KR20140014950A - System for independent start-up of fuel cell for ship - Google Patents

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Abstract

An independent start-up system of a fuel cell for a ship is disclosed. According to an embodiment of the present invention, the independent start-up system of a fuel cell for a ship includes: a fuel cell stack for generating power using electrochemical reactions of a fuel gas; an energy storing part for providing initial start-up power required for the start-up of the fuel cell stack; a power control part for distributing initial start-up power or power generated in the fuel cell stack; a reforming part which receives initial start-up power and fuel to produce a reforming gas in an initial operation mode; and a catalytic combustion part which supplies heat generated by burning the reforming gas supplied from the reforming part to the fuel cell stack in the initial operation mode. [Reference numerals] (110) Air supply part (blower, compressor); (120) Fuel supply part (vaporizer, desulfurizer); (130) Reforming part; (140) Water process part; (200) Fuel cell; (210) Fuel cell stack; (220) Catalytic combustion part; (310) Power control part; (320) Energy storing part; (400) Monitoring part; (AA) Supply 1/2 MBOP required power; (BB) Air; (CC,DD) Reformed gas; (EE,FF) Heat; (GG) Power load device; (HH) 2 Production power after operation; (II) Exhaust gas; (JJ) Supply 1/2 required power; (KK) 2 Charge; (LL) 1 Initial start-up power

Description

선박용 연료전지의 단독 기동 시스템{SYSTEM FOR INDEPENDENT START-UP OF FUEL CELL FOR SHIP}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell,

본 발명은 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a single start-up system for a marine fuel cell.

일반적으로 화석에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체에너지로서 수소에너지가 각광 받고 있으며 수소에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다. Generally, hydrogen energy is attracting attention as alternative energy to solve the problem of depletion of fossil energy, and research and development of fuel cell, which is a utilization medium of hydrogen energy, is actively being carried out.

연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로서 수소와 산소를 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 새로운 발전 기술이다. 이러한 연료 전지는 작동 온도와 주연료의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융 탄산염형(MCFC), 고체 전해질형(SOFC), 고분자 전해질형(PEMFC) 등으로 구분된다.Fuel cells are an electrochemical device that converts the chemical energy of hydrogen and oxygen directly into electric energy. It is a new generation technology that continuously produces electricity by supplying hydrogen and oxygen to the anode and cathode. These fuel cells are classified into alkaline type (AFC), phosphate type (PAGC), molten carbonate type (MCFC), solid electrolyte type (SOFC), and polymer electrolyte type (PEMFC) depending on operating temperature and main fuel type.

그 중에서도 용융탄산염연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) 및 고체산화물연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)와 같은 고온형 연료전지는 다른 연료전지와 비교하여 각종 탄화수소계 연료를 적용할 수 있어 선박용 연료전지로 주목 받고 있다. Among them, high temperature type fuel cells such as Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) and Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) can apply various hydrocarbon fuels as compared with other fuel cells, It is attracting attention as a fuel cell.

반면, 고온형 연료전지(이하, 편의상 연료전지라 표기함)는 일반적으로 약 600도 내지 1000도의 고온상태에서만 전력을 발생시키기 때문에 연료전지를 선박에서 기동하기 위해서는 반드시 고온상태를 유지해야 하며, 이러한 작동조건은 연료전지의 초기 기동을 쉽게 할 수 없는 제약조건으로 지적되고 있다.On the other hand, a high temperature type fuel cell (hereinafter referred to as a fuel cell for convenience) generally generates electric power only at a high temperature of about 600 to 1000 degrees, and therefore, the fuel cell must be maintained at a high temperature state in order to start the fuel cell from a ship. The operating condition is pointed out as a constraint that can not easily start the fuel cell early.

예를 들어, 연료전지의 기동을 위해서는 연료전지스택 전기히터, 연료 개질장비, 연료공급장비 및 밸브 등의 동작이 필요하며 이러한 각종 전기장비들을 동작시키기 위해서는 초기 기동 전력이 크게 필요하다.For example, in order to start a fuel cell, operation of a fuel cell stack electric heater, a fuel reforming device, a fuel supply device, and a valve are required. In order to operate these various electric equipment, initial starting power is required.

특히, 연료전지스택 전기히터(Start-up Heater)는 연료전지스택에 부가적으로 설치되어 연료전지스택의 온도를 작동조건(예; 600~700도)에 이르기까지 가열시키는데, 이 때, 연료전지스택 전기히터에서 소비되는 전력은 다른 전기장비들의 구동을 위한 전기보다 훨씬 크게 소비된다.In particular, a start-up heater of the fuel cell stack is additionally installed in the fuel cell stack to heat the temperature of the fuel cell stack to operating conditions (for example, 600 to 700 degrees Celsius) The power consumed by the stacked electric heater is much larger than the electricity used to drive other electrical equipment.

또한, 기존의 연료전지스택 전기히터를 이용하여 열료전지스택을 작동조건의 고온상태로 만들기 까지는 수십 시간 동안 장시간에 걸쳐 가열해야 하므로 선박의 운용 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In addition, since the existing fuel cell stack electric heater is used to heat the fuel cell stack for a long time for several hours until the fuel cell stack is brought into a high-temperature operating condition, there is a problem that the operating efficiency of the vessel is lowered.

육상의 경우 초기 기동 전력을 쉽게 얻을 수 있지만 해상상황에서는 연료전지의 시동을 위한 별도의 발전기에 의존해야만 하며, 그 기동전력의 공급량도 매우 한정적이다. 여기에, 선박은 해상에서 운항되므로 독립된 전원장치로 선박 내 시스템뿐 아니라 모든 전원을 공급해야 하는 반면, 해상 상황에서는 발전기의 고장이나 블랙아웃(Black out)등의 비상 상황이 발생되는 경우 초기 기동 전력과 초기 기동 열원을 얻을 수 없는 문제점이 있다.In the case of land, initial maneuvering power can be easily obtained. However, in a marine environment, it is necessary to rely on a separate generator for starting the fuel cell, and the supply amount of the starting power is also very limited. In this case, since the ship is operated in the sea, it is necessary to supply all the power sources as well as the system in the ship with the independent power source device. However, in case of an emergency situation such as a generator failure or blackout, And the initial startup heat source can not be obtained.

