KR20110029501A - Working control method of home fuel cell systme - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An operation control method of a home fuel cell system is provided to improve operation efficiency of a fuel cell by predicting the power and heat quantity according to the used environment, and the required power and heat quantity. CONSTITUTION: An operation control method of a home fuel cell system comprises the steps of: (S01) computing demanded power required for home; (S02) computing demanded quantity of heat required for home; (S03) computing fuel cell generation power generated from a fuel cell(11) according to the computed power and heat; (S04) computing the heat quantity generated from the fuel cell and the heat quantity generated from the fuel reformer; (S05) computing power follow-up working costs according to required power, the heat quantity generated from the fuel cell, fuel cell working costs from the heat quantity generated from the fuel reformer, fuel reformer working costs, cooling device working costs, and auxiliary boiler working costs; (S06) computing heat follow-up working costs according to the required power, fuel cell working costs from the power generated from the fuel cell, and system power supply costs; and (S07) controlling the fuel cell system with one control of power follow-up control or heat follow-up control by comparing the power follow-up working costs with the heat follow-up working cost.

Description

가정용 연료전지시스템의 운전제어방법{WORKING CONTROL METHOD OF HOME FUEL CELL SYSTME}WORKING CONTROL METHOD OF HOME FUEL CELL SYSTME}

본 발명은 연료전지시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용되는 환경, 요구되는 전력량 및 요구되는 열량에 따라 필요로 하는 전력 및 열량을 예측하여 연료전지의 운전효율이 향상되도록 하고, 특히 봄, 여름, 가을, 겨울의 전기와 열 에너지의 소비 패턴에 따라 이용하게 되는 부하별 운전조건에서 연료전지시스템의 운전비용을 분석하게 되는 것으로, 계절별 부하 패턴을 적용한 시스템 해석을 통해 계통 연계형 가정용 연료전지 시스템의구성품 모델링과 운전비용 절감을 위한 최적 운전방식을 결정할 수 있도록 하는 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a fuel cell system, and more particularly, to predict the required power and heat amount according to the environment used, the amount of power required, and the amount of heat required, so that the operating efficiency of the fuel cell is improved. The operating cost of the fuel cell system is analyzed under the operating conditions for each load used according to the consumption pattern of electricity and heat energy in spring, summer, autumn, and winter. The present invention relates to an operation control method of a domestic fuel cell system that enables the modeling of fuel cell system components and the determination of an optimal operation method for reducing operating costs.

일반적으로 사용되는 연료전지 중에는 수소전극과 산소전극 사이에 고분자전해질이 위치되는 고분자전해질형(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)이 주로 이용되고 있다.Among commonly used fuel cells, a polymer electrolyte type (PEMFC) in which a polymer electrolyte is positioned between a hydrogen electrode and an oxygen electrode is mainly used.

이러한 고분자전해질형은 출력특성이 월등하고 작동온도가 낮으며, 아울러 빠른 시동 및 응답 특성이 있어 다양한 분야에서 이용되고 있는 것이다. 즉 대한민국 특허등록 제0812757호(연료전지 및 수전해조를 이용한 교육용 발전장치)에서와 같이 교육용 연료전지의 발전장치로도 이용되고 있는 것이다. 또한 대한민국 특허등록 제802571호(연료전지의 폐열을 이용한 냉난방 장치)에서와 같이 연료전지를 이용하여 다양한 분양에 이용하고 있는 것이다.The polymer electrolyte type has excellent output characteristics, low operating temperature, and fast start-up and response characteristics, which are used in various fields. That is, it is also used as a power generation device for educational fuel cells, as in Korean Patent Registration No. 0812757 (Educational power generation device using fuel cells and faucet tanks). In addition, as in the Republic of Korea Patent No.802571 (Heating and heating device using waste heat of fuel cell), it is used for various distribution using fuel cell.

이와 같은 연료전지에서는 고분자전해질막을 중심으로 하여 수소가 공급되는 수소전극(anode)과, 산소가 공급되는 산소전극(cathode)이 형성되어, 고분자전해질막을 통과한 수소가 산소전극에서 산소와 결합되면서 물(H2O)이 발생되는 것으로, 물의 발생과정에서 양측 수소전극과 산소전극에서 발생된 전위차에 의하여 전기가 발생되는 것이다. 그리고 전력과 함께 연료전지와 개질기 등에서는 열량이 발생되어, 이렇게 발생되는 열을 이용하여 온수나 보일러 등에 이용되기도 하고 있다.In such a fuel cell, a hydrogen electrode (anode) for supplying hydrogen and an oxygen electrode (cathode) for supplying oxygen are formed around the polymer electrolyte membrane. (H 2 O) is generated, and electricity is generated by a potential difference generated at both hydrogen and oxygen electrodes during water generation. In addition to the electric power, heat is generated in the fuel cell, the reformer, and the like, and thus, the heat generated is used for hot water or a boiler.

그러나 우리나라처럼 사계절이 뚜렷하고, 각 계절별로 기온차이가 심하여, 보일러의 운전 및 온수 사용이 시기별로 상이하게 되는 것이다. 또한 여름에 에어콘을 작동하고, 겨울철에 전기가열장치를 사용하며, 근래에는 전기주방요리를 많이 사용하는 등, 계절별 뿐만 아니라, 시간대별로도 사용되는 전력 및 열량의 차이가 많게 된다.However, the four seasons are clear like in Korea, and the temperature difference is severe in each season. In addition, the air conditioner operates in the summer, the electric heating device in the winter, and electric kitchen cooking in recent years, such as the use of a lot of seasons, as well as the time and the difference in the amount of heat used.

하지만 기존의 연료전지 시스템에서는 이와 같이 다양한 사용환경의 변화에 따라 알맞게 대처할 수 있는 제어방식이 제시되지 못하고 있는 것이다.However, the conventional fuel cell system does not provide a control method that can cope with such various changes in the use environment.

특히 각 계절별로 전력 또는 열량의 소모가 과다하거나 적게 됨에 따른 운전비용이 산출되어야 할 것이다.In particular, operating costs should be calculated for each season when the consumption of electricity or calories is excessive or small.

(문헌1) 대한민국 특허등록 제0812757호(연료전지 및 수전해조를 이용한 교육용 발전장치)(Document 1) Korean Patent Registration No. 0812757 (Educational power generation device using fuel cell and faucet)

(문헌2) 대한민국 특허등록 제802571호(연료전지의 폐열을 이용한 냉난방 장치)(Document 2) Republic of Korea Patent No.802571 (Heating and Heating System Using Waste Heat of Fuel Cell)

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 사용되는 환경, 요구되는 전력량 및 요구되는 열량에 따라 필요로 하는 전력 및 열량을 예측하여 연료전지의 운전효율이 향상되도록 하는 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is to predict the required power and heat according to the environment used, the amount of power required and the amount of heat required to improve the operating efficiency of the fuel cell.

특히 봄, 여름, 가을, 겨울의 전기와 열 에너지의 소비 패턴에 따라 이용하게 되는 부하별 운전조건에서 연료전지시스템의 운전비용을 분석하게 되는 것으로, 계절별 부하 패턴을 적용한 시스템 해석을 통해 계통 연계형 가정용 연료전지 시스템의구성품 모델링과 운전비용 절감을 위한 최적 운전방식을 결정할 수 있도록 하는 것이다.In particular, it analyzes the operating cost of fuel cell system under operating conditions for each load used according to consumption pattern of electricity and heat energy in spring, summer, autumn, and winter. To model the components of a domestic fuel cell system and to determine the optimal operating method to reduce operating costs.

