.

본 발명의 실시예를, 이하 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 설명에서는, 우선 본 발명에 관계되는 연료 전지 발전 시스템에 특징적인 동작예를 중심으로 설명한다. 계속해서, 이들을 실현하기 위한 방법을 실시예로서 설명하고, 마지막으로 응용에 대하여 설명한다. 기본적인 시스템의 구성으로서, 연료 전지와, 상기 연료 전지로부터 전류를 제어하여 취출하는 전력 변환 수단과, 상기 연료 전지에 수소를 공급하는 수소 제조 장치와, 상기 연료 전지에의 요구 발전량을 검출하기 위한 부하 검출 수단을 구비하는 연료 전지 발전 시스템을 설명한다.

도 1의 (a), (b)에, 본 발명의 제1 실시예에 관계되는 연료 전지 발전 시스템의 특징적인 동작예를 설명한다. 도 1의 (a), (b)의 횡축은 1일의 시간 경과를, 종축은 평균화된 부하 변화예(점선)와 학습에 의해 얻어진 목표 수소 제조량(실선)을 각각 나타낸다. 수소 제조량은 출력에 따라서 증감하므로, 실선은 시스템의 목표 출력으로 보아도 된다. 목표 수소 제조량은 레벨 1과 레벨 2의 2단계로 설정하는 경우를 상정하였다. 각 레벨의 설정은 스텝에 따라 변화하지만, 실제의 수소 제조 장치는 순간적으로 기동 응답할 수 없다.

그러나, 상기 목표값의 변화(운전 패턴)는 미리 알고 있으므로, 예를 들면 시각 7시에 레벨 2의 출력으로 되도록, 수소 제조 장치의 기동 타이머를 미리 설정해 두면, 수소 제조 장치의 응답 지연을 회피할 수 있다. 상기 운전 패턴은 이러한 예측을 포함하는 목표값으로서 사용한다.

또한, 기본 운전 패턴은, 예를 들면 하루를 주기로 하여 미리 정해 둠과 함께, 상기 운전 패턴이 상기 부하 검출 수단의 검출한 부하 패턴과 소정값 이상 상이한 경우에는, 이것을 다음날 이후의 운전 패턴에 학습 반영함으로써 매일 갱신하도록 할 수 있다.

도 1의 (a)는, 학습에 의한 기본 운전 패턴의 일례(실선)이다. 이것에 대하여 도 1의 (b)에서는, 상기 기본 운전 패턴에 맞지 않는 경우에의 적응예를 도시하였다. 이하에서는, 귀가 시간이 날에 따라 늦은 시간과 빠른 시간으로 변동이 있는 경우를 예로 설명한다. 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 실제의 생활 패턴과는 다소 다른 부하 변화를 예로서 사용하였다. 도 1의 (a)는, 귀가가 빠른 경우의 예 로서, 저녁 17 : 00경부터 부하가 상승한다. 상기 기본 운전 패턴은, 귀가가 빠른 날이 많은 달의 실적에 따라 학습된 것으로 생각해도 된다.

이것에 대하여, 귀가가 늦은 날에는, 19 : 00경부터 부하가 상승하는 것으로 하였다. 여기서, 상기 기본 운전 패턴에 의한 운전을 계속하면, 17 : 00 부터 19 : 00까지의 2 시간 동안, 잉여 수소가 계속 제조되어, 효율면에서 바람직하지 못하다. 또한, 수소 제조 장치에서의 애노드 오프 가스 연소량이 장시간 증가하므로, 수소 제조 장치의 온도 이상으로 연결되는 경우도 있다.

따라서, 도 1의 (b)에서는, 17 : 00 부터 20 : 00 동안을 부하 변동이 많은 시간대로서 설정하고, 이 시간대에서, 기본 운전 패턴으로 기대하고 있었던 부하 증가가 없는 경우에는, 변동의 판단을 거쳐, 수소 제조량을 레벨 2로부터 레벨 1로 감소시킨다. 여기서, 변동의 판단은, 상기 소정의 시간대의 개시 시각으로부터 일 정 시간의 부하 평균값의 대소로부터, 상기 2개의 부하의 상승을 구별한다.

이상과 같이, 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대를 미리 설정해 두고, 상기 시간대에서 운전 패턴과 부하 패턴이 상이한 경우에는, 상기 운전 패턴에 우선하여, 상기 부하 검출 수단의 검출한 요구 발전량에 기초하여 수소 제조량을 절환한다.