본 발명의 실시 예는 선박에 연료전지를 적용함에 있어서 별도의 발전기 없이 독립적으로 초기 기동이 가능한 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention is to provide a stand-alone start-up system for a marine fuel cell in which a fuel cell is applied to a ship, and the starter can be independently started without a separate generator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템은, 연료가스의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지스택; 상기 연료전지스택의 시동을 위한 초기기동전력을 공급하는 에너지 저장부; 상기 초기기동전력 및 연료전지스택에서 생산되는 전력을 분배하는 전력 제어부; 초기 기동 모드 시, 상기 초기기동전력과 연료를 공급받아 개질 가스를 생성하는 개질부; 및 상기 초기 기동 모드 시 상기 개질부로부터 공급되는 상기 개질 가스를 연소시켜 발생되는 열을 상기 연료전지스택에 공급하는 촉매 연소부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, a sole starting system for a marine fuel cell includes: a fuel cell stack for producing electric power by an electrochemical reaction of fuel gas; An energy storage unit for supplying initial starting power for starting the fuel cell stack; A power controller for distributing the initial start power and the power generated in the fuel cell stack; A reforming unit for generating the reformed gas by supplying the initial startup power and the fuel in the initial startup mode; And a catalytic combustion unit for supplying the fuel cell stack with heat generated by burning the reformed gas supplied from the reforming unit in the initial startup mode.

또한, 상기 전력 제어부는, 상기 초기 기동 모드 시 상기 연료전지스택의 시동에 필요한 촉매 연소부 및개질부에 선택적으로 상기 초기기동전력을 공급하고 선박 내 전력부하장치로의 전력은 차단할 수 있다.In addition, the power control unit may selectively supply the initial starting power to the catalytic combustion unit and the reforming unit necessary for starting the fuel cell stack in the initial startup mode, and shut off the power to the in-vessel power load device.

또한, 상기 전력 제어부는, 상기 연료전지스택에서 생산되는 직류 전력을 일정한 전압의 직류 전력으로 변환하여 캐패시터에 저장하는 컨버터; 및 상기 캐패시터에 저장된 직류 전력을 선박의 계통망에 공급하기에 적절한 형태의 교류 전력으로 변환하여 출력하는 인버터를 포함할 수 있다.The power controller may further include: a converter for converting direct current power generated in the fuel cell stack into direct current power of a predetermined voltage and storing the direct current power in a capacitor; And an inverter converting the DC power stored in the capacitor into an AC power of a type suitable for supplying to the grid network of the ship.

또한, 상기 에너지 저장부는, 상기 직류 전력을 저장하는 저장 모듈; 및 상기 컨버터의 DC 링크에 연결되는 양방향 컨버터로 구성되어 상기 직류 전력을 상기 저장 모듈에 충전하거나, 상기 초기기동전력 공급을 위해 방전하는 충방전 모듈을 포함할 수 있다.The energy storage unit may further include: a storage module for storing the DC power; And a bi-directional converter connected to a DC link of the converter, charging / discharging the DC power to the storage module, or discharging the DC power to supply the initial starting power.

또한, 상기 저장 모듈은, 적어도 하나의 배터리 또는 수퍼 캐패시터로 구성되는 것을 특징으로 한다.The storage module may include at least one battery or a supercapacitor.

또한, 상기 개질부는, 상기 연료전지스택이 상기 핫 스탠바이 상태에 이르면 상기 촉매 연소부로의 상기 개질 가스 공급을 중단하고, 상기 연료전지스택으로 상기 개질 가스를 공급할 수 있다.The reforming unit may stop supplying the reformed gas to the catalytic combustion unit and supply the reformed gas to the fuel cell stack when the fuel cell stack reaches the hot standby state.

또한, 상기 연료전지스택의 온도가 작동 가능한 핫 스탠바이(Hot Standby) 상태를 충족하는지 판단하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a monitoring unit for determining whether the temperature of the fuel cell stack satisfies an operable hot standby state.

또한, 상기 촉매 연소부는, 상기 초기 기동 모드 시 상기 개질 가스를 연소시켜 발생되는 열을 상기 개질부에 공급할 수 있다.The catalytic combustion unit may supply the reforming unit with heat generated by burning the reformed gas in the initial startup mode.

또한, 상기 에너지 저장부는, 선박에 설비되는 UPS(Uninterruptible Power Supply System)를 이용하여 구성할 수 있다.The energy storage unit may be configured using an uninterruptible power supply system (UPS) installed in the ship.

본 발명의 실시 예에 따르면, 선박의 수요 전력량을 초과하여 생산되는 소모성 여유전력을 에너지 저장부에 저장하였다가 이를 연료전지의 시동을 위한 초기기동전력으로 활용함으로써 별도의 발전기 없이 연료전지를 단독 기동할 수 있으며, 에너지 활용도를 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the consumable surplus power produced in excess of the demanded power amount of the ship is stored in the energy storage unit and is utilized as the initial starting power for starting the fuel cell, so that the fuel cell can be operated independently And energy utilization can be increased.

그리고, 연료전지의 초기 기동 모드 시 개질 가스를 촉매 연소한 열원으로 연료전지스택을 가열함으로써 종래의 전기히터(Start-up Heater)의 사용에 비해 가열 시간을 줄일 수 있다.The heating time of the fuel cell stack can be reduced by heating the fuel cell stack with the heat source that catalyzes the reforming gas in the initial startup mode of the fuel cell, as compared with the use of the conventional electric heater (Start-up Heater).