그리하여 가정용 연료전지시스템의 비용에 따른 운전효율의 향상을 이루게 되고, 이에 따라 운전비용을 절감할 수 있도록 하는 목적이 있는 것이다.Thus, it is possible to achieve an improvement in operating efficiency according to the cost of the domestic fuel cell system, thereby reducing the operating cost.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법은, 가정에서 소요되는 요구전력(Pd)을 연산하는 요구전력연산단계(S01); 가정에서 소요되는 요구열량(Qd)을 연산하는 요구열량연산단계(S02); 상기 요구전력연산단계(S01)와 요구열량연산단계(S02)에 의하여 연산된 요구전력(Pd)과 요구열량(Qd)에 따라 연료전지(11)에서 발전하게 되는 연료전지발전전력(Pfc)을 연산하는 발전전력연산단계(S03); 상기 요구전력연산단계(S01)와 요구열량연산단계(S02)에 의하여 연산된 요구전력(Pd)과 요구열량(Qd)에 따라 연료전지(11) 및 개질기(12)에서 발생되는 연료전지발생열량(Qfc) 및 개질기발생열량(Qref)을 연산하는 발생열량연산단계(S04); 요구전력(Pd), 연료전지발생열량(Qfc), 개질기발생열량(Qref)으로부터 연료전지운전비용(Cfc), 개질기운전비용(Cref), 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러운전비용(Cb)에 따른 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하는 전기추종제어연산단계(S05); 요구열량(Qd), 연료전지발전전력(Pfc)으로부터 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급비용(Cgrid)에 따른 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하는 열추종제어연산단계(S06); 상기 전기추종제어연산단계(S05)의 전력추종운전비용(Ctot_p)과 상기 열추종제어연산단계(S06)의 열추종운전비용(Ctot_q)을 비교/판별하여 전기추종제어 또는 열추종제어 중 어느 한 가지의 추종제어로 연료전지시스템이 제어되도록 하는 추종제어판별단계(S07)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.Operation control method of the fuel cell system for home use according to the present invention for achieving the above object, the required power calculation step (S01) for calculating the required power (Pd) required at home; A required calorie calculation step (S02) of calculating the required calorie value Qd required at home; The fuel cell power generation power Pfc generated in the fuel cell 11 according to the required power Pd and the required heat amount Qd calculated by the required power operation step S01 and the required calorie operation step S02 is calculated. Generating power calculation step (S03); Fuel cell generation heat generated in the fuel cell 11 and the reformer 12 according to the required power Pd and the required calorific value Qd calculated by the required power calculation step S01 and the required calorie calculation step S02. A generation calorie calculation step S04 for calculating Qfc and a reformer generation calorific value Qref; Fuel cell operation cost (Cfc), reformer operation cost (Cref), cooling unit operation cost (Crej), auxiliary boiler operation cost (Cb) from the required power (Pd), fuel cell generated heat quantity (Qfc), and reformer generated heat quantity (Qref). An electric tracking control calculation step (S05) of calculating a power following driving cost (Ctot_p) according to FIG. A heat tracking control calculation step (S06) for calculating a heat following operation cost Ctot_q according to the required heat quantity Qd, the fuel cell power generation power Pfc, and the fuel cell operation cost Cfc and the grid power supply cost Cgrid; Either electric follow-up control or heat follow-up control by comparing / determining the power follow-up operation cost Ctot_p of the electric follow-up control operation step (S05) and the heat follow-up operation cost (Ctot_q) of the heat follow-up control operation step (S06). The tracking control determination step (S07) for controlling the fuel cell system by the following control of the branch is characterized in that it is provided.

이에 상기 전기추종제어연산단계(S05)는, 연료전지(11)에서 발생된 열량이 가정용열부하장치(21)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 연료전지손실열량(Qfc_loss)을 연산하는 연료전지손실열량연산단계(S051); 개질기(12)에서 발생된 열량이 가정용열부하장치(21)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 개질기손실열량(Qref_loss)을 연산하는 개질기손실열량연산단계(S052); 연료전지발생열량(Qfc)과 개질기발생열량(Qref)에서 연료전지손실열량(Qfc_loss)와 개질기손실열량(Qref_loss)을 제외한 발생총공급열량(Qtot)을 연산하는 발생총공급열량연산단 계(S053); 발생총공급열량(Qtot) 중에서 가정에서 요구되는 요구열량(Qd)을 제외한 편차열량(△Q)을 연산하는 편차열량연산단계(S054); 편차열량(△Q)에 의하여 냉각장치(22) 또는 보조보일러(23)의 보조장치(24)가 작동되도록 하는 보조장치작동단계(S055); 연료전지(11)의 운전에 소요되는 연료전지운전비용(Cfc), 개질기(12) 운전에 소요되는 개질기운전비용(Cref), 냉각장치(22)의 운전에 소용되는 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러(23)의 운전에 소요되는 보조보일러운전비용(Cb)을 연산하고, 이들의 합인 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하는 전기추종비용연산단계(S056)가 포함되어 구비될 수 있다.The electric tracking control operation step (S05), the fuel cell loss calories for calculating the fuel cell heat loss (Qfc_loss) which is lost during the heat generated from the fuel cell 11 to the home heat load device 21 Calculating step S051; A reformer loss calorie calculation step (S052) of calculating a reformer loss calorie (Qref_loss) which is lost during the heat generated from the reformer 12 to the home heat load device 21; Total generation calorie calculation step (S053) for calculating total supply calories (Qtot) excluding fuel cell loss calories (Qfc_loss) and reformer loss calories (Qref_loss) from fuel cell generation calories (Qfc) and reformer generation calories (Qref). ); A deviation calorie calculation step (S054) for calculating a deviation calorific value (Q) excluding the required calorific value (Qd) required at home from the generated total supply calories (Qtot); An auxiliary device operating step (S055) for operating the auxiliary device 24 of the cooling device 22 or the auxiliary boiler 23 by the deviation calorie? Q; Fuel cell operation cost (Cfc) required for operation of fuel cell 11, reformer operation cost (Cref) required for operation of reformer 12, cooling device operation cost (Crej) used for operation of cooling device 22 In addition, an electric tracking cost calculation step S056 for calculating the auxiliary boiler operation cost Cb required for the operation of the auxiliary boiler 23 and calculating the power following operation cost Ctot_p, which is the sum thereof, may be included. .

그리고 상기 보조장치작동단계(S055)는, 편차열량(△Q)의 값이 "0"보다 큰 값이면 냉각장치(22)가 작동되도록 하거나, 편차열량(△Q)의 값이 "0"보다 작은 값이면 보조보일러(23)가 작동되도록 구비될 수 있다.In the auxiliary device operation step S055, the cooling device 22 is operated when the value of the deviation calorie value? Q is greater than "0", or the value of the deviation calorie value? Q is greater than "0". If the value is small, the auxiliary boiler 23 may be provided to operate.

또한 상기 열추종제어연산단계(S06)는, 연료전지(11)에서 발생된 전력이 가정용전기부하장치(25)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 연료전지손실전력(Pfc_loss)을 연산하는 연료전지손실전력연산단계(S061); 연료전지발생전력(Pfc)에서 연료전지손실전력(Pfc_loss)을 제외한 발생총공급전력(Ptot)을 연산하는 발생총공급전력연산단계(S062); 발생총공급전력(Ptot) 중에서 가정에서 요구되는 요구전력(Pd)을 제외한 편차전력(△P)을 연산하는 편차전력연산단계(S063); 편차전력(△P)에 의하여 계통전력공급장치(26)로부터 계통전력(Pgrid)가 공급되도록 계통전 력공급단계(S064); 연료전지(11)의 운전에 소요되는 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급에 소요되는 계통전력소요비용(Cgrid)을 연산하고, 이들의 합인 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하는 열추종비용연산단계(S065)가 포함되어 구비될 수 있다.In addition, the heat tracking control operation step (S06), the fuel cell loss for calculating the fuel cell loss power (Pfc_loss) that is lost during the process of the power generated from the fuel cell 11 to the home electrical load device 25 Power calculation step S061; A total generation power supply operation step S062 for calculating the total generation power Ptot excluding the fuel cell loss power Pfc_loss from the fuel cell generation power Pfc; A deviation power calculation step (S063) of calculating the deviation power? P except for the required power Pd required at home among the total generated supply power Ptot; A grid power supply step (S064) such that grid power Pgrid is supplied from the grid power supply device 26 by the deviation power? P; Calculate the fuel cell operation cost (Cfc) required for the operation of the fuel cell (11), the system power consumption cost (Cgrid) required for supplying the grid power, and the heat following operation for calculating the heat following operation cost (Ctot_q), which is the sum of these. Cost calculation step (S065) may be included and included.