상기 소정의 시간은, 유저 설정이나 팩토리 프리셋에 의해 설정할 수 있지만, 이하 순서대로 설명한 바와 같이, 실제의 부하 변동의 발생 상황에 따라 상기 시간대의 설정을 학습하여, 바꾸도록 하여도 된다. 또한, 상기 소정의 시간대는 캘린더 등에 따라 장기간에 걸쳐 설정해 둘 수도 있지만, 하루 주기로 이것을 설정하면, 특히 가정용 연료 전지 시스템에서 매일의 생활에 링크한 변동에의 대응이 용이하다. 이 경우, 계절적인 비교적 완만한 부하 패턴의 변화는 통상의 학습에 의한 기본 운전 패턴의 변경으로 대응할 수 있다.

본 발명의 특징 중 하나는, 상기 소정의 시간대에서 운전 패턴과 부하 패턴이 상이한 경우에, 상기 운전 패턴에 우선하여, 부하 검출 수단의 검출한 요구 발전량에 기초하여 수소 제조량을 절환하는 점에 있다. 구체적인 절환 방법에는, 예를 들면 다음과 같은 방법이 있다 : (1) 부하 패턴의 변화에 따라 기본 운전 패턴을 다른 운전 패턴으로 절환하는 방법.

(2) 실제의 부하 패턴에 추종 운전하도록 운전 방법 자체를 스케줄형 운전으로부터 추종형 운전으로 바꾸는 방법.

도 1의 실시예에서 보면, 전자는 변동에 대한 판단 이후, 미리 준비한 다른 패턴에 따라 운전하게 된다. 저녁부터 취침까지의 변화 등과 같이 비교적 패턴화하기 쉬운 경우에는 이것을 적용하면 제어가 용이하다. 상기 소정의 시간대 내에서 복수의 운전 패턴이 상정되는 경우에는, 예를 들면 소정 시각에서의 부하의 대소나, 지정한, 상이한 시각에서의 부하의 값에 기초하여, 어떤 패턴으로 절환할지 판단하도록 할 수 있다.

상기 소정의 시간대에서의 부하 변동이 복잡하고 패턴화가 용이하지 않은 경우에는, 후자와 같이 부하 추종 운전으로 절환하는 것이 바람직하다. 도 1의 실시예에서 보면, 변동에 대한 판단 이후, 부하 검출 수단에 의한 부하 변화에 기초하여, 소정의 시간마다 다음 목표 수소 제조량을 정하도록 운전하게 된다. 어느 정도의 시간마다 목표값을 절환할지는, 사용하는 수소 제조 장치의 응답성의 대소에 의존한다. 상기 부하 추종 운전은, 절환 명령으로부터 소정의 시간만 실시하도록 하여도 되고, 명령을 받은 시점으로부터 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대가 끝날 때까지 계속하도록 하여도 된다.

상기 본 발명의 제1 실시예에 관계되는 연료 전지 발전 시스템의 특징적인 동작에 따르면, 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대를 미리 분리하여 설정해 둠으로써, 귀가의 시간의 빠르다·느리다나, 사람의 있다·없다의 여부와 같은 단순하지만 비교적 빈번하게 발생하는 부하 변동에 대하여, 안전하고 또한 효율적인 시스템 운전을 행할 수 있다. 또한, 상기 소정의 시간대를 하루의 주기로 설정하는 경우에는, 가정용 연료 전지 시스템에서 매일의 생활에 링크한 변동에의 대응을 용이하게 행할 수 있다.

도 2의 (a), (b)에 의해, 본 발명의 제2 실시예에 관계되는 연료 전지 발전 시스템의 동작예를 설명한다. 도 1의 (a), (b)의 예에서는, 귀가가 빠른 날이 많은 달을 상정하여 기본 운전 패턴을 정하였다. 이것에 대하여, 귀가 시간이 늦은 날이 많은 달에서는, 기본 운전 패턴 자체를 바꾸는 편이 낫다. 귀가가 빠른 날은 17 : 00경부터 부하가 상승하는 데 대하여, 귀가가 늦은 날은 19 : 00경부터 부하가 상승하기 때문이다.

따라서, 도 2의 (a)에서는, 귀가가 늦은 날을 기준으로 기본 운전 패턴을 정하였다. 이것에 대하여, 도 2의 (b)에서는, 도 1의 예와 동일하게, 17 : 00 부터 20 : 00 동안을 부하 변동이 많은 시간대로서 설정하고, 이 시간대에서, 기본 운전 패턴으로 기대하고 있었던 것보다도 부하가 증가하는 경우에는, 변동의 판단을 거쳐, 수소 제조량을 레벨 2까지 올린다. 구체적인 방법은 도 1의 예와 동일하다.