또한, 촉매 연소부를 연료전지스택의 초기 히팅 열원으로 사용하여 초기기동 전력을 가장 많이 소비하는 종래의 전기히터(Start-up Heater)를 대체함으로써 연료전지의 기동을 위해 필요한 초기기동전력을 줄일 수 있다.In addition, by replacing the conventional electric heater (Start-up Heater) which consumes most of the initial starting power by using the catalytic combustion portion as an initial heating source of the fuel cell stack, the initial starting power required for starting the fuel cell can be reduced .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장부의 충방전을 위한 세부구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지의 단독 기동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장부의 충방전 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a block diagram schematically showing a configuration of a marine fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 shows a detailed configuration for charging and discharging an energy storage unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for starting a marine fuel cell by itself according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a charging / discharging method of an energy storage unit according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

또한, 명세서 전체에서, “선박”이라는 용어는 수상을 항해하는 구조물을 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수상을 항해하는 구조물뿐만 아니라, 수상에서 부유하며 작업을 수행하는 FLNG와 같은 해상 구조물을 포함하는 것으로 사용된다. 본 실시형태의 선박은 예를 들어, LNGC 또는 FLNG일 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.In addition, throughout the specification, the term "ship" is not limited to a structure that refers to a structure that navigates an aquifer, but includes a structure that navigates the aquifer, as well as a marine structure such as a FLNG that floats in the aquifer and performs operations Is used. The ship of this embodiment may be, for example, LNGC or FLNG, but the present invention is not limited thereto.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.Now, a single start-up system for a marine fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a configuration of a marine fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지 시스템은 크게 MBOP(Mechanical Balance of Plant)(100), 연료전지(200), EBOP(Electrical Balance of Plant)(300) 및 모니터링부(400)를 포함하여 이루어진다.1, a marine fuel cell system according to an embodiment of the present invention includes a mechanical balance of plant (MBOP) 100, a fuel cell 200, an electrical balance of plant (EBOP) 300, (400).

MBOP(100)는 연료전지(200)의 발전을 위해 연료와 공기를 공급하기 위한 장비를 통칭하며, 공기 공급부(110), 연료 공급부(120), 개질부(130) 및 수처리부(140)를 포함한다. The MBOP 100 collectively refers to equipment for supplying fuel and air for power generation of the fuel cell 200 and includes an air supply unit 110, a fuel supply unit 120, a reforming unit 130, and a water treatment unit 140 .

이하, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 편의상 LNG 연료를 이용하는 것으로 가정하여 설명하나 연료가 LNG에 한정되지는 않는다. 또한, 위에서 나열된 MBOP(100)의 구성 이외에 매체의 전달, 밸브, 필터 및 가열 등 본 발명의 출원 전에 공지된 구성에 대한 설명은 생략하고 본 발명에 특징되는 구성을 위주로 설명한다.In the description of the embodiment of the present invention, it is assumed that LNG fuel is used for convenience, but the fuel is not limited to LNG. In addition to the configuration of the MBOP 100 listed above, description of configurations known before application of the present invention, such as transfer of media, valves, filters, and heating, will be omitted and the configuration of the present invention will be mainly described.

공기 공급부(110)는 연료전지의 전력생산을 위한 공기를 공급하며 이를 위한 블로어(Blower) 또는 공기압축기(Compressor)를 포함할 수 있다.The air supply unit 110 may include a blower or an air compressor for supplying air for the power generation of the fuel cell.

연료 공급부(120)는 액체상태로 저장된 연료(LNG)를 기화시켜 개질부(130)로 전달한다. The fuel supply unit 120 vaporizes the fuel (LNG) stored in the liquid state and transfers it to the reforming unit 130.

개질부(130)는 연료 공급부(120)로부터 연료 공급받아 수소가 풍부한 개질 가스를 생성한다. 여기서, 연료의 개질(Fuel reforming)은 원료로 제공되는 연료를 연료전지 스택에서 요구되는 연료로 전환하는 것을 의미한다.The reforming unit 130 receives the fuel from the fuel supply unit 120 and generates hydrogen-rich reformed gas. Here, the fuel reforming means converting the fuel provided as the raw material into the fuel required in the fuel cell stack.

이 때, 도면에서는 생략되었으나 개질부(130)는 전달되는 연료에서 황성분을 제거하는 탈황기를 포함할 수 있다. 고온연료전지는 니켈계 연료극이 사용되고 고온에서 작동되는 연료전지이므로 일산화탄소가 연료로 사용 가능할 뿐 아니라 연료극에서 내부 개질에 의해 생성된 탄화수소의 사용도 가능하므로, 연료 중 황성분을 제거하기 위한 탈황기와 예비 개질부(pre-reformer)만으로도 개질부(130)를 구성할 수 있다.At this time, although not shown in the drawings, the reforming unit 130 may include a desulfurizer for removing sulfur components from the fuel to be delivered. Since the high-temperature fuel cell is a fuel cell that uses a nickel-based fuel electrode and operates at a high temperature, carbon monoxide can be used as a fuel, and hydrocarbons produced by internal reforming at the fuel electrode can also be used. Therefore, a desulfurizer and a pre- The reforming unit 130 can be formed only by a pre-reformer.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 개질부(130)는 후술되는 연료전지스택(210)과 연동하여 연료전지의 초기 기동 모드 및 연료전지의 작동 모드로 구분하여 동작할 수 있다.Meanwhile, the reforming unit 130 according to an embodiment of the present invention can operate in a mode that is divided into an initial startup mode of the fuel cell and an operation mode of the fuel cell in cooperation with the fuel cell stack 210 described below.

먼저, 개질부(130)는 상기 연료전지의 초기 기동 모드 시 생산된 개질 가스를 후술되는 촉매 연소부(220)로 공급한다. 이는 촉매 연소부(220)를 이용하여 연료전지스택(210)을 가열하기 위한 것이다.First, the reforming unit 130 supplies the reformed gas produced in the initial startup mode of the fuel cell to the catalyst combustion unit 220, which will be described later. This is for heating the fuel cell stack 210 by using the catalytic combustion portion 220.