나아가 상기 계통전력공급단계(S064)는, 편차전력(△P)의 값이 "0"보다 큰 값이면 계통전력공급장치(26) 측으로 잉여전력이 공급되도록 하고, 편차전력(△P)의 값이 "0"보다 작은 값이면 계통전력공급장치(26) 측으로부터 계통전력(Pgrid)을 공급받도록 구비될 수 있다.Further, in the system power supply step S064, when the value of the deviation power ΔP is greater than "0", the surplus power is supplied to the system power supply device 26, and the value of the deviation power ΔP. If the value is smaller than "0", it may be provided to receive the grid power (Pgrid) from the grid power supply 26 side.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 사용되는 환경, 요구되는 전력량 및 요구되는 열량에 따라 필요로 하는 전력 및 열량을 예측하여 연료전지의 운전효율이 향상되도록 하는 탁월한 효과가 있다.The present invention configured as described above has an excellent effect of improving the operating efficiency of the fuel cell by predicting the required power and heat amount according to the environment used, the required power amount and the required heat amount.

특히 봄, 여름, 가을, 겨울의 전기와 열 에너지의 소비 패턴에 따라 이용하게 되는 부하별 운전조건에서 연료전지시스템의 운전비용을 분석하게 되는 것으로, 계절별 부하 패턴을 적용한 시스템 해석을 통해 계통 연계형 가정용 연료전지 시스템의구성품 모델링과 운전비용 절감을 위한 최적 운전방식을 결정할 수 있도록 하는 것이다.In particular, it analyzes the operating cost of fuel cell system under operating conditions for each load used according to consumption pattern of electricity and heat energy in spring, summer, autumn, and winter. To model the components of a domestic fuel cell system and to determine the optimal operating method to reduce operating costs.

그리하여 가정용 연료전지시스템의 비용에 따른 운전효율의 향상을 이루게 되고, 이에 따라 운전비용을 절감할 수 있도록 하는 장점이 있는 것이다.Thus, the operation efficiency is improved according to the cost of the domestic fuel cell system, and thus there is an advantage to reduce the operating cost.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템에 대한 시스템 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 제어부에 대한 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 제어블럭도, 그리고 도 4는 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 제어순서도가 각각 도시된 것이다.1 is a system block diagram of a home fuel cell system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control unit of a home fuel cell system according to the present invention, and FIG. 3 is a control block diagram of a home fuel cell system according to the present invention. And, Figure 4 is a control flowchart of the domestic fuel cell system according to the present invention are shown respectively.

즉 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템(10) 및 그 제어방법은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연료공급장치(13)의 연료가 개질기(12)을 통하여 공급되어 연료전지(11)에서 전기가 발전되도록 하는 가정용 연료전지시스템(10)에 관한 것이다.That is, in the domestic fuel cell system 10 and the control method thereof according to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 4, the fuel of the fuel supply device 13 is supplied through the reformer 12 to supply the fuel cell 11. The present invention relates to a domestic fuel cell system (10) for generating electricity.

이러한 가정용 연료전지시스템(10)에는 개질기(12)와 연료전지(11)에서 발생된 열기에 의하여 가열된 온수가 담겨지는 온수탱크(14); 개질기(12)에서 발생된 열기에 의하여 온수가 가열되어 온수탱크(14)로 공급되도록 하기 위한 개질기열교환기(15); 연료전지(11)에서 발생된 열기에 의하여 온수가 가열되어 온수탱크(14)로 공급되도록 하기 위한 연료전지열교환기(16), 그리고 연료전지(11)와 개질기(12)에서 발생되는 열량의 열량측정데이터와, 연료전지(11)에서 발생되는 전력의 전력측정데이터를 센서부(17)로부터 수신받아 제어하는 제어부(30) 등이 포함되어 구비되는 것이다. 도 1에서 연료전지주변장치는 연료전지 가동에 필요한 압축기, 펌프 등 주변장치로 전기를 사용하게 되고, 개질기주변장치는 개질기 가동에 필요한 압축기, 펌프 등 주변장치로 전기를 사용하게 된다.The domestic fuel cell system 10 includes a hot water tank 14 containing hot water heated by heat generated from the reformer 12 and the fuel cell 11; A reformer heat exchanger 15 for supplying hot water to the hot water tank 14 by the heat generated by the reformer 12; Fuel cell heat exchanger 16 for supplying hot water to the hot water tank 14 by the heat generated by the fuel cell 11, and the amount of heat generated by the fuel cell 11 and the reformer 12. The control unit 30, which receives the measurement data and the power measurement data of the electric power generated by the fuel cell 11 from the sensor unit 17, is included. In FIG. 1, a fuel cell peripheral device uses electricity as a peripheral device such as a compressor, a pump, etc. required for fuel cell operation, and a reformer peripheral device uses electricity as a peripheral device such as a compressor, a pump, etc. required for operating a reformer.

그리고 연료전지(11)에서 발생된 전기를 공급받는 가정용전기부하장치(25); 온수탱크(14)의 온수를 공급받는 가정용열부하장치(21)가 구비되는 것으로, 가정에서 이용되는 각종 전자제품에 가정용전기부하장치(25)에서 전력이 공급되고, 보일러나 온수흐름계통으로 가정용열부하장치(21)에서 온수가 공급되게 되는 것이다.And the home electric load device 25 receives the electricity generated from the fuel cell 11; The home heat load device 21 is provided to receive hot water from the hot water tank 14, and electric power is supplied from the home electric load device 25 to various electronic products used at home, and the home heat load is supplied to the boiler or the hot water flow system. Hot water is supplied from the apparatus 21.

따라서 가정에서는 이러한 가정용전기부하장치(25)와 가정용열부하장치(21)로부터 전력과 온수를 공급받기 때문에 한전과 같은 외부적력공급수단인 계통전력의 소모가 적어지게 되고, 또한 도시가스나 기름을 이용한 보일러장치가 필요하지 않게 되는 것이다. 즉 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템(10)에 의하여 전기와 함께 온수를 공급받아 사용할 수 있으므로 더욱 편리하게 이용이 가능한 것이다.Therefore, in the home, since electric power and hot water are supplied from the home electric load device 25 and the home heat load device 21, consumption of system power, which is an external force supply means such as KEPCO, is reduced, and also using city gas or oil No boiler equipment is needed. That is, it can be used more conveniently because the domestic fuel cell system 10 according to the present invention can be used to receive hot water with electricity.

그리고 이와 함께 연료전지(11)에 의하여 가열된 온수가 저장되는 온수탱크(14)의 온수가 너무 고온으로 되면 연료전지(11) 작동을 위해서 온도를 낮춰야 하고, 반대로 온수탱크(14)의 온수 온도가 너무 낮은 온도로 될 경우 가정에서 그대로 사용할 수 없어 가열해야 한다. 이와 같은 보조장치(24)로는, 온수탱크(14)의 온수가 가열되도록 하는 보조보일러(23), 그리고 온수탱크(14)의 온수가 냉각되도록 하는 냉각장치(22)가 더 마련될 수 있다.In addition, if the hot water in the hot water tank 14 in which the hot water heated by the fuel cell 11 is stored becomes too high, the temperature of the hot water tank 14 needs to be lowered for the operation of the fuel cell 11, and conversely, the hot water temperature of the hot water tank 14. Is too low to be used at home and must be heated. As the auxiliary device 24, an auxiliary boiler 23 for heating the hot water of the hot water tank 14, and a cooling device 22 for cooling the hot water of the hot water tank 14 may be further provided.