기본 운전 패턴을 학습에 의해 바꾸는 것은, 통상의 학습 제어로 실시하고 있는 내용과 동일하지만, 여기서는 상기 소정의 시간대에서 이것을 실시하는 점에 주의가 필요하다. 왜냐하면, 상기 소정의 시간대는, 원래 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대로서 추출하였기 때문이다. 즉 상기 시간대에서는, 통상과 동일한 학습을 하였다면, 좋은 결과를 기대할 수 없다.

따라서 본 발명에서는, 상기 소정의 시간대에서는, 통상보다 학습의 정도를 약하게 하여 학습시킨다. 보다 구체적인 실시 방법은 도 3에서 설명한다. 이것에 따르면, 도 1의 기본 운전 패턴으로부터 개시해도, 귀가가 늦은 날이 많은 달에는 학습에 의해 기본 운전 패턴 자체를 안정적으로 바꿀 수 있어, 결과적으로 도 2의 (a)의 형태에서 운전 패턴을 절환할 수 있다.

상기 본 발명의 제2 실시예에 관계되는 연료 전지 발전 시스템의 동작에 따르면, 상기 소정의 시간대에서 운전 패턴과 부하 패턴이 상이한 경우에, 기본 운전 패턴에 우선하여, 부하 검출 수단의 검출한 요구 발전량에 기초하여 수소 제조량을 절환한다. 동시에, 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대와 그 밖의 시간대에서, 학습의 웨이트를 바꾸고, 상기 매일의 운전 패턴을 학습 보정함으로써, 상기 소정의 시간대의 부하 변화를 다음날 이후의 기본 운전 패턴으로 안정적으로 반영시킬 수 있다.

특히, 변동이 크고 학습이 수속하기 어려운 상기 시간대에 대하여, 한 번의 변동을 받은 것만으로는 운전 패턴이 크게 변하지 않도록 학습 웨이트를 정하도록 하면, 시간대의 설정이라는 간단한 방법이면서, 변동에 대하여 안정적으로 운전 패턴을 선택할 수 있다.

도 3에, 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예에 관계되는 제어 플로우와 학습이 수속하기 어려운 시간대의 자동 설정 방법을 도시한다. 이하, 이것을 제어 플로우에 따라 설명한다. 우선, 학습된 운전 패턴에 의한 출력 전력과 실제의 전력 부하 변화를 대조하여, 양자에게 유의한 차이가 있는지의 여부를 판정한다. 이 판정에는, 예를 들면 양자의 차분을 절대값으로 평가하고, 이것이 일정값보다 큰 경우에는 상위가 있고, 일정값 이하인 경우에는 상위가 없다고 판정할 수 있다. 비교하는 값은, 특정한 시각에서의 값이어도 되지만, 제어 플로우를 소정 시간에 반복하는 경우에는, 그 시간 간격에서의 평균값이어도 된다. 가정 부하와 같이 복잡 한 부하 패턴을 대상으로 하는 경우에는, 후술한 바와 같이 미리 고주파 성분을 평활화한 값을 사용하여도 된다.

다음에, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 있어, 상기 차이가 인정을 받은 시각이 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대인 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 우선 운전 패턴을 실제 부하를 참조하여 절환한다. 상기 시간대에서는, 미리 정한 운전 패턴보다 실제의 부하 변화를 우선하도록 정하였기 때문이다. 운전 패턴의 절환은, 예를 들면 도 1에서 설명한 바와 같이 하면 된다.

그 후, 운전 패턴 자체의 변경을 학습 처리하지만, 도 2에서 설명한 바와 같이, 변동이 크고 학습이 수속하기 어려운 상기 시간대에서는, 한 번의 변동을 받은 것만으로 운전 패턴이 크게 변하면 불안정화의 요인으로 되므로 바람직하지 못하다. 따라서, 약하게 학습 웨이트를 정하는 것이 바람직하다. 여기서는, 일례로서 다음과 같은 간단한 방법을 상정하였다.

즉, 수학식 1과 같이 하였다. 수학식 1의 이산화[…]는, 괄호[ ] 내의 값의 처리가 용이하게 되도록, 이산화하는 것을 의미한다. A는 학습 웨이트에 상당하는 파라미터이다. A가 제로이면, 목표 출력은 원래의 운전 패턴으로 결정되는 값으로 된다. A가 1이면, 목표 출력은 상기 운전 패턴에 상관없이, 실제 부하로 결정되는 값으로 된다. A가 0 부터 1 사이에 있으면, 양자의 중간의 값으로 되지만, 여기서 A를 0 부터 0.5 사이에 취하면, 실제 부하의 웨이트가 학습 패턴의 웨이트보다 작아지므로, 한 번의 변동을 받은 것만으로는 운전 패턴이 크게 변하지 않도록 학습 웨이트를 정할 수 있다. 이와 같이 하고나서 정한 목표 출력을, 다음 날의 동일한 시각에서의 운전 목표값으로서 운전 패턴을 보정하고, 학습할 수 있다.