다음, 개질부(130)는 연료전지스택(210)의 온도가 작동조건(예; 600도 이상)을 충족하는 핫 스탠바이(Hot Standby) 상태에 이르면, 상기 연료전지의 작동 모드로 동작을 전환한다. 이 때, 개질부(130)는 촉매 연소부(220)로의 개질 가스 공급을 중단하고, 연료전지스택(210)으로 개질 가스를 공급하여 연료전지스택(210)이 발전을 개시하도록 할 수 있다.Next, when the temperature of the fuel cell stack 210 reaches a hot standby state in which the temperature of the fuel cell stack 210 satisfies an operating condition (for example, 600 degrees or more), the reforming unit 130 switches the operation mode to the operation mode of the fuel cell stack 210 . At this time, the reforming unit 130 may stop the supply of the reformed gas to the catalytic combustion unit 220 and supply the reformed gas to the fuel cell stack 210, thereby causing the fuel cell stack 210 to start power generation.

수처리부(140)는 해수를 이용하여 청수(Fresh water)를 생성하고, 상기 청수를 정수화 필터(Rehardening filter)를 거쳐 탈이온화(deionizing)하여 연료전지에 적합한 초순수를 생성한다.The water treatment unit 140 generates fresh water using seawater and deionizes the fresh water through a rehardening filter to produce ultra pure water suitable for the fuel cell.

한편, 연료전지(200)는 연료전지스택(210) 및 촉매 연소부(220)를 포함한다.Meanwhile, the fuel cell 200 includes a fuel cell stack 210 and a catalytic combustion unit 220.

연료전지스택(210)(Fuel Cell Stack)은 전극과 전해질 및 분리판으로 이루어진 연료전지 셀(cell)이 적층되어, 수소와 산소의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산한다.A fuel cell stack 210 (fuel cell stack) is formed by stacking fuel cell cells composed of an electrode, an electrolyte, and a separator, and generates electricity by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen.

연료전지스택(210)은 가스 및 공기 유입구로 개질 가스(H2)와 공기(O2)를 입력 받아 전력을 생산 하고, 발전 과정에서 발생되는 배기가스를 배출구로 배출한다. The fuel cell stack 210 receives the reformed gas (H 2 ) and air (O 2 ) as a gas and an air inlet to produce electric power, and exhausts the exhaust gas generated in the power generation process to the exhaust port.

이 때, 상기 배기가스는 연료전지스택(210)내에서 전기 화학적 반응이 수행된 가스와 공기뿐 아니라 전기 화학적 반응이 수행되지 않은 미 반응 가스와 공기를 포함하며 온도가 매우 높은 고온상태로 배출된다.At this time, the exhaust gas is discharged in a high temperature state including a gas and air in which the electrochemical reaction is performed in the fuel cell stack 210, as well as an unreacted gas and air in which the electrochemical reaction is not performed .

한편, 촉매 연소부(220)는 앞서 설명한 개질부(130)와 마찬가지로 연료전지의 초기 기동 모드 및 연료전지의 작동 모드로 구분하여 동작할 수 있다.The catalytic combustion unit 220 may operate in the same manner as the reforming unit 130 described above by dividing it into an initial startup mode of the fuel cell and an operation mode of the fuel cell.

먼저, 촉매 연소부(220)는 연료전지의 초기 기동 모드 시 개질부(130)로부터 공급되는 개질 가스(H2)를 연소하여 발생하는 열을 열교환 방식으로 연료전지스택(210)에 공급하여 가열한다. First, the catalytic combustion unit 220 supplies heat generated by burning the reformed gas H 2 supplied from the reforming unit 130 to the fuel cell stack 210 in a heat-exchanging manner in the initial startup mode of the fuel cell, do.

또한, 촉매 연소부(220)는 개질 가스를 연소하여 발생하는 열을 열교환 방식으로 개질부(130)에 공급하여 개질에 필요한 열원을 제공할 수 있다.In addition, the catalytic combustion unit 220 may supply the reforming unit 130 with the heat generated by the combustion of the reformed gas, thereby providing a heat source necessary for the reforming.

즉, 촉매 연소부(220)는 초기 기동 모드에서는 연료전지스택(210)의 초기시동을 위한 열원으로 동작하며, 종래에 사용되던 연료전지스택 가열장치(Start-up Heater)에 비해 가열 온도가 높아 연료전지스택(210)의 가열 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.That is, the catalytic combustion unit 220 operates as a heat source for initial startup of the fuel cell stack 210 in the initial startup mode, and has a higher heating temperature than the conventional fuel cell stack heating apparatus (Start-up Heater) There is an advantage that the heating time of the fuel cell stack 210 can be reduced.

또한, 종래에 초기 기동 전력을 가장 많이 소비하는 연료전지스택 가열장치(Start-up Heater)를 대체함으로써 연료전지의 기동을 위해 필요한 초기 기동 전력을 획기적으로 줄일 수 있다.In addition, by replacing a fuel cell stack heating apparatus (start-up heater) which conventionally consumes the greatest amount of initial starting power, the initial starting power required for starting the fuel cell can be drastically reduced.

다음, 촉매 연소부(220)는 연료전지의 작동 모드로 동작하는 경우 연료전지스택(210)에서 배출된 배기가스를 회수하고, 상기 배기가스를 연소시켜 발생되는 열을 연료전지스택(210) 및 개질부(130)로 공급할 수 있다.Next, the catalytic combustion unit 220 recovers the exhaust gas discharged from the fuel cell stack 210 when operating in the operating mode of the fuel cell, and supplies the heat generated by the exhaust gas to the fuel cell stack 210 and Can be supplied to the reforming section (130).