또한 전력의 경우에도 연료전지(11)에서 발생되는 전력이 가정에서 소요되는 전력보다 약할 경우에는 가정용전기부하장치(25)에 계통전력이 공급되도록 하는 계통전력공급장치(26)가 더 구비되는 것이다. 반대로 연료전지(11)에서 발생되는 전 력이 가정의 요구전력보다 클 경우에는 계통으로 역전송이 가능하도록 마련될 수도 있는 것으로, 이처럼 계통으로의 역전송 구조는 통상의 방식에 의하여 적용될 수도 있을 것이다. 또한 일정 정도는 충전되어 사용할 수도 있고, 분리가 가능한 배터리의 충전에 사용되도록 하여, 전기자동차 등의 전력동력원으로 이용할 수도 있도록 마련될 수 있을 것이다.In addition, even in the case of power, when the power generated from the fuel cell 11 is weaker than the power required at home, the system power supply device 26 is further provided to supply the system power to the home electric load device 25. . On the contrary, when the power generated from the fuel cell 11 is larger than the required power of the home, it may be provided to enable the reverse transmission to the system. Thus, the reverse transmission structure to the system may be applied by a conventional method. In addition, it may be used to be charged to a certain degree, to be used to charge the removable battery, it may be provided to be used as a power source of power such as electric vehicles.

이와 같이 마련되는 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템(10)에 의하면, 겨울철에는 전력소모의 비중보다, 온수나 난방의 비중이 크게 되므로, 가정용 연료전지시스템(10)의 운전이 온수탱크(14)에 저장되는 온수의 관리를 주안점으로 하여 운전하게 된다.According to the domestic fuel cell system 10 according to the present invention provided in this way, since the specific gravity of hot water or heating is greater than the specific gravity of the power consumption in winter, the operation of the domestic fuel cell system 10 is a hot water tank (14) The main focus is on the management of hot water stored in the car.

반면 여름철에는 에어콘을 많이 사용하게 되고, 기타 겨울철이 아닌 계절에는 주료 전력의 소모가 많게 되므로 전력소모를 주요 관리의 주안점으로 하여 운전하게 되는 것이다.On the other hand, air conditioners are used a lot in the summer, and other non-winter seasons consume a lot of main power, so the driving power is the main point of management.

특히 야간의 경우에는 전기 조리기구, 전열기, 야간 조명등이 일시에 작동될 경우 상당량의 전력이 소모될 수 있으므로, 하루를 중심으로 하여도 시간별로 하여 전력관리가 필요하게 될 것이다.Particularly in the case of the night, when the electric cooker, electric heater, night lights, etc. are operated at a time, a considerable amount of power may be consumed, so even if the center of the day will be required for power management by time.

대체로 전력소모 및 온수의 사용 등은 사용되는 전기장치 및 온수사용량 등에 의하여 추정될 수 있는 것으로, 이처럼 예상되는 전력소모의 양 및 온수소모양을 추정하여 이를 적극 반영할 수 있으며, 이에 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템에서는, 전력소모를 주안점으로 하여 운전 예측 관리를 하도록 하는 전력추적 제어와 함께, 온수소모를 주안점으로 하여 운전 예측 관리를 하도록 하는 열추적제어를 수행하도록 하여, 전력소모 및 온수소모에 알맞게 하여 운전되도록 하는 것이다.In general, the use of power consumption and hot water can be estimated by the electric device used and the use of hot water. The estimated amount of power consumption and the shape of hot water consumption can be positively reflected, and accordingly, according to the present invention In the domestic fuel cell system, the power tracking control for the operation prediction management with the power consumption as the main point, and the heat tracking control for the operation prediction management with the hot water consumption as the main point, are performed for the power consumption and the hot water consumption. It is to operate properly.

특히 전력추적제어와 열추적제어를 함께 시행하여 나타난 예상추적운전비용을 산출하여, 전력추적제어로 인한 연료전지운전비용과, 열추적제어로 인한 연료전지운전비용을 함께 산출 후, 이를 비교하여, 어느 추적 제어방식으로 운전함이 좋은지를 선택할 수 있는 통합추적제어방식이 제공될 수 있는 것이다.In particular, the estimated tracking operation cost, which is performed by performing power tracking control and heat tracking control together, is calculated, and the fuel cell operating cost due to power tracking control and the fuel cell operating cost due to heat tracking control are calculated and compared. An integrated tracking control method can be provided to select which tracking control method is good for driving.

이와 같이 전력추적제어, 열추적제어 및 통합추적제어는 제어부(30)에서 연산처리되는 것으로, 이를 위하여 연료전지(11), 개질기(12), 개질기열교환기(15), 연료전지열교환기(16), 온수탱크(14) 등의 발열량을 감지하고, 연료전지(11)에서 발생되는 전력을 감지하는 센서부(17)가 더 구비되는 것이다.As such, the power tracking control, the heat tracking control, and the integrated tracking control are computed by the control unit 30. For this purpose, the fuel cell 11, the reformer 12, the reformer heat exchanger 15, and the fuel cell heat exchanger 16 ), And a sensor unit 17 for detecting a heat generation amount of the hot water tank 14 and the like, and sensing the power generated from the fuel cell 11.

그리고 가정에 설치된 전자제품 및 전자구성 등에 의한 요구전력, 가정에서 필요하게 되는 요구열량 등이 앞서 산출되어야 할 것이다. 이는 각 전자제품 및 온수 계통에서 사용되는 시간 및 필요량 등에 의하여 산출될 수 있는 것으로, 설치된 상황에 따라 다소 차이가 발생될 수 있는 것이므로, 각 가정에 알맞게 적용될 수 있을 것이다.In addition, the required power due to electronic products and electronic components installed in the home, the required calories required in the home, etc. should be calculated in advance. This may be calculated by the amount of time and required amount used in each electronic product and hot water system, and may be slightly different depending on the installed situation, and thus may be appropriately applied to each household.

이와 같은 요구전력, 요구열량, 그리고 이에 따른 연료전지에서 발생되는 전력, 그리고 개질기 및 연료전지에서 발생되는 열량, 이와 함께 연료전지, 개질기 등에서 온수탱크나 가정전력계 등에 이르기 전까지의 손실되는 열량 및 전력 등을 함께 하여 전력추종제어, 열추종제어 및 통합추정제어가 연산될 것이다.The required power, required heat, and thus the power generated from the fuel cell, and the heat generated from the reformer and fuel cell, along with the heat and power lost from the fuel cell, reformer to the hot water tank or home electricity meter, etc. Together, power tracking control, thermal tracking control and integrated estimation control will be calculated.