상기의 예로서는, A의 값에 대하여, 제어 간격마다 학습 웨이트로서 조건에만 맞는 특정한 값을 선정하도록 하였지만, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 발생하였다고 하는 사상의 발생 빈도에 따라 그 값을 바꾸도록 하여도 된다. 이 경우, 일례로서 시간대마다의 사상 발생 횟수를 가산하여 별도로 기억해 두면 된다.

사상의 발생이 없는 날에는 이것을 발생 횟수로부터 감산하도록 하여도 된다. 상기 발생 빈도에 의해 상기 시간대에서의 학습 웨이트 A의 선정을 바꾸도록한다. 예를 들면, 0 < A < 0.5의 경우, 초기값 0.1로부터 사상의 발생 횟수마다 0.1씩 값을 늘리고, 0.4를 상한으로 하도록 선정하면, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 발생하기 쉬운 동 시간대에서의 학습을 서서히 강화하여 가도록 할 수 있다.

예를 들면, 귀가 시간이 빠른 시기로부터 늦은 시기로 이행하는 경우, 단경기(端境期)에서는, 값의 변경을 신중히, 절환 후에는 A의 가산에 의해 변화를 빠르게 파악하여, 절환이 완료되어 운전 패턴이 안정된 후에는 A의 감산에 의해 상기 운전 패턴을 유지하도록 할 수 있다. 학습 웨이트 A의 선정은 반드시 발생 빈도의 가감에 의한 것뿐만 아니라, 일반적으로 발생 빈도의 함수이어도 된다.

계속해서, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 있지만, 상기 차이가 인정을 받는 시각이 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대가 아닌 경우를 설명한다. 이 경우, 학습은 비교적 수속하기 쉬운 시간대에 있는 것이므로, 실제 부하의 변화에 하나하나 대응하여 목표값(운전 패턴)을 변경하는 것은 아니고, 현 상황의 운전 패턴을 유지함과 함께, 통상의 웨이트로 학습하여, 보정을 하는 것이 바람직하다. 도 5의 예에서는, 특히 학습을 억제할 필요가 없기 때문에, 0.5 < A < 1의 범위에서 학습한다.

학습 웨이트 A는, 대상으로 하는 부하 변화의 특징에 맞추어, 학습의 수속이 좋은 값으로 선정하면 된다. 그 후, 상기 시간대를 지정 시간대로 등록하는지의 여부를 판정한다. 즉, 학습의 수속성이 비교적 높다고 생각하고 있었지만, 실제로는 어느 한 계절이 되면 변동이 커지는 경향이 계속된다고 하는 경우, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 발생하는 사상의 발생 빈도가 증가한다.

따라서, 상기 사상의 발생 빈도를 제어 간격마다 참조하고, 상기 발생 빈도가 소정값을 초과하는 경우에는 상기 시간대를 재차 지정 시간대에 등록한다. 발생 빈도에는, 일례로서 발생 횟수의 가산값을 사용하면 된다. 등록 후, 상기 발생 횟수를 리세트하도록 해도 되고, 혹은 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 발생하지 않는 경우에는 이것을 감산하여 영까지 복귀하여도 된다.

발생 빈도는 낮지만, 비교적 큰 변화가 돌발적으로 발생하기 쉽다고 하는 경우에는, 지정 시간대에의 등록까지 시간이 걸리므로, 이 경우에는 한번의 변화로 운전 패턴을 크게 바꾸는 일이 없도록, 학습 웨이트 A를 작게 설정하거나, 혹은 이 미 설명한 바와 같이 발생 빈도의 함수로서 바꾸어도 된다.

계속해서, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화에 유의한 차이가 없고, 상기 차이가 인정을 받은 시각이 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대인 경우를 설명한다. 이 경우, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 없는 것이므로, 운전 패턴을 적극적으로 바꿀 필요는 없다. 운전 패턴을 바꾸지 않도록 하기 위해서는 학습 웨이트 A를 제로로 하면 된다. 학습 웨이트 A를 제로로 하는 대신에 충분히 작은 값으로 하도록 하여도 된다. 또한, 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대로 지정되어 있음에도 불구하고, 기존의 운전 패턴의 차이가 발생하기 어려울 것 같으면, 상기 설정이 부적당하다고 하여, 지정 시간으로부터의 해제를 하도록 한다.