한편, EBOP(300)는 연료전지스택(210)에서 생산된 직류 전기를 교류로 변환하여 선박 내 전력 계통에 연계시키며, 전력 제어부(310) 및 에너지 저장부(320)를 포함한다.The EBOP 300 includes a power controller 310 and an energy storage unit 320. The power controller 310 converts the DC electricity generated in the fuel cell stack 210 into AC power and links the generated power to the power system in the ship.

상기 도 1을 참조하면, 전력 제어부(310)는 선박 내 전체적인 전력망을 관리하는 중앙전력 분배장치로 연료전지스택(210)에서 생산되는 전력(②)을 연료전지 시동에 필요한 각종 장비 및 선박 내 전력부하장치에 공급한다. 여기서, 시동에 필요한 각종 장비는 예컨대, 촉매 연소부(220)와 개질부(130) 등의 MBOP(100)에 포함되는 장비를 수 있으며, 선박 내 전력부하장치는 선박 내에서 전기력으로 동작하는 각종장치와 조명 등의 파워로드(Power Load)를 들 수 있다.Referring to FIG. 1, the power control unit 310 is a central power distribution device that manages the entire power network in a ship. The power control unit 310 is a device that distributes power (②) produced in the fuel cell stack 210 to various equipment To the load device. The various equipment required for starting can include, for example, the equipment included in the MBOP 100 such as the catalytic combustion unit 220 and the reforming unit 130, and the power load device in the ship can be various kinds of equipment And a power load such as a device and a light.

선박의 전력망 제어 특성상 연료전지스택(210)에서 생산되는 전력(②)을 바로 전력부하 장치에서 소모하지는 않고 중앙 전력 제어부(150)에 연결되어 재분배된다.The power (②) produced by the fuel cell stack 210 is directly connected to the central power control unit 150 and is redistributed without consuming it directly from the power load device.

에너지 저장부(320)는 상시 연료전지스택(210)에서 생산되는 여유 전력으로 에너지를 축적하고, 축적된 에너지를 정지상태에서 작동되는 연료전지의 초기시동을 위한 초기기동전력(①)으로 공급한다.The energy storage unit 320 accumulates energy with the spare power produced in the fuel cell stack 210 at all times and supplies the stored energy to the initial starting power (1) for the initial start of the fuel cell operating in the stationary state .

이 때, 전력 제어부(310)는 에너지 저장부(320)가 한정된 에너지를 저장하고 있는 것을 고려하여, 초기 기동 모드에는 연료전지 작동에 필요한 각종 장비에만 선택적으로 전력을 공급하고 선박 내 전력부하장치로의 전력은 차단할 수 있다.At this time, in consideration of the fact that the energy storage unit 320 stores the limited energy, the power control unit 310 selectively supplies power only to various devices necessary for fuel cell operation in the initial startup mode, Can be cut off.

한편, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장부의 충방전을 위한 세부구성을 나타낸다.FIG. 2 shows a detailed configuration for charging / discharging the energy storage unit according to the embodiment of the present invention.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어부(310)는 DC-DC 컨버터(311), 캐패시터(312) 및 DC-AC 인버터(313)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a power controller 310 includes a DC-DC converter 311, a capacitor 312, and a DC-AC inverter 313 according to an embodiment of the present invention.

DC-DC 컨버터(311)는 연료전지스택(210)의 정상 작동으로 생산되는 직류 전력을 일정한 전압의 직류 전력으로 변환하여 캐패시터(312)에 저장하고, DC-AC 인버터(313)는 캐패시터(312)에 저장된 직류 전력을 선박의 계통에 공급하기 적절한 형태의 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 여기서, DC-DC 컨버터(311)는 사용자의 설계에 따라 사용되거나 사용하지 않을 수도 있다.The DC-DC converter 311 converts the DC power produced by the normal operation of the fuel cell stack 210 into DC power of a constant voltage and stores the DC power in the capacitor 312. The DC-AC inverter 313 converts the DC power generated by the capacitor 312 ) Into an AC power of a suitable type to be supplied to the ship's system and outputs the converted AC power. Here, the DC-DC converter 311 may or may not be used depending on the design of the user.

에너지 저장부(320)는 충방전 모듈(321) 및 저장 모듈(322)을 포함한다.The energy storage unit 320 includes a charge / discharge module 321 and a storage module 322.

충방전 모듈(321)은 순방향으로 충전하고 역방향으로 방전하는 양방향 컨버터(Bi-directional Converter)로 구성될 수 있다. The charge / discharge module 321 may be configured as a bi-directional converter that charges in the forward direction and discharges in the reverse direction.

충방전 모듈(321)은 DC-DC 컨버터(311)의 DC 링크에 연결되고 생산된 직류 전력(②)을 저장을 한 소정 레벨의 직류 전압으로 변환하여 저장 모듈(322)에 저장한다. 이 때, 충방전 모듈(321)은 선박 내 수요 전력량을 초과하여 생산되는 여유전력이 발생될 때에만 충전을 하여 부하추종성을 향상시킬 수 있다.The charge / discharge module 321 is connected to the DC link of the DC-DC converter 311 and converts the generated DC power (2) into a DC voltage of a predetermined level and stores it in the storage module 322. At this time, the charge / discharge module 321 can charge only when surplus electric power produced in excess of the demanded electric power in the ship is generated, thereby improving load followability.

또한, 충방전 모듈(321)은 초기 기동 모드 시 선박 내 별도의 발전장비가 없더라도 저장된 에너지를 방전하여 연료전지의 초기기동전력(①)을 공급할 수 있다. 이 때, DC-AC 인버터(313)는 충방전 모듈(321)로부터 전달되는 직류 전력을 계통에 공급하기 적절한 형태의 교류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다.Also, the charge / discharge module 321 can discharge the stored energy to supply the initial starting power (1) of the fuel cell even if there is no separate power generation equipment in the ship in the initial startup mode. At this time, the DC-AC inverter 313 can convert the DC power delivered from the charging / discharging module 321 into AC power of a suitable type to be supplied to the system and output the AC power.

