KR20200072054A - Power generation control system and control method of fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료전지의 발전전력 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 연료전지 스택을 포함한 복수의 발전모듈에서 발전하는 전력을 제어하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation power control system and control method for a fuel cell, and relates to a technology for controlling power generated by a plurality of power generation modules including a fuel cell stack.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환장치로서, 산업용, 가정용 및 차량용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자 제품, 휴대기기의 전력을 공급하는 데에도 이용될 수 있다.A fuel cell is an energy converter that converts chemical energy possessed by fuel into electric energy by electrochemically reacting without converting it to heat by combustion, as well as supplying electric power for industrial, household, and automotive use, as well as small electric/electronic products and portable devices. It can also be used to supply power.
특히, 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)에서는 가장 안쪽에 주요 구성부품인 막전극접합체(MEA:Membrane-Electrode Assembly)가 위치하고, 막전극접합체는 수소이온을 이동시켜 줄 수 있는 고체 고분자 전해질막과, 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 전극층인 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode)로 구성된다.In particular, in the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) having a high power density, a membrane electrode assembly (MEA: Membrane-Electrode Assembly), which is a main component, is located inside, and the membrane electrode assembly contains hydrogen ions. It consists of a solid polymer electrolyte membrane that can be moved, and a cathode and an anode, which are electrode layers coated with a catalyst so that hydrogen and oxygen can react on both sides of the electrolyte membrane.
연료전지는 내부에서 전기화학반응을 통하여 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택과 연료전지 스택에 수소를 공급하는 수소공급계, 연료전지 스택에 산소를 포함한 공기를 공급하는 공기공급계 및 기타 연료전지 스택의 운전 온도를 제어하는 냉각계 등을 포함한다.The fuel cell includes a fuel cell stack that generates electric energy through an electrochemical reaction inside, a hydrogen supply system that supplies hydrogen to the fuel cell stack, an air supply system that supplies air containing oxygen to the fuel cell stack, and other fuel cell stacks. It includes a cooling system to control the operating temperature.
연료전지는 건물 등에서 산업용 또는 가정용 전력을 공급하거나 차량에 탑재되어 구동용 전력을 공급할 수 있다. 특히, 건물 등에 설치되어 복수의 연료전지 스택을 포함하여 대용량의 전력을 발전하는 발전용 연료전지의 경우, 목표 발전량에 해당하는 전력을 발전하여야 하는데 일부의 연료전지 스택에 이상이 발생한 경우에 전체 연료전지의 발전을 정지하여야 하고, 또는 이상이 발생하지 않은 연료전지 스택에 과도한 전력 발전 부하가 가중되는 문제가 있었다.The fuel cell may supply industrial or household power in a building or the like, or may be mounted on a vehicle to supply driving power. In particular, in the case of a power generation fuel cell installed in a building, etc., which generates a large amount of power, including a plurality of fuel cell stacks, the power corresponding to the target amount of power generation must be generated. There is a problem in that the generation of the battery must be stopped, or an excessive power generation load is weighted on the fuel cell stack in which no abnormality has occurred.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The above descriptions as background arts are only for improving understanding of the background of the present invention, and should not be accepted as acknowledging that they correspond to the prior arts already known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 연료전지 스택을 인버터에 직렬로 연결하여 구성한 복수의 발전모듈을 포함하고, 발전모듈의 발전전력을 각각 제어하는 방법 및 시스템을 제공하고자 함이다.The present invention has been proposed to solve this problem, and includes a plurality of power generation modules configured by connecting a plurality of fuel cell stacks in series to an inverter, and to provide a method and a system for controlling power generation of the power generation modules, respectively. to be.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지의 발전전력 제어시스템은 전력을 발전하는 연료전지 스택 및 연료전지 스택과 연결되어 연료전지 스택의 전력을 외부로 공급하는 인버터를 포함하는 복수의 발전모듈; 및 기설정된 기준시간 동안 복수의 발전모듈 전체에서 요구되는 목표 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하고, 각각의 발전모듈의 발전전력을 제어하는 제어기;를 포함한다.A power generation power control system for a fuel cell according to the present invention for achieving the above object is a plurality of power generation including a fuel cell stack for generating power and an inverter connected to the fuel cell stack to supply power to the fuel cell stack to the outside. module; And a controller configured to calculate power required for power generation in each power generation module and control power generation of each power generation module based on a target amount of power generation required for all of the plurality of power generation modules during a predetermined reference time.