해제의 판단은, 예를 들면 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 발생하지 않은 상태가 소정 횟수(소정 일수) 이상 계속된 것으로 판단할 수 있다. 대상으로 하는 부하 변화의 특징에 따라서는, 운전 패턴과 실제 부하의 일치·불일치가 반복하여 발생하는지의 여부에 주목하여 판단한다고 한 방법을 채용할 수도 있다.

계속해서, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 없고, 상기 차이가 인정을 받은 시각이 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대에도 등록되어 있지 않은 경우를 설명한다. 이 경우, 학습된 운전 패턴과 실제의 부하 변화와 유의한 차이가 없는 것이므로, 운전 패턴을 적극적으로 바꿀 필요는 없다. 운전 패턴을 바꾸지 않도록 하기 위해서는 학습 웨이트 A를 제로로 하면 된다. 학습 웨이 트 A를 제로로 하는 대신에 충분히 작은 값으로 하도록 하여도 된다. 소정 시간대에의 등록·해제에 대해서도, 이 경우에는 변경할 필요는 없다. 이상에서 설명한 일련의 처리는, 소정의 타임 카운트를 거쳐 반복하도록 할 수 있다.

상기 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예에 관계되는 제어 플로우와 학습이 수속하기 어려운 시간대의 자동 설정 방법에 따르면, 상기 운전 패턴과 부하 패턴에 차이가 발생하는 발생 빈도를 소정의 시간 간격마다 산출하고, 상기 발생 빈도를 참조하여, 상기 학습이 수속하기 어려운 소정 시간대의 설정 범위를 자동적으로 추가 등록하거나 혹은 등록 해제하여, 부하 변동의 실상에 맞추어 최적의 설정으로 유지할 수 있다.

도 4에, 본 발명의 제3 실시예에 관계되는 학습이 수속하기 어려운 시간대의 자동 설정 방법을 설명한다. 본 실시예에서는, 상기 수소 제조 장치에 관계되는 온도 이상 상태 등, 시스템 이상 상태에의 접근을 검지하여 내부 알람을 출력하도록 한 제어 기구를 갖는 시스템을 상정하였다. 내부 알람은, 유저에 대하여 발하는 알람과는 별도로, 내부의 처리에서, 이상 상태에의 접근을 경고함으로써, 이것을 받아 시스템 제어 파라미터를 절환하는 등 적절한 처리를 실시하기 위한 것이다.

내부 알람에는, 예를 들면 수소 제조 장치에의 애노드 오프 가스 환류량 증가 시간이 이상하게 길다는 점 등, 운전 패턴과 실제 부하 패턴의 상위에 의해 발생되는 것이 있다. 따라서, 이러한 종류의 알람이 발생한 경우에는, 발생 시각을 포함하는 있는 시간 범위를 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대로서 추가 등록하는 설정 방법을 생각하였다.

제어 플로우를 설명한다. 내부 알람이 발생한 경우, 우선 학습 패턴에 관계 없이 수소 제조 장치의 목표로 하는 수소 제조량(목표값)을 변경한다. 예를 들면, 되돌아가는 수소량의 증가에 의해 연소기의 온도가 상승하는 경우에는, 수소 제조량을 내림으로써, 이것을 회피할 수 있다. 상기 목표값의 변경은 일시적인 것이다. 변경 명령의 시점으로부터 일정 시간 동안만 목표값을 바꾸도록 해도 되고, 혹은 알람 리세트로 될 때까지 변경을 계속하도록 하여도 된다. 상기 목표값 변경에 의해 이상 상태에의 접근을 회피한 후, 알람의 발생 시각이, 학습이 수속하기 어려운 시간대로서 미리 정한 시간대에 있는지의 여부를 판정한다.

이미 소정의 시간대인 경우에는, 알람은 부하 변동의 정도가 크기 때문에 발생한 것으로, 상기 알람에 의해 이상 상태에의 접근을 적확하게 회피할 수 있는 것으로 된다. 이것에 대하여, 소정의 시간대에 없는 경우에는, 상기 소정의 시간대의 설정 자체가 적당하지 않은 경우를 생각할 수 있다. 따라서 후자의 경우에는, 다음과 같은 처리를 한다. 우선, 내부 알람에 부수하는 코드를 판정하여, 상기 알람이 운전 패턴과 실제 부하 패턴의 상위에 의해 발생한 것인지의 여부를 판정한다. 여기서 알람에 부수하는 코드란, 예를 들면 수소 제조 장치의 연소기의 온도 이상이나, 그 밖의 이상 등 알람의 발생 요인을 분류하는 것이다.