저장 모듈(322)은 적어도 하나의 배터리 및 수퍼 캐패시터(Super capacitor)와 같은 에너지 저장 장치로 구성될 수 있다. 여기서, 수퍼 캐패시터는 울트라 캐패시터라고도 하며 최근 수퍼 캐패시터는 용량 대비 가격이 하락하고 있고 신뢰성이 우수한 것으로 평가되고 있으므로 수퍼 캐패시터를 사용하는 것이 바람직하다.The storage module 322 may be comprised of at least one battery and an energy storage device such as a super capacitor. Here, the supercapacitor is also referred to as an ultracapacitor. In recent years, the supercapacitor has been evaluated as being inferior in price to capacity and excellent in reliability, so it is preferable to use a supercapacitor.

한편, 모니터링부(400)는 연료전지 시스템의 동작을 감시하는 감시 시스템(Monitoring System)으로 도면에서는 생략되었으나 각종 센서 네트워크를 통하여 전력생산의 이상징후를 감지하거나 선박 계통에서의 문제 발생에 따른 비상 상황을 감지하여 이벤트를 발생시킨다.The monitoring unit 400 is a monitoring system for monitoring the operation of the fuel cell system. Although not shown in the drawing, the monitoring unit 400 may detect abnormality of power generation through various sensor networks, And generates an event.

또한, 모니터링부(400)는 연료전지스택(210)의 내부온도를 체크하여 그 온도가 작동 가능한 핫 스탠바이(Hot Standby) 상태를 충족하는지 판단한다.In addition, the monitoring unit 400 checks the internal temperature of the fuel cell stack 210 and determines whether the temperature satisfies an operable hot standby state.

한편, 다음의 도 3을 통하여 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지 시스템이 구성을 바탕으로 하는 선박용 연료전지의 단독 기동 방법을 설명한다.3, a method for starting a marine fuel cell based on the configuration of a marine fuel cell system according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지의 단독 기동 방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for starting a marine fuel cell by itself according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료전지 시스템이 선박용 연료전지를 단독 기동하는 방법은 연료전지의 정지 상태에서 상위 제어기(미도시)로부터 연료전지 동작 신호가 인가된다(S101).Referring to FIG. 3, in a method of operating a marine fuel cell by a marine fuel cell system according to an embodiment of the present invention, a fuel cell operation signal is applied from an upper controller (not shown) in a stopped state of the fuel cell S101).

전력 제어부(310)는 에너지 저장부(320)로부터 방전되는 직류 전력을 상용 교류전원으로 변환하여 연료전지의 초기기동전력으로 공급한다(S102). 이 때, 전력 제어부(310)는 연료전지의 초기기동과 상관없는 전력부하장치로의 전력공급을 차단하고, 연료전지의 기동에 필요한 MBOP(100) 및 연료전지(200)에 우선적으로 전력을 공급할 수 있다.The power control unit 310 converts DC power discharged from the energy storage unit 320 into commercial AC power and supplies it as the initial starting power of the fuel cell (S102). At this time, the power control unit 310 interrupts power supply to the power load device irrespective of the initial startup of the fuel cell, and supplies power to the MBOP 100 and the fuel cell 200, which are necessary for starting the fuel cell, .

수처리부(140)는 해수를 이용하여 청수(Fresh water)를 생성하고, 상기 청수를 탈이온화(deionizing)하여 연료전지에 적합한 초순수를 생산한다(S103).The water treatment unit 140 generates fresh water using seawater and deionizes the fresh water to produce ultra pure water suitable for the fuel cell (S103).

개질부(130)는 초기 기동 모드에 따라 연료 공급부(120)에서 연료를 공급받아 수소가 풍부한 개질 가스를 생산하고, 생산된 상기 개질 가스를 촉매 연소부(220)로 공급한다(S104).The reforming unit 130 receives the fuel from the fuel supply unit 120 according to the initial startup mode to produce a reformed gas rich in hydrogen, and supplies the reformed gas to the catalytic combustion unit 220 at step S104.

촉매 연소부(220)는 상기 개질 가스를 연소하여 발생되는 열을 열교환 방식으로 연료전지스택(210)에 공급하여 가열하고(S105), 상기 열의 일부를 개질부(130)로 전달하여 열교환 한다(S106).The catalytic combustion unit 220 supplies the heat generated by the combustion of the reformed gas to the fuel cell stack 210 in a heat exchange manner and heats the fuel cell stack 210 in step S105 and transfers part of the heat to the reforming unit 130 for heat exchange S106).

모니터링부(400)는 연료전지스택(210)의 내부온도를 체크하여 그 온도가 작동 조건을 충족하는 핫 스탠바이(Hot Standby) 상태를 충족하는지 여부를 판단한다(S107).The monitoring unit 400 checks the internal temperature of the fuel cell stack 210 and determines whether the temperature satisfies a hot standby state in which the operating condition is satisfied (S107).

한편, 연료전지스택의 온도가 작동 조건을 충족하지 못하면(S107; 아니오), 개질부(130)에서 생성된 개질 가스는 촉매 연소부(220)으로 공급되고, 촉매 연소부(220)는 개질 가스를 연소시켜, 연료전지스택(210) 또는 개질부(130)로 계속해서 열을 공급할 수 있다. 즉, 연료전지스택(210)이 핫 스탠바이(Hot Standby) 상태를 충족할 때까지, 촉매 연소부(220)는 개질 가스를 연소시켜, 연료전지스택(210) 또는 개질부(130)에 열을 공급할 수 있다.If the temperature of the fuel cell stack does not satisfy the operating condition (S107: NO), the reformed gas generated in the reforming unit 130 is supplied to the catalytic combustion unit 220, and the catalytic combustion unit 220 supplies the reformed gas So that the heat can be continuously supplied to the fuel cell stack 210 or the reforming unit 130. That is, until the fuel cell stack 210 satisfies the hot standby state, the catalytic combustion section 220 burns the reformed gas to heat the fuel cell stack 210 or the reforming section 130 Can supply.