복수의 발전모듈에는, 복수의 연료전지 스택이 각각 포함되고, 복수의 연료전지 스택은 직렬로 인버터에 연결될 수 있다.The plurality of power generation modules may include a plurality of fuel cell stacks, and the plurality of fuel cell stacks may be connected to the inverter in series.
제어기는, 복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지하고, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하도록 제어할 수 있다.The controller may detect a power generation module having an abnormality among a plurality of power generation modules, and control the power generation module having an abnormality to stop power generation.
제어기는, 복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출할 수 있다.The controller is required to generate power in each power generation module in which no abnormality occurs by dividing the target power generation amount required for a predetermined reference time in all of the plurality of power generation modules into the number of power generation modules in which no abnormality has occurred and a preset reference time. It can be calculated with electric power.
제어기는, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하고, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다.The controller calculates the required amount of power generation by integrating the power required for power generation in the power generation module having an abnormality during the stop time of stopping the power generation of the power generation module having an abnormality until recovery of the power generation module having the abnormality is completed. When recovery of the generated power generation module is completed, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation in all power generation modules for a predetermined recovery time longer than the stop time is added up to the total number of power generation modules to recover. The amount of power generated can be calculated by dividing the predetermined amount of time back to a predetermined recovery time to calculate the power required for power generation in each power module.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력을 발전하는 연료전지 스택 및 연료전지 스택과 연결되어 연료전지 스택의 전력을 외부로 공급하는 인버터를 포함한 복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계; 및 산출한 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 각각의 발전모듈을 제어하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, the fuel cell stack generating power according to the present invention and a fuel cell stack connected to the fuel cell stack are required for a predetermined reference time in all of a plurality of power generation modules including an inverter that supplies power to the fuel cell stack to the outside. Calculating power required for power generation in each power generation module based on a target power generation amount; And controlling each power generation module with the power required for power generation in each power generation module calculated.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계 이전에, 복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지하는 단계;를 더 포함하고, 각각의 발전모듈을 제어하는 단계에서는, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하도록 제어할 수 있다.Before the step of calculating the power required for power generation in each power generation module, further comprising the step of detecting a power generation module having an abnormality among the plurality of power generation modules, and in the step of controlling each power generation module, the error occurs The power generation module can be controlled to stop power generation.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계에서는, 복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출할 수 있다.In the step of calculating the power required for power generation in each power generation module, the target power generation amount required for a predetermined reference time in all of the plurality of power generation modules is divided by the number of power generation modules in which no abnormality has occurred, and a predetermined reference time. It can be calculated as the power required to generate power in each power module that does not occur.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계는, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하는 단계; 및 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.The step of calculating the power required for power generation in each power generation module is to stop the power generation of the power generation module having an abnormality in the power required for the power generation in the power generation module having an abnormality until recovery of the power generation module having the abnormality is completed. Calculating the required amount of power generation by integrating during the stop time; And when the recovery of the power generation module having an abnormality is completed, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation in all power generation modules for a predetermined recovery time longer than the stop time is added to the total number of power generation modules. And calculating the power required for power generation in each power generation module by dividing the divided recovery power generation by a predetermined recovery time again.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계에서는, 이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수 미만이면, 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출하고, 이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수 이상이면, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하고, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다.In the step of calculating the power required for power generation in each power generation module, if the power generation module having an abnormality is less than a preset number, the target power generation amount required for a predetermined reference time in all the power generation modules may be generated. By dividing by the number and the preset reference time, each generation module that does not cause an abnormality calculates the power required for power generation, and if the generation module that has an abnormality is greater than or equal to a preset number, recovery of the generation module having an abnormality will be completed. Calculate the required amount of power generation by integrating the power required for power generation in the power generation module where the fault occurred until the power generation module in which the fault occurs is stopped, and when the recovery of the power generation module in which the fault is completed is longer than the stop time. During the predetermined recovery time, the required generation amount calculated by integrating the power required for power generation in each power generation module into the integrated basic power generation amount is divided by the total number of power generation modules, and the power generation amount is divided by the predetermined recovery time to generate each power. The power required for power generation can be calculated from the module.