이를 위한 세부적인 상기 제어부(30)가 구성될 수 있는 것으로, 센서부(17)로부터 전송되는 열량측정데이터, 전력측정데이터를 수신받는 센서수신블록(32); 요구전력(Pd), 연료전지발전전력(Pfc), 연료전지발생열량(Qfc), 연료전지손실열량(Qfc_loss), 개질기발생열량(Qref), 개질기손실열량(Qref_loss)으로부터 발생총공급열량(Qtot), 편차열량(△Q), 연료전지운전비용(Cfc), 개질기운전비용(Cref), 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러운전비용(Cb), 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하도록 하기 위한 전기추종제어연산엔진(33); 요구열량(Qd), 연료전지발생열량(Qfc), 연료전지발전전력(Pfc), 연료전지손실전력(Pfc_loss)으로부터 발생총공급전력(Ptot), 편차전력(△P), 계통전력(Pgrid), 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급비용(Cgrid), 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하도록 하기 위한 열추종제어연산엔진(34), 그리고 상기 센서수신블록(32)으로부터 센서데이터를 수신받고, 전력데이터저장부(35), 열량데이터저장부(36), 운전비용데이터저장부(37)에 저장된 데이터를 통하여 전기추종제어연산엔진(33), 열추종제어연산엔진(34)에서 연산처리되도록 제어하는 메인컨트롤러(31)가 더 마련될 수 있을 것이다.The control unit 30 may be configured for this purpose, the sensor receiving block 32 for receiving calorimetry data and power measurement data transmitted from the sensor unit 17; Total supply calories (Qtot) generated from the required power (Pd), fuel cell power generation (Pfc), fuel cell generation calories (Qfc), fuel cell loss calories (Qfc_loss), reformer generation calories (Qref) and reformer loss calories (Qref_loss) ), Calculation of deviation calorie (△ Q), fuel cell operation cost (Cfc), reformer operation cost (Cref), chiller operation cost (Crej), auxiliary boiler operation cost (Cb), power following operation cost (Ctot_p) An electric tracking control calculation engine 33 for performing the calculation; Total required power generated (Ptot), deviation power (△ P), grid power (Pgrid) from the required heat (Qd), fuel cell generated heat (Qfc), fuel cell power generation (Pfc), fuel cell loss power (Pfc_loss) And sensor data from the thermal tracking control calculation engine 34 for calculating a fuel cell operating cost Cfc, a grid power supply cost Cgrid, a thermal tracking operation cost Ctot_q, and the sensor receiving block 32. Received by the electric tracking control calculation engine 33, the thermal tracking control calculation engine 34 through the data stored in the power data storage unit 35, the heat quantity data storage unit 36, the operating cost data storage unit 37 The main controller 31 may be further provided to control the calculation process.

이와 함께 각종 데이터가 저장되는 데이터저장부의 경우에는, 요구전력(Pd), 연료전지발전전력(Pfc), 연료전지손실전력(Pfc_loss), 발생총공급전력(Ptot), 편차전력(△P), 계통전력(Pgrid)에 대한 데이터가 저장되도록 하는 전력데이터저장부(35); 요구열량(Qd), 연료전지발생열량(Qfc), 연료전지손실열량(Qfc_loss), 개질기발생열량(Qref), 개질기손실연량(Qref_loss), 발생총공급열량(Qtot), 편차열량 (△Q)에 대한 데이터가 저장되도록 하는 열량데이터저장부(36); 연료전지운전비용(Cfc), 개질기운전비용(Cref), 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러운전비용(Cb), 계통전력공급비용(Cgrid), 전력추종운전비용(Ctot_p), 열추종운전비용(Ctot_q)에 대한 데이터가 저장되도록 하는 운전비용데이터저장부(37) 등이 포함되어 구비될 수 있을 것이다.In addition, in the case of the data storage unit storing various data, the required power Pd, fuel cell power generation Pfc, fuel cell loss power Pfc_loss, total generated power supply Ptot, deviation power ΔP, A power data storage unit 35 for storing data on grid power Pgrid; Required Heat (Qd), Fuel Cell Heat (Qfc), Fuel Cell Loss (Qfc_loss), Reformer Heat (Qref), Reformer Heat Loss (Qref_loss), Total Supply Heat (Qtot), Deviation Heat (△ Q) Calorie data storage unit 36 to store the data for; Fuel Cell Operation Cost (Cfc), Reformer Operation Cost (Cref), Chiller Operation Cost (Crej), Auxiliary Boiler Operation Cost (Cb), Grid Power Supply Cost (Cgrid), Power Tracking Operation Cost (Ctot_p), Thermal Tracking Operation An operation cost data storage unit 37 for storing data about the cost Ctot_q may be included.

또한 상기 센서부(17)는, 연료전지(11)에 설치되어 연료전지(11)에서 발생되는 열량을 감지하도록 하는 연료전지열감지센서(171); 개질기(12)에 설치되어 개질기(12)에서 발생되는 열량을 감지하도록 하는 개질기열감지센서(172); 개질기열교환기(15)에 설치되어 개질기열교환기(15)에서 발생되는 열량을 감지하도록 하는 개질기열교환기열감지센서(173); 연료전지열교환기(16)에 설치되어 연료전지열교환기(16)에서 발생되는 열량을 감지하도록 하는 연료전지열교환기열감지센서(174); 연료전지(11)에 설치되어 연료전지(11)에서 발생되는 전력을 감지하도록 하는 연료전지전력감지센서(175) 등이 포함되어 마련될 수 있을 것이다.In addition, the sensor unit 17 is installed in the fuel cell 11, the fuel cell heat detection sensor 171 to detect the amount of heat generated from the fuel cell 11; A reformer heat detection sensor 172 installed in the reformer 12 to sense the amount of heat generated by the reformer 12; A reformer heat exchanger heat detection sensor 173 installed in the reformer heat exchanger 15 to sense a heat quantity generated by the reformer heat exchanger 15; A fuel cell heat exchanger heat detection sensor 174 installed at the fuel cell heat exchanger 16 so as to sense the amount of heat generated by the fuel cell heat exchanger 16; The fuel cell power sensor 175 may be installed to be installed in the fuel cell 11 to detect power generated from the fuel cell 11.

이와 같이 마련되는 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation control method of the home fuel cell system according to the present invention provided as described above are as follows.

우선 가정에서 소요되는 요구전력(Pd)을 연산하는 요구전력연산단계(S01)와 가정에서 소요되는 요구열량(Qd)을 연산하는 요구열량연산단계(S02)가 수행되어, 가정에서 필요하게 되는 요구전력과 요구열량을 산출하게 된다.First, the required power calculation step (S01) for calculating the required power (Pd) required at home and the required calories calculation step (S02) for calculating the required heat quantity (Qd) required at home are performed, thereby making a request required at home. Calculate power and required heat.

물론 이러한 요구전력과 요구열량의 산출은 필요에 따라 다양한 방식에 의하 여 연산될 수 있는 것으로 사용자가 수기로 하여 연산할 수도 있고, 전문 연산엔진에 의하여 연산될 수도 있는 것이다. 따라서 이러한 요구전력 및 요구열량 연산단계가 추가되거나 배제된다 하여도 본 발명의 권리 범위 내에 있음은 당연한 것이다.Of course, the calculation of the required power and the required calories can be calculated by various methods as needed, which can be calculated by the user by hand or by a specialized calculation engine. Therefore, even if such a required power and the required calorie calculation step is added or excluded is within the scope of the present invention is a matter of course.

다음으로 상기 요구전력연산단계(S01)와 요구열량연산단계(S02)에 의하여 연산된 요구전력(Pd)과 요구열량(Qd)에 따라 연료전지(11)에서 발전하게 되는 연료전지발전전력(Pfc)을 연산하는 발전전력연산단계(S03)를 수행하게 된다.Next, the fuel cell generation power Pfc to be generated in the fuel cell 11 according to the required power Pd and the required calorific value Qd calculated by the required power operation step S01 and the required calorie calculation step S02. ) To perform the generation power calculation step (S03).

또한 상기 요구전력연산단계(S01)와 요구열량연산단계(S02)에 의하여 연산된 요구전력(Pd)과 요구열량(Qd)에 따라 연료전지(11) 및 개질기(12)에서 발생되는 연료전지발생열량(Qfc) 및 개질기발생열량(Qref)을 연산하는 발생열량연산단계(S04)를 수행하게 된다.In addition, fuel cell generation generated in the fuel cell 11 and the reformer 12 according to the required power Pd and the required calorific value Qd calculated by the required power calculation step S01 and the required calorie calculation step S02. The calorific value calculation step S04 for calculating the calorific value Qfc and the reformer generated calorific value Qref is performed.