일례로서, 연소기의 온도 이상의 경우에는, 복귀 수소량 이상에 의한 경우가 상정되므로, 상기 알람이 운전 패턴과 실제 부하 패턴의 상위에 의해 발생할 가능성이 있다. 이것에 대하여, 연료 공급 압력의 이상인 경우에는, 연료 공급계의 이 상에 의한다고 생각되어지므로, 상기 알람이 운전 패턴과 실제 부하 패턴의 상위에 의해 발생할 가능성은 적다. 이와 같이 하여, 코드마다 관련짓기를 할당할 수 있다. 상기 판정의 결과, 상기 알람이 운전 패턴과 실제 부하 패턴의 상위에 의해 발생하였다고 판정된 경우에는, 알람 발생으로부터 일정한 시간 간격을 상기 소정의 시간대로서 추가 등록한다.

여기서 추가 등록하는 시간 간격은, 한 번의 알람 발생에 대하여 미리 정한 일정한 시간 간격이어도 되고, 상기 알람이 리세트될 때까지 소정의 시간대에의 등록을 계속하는 방법을 취하도록 하여도 된다. 혹은 알람의 계속 시간에 의해 시간 간격을 바꾸도록 하여도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 소정 시간대의 추가법만을 설명하였지만, 일단 추가한 시간대가 적당하지 않은 경우에는, 도 3에서 설명한 방법으로 자동적으로 등록을 해제하도록 할 수 있다.

상기 본 발명의 제3 실시예에 관계되는 학습이 수속하기 어려운 시간대의 자동 설정 방법에 따르면, 내부 알람의 발생 이유가 학습에 의해 설정한 운전 패턴과 부하 패턴의 상위에 기인한다고 판단할 수 있는 경우에, 상기 알람이 발생한 시각을 기준으로 설정한 소정의 시간 간격을 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대에 추가 등록하도록 할 수 있다. 이상 발생에 앞선 내부 알람의 단계에서 상기 학습이 수속하기 어려운 시간대의 등록을 추가 수정할 수 있으므로, 가정마다 상이한 부하 패턴에의 적응이 안전하고 또한 용이하게 할 수 있다.

도 5에, 본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템의 기본 운전 패턴 설정에 관 계되는 검출 부하의 필터링 처리를 설명한다. 도 5의 (a)는, 가정 전력 부하 패턴의 모식적 설명도이다. 전류 센서 등의 부하 검출 수단에 의해 계측할 수 있는 소비 전력을 종축으로, 하루의 경과 시간을 횡축으로 나타내었다. 가정용 전력 부하 패턴은 개개의 가정에 따라 상이하지만, 도 5의 (a)에서는, 기상부터 취침까지의 완만한 소비 전력 변화에 1분 정도의 스파이크 형상 부하 변화가 중첩되는 특징적인 변화를 모식적으로 도시하였다.

상기 스파이크 형상의 변화와 같이 높은 주파수 성분을 포함하는 부하 변동에 추종하는 것은, 수소 제조 장치의 열적 응답성면에서 어렵다. 따라서, 수소 제조량에 관계되는 운전 패턴의 학습을 생각하는 경우에는, 미리 고주파 성분을 제거한 부하 변화 패턴을 대상으로 하여 학습 제어를 하는 것이 바람직하다. 도 5의 (b)에는 필터 처리에 의한 고주파 성분 제거 후의 부하 패턴의 모식도를 도시한다. 고주파 성분을 소정의 시간 간격마다 평활화하여 제거하였다. 도 5에서는, 상기 부하 패턴을 부하 변화예(점선)로서 나타내었다.

상기 본 발명에 따른 검출 부하의 필터링 처리에 따르면, 평활화한 전력 부하 패턴에 따라 운전 패턴을 학습 보정하므로, 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대에서는, 목표로 하는 운전 패턴의 설정이 용이하게 되고, 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대 이외의 시간대에서는, 수속성이 높은 학습 보정 조작을 할 수 있도록 하고 있다.

도 6에, 본 발명의 제4 실시예에 관계되는 이차 전지 등의 전력 저장 수단을 제휴한 경우의 시스템 구성예를 설명한다. 도 6의 연료 전지(PEFC 스택)는 쵸퍼를 통하여 인버터에 접속되고, 소정의 전류를 취출하도록 동작한다. 상기 인버터에는 또한, 쌍방향 쵸퍼를 통하여 이차 전지 등의 전력 저장 수단이 접속되어 있다. 부하 전력 검출 수단의 검출한 부하 전력에 대하여 연료 전지의 발전이 과잉으로 되는 경우에는 이것을 축전하고, 부족하게 되는 경우에는 상기 부하 전력을 조달하도록 방전한다. 연료 전지 시스템의 응답성에 의하면, 도 5에서 설명한 고주파 성분에 추종하는 것은 일반적으로 어렵지만, 전력 부하 패턴의 고주파 성분을, 상기 잉여 전력을 축전한 전력 저장 수단의 방전에 의해 조달한다.