본 발명의 연료전지의 발전전력 제어시스템 및 제어방법에 따르면, 복수의 발전모듈 전체에서 요구되는 목표 발전량을 만족시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to the power generation power control system and control method of the fuel cell of the present invention, it has an effect capable of satisfying the target amount of power generation required in all of the plurality of power generation modules.
또한, 발전모듈 중 일부에 이상이 발생하더라도, 특정 발전모듈에 과부하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, even if an abnormality occurs in some of the power generation modules, it has an effect of preventing overload in a specific power generation module.
또한, 각각의 발전모듈에 이상이 발생한 경우, 즉시 회복을 유도하여 성능 관리 및 시스템 내구성이 향상되는 효과를 갖는다.In addition, when an abnormality occurs in each power generation module, recovery is immediately induced, thereby improving performance management and system durability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 발전전력 제어시스템의 순서도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지의 발전전력 제어방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a power generation power control system of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are flowcharts of a method for controlling power generation of a fuel cell according to various embodiments of the present invention.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. Specific structural or functional descriptions with respect to the embodiments of the present invention disclosed in the present specification or the application are exemplified for the purpose of illustrating the embodiments according to the present invention, and the embodiments according to the present invention may be implemented in various forms. And may not be construed as limited to the embodiments described in this specification or application.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the embodiment according to the present invention can be applied to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiment according to the concept of the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described is present, and one or more other features or numbers. It should be understood that it does not preclude the existence or addability of, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and are not to be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined herein. .
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing denote the same members.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 발전전력 제어시스템의 순서도이다.1 is a flowchart of a power generation power control system of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 발전전력 제어시스템은 전력을 발전하는 연료전지 스택(11) 및 연료전지 스택(11)과 연결되어 연료전지 스택(11)의 전력을 외부로 공급하는 인버터(12)를 포함하는 복수의 발전모듈(10); 및 기설정된 기준시간 동안 복수의 발전모듈(10) 전체에서 요구되는 목표 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력을 산출하고, 각각의 발전모듈(10)의 발전전력을 제어하는 제어기(20);를 포함한다.Referring to Figure 1, the power generation power control system of a fuel cell according to an embodiment of the present invention is connected to the
복수의 발전모듈(10)에는 연료전지 스택(11) 및 인버터(12)가 개별적으로 포함된다. 복수의 발전모듈(10)은 계통연계형(Grid Tie) 타입으로 연료전지 스택(11)과 연결된 인버터(12)가 수배전반(30)을 통하여 외부의 일반 전력계통 전원에 연결될 수 있다. 또는, 별도의 배터리를 포함하여 독립적인 시스템을 구성할 수도 있을 것이다.The
연료전지 스택(11)은 수소와 공기를 각각 공급받아 내부에서 수소와 산소의 화학반응에 의하여 전력을 발전한다. 개별의 발전모듈(10)에 포함된 연료전지 스택(11)에 공급하는 수소 및 공기의 공급은 개별적으로 제어될 수 있다. 특히, 공기블로워(미도시) 또는 공기공급밸브가 개별의 발전모듈(10)에 각각 포함될 수 있다.The
제어기(20)는, 기설정된 기준시간 동안 복수의 발전모듈(10) 전체에서 요구되는 목표 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력을 산출한다. 모든 발전모듈(10)이 정상인 상태를 가정한다면 일 실시예로 목표 발전량을 발전모듈(10)의 수 및 기설정된 기준시간으로 제산하여 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다.The controller 20 calculates electric power required for power generation in each
또한, 제어기(20)는 각각의 발전모듈(10)의 발전전력을 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력으로 제어할 수 있다. 특히, 도 1에 도시한 것과 같이, 개별의 발전모듈(10)마다 공기블로워(미도시)를 포함할 수 있다.In addition, the controller 20 may control the power generated by each