이처럼 요구전력 및 요구열량에 따라 연료전지(11)에서의 알맞은 운전 상태를 정하여 연산하게 되는 것으로, 각 계절별, 시간별로 발생되는 열량 및 전력의 양이 변동될 수 있는 것이다.As described above, the operation conditions of the fuel cell 11 are determined and calculated according to the required power and the required heat, and the amount of heat and power generated by each season and time may be varied.

이후 요구전력(Pd), 연료전지발생열량(Qfc), 개질기발생열량(Qref)으로부터 연료전지운전비용(Cfc), 개질기운전비용(Cref), 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러운전비용(Cb)에 따른 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하는 전기추종제어연산단계(S05)가 수행되어, 전력 주요 소모에 따른 열량 및 이러한 운전에 의한 운전비용 등을 산출하게 된다.From the required power (Pd), fuel cell generated heat (Qfc), reformer generated heat (Qref) fuel cell operating cost (Cfc), reformer operating cost (Cref), cooling device operation cost (Crej), auxiliary boiler operating cost ( The electric tracking control operation step S05 of calculating the power following operation cost Ctot_p according to Cb) is performed to calculate the heat amount according to the main power consumption and the operation cost due to such an operation.

또한 요구열량(Qd), 연료전지발전전력(Pfc)으로부터 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급비용(Cgrid)에 따른 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하는 열추종제어연산단계(S06)가 수행되어, 열량 주요 소모에 따른 전력 및 이러한 운전에 따른 운전비용을 산출하게 된다.In addition, the heat tracking control operation step (S06) of calculating the heat following operation cost (Ctot_q) according to the fuel cell operating cost (Cfc) and the grid power supply cost (Cgrid) from the required heat quantity (Qd), fuel cell power generation (Pfc). Is performed to calculate the power according to the major calories consumed and the running costs for this operation.

이후 상기 전기추종제어연산단계(S05)의 전력추종운전비용(Ctot_p)과 상기 열추종제어연산단계(S06)의 열추종운전비용(Ctot_q)을 비교/판별하여 전기추종제어 또는 열추종제어 중 어느 한 가지의 추종제어로 연료전지시스템이 제어되도록 하는 추종제어판별단계(S07)가 수행되는 것으로, 결국 계절별, 시기별로 적절하게 운전할 수 있는 것이 어느 제어방식인지를 판별하게 된다. 따라서 비용이 적게 소요되는 운전방식으로 하여 운전할 수 있도록 함으로써 가정용 연료전지시스템에서 운전에 소요되는 비용을 적게함과 함께 운전상태도 최적으로 이뤄지도록 하는 것이다.Thereafter, the power tracking operation cost Ctot_p of the electric tracking control operation step S05 and the thermal tracking operation cost Ctot_q of the heat tracking control calculation step S06 are compared / discriminated to determine either the electric tracking control or the thermal tracking control. The following control determination step S07 is performed in which the fuel cell system is controlled by one tracking control, and thus, it is determined which control method can be properly operated according to seasons and times. Therefore, it is possible to operate in a low cost operation method to reduce the cost required for operation in the domestic fuel cell system and to achieve an optimal operating state.

좀더 상세한 단계를 살펴보면, 상기 전기추종제어연산단계(S05)는, 연료전지(11)에서 발생된 열량이 가정용열부하장치(21)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 연료전지손실열량(Qfc_loss)을 연산하는 연료전지손실열량연산단계(S051)가 수행된다. 이는 연료전지(11)에서 발생된 열량이 온수탱크(14) 또는 가정용열부하장치(21)에 이르기까지 손실되는 열량을 연산하게 된다. 연산방법으로는 온수 흐름을 추적하여 연산하는 방식과, 연료전지(11), 가정용열부하장치(21), 온수탱크(14) 등에 설치된 열감지센서에 의하여 감지된 감지데이터를 이용하여 연산할 수도 있을 것이다.Looking at the detailed steps, the electric tracking control calculation step (S05), calculates the fuel cell heat loss (Qfc_loss) that is lost during the process of the heat generated from the fuel cell 11 to the domestic heat load device 21 The fuel cell loss calorie calculation step S051 is performed. This calculates the amount of heat lost from the heat generated by the fuel cell 11 to the hot water tank 14 or the domestic heat load device 21. The calculation method may be calculated using the method of tracking and calculating the flow of hot water, and the sensed data detected by the heat sensor installed in the fuel cell 11, the home heat load device 21, and the hot water tank 14. will be.

또한 개질기(12)에서 발생된 열량이 가정용열부하장치(21)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 개질기손실열량(Qref_loss)을 연산하는 개질기손실열량연산단계(S052)가 수행된다. 개질기(12)에서의 손실열량 연산도, 상기 연료전지(11)에서의 손실연산과 동일하게 적용될 수 있을 것이다.In addition, a reformer loss calories calculation step S052 for calculating the reformer loss calories Qref_loss lost during the process of the heat generated from the reformer 12 to the home heat load device 21 is performed. The calorific value calculation in the reformer 12 may also be applied in the same way as the loss operation in the fuel cell 11.

그리고 연료전지발생열량(Qfc)과 개질기발생열량(Qref)에서 연료전지손실열량(Qfc_loss)와 개질기손실열량(Qref_loss)을 제외한 발생총공급열량(Qtot)을 연산하는 발생총공급열량연산단계(S053)가 수행된다. 따라서 전체 가정용 연료전지시스템(10)에 있어서, 전력 추전 중심으로 작동될 경우, 발생될 수 있는 총 열량을 연산하게 된다.The total supply calories calculation step (S053) for calculating the total supply calories (Qtot) excluding the fuel cell loss calories (Qfc_loss) and the reformer loss calories (Qref_loss) from the fuel cell generated calories (Qfc) and the reformer generated calories (Qref). ) Is performed. Therefore, in the entire domestic fuel cell system 10, when the operation is driven to the center of electric power it is calculated the total amount of heat that can be generated.

그리고 발생총공급열량(Qtot) 중에서 가정에서 요구되는 요구열량(Qd)을 제외한 편차열량(△Q)을 연산하는 편차열량연산단계(S054)를 수행하여, 잉여열량이 있는지, 또는 열량이 모자란지를 판별할 수 있는 것이다.Then, the deviation calorie calculation step (S054) for calculating the deviation calorie value (△ Q) excluding the required calorie value Qd at home from the total supply calories (Qtot) generated is performed to determine whether there is excess calorie content or insufficient calories. It can be determined.

따라서 편차열량(△Q)에 의하여 냉각장치(22) 또는 보조보일러(23)의 보조장치(24)가 작동되도록 하는 보조장치작동단계(S055)가 수행된다.Therefore, the auxiliary device operating step S055 is performed to operate the auxiliary device 24 of the cooling device 22 or the auxiliary boiler 23 by the deviation calorie? Q.

즉 상기 보조장치작동단계(S055)는, 편차열량(△Q)의 값이 "0"보다 큰 값이면 냉각장치(22)가 작동되도록 하거나, 편차열량(△Q)의 값이 "0"보다 작은 값이면 보조보일러(23)가 작동되도록 구비되는 것이다.That is, in the auxiliary device operation step S055, the cooling device 22 is operated when the value of the deviation calorie value? Q is greater than "0", or the value of the deviation calorie value? Q is greater than "0". If the value is small, the auxiliary boiler 23 is provided to operate.