다른 한편, 연료전지스택의 온도가 작동 조건을 충족하면(S107; 예), 개질부(130)는 연료전지 작동 모드로 동작을 전환하여, 촉매 연소부(220)로의 개질 가스 공급을 중단하고 연료전지스택(210)으로 개질 가스를 공급한다(S108).On the other hand, if the temperature of the fuel cell stack satisfies the operating condition (S107; YES), the reforming unit 130 switches its operation to the fuel cell operating mode to stop supply of the reforming gas to the catalytic combustion unit 220, The reformed gas is supplied to the cell stack 210 (S108).

연료전지스택(210)은 개질 가스에 포함된 수소와 산소의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전력 제어부(310)로 전달한다(S109).The fuel cell stack 210 generates electric power by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen contained in the reformed gas, and transmits the generated electric power to the electric power control unit 310 (S109).

전력 제어부(310)는 연료전지스택(210)에서 생산된 직류 전력을 상용 교류 전력으로 변환하여 선박 내 계통으로 분배한다(S110).The power control unit 310 converts the DC power generated in the fuel cell stack 210 into commercial AC power and distributes the converted AC power to the system in the ship (S110).

이후, 도면에서는 생략되었으나 촉매 연소부(220)는 연료전지의 정상 작동에 따라 연료전지스택(210)에서 배출된 배기가스를 회수하고, 상기 배기가스를 연소시켜 발생되는 열을 연료전지스택(210) 및 개질부(130)로 공급할 수 있다.Although not shown in the figure, the catalytic combustion unit 220 recovers the exhaust gas discharged from the fuel cell stack 210 according to normal operation of the fuel cell, and transfers the heat generated by burning the exhaust gas to the fuel cell stack 210 And the reforming unit 130, as shown in FIG.

한편, 다음의 도 4를 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어부(310)가 연료전지의 단독 기동을 위해 사용되는 에너지 저장부(320)의 초기기동전력을 충방전 하는 과정을 설명한다.4, a process of charging / discharging the initial starting power of the energy storage unit 320, which is used for the power control unit 310 to start the fuel cell alone, will be described with reference to FIG.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장부의 충방전 방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a charging / discharging method of an energy storage unit according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어부(310)는 연료전지의 초기기동에 필요한 전력량을 계획하여 설정한다(S201).Referring to FIG. 4, a power controller 310 according to an embodiment of the present invention plans and sets an amount of power required for initial startup of a fuel cell (S201).

전력 제어부(310)는 모니터링부(400)를 통해 에너지 저장부(320)에 저장된 전력량을 체크하여(S202), 저장된 전력량이 소정 기준치 미만으로 떨어지는 것을 파악한다(S203).The power control unit 310 checks the amount of power stored in the energy storage unit 320 through the monitoring unit 400 in step S202 and determines that the stored amount of power falls below a predetermined reference value in step S203.

전력 제어부(310)는 상시 선박 내 수요 전력량을 초과하여 생산되는 여유전력이 발생되면, 상기 여유전력의 일부를 에너지 저장부(320)로 전달하여 저장한다(S204).When the surplus power generated in excess of the demanded power in the ship is generated, the power control unit 310 transfers a part of the surplus power to the energy storage unit 320 and stores it (S204).

이 때, 상기 여유전력은 선박 내 수요 전력량을 초과하여 생산되어 저항소자를 통해 소모시키는 전력으로, 이를 소모시켜버리지 않고 에너지 저장부(320)에 저장함으로써 에너지의 활용도를 높일 수 있다.At this time, the excess power is generated by exceeding the demanded power amount in the ship and consumed through the resistance element, and it is saved in the energy storage unit 320 without consuming it, so that utilization of energy can be increased.

이후, 전력 제어부(310)는 연료전지가 정지된 상태에서 연료전지 동작 신호가 인가되면(S205), 에너지 저장부(320)에 저장된 전력을 방전시킨다(S206).Thereafter, when the fuel cell operation signal is applied (S205) while the fuel cell is stopped, the power control unit 310 discharges the electric power stored in the energy storage unit 320 (S206).

전력 제어부(310)는 에너지 저장부(320)로부터 방전되는 직류 전력을 받아 상용 교류전원으로 변환하여 연료전지의 초기기동전력으로 공급한다(S207).The power control unit 310 receives the DC power discharged from the energy storage unit 320, converts the DC power into commercial AC power, and supplies the initial AC power to the fuel cell at step S207.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 선박의 수요 전력량을 초과하여 생산되는 소모성 여유전력을 에너지 저장부에 저장하였다가 이를 연료전지의 시동을 위한 초기기동전력으로 활용함으로써 별도의 발전기 없이 연료전지를 단독 기동할 수 있으며, 에너지 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the consumable surplus power produced in excess of the demanded power amount of the ship is stored in the energy storage unit and used as the initial starting power for starting the fuel cell, Can be operated independently, and energy utilization can be enhanced.

그리고, 연료전지의 초기 기동 모드 시 개질 가스를 촉매 연소한 열원으로 연료전지스택을 가열함으로써 종래의 전기히터(Start-up Heater)의 사용에 비해 가열 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.Further, the heating time can be reduced compared to the use of a conventional electric heater by heating the fuel cell stack with a heat source catalytically combusting the reformed gas in the initial startup mode of the fuel cell.

또한, 종래에 초기 기동 전력을 가장 많이 소비하는 전기 히터(Start-up Heater)를 대체함으로써 연료전지의 기동을 위해 필요한 초기 기동 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the initial starting power required for starting the fuel cell can be reduced by replacing the electric heater (Start-up Heater) which consumes the most amount of initial starting power conventionally.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.

예컨대, 도 2에 도시한 본 발명의 실시 예에서의 에너지 저장부(320)는 UPS(Uninterruptible Power Supply System)를 이용하여 구성할 수 있다.For example, the energy storage unit 320 in the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 may be configured using an uninterruptible power supply system (UPS).