전력 저장 수단을 병용하면, 학습된 운전 패턴으로부터의 어긋남이 일시적인 것인 경우에는, 오히려 상기 전력 저장 수단의 충방전에 의해 이것을 조달하는 쪽이 안정적이다. 상기 소정의 시간대 이외의 시간대에서는, 이와 같이 하여 기존 학습 패턴에 따른 운전을 한다. 또한, 학습된 운전 패턴으로부터의 어긋남이, 예를 들면 귀가 시간의 변화에 따라 변하는 등의 경향도 갖는 것이면, 운전 패턴을 바꾸는 편이 안정적이고 또한 효율적이다. 상기 소정의 시간대에서는, 이와 같이 하여 운전 패턴을 바꾸지만, 그 때 부하 전력에 대하여 발생하는 공급 전력의 과부족은, 마찬가지로 전력 저장 수단에 의해 조달할 수 있다.

상기 본 발명의 제4 실시예에 관계되는 이차 전지 등의 전력 저장 수단을 제휴한 경우의 시스템 구성예에 따르면, 운전 패턴 학습을 위해 검출 부하의 필터링 처리를 실시해도 되고, 또한 상기 고주파 성분에 상당하는 전력의 모두를 계통 전력으로서 구입하지 않고, 이차 전지로 보충할 수 있으므로 효율적인 발전을 할 수 있다.

도 7에, 상기 본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템을 각 가정에 배치하는 정치형 분산 전원에 적용한 경우의 예를 도시한다. 참조 부호 200은, 정치형 분산 전원으로서, 본 발명에 따른 전지 급탕 발전 시스템을 적어도 그 일부에 포함하는 것이다.

상기 시스템에서, 수소 제조 장치는, 외부로부터 공급되는 가스와 공기, 또한 연료 전지 발전의 결과 발생하는 순수나 수돗물로부터 만들어지는 이온 교환수 등을 원료로 하여 수소를 제조한다. 원료 가스에는, 메탄을 주성분으로 하는 천연 가스나 도시 가스 등을 사용할 수 있다. 프로펜 가스나 그 밖의 연료를 봄베 등에 의해 공급하도록 하여도 된다. 도시 가스를 사용하는 경우에는, 부취제에 포함되는 유황 성분이 촉매를 피독하는 것이 알려져 있으므로, 탈황기를 통해 촉매 반응부에 공급한다.

여기서, 상기 정치형 분산 전원에 연료 전지를 사용하는 경우의 특징은, 발전뿐만 아니라, 연료 전지 배열에 의해 얻어지는 온수를 제공할 수 있는 점에 있다. 고체 고분자형 연소 전지의 경우, 발전 시의 온도는 70 - 80 ℃ 정도이며, 냉각수 등을 이용하여 연료 전지 내부의 온도를 조절한다. 연료 전지의 반응이나 내부 저항 등으로 발생하는 여분의 열을 냉각에 의해 회수함으로써 온수가 얻어진다. 단, 외부로부터 공급하는 물을 연료 전지의 냉각에 직접 사용하면, 상기 물에 포함되는 불순물에 의해 연료 전지에 악영향을 미치는 경우가 있으므로, 그러한 경우에는 열 교환 기능을 갖는 수단을 이용하여, 외부로부터 공급하는 물을 간접적으로 승온시키면 된다.

승온된 온수는, 예를 들면 50 - 60 ℃ 정도로 되므로, 상기 온수를 저탕조에 저장하여 사용하면, 부엌이나 욕조 혹은 화장실에서 사용하는 온수를 급탕기를 대신하여 제공할 수 있다. 또한, 발전에 의해 얻어진 전력은, 외부로부터의 공급 전력과 더불어 가정 내의 여러 전자 제품의 구동에 사용할 수 있으므로, 외부로부터의 공급 전력량을 삭감할 수 있다. 물론, 충분한 발전 용량이 있으면, 외부로부터의 공급 전력없이 전력을 조달할 수 있다.

외부로부터 공급하는 물의 온도가 낮고 승온이 불충분한 경우, 혹은 상기 저탕조 내의 수온이 저하하는 경우에는, 별도로 가열 수단을 설치하여도 된다. 상기 가열 수단은, 외부로부터 공급되는 원료 가스의 일부를 연소시켜 물을 승온하도록 할 수 있다. 가열량이나 온수의 유속을 조절하는 피드백 제어 등에 의해, 공급 수온을 소정 온도로 승온 유지할 수 있다. 시판의 가스 방출기와 조합하여 마찬가지의 시스템을 구성하여도 된다.