이후 연료전지(11)의 운전에 소요되는 연료전지운전비용(Cfc), 개질기(12) 운전에 소요되는 개질기운전비용(Cref), 냉각장치(22)의 운전에 소용되는 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러(23)의 운전에 소요되는 보조보일러운전비용(Cb)을 연산하고, 이들의 합인 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하는 전기추종비용연산단 계(S056)가 수행되는 것이다.Since the fuel cell operation cost (Cfc) required for the operation of the fuel cell 11, the reformer operation cost (Cref) required for the operation of the reformer 12, the cooling device operation cost (Crej) used for the operation of the cooling device 22 ), An electric tracking cost calculation step S056 for calculating the auxiliary boiler operation cost Cb required for the operation of the auxiliary boiler 23 and calculating the power following operation cost Ctot_p, which is a sum thereof, is performed.

다음으로 상기 열추종제어연산단계(S06)의 세부단계를 살펴보면, 연료전지(11)에서 발생된 전력이 가정용전기부하장치(25)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 연료전지손실전력(Pfc_loss)을 연산하는 연료전지손실전력연산단계(S061)가 수행되는 것으로, 연료전지(11)에서 발생된 전력이 가정용전기부하장치(25)에 이르는 과정 중에 손실되는 양을 산출하게 된다. 마찬가지로 전송흐름 계통에 의하여 산출되는 방식과, 연료전지(11) 및 가정용전기부하장치(25)에 설치된 센서에 의한 감지방식 등에 의하여 연산될 수도 있는 것이다.Next, looking at the detailed steps of the heat tracking control operation step (S06), the fuel cell loss power (Pfc_loss) that is lost during the process of the power generated from the fuel cell 11 to the home electrical load device (25) The calculation of the fuel cell loss power calculation step (S061) is performed to calculate the amount of power lost in the process of reaching the home electrical load device 25 generated by the fuel cell 11. Similarly, it may be calculated by a method calculated by the transmission flow system and a sensing method by sensors installed in the fuel cell 11 and the home electric load device 25.

그리고 연료전지발생전력(Pfc)에서 연료전지손실전력(Pfc_loss)을 제외한 발생총공급전력(Ptot)을 연산하는 발생총공급전력연산단계(S062)가 수행되고, 또한 발생총공급전력(Ptot) 중에서 가정에서 요구되는 요구전력(Pd)을 제외한 편차전력(△P)을 연산하는 편차전력연산단계(S063)가 수행되어, 잉여전력이 있는지, 전력이 모자라는지 여부를 판별하게 된다.A generation total supply power calculation step S062 for calculating the total generation power supply Ptot excluding the fuel cell loss power Pfc_loss from the fuel cell generation power Pfc is performed, and further, out of the total generation power supply Ptot. The deviation power calculation step S063 for calculating the deviation power ΔP excluding the required power Pd required at home is performed to determine whether there is surplus power or if power is insufficient.

이후 편차전력(△P)에 의하여 계통전력공급장치(26)로부터 계통전력(Pgrid)가 공급되도록 계통전력공급단계(S064)가 수행된다.Thereafter, the system power supply step S064 is performed such that the system power Pgrid is supplied from the system power supply device 26 by the deviation power ΔP.

즉 상기 계통전력공급단계(S064)는, 편차전력(△P)의 값이 "0"보다 큰 값이면 계통전력공급장치(26) 측으로 잉여전력이 공급되도록 하고, 편차전력(△P)의 값이 "0"보다 작은 값이면 계통전력공급장치(26) 측으로부터 계통전력(Pgrid)을 공급받도록 구비되는 것이다.That is, in the system power supply step S064, when the value of the deviation power ΔP is greater than "0", the surplus power is supplied to the system power supply device 26, and the value of the deviation power ΔP. If the value is smaller than "0", it is provided to receive grid power (Pgrid) from the grid power supply 26 side.

그리고 연료전지(11)의 운전에 소요되는 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급에 소요되는 계통전력소요비용(Cgrid)을 연산하고, 이들의 합인 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하는 열추종비용연산단계(S065)가 수행된다.The heat for calculating the fuel cell operation cost (Cfc) required for the operation of the fuel cell 11 and the system power consumption cost (Cgrid) required for supplying the grid power, and the thermal tracking operation cost (Ctot_q), which is the sum of these, is calculated. The tracking cost calculation step S065 is performed.

이처럼 다수의 단계에 의하여 연산되는 추적 과정을 통하여 전력 소모 중심으로 하여 운전될 경우 발생되는 열량이 잉여상태인지 부족상태인지 여부를 판별하게 되고, 또한 열량 소모 중심으로 하여 운전될 경우 발생되는 전력이 잉여상태인지 부족상태인지를 함께 판별하게 되는 것이다.Through the tracking process calculated by the multiple steps as described above, it is possible to determine whether the amount of heat generated when operating at the center of power consumption is excessive or insufficient, and the power generated when operating at the center of power consumption is excessive. It is to determine whether it is in the state of under or under.

특히 이러한 과정에 따라 운전함에 있어서, 각각의 운전비용을 산출후 비교하여, 더욱 적은 비용으로 운전될 수 있는 제어방식으로 운전되도록 하여, 효율향상과 함께 비용도 절약되도록 하는 것이다.In particular, in the operation according to this process, by comparing the respective operating costs after calculation, to operate in a control method that can be operated at a lower cost, to improve the efficiency and to save the cost.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.The embodiments of the present invention have been described in detail above, but since the embodiments have been described so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention, The technical spirit of the present invention should not be interpreted limitedly.

도 1은 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템에 대한 시스템 구성도.1 is a system configuration diagram for a domestic fuel cell system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 제어부에 대한 구성도.2 is a block diagram of a control unit of a domestic fuel cell system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 제어블럭도.3 is a control block diagram of a domestic fuel cell system according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 가정용 연료전지시스템의 제어순서도.4 is a control flowchart of a domestic fuel cell system according to the present invention.

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

10 : 가정용 연료전지시스템10: home fuel cell system

11 : 연료전지 12 : 개질기11 fuel cell 12 reformer

13 : 연료공급장치 14 : 온수탱크13 fuel supply device 14 hot water tank

15 : 개질기열교환기 16 : 연료전지열교환기15 reformer heat exchanger 16 fuel cell heat exchanger

17 : 센서부 21 : 가정용열부하장치17: sensor unit 21: household heat load device

22 : 냉각장치 23 : 보조보일러22: cooling device 23: auxiliary boiler

24 : 보조장치 25 : 가정용전기부하장치24: auxiliary device 25: household electrical load device

26 : 계통전력공급장치26: grid power supply device

30 : 제어부 30: control unit

Claims (5)