이 때의 UPS는 단순 적용되는 것이 아니라, 앞서 설명한 것과 같이 선박 내 수요 전력량을 초과하여 생산되는 여유전력이 발생될 때에만 충전을 하여 부하추종성을 향상시키면서, 연료전지의 초기 기동 시 초기기동전력을 공급하는 역할을 수행하도록 하여 그 활용도를 높일 수 있는 이점이 있다.본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.In this case, the UPS is not simply applied. As described above, when the surplus power produced in excess of the demanded power in the ship is generated, the UPS is charged to improve the load followability, and the initial start power The embodiments of the present invention are not limited to the above-described apparatuses and / or methods, but may be modified in various ways to provide functions corresponding to the configurations of the embodiments of the present invention. A program for realizing the present invention, a recording medium on which the program is recorded, and the like, and such an embodiment can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

100: MBOP 110: 공기 공급부
120: 연료 공급부 130: 개질부
140: 수처리부 200: 연료전지
210: 연료전지스택 220: 촉매 연소부
300: EBOP 310: 전력 제어부
311: DC-DC 컨버터 312: 캐패시터
313: DC-AC 인버터 320: 에너지 저장부
321: 충방전 모듈 322: 저장 모듈100: MBOP 110: air supply
120: fuel supply unit 130:
140: water treatment section 200: fuel cell
210: fuel cell stack 220: catalytic combustion unit
300: EBOP 310: Power control unit
311: DC-DC converter 312: Capacitor
313: DC-AC inverter 320: Energy storage unit
321: charge / discharge module 322: storage module

Claims (9)

연료가스의 전기 화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지스택;
상기 연료전지스택의 시동을 위한 초기기동전력을 공급하는 에너지 저장부;
상기 초기기동전력 및 연료전지스택에서 생산되는 전력을 분배하는 전력 제어부;
초기 기동 모드 시, 상기 초기기동전력과 연료를 공급받아 개질 가스를 생성하는 개질부; 및
상기 초기 기동 모드 시 상기 개질부로부터 공급되는 상기 개질 가스를 연소시켜 발생되는 열을 상기 연료전지스택에 공급하는 촉매 연소부를 포함하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.A fuel cell stack for producing electric power by an electrochemical reaction of fuel gas;
An energy storage unit for supplying initial starting power for starting the fuel cell stack;
A power controller for distributing the initial start power and the power generated in the fuel cell stack;
A reforming unit for generating the reformed gas by supplying the initial startup power and the fuel in the initial startup mode; And
And a catalytic combustion unit for supplying heat generated by combusting the reformed gas supplied from the reforming unit to the fuel cell stack in the initial startup mode. 제 1 항에 있어서,
상기 전력 제어부는,
상기 초기 기동 모드 시 상기 연료전지스택의 시동에 필요한 촉매 연소부 및개질부에 선택적으로 상기 초기기동전력을 공급하고 선박 내 전력부하장치로의 전력은 차단하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.The method of claim 1,
The power control unit,
Wherein the initial starting power is selectively supplied to the catalytic combustion portion and the reforming portion necessary for starting the fuel cell stack in the initial startup mode and the power to the power load device in the ship is shut off. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전력 제어부는,
상기 연료전지스택에서 생산되는 직류 전력을 일정한 전압의 직류 전력으로 변환하여 캐패시터에 저장하는 컨버터; 및
상기 캐패시터에 저장된 직류 전력을 선박의 계통망에 공급하기 위한 교류 전력으로 변환하여 출력하는 인버터를 포함하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The power control unit,
A converter for converting direct current power produced in the fuel cell stack into direct current power of a predetermined voltage and storing the direct current power in a capacitor; And
And an inverter for converting the DC power stored in the capacitor into AC power to be supplied to the grid network of the ship and outputting the AC power. 제 3 항에 있어서,
상기 에너지 저장부는,
상기 직류 전력을 저장하는 저장 모듈; 및
상기 컨버터의 DC 링크에 연결되는 양방향 컨버터로 구성되어 상기 직류 전력을 상기 저장 모듈에 충전하거나, 상기 초기기동전력 공급을 위해 방전하는 충방전 모듈을 포함하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.The method of claim 3, wherein
The energy storage unit may include:
A storage module for storing the DC power; And
And a bi-directional converter connected to a DC link of the converter, charging / discharging the DC power to the storage module or discharging the DC power for the initial starting power supply. 제 4 항에 있어서,
상기 저장 모듈은, 적어도 하나의 배터리 또는 수퍼 캐패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the storage module comprises at least one battery or a supercapacitor. 제 1 항에 있어서,
상기 개질부는,
상기 연료전지스택이 상기 핫 스탠바이(Hot Standby) 상태에 이르면 상기 촉매 연소부로의 상기 개질 가스 공급을 중단하고, 상기 연료전지스택으로 상기 개질 가스를 공급하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.The method of claim 1,
Wherein the modifying unit comprises:
And when the fuel cell stack reaches the hot standby state, supplying the reformed gas to the catalytic combustion unit and supplying the reformed gas to the fuel cell stack. 제 6 항에 있어서,
상기 연료전지스택의 온도가 작동 가능한 핫 스탠바이 상태를 충족하는지 판단하는 모니터링부를 더 포함하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.The method according to claim 6,
Further comprising a monitoring section for determining whether the temperature of the fuel cell stack satisfies an operable hot standby state. 제 1 항에 있어서,
상기 촉매 연소부는,
상기 초기 기동 모드 시 상기 개질 가스를 연소시켜 발생되는 열을 상기 개질부에 공급하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.The method of claim 1,
The catalytic combustion unit may include:
And the heat generated by burning the reformed gas in the initial startup mode is supplied to the reforming unit. 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 저장부는, 선박에 설비되는 UPS(Uninterruptible Power Supply System)를 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템.



The method of claim 1,
Wherein the energy storage unit is configured using an uninterruptible power supply system (UPS) installed in the ship.



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