본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템을 가정용 코제너레이션 시스템(cogeneration system)에 적용하는 경우에는, 학습에 의한 운전 패턴을 미리 정해 둠으로써, 상기 학습의 수속성이 나쁜 시간대에 대해서는, 실제 부하 변화에 따른 운전 패턴의 절환을 병용하도록 하였으므로, 가정 부하에 특유한 부하 변동에 대한 추종성을 안정적으로 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템에 따르면, 수속성 좋게 운전 패턴이 얻어지는 시간대와 그렇지 않은 시간대를 미리 설정해 둠으로써, 목표로 하는 운전 패턴과 실제 부하 패턴에 유의한 차이가 발생한 경우, 기본 운전 패턴을 바꾸지 않 고 운전을 계속해야 되지만, 실제 부하 패턴에 맞추어 운전을 바꾸어야 되는지를 적확하게 판단할 수 있다. 이것에 의해, 미리 정한 운전 패턴에 의한 계획 운전을 베이스로 하여, 가정 등 복잡한 부하 변화에 맞춘 운전의 보정을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 각종 연료 전지, 특히 가정용 전원 장치로서의 연료 전지에 이용하는 데 적합하다.

Claims (11)

1. 연료 전지와,

   해당 연료 전지로부터 전류를 제어하여 취출하는 전력 변환 수단과,

   해당 연료 전지에 수소를 공급하는 수소 제조 장치와,

   해당 연료 전지에의 요구 발전량을 검출하기 위한 부하 검출 수단과,

   해당 시간대에서는 상기 수소 제조 장치의 수소 제조량 혹은 상기 연료 전지의 전력 출력량 중 적어도 한 쪽을, 하루를 주기로 하여 미리 정한 운전 패턴에 따라 운전 제어하는 수단

   을 구비하고,

   상기 운전 패턴에는 부하 변동이 예상되는 특정한 시간대가 미리 설정되고, 상기 부하 검출 수단의 검출한 요구 발전량에 기초하여, 상기 운전 패턴에 우선하여 상기 특정한 시간대의 수소 제조량을 절환하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 운전 패턴이 상기 부하 검출 수단의 검출한 부하로부터 요구되는 패턴과 소정값 이상 상이한 경우에는, 이것을 다음날 이후의 운전 패턴에 학습 반영하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 특정한 시간대는, 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대인 연료 전지 발전 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대를 하루의 주기로 미리 설정하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
5. 제3항에 있어서,

   상기 학습이 수속하기 어려운 시간대와 그 밖의 시간대에서, 학습의 웨이트를 바꾸고, 상기 매일의 운전 패턴을 학습 보정하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 운전 패턴과 부하 패턴에 차이가 발생하는 발생 빈도를 소정의 시간 간격마다 산출하고, 상기 발생 빈도를 참조하여, 학습이 수속하기 어려운 소정 시간대의 설정 범위를 추가 등록 혹은 등록 해제하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연료 전지 발전 시스템은, 상기 수소 제조 장치에 관계되는 시스템 이상 상태에의 접근을 검지하여 내부 알람을 출력하도록 한 제어 기구를 갖고, 해당 알람의 발생 이유가 상기 운전 패턴과 부하 패턴의 상위에 기인한다고 판단할 수 있는 경우에, 해당 알람이 발생한 시각을 기준으로 설정한 소정의 시간 간격을 상기 학습이 수속하기 어려운 소정의 시간대에 추가 등록하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 요구 발전량은, 상기 부하 검출 수단의 검출한 전력 부하 패턴의 고주파 성분을 소정의 시간 간격마다 평활화하여 설정하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연료 전지와 제휴하는 이차 전지 등의 전력 저장 수단을 포함하고, 상기 부하 검출 수단의 검출한 전력 부하 패턴의 고주파 성분을, 해당 전력 저장 수단의 방전 혹은 축전에 의해 조달하도록 한 연료 전지 발전 시스템.
10. 연료 전지와,

    상기 연료 전지로부터 전류를 제어하여 취출하는 전력 변환 수단과,

    상기 연료 전지에 수소를 공급하는 수소 제조 장치와,

    상기 연료 전지에의 요구 발전량을 검출하기 위한 부하 검출 수단과,

    소정의 시간대에서의 상기 수소 제조 장치의 수소 제조량 및 상기 연료 전지의 전력 출력량 중 적어도 한 쪽을, 미리 정한 운전 패턴을 선택하고, 그것에 의하 여 운전 제어하는 수단

    을 구비한 연료 전지 발전 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 운전 패턴의 선택은, 미리 설정된 부하 변동이 예측되는 특정한 시간대에 행하는 연료 전지 발전 시스템.

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