가정에서 소요되는 요구전력(Pd)을 연산하는 요구전력연산단계(S01);A required power calculation step (S01) for calculating a required power Pd required at home; 가정에서 소요되는 요구열량(Qd)을 연산하는 요구열량연산단계(S02);A required calorie calculation step (S02) of calculating the required calorie value Qd required at home; 상기 요구전력연산단계(S01)와 요구열량연산단계(S02)에 의하여 연산된 요구전력(Pd)과 요구열량(Qd)에 따라 연료전지(11)에서 발전하게 되는 연료전지발전전력(Pfc)을 연산하는 발전전력연산단계(S03);The fuel cell power generation power Pfc generated in the fuel cell 11 according to the required power Pd and the required heat amount Qd calculated by the required power operation step S01 and the required calorie operation step S02 is calculated. Generating power calculation step (S03); 상기 요구전력연산단계(S01)와 요구열량연산단계(S02)에 의하여 연산된 요구전력(Pd)과 요구열량(Qd)에 따라 연료전지(11) 및 개질기(12)에서 발생되는 연료전지발생열량(Qfc) 및 개질기발생열량(Qref)을 연산하는 발생열량연산단계(S04);Fuel cell generation heat generated in the fuel cell 11 and the reformer 12 according to the required power Pd and the required calorific value Qd calculated by the required power calculation step S01 and the required calorie calculation step S02. A generation calorie calculation step S04 for calculating Qfc and a reformer generation calorific value Qref; 요구전력(Pd), 연료전지발생열량(Qfc), 개질기발생열량(Qref)으로부터 연료전지운전비용(Cfc), 개질기운전비용(Cref), 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러운전비용(Cb)에 따른 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하는 전기추종제어연산단계(S05);Fuel cell operation cost (Cfc), reformer operation cost (Cref), cooling unit operation cost (Crej), auxiliary boiler operation cost (Cb) from the required power (Pd), fuel cell generated heat quantity (Qfc), and reformer generated heat quantity (Qref). An electric tracking control calculation step (S05) of calculating a power following driving cost (Ctot_p) according to FIG. 요구열량(Qd), 연료전지발전전력(Pfc)으로부터 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급비용(Cgrid)에 따른 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하는 열추종제어연산단계(S06);A heat tracking control calculation step (S06) for calculating a heat following operation cost Ctot_q according to the required heat quantity Qd, the fuel cell power generation power Pfc, and the fuel cell operation cost Cfc and the grid power supply cost Cgrid; 상기 전기추종제어연산단계(S05)의 전력추종운전비용(Ctot_p)과 상기 열추종제어연산단계(S06)의 열추종운전비용(Ctot_q)을 비교/판별하여 전기추종제어 또는 열추종제어 중 어느 한 가지의 추종제어로 연료전지시스템이 제어되도록 하는 추종 제어판별단계(S07);Either electric follow-up control or heat follow-up control by comparing / determining the power follow-up operation cost Ctot_p of the electric follow-up control operation step (S05) and the heat follow-up operation cost (Ctot_q) of the heat follow-up control operation step (S06). A tracking control panel-specific step (S07) for controlling the fuel cell system by the following control of the branch; 가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법.Operation control method of a domestic fuel cell system comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기추종제어연산단계(S05)는,The electric tracking control operation step (S05), 연료전지(11)에서 발생된 열량이 가정용열부하장치(21)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 연료전지손실열량(Qfc_loss)을 연산하는 연료전지손실열량연산단계(S051);A fuel cell loss calorie calculation step (S051) of calculating a fuel cell loss calorie (Qfc_loss) that is lost during the process of the heat generated from the fuel cell 11 to the home heat load device 21; 개질기(12)에서 발생된 열량이 가정용열부하장치(21)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 개질기손실열량(Qref_loss)을 연산하는 개질기손실열량연산단계(S052);A reformer loss calorie calculation step (S052) of calculating a reformer loss calorie (Qref_loss) which is lost during the heat generated from the reformer 12 to the home heat load device 21; 연료전지발생열량(Qfc)과 개질기발생열량(Qref)에서 연료전지손실열량(Qfc_loss)와 개질기손실열량(Qref_loss)을 제외한 발생총공급열량(Qtot)을 연산하는 발생총공급열량연산단계(S053);Total generation calorie calculation step (S053) for calculating the total supply calories (Qtot) excluding fuel cell loss calories (Qfc_loss) and reformer loss calories (Qref_loss) from the fuel cell generation calories (Qfc) and the reformer generation calories (Qref). ; 발생총공급열량(Qtot) 중에서 가정에서 요구되는 요구열량(Qd)을 제외한 편차열량(△Q)을 연산하는 편차열량연산단계(S054);A deviation calorie calculation step (S054) for calculating a deviation calorific value (Q) excluding the required calorific value (Qd) required at home from the generated total supply calories (Qtot); 편차열량(△Q)에 의하여 냉각장치(22) 또는 보조보일러(23)의 보조장치(24)가 작동되도록 하는 보조장치작동단계(S055);An auxiliary device operating step (S055) for operating the auxiliary device 24 of the cooling device 22 or the auxiliary boiler 23 by the deviation calorie? Q; 연료전지(11)의 운전에 소요되는 연료전지운전비용(Cfc), 개질기(12) 운전에 소요되는 개질기운전비용(Cref), 냉각장치(22)의 운전에 소용되는 냉각장치운전비용(Crej), 보조보일러(23)의 운전에 소요되는 보조보일러운전비용(Cb)을 연산하고, 이들의 합인 전력추종운전비용(Ctot_p)을 연산하는 전기추종비용연산단계(S056);Fuel cell operation cost (Cfc) required for operation of fuel cell 11, reformer operation cost (Cref) required for operation of reformer 12, cooling device operation cost (Crej) used for operation of cooling device 22 An electric tracking cost calculation step (S056) for calculating an auxiliary boiler operation cost (Cb) required for the operation of the auxiliary boiler (23), and calculating a power following operation cost (Ctot_p) which is a sum of these; 가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법.Operation control method of a domestic fuel cell system comprising a. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 보조장치작동단계(S055)는,The auxiliary device operation step (S055), 편차열량(△Q)의 값이 "0"보다 큰 값이면 냉각장치(22)가 작동되도록 하거나, 편차열량(△Q)의 값이 "0"보다 작은 값이면 보조보일러(23)가 작동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법.If the value of the deviation calorie value? Q is greater than "0", the cooling device 22 is operated. If the value of the deviation calorie value? Q is less than "0", the auxiliary boiler 23 is operated. Operation control method of a domestic fuel cell system, characterized in that provided. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열추종제어연산단계(S06)는,The heat tracking control operation step (S06), 연료전지(11)에서 발생된 전력이 가정용전기부하장치(25)에 이르기까지의 과정 중에 손실되는 연료전지손실전력(Pfc_loss)을 연산하는 연료전지손실전력연산단계(S061);A fuel cell loss power calculation step (S061) for calculating the fuel cell loss power Pfc_loss lost during the process of the power generated from the fuel cell 11 to the home electric load device 25; 연료전지발생전력(Pfc)에서 연료전지손실전력(Pfc_loss)을 제외한 발생총공급전력(Ptot)을 연산하는 발생총공급전력연산단계(S062);A total generation power supply operation step S062 for calculating the total generation power Ptot excluding the fuel cell loss power Pfc_loss from the fuel cell generation power Pfc; 발생총공급전력(Ptot) 중에서 가정에서 요구되는 요구전력(Pd)을 제외한 편차전력(△P)을 연산하는 편차전력연산단계(S063);A deviation power calculation step (S063) of calculating the deviation power? P except for the required power Pd required at home among the total generated supply power Ptot; 편차전력(△P)에 의하여 계통전력공급장치(26)로부터 계통전력(Pgrid)가 공급되도록 계통전력공급단계(S064);A grid power supply step S064 such that grid power Pgrid is supplied from the grid power supply 26 by the deviation power? P; 연료전지(11)의 운전에 소요되는 연료전지운전비용(Cfc), 계통전력공급에 소요되는 계통전력소요비용(Cgrid)을 연산하고, 이들의 합인 열추종운전비용(Ctot_q)을 연산하는 열추종비용연산단계(S065);Calculate the fuel cell operation cost (Cfc) required for the operation of the fuel cell (11), the system power consumption cost (Cgrid) required for supplying the grid power, and the heat following operation for calculating the heat following operation cost (Ctot_q), which is the sum of these. Cost calculation step (S065); 가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법.Operation control method of a domestic fuel cell system comprising a. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 계통전력공급단계(S064)는,The grid power supply step (S064), 편차전력(△P)의 값이 "0"보다 큰 값이면 계통전력공급장치(26) 측으로 잉여전력이 공급되도록 하고, 편차전력(△P)의 값이 "0"보다 작은 값이면 계통전력공급장치(26) 측으로부터 계통전력(Pgrid)을 공급받도록 구비되는 것을 특징으로 하는 가정용 연료전지시스템의 운전제어방법.If the deviation power ΔP is greater than "0", the surplus power is supplied to the grid power supply 26. If the deviation power ΔP is less than "0", the grid power is supplied. Method for controlling the operation of the domestic fuel cell system, characterized in that it is provided to receive the grid power (Pgrid) from the device (26) side.
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