다른 실시예로, 하나의 공기블로워(미도시)를 포함하고, 개별의 발전모듈(10)마다 공기공급밸브가 형성되어 제어기(20)는 공기공급밸브를 제어하여 각각의 발전모듈(10)의 발전전력을 제어할 수 있다. 또는, 각각의 발전모듈(10)로 공급하는 수소의 공급량을 제어하여 발전전력을 제어할 수도 있을 것이다. 이에 따라, 복수의 발전모듈(10) 전체에서 요구되는 목표 발전량을 만족시킬 수 있는 효과를 갖는다.In another embodiment, a single air blower (not shown) is included, and an air supply valve is formed for each individual
복수의 발전모듈(10)에는, 복수의 연료전지 스택(11)이 각각 포함되고, 복수의 연료전지 스택(11)은 직렬로 인버터(12)에 연결될 수 있다. 하나의 발전모듈(10)에 1개의 연료전지 스택(11)만이 포함될 수도 있을 것이나, 개별 연료전지 스택(11)에 각각 인버터(12)를 연결시키도록 구성하는 경우에는 시스템 설비 구축에 큰 비용이 발생하는 점을 고려하여 하나의 발전모듈(10)에 하나의 인버터(12)가 마련되되 연료전지 스택(11)은 2개 이상으로 포함될 수 있다.A plurality of fuel cell stacks 11 are respectively included in the plurality of
복수의 발전모듈(10)에 포함된 연료전지 스택(11)의 수는 시스템 설비 구축 비용 및 각각의 인버터(12)를 제어하는 제어기(20)의 제어 가능 범위과 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전압 범위를 고려하여 적정한 수로 기설정될 수 있다. 개별 발전모듈(10)은 전체로써 제어되는 점에서 많은 개수의 연료전지 스택(11)이 포함되지는 않는 것이 바람직할 것이다.The number of fuel cell stacks 11 included in the plurality of
제어기(20)는, 복수의 발전모듈(10) 중 이상이 발생한 발전모듈(10)을 감지하고, 이상이 발생한 발전모듈(10)은 발전을 정지하도록 제어할 수 있다.The controller 20 may detect a
또한, 일 실시예로, 제어기(20)는, 복수의 발전모듈(10) 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈(10)의 수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력으로 산출할 수 있다.In addition, in one embodiment, the controller 20, the target amount of power generation required for a predetermined reference time in the whole of the plurality of
또한, 다른 실시예로, 제어기(20)는, 이상이 발생한 발전모듈(10)의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈(10)의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하고, 이상이 발생한 발전모듈(10)의 회복이 완료되면 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈(10) 전체의 수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈(10)에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다.In addition, in another embodiment, the controller 20 generates the power required for power generation in the
구체적인 제어기(20)의 제어는 아래의 제어방법에서 상세하게 설명한다.The control of the specific controller 20 will be described in detail in the following control method.
도 2 내지 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지의 발전전력 제어방법의 순서도이다.2 to 4 are flowcharts of a method for controlling power generation of a fuel cell according to various embodiments of the present invention.
도 2 내지 4를 참조하면, 연료전지의 발전전력 제어방법은 전력을 발전하는 연료전지 스택 및 연료전지 스택과 연결되어 연료전지 스택의 전력을 외부로 공급하는 인버터를 포함한 복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S300); 및 산출한 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 각각의 발전모듈을 제어하는 단계(S400);를 포함할 수 있다.Referring to Figures 2 to 4, the method for controlling the power generation of the fuel cell includes a fuel cell stack for generating power and a plurality of power generation modules including an inverter connected to the fuel cell stack to supply power to the fuel cell stack to the outside. Calculating power required for power generation in each power generation module based on a target power generation amount required for a set reference time (S300); And controlling each power generation module with the power required to generate power in each of the calculated power generation modules (S400).
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S300)에서는, 복수의 발전모듈 전체에서 전력 발전이 가능한 경우에는 일 실시예로 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 기설정된 기준시간 및 발전모듈의 전체 개수로 제산할 수 있다(S310).In the step (S300) of calculating the power required for power generation in each power generation module, when power generation is possible in a plurality of power generation modules, a predetermined reference time and a target generation amount required during a predetermined reference time in one embodiment, It can be divided by the total number of power generation modules (S310).
예를 들어, 전체 10개의 발전모듈을 포함한 시스템의 경우 1일(24h) 동안 목표 발전량이 2400[kWh]라면, 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력은 10[kW]로 산출할 수 있다.For example, in the case of a system including a total of 10 power generation modules, if the target power generation amount is 2400 [kWh] for 1 day (24h), power required for power generation in each power generation module may be calculated as 10 [kW].
각각의 발전모듈을 제어하는 단계(S400)에서는, 제어기가 공기블로워 또는 공기공급밸브 등을 제어함으로써 발전모듈에 포함된 연료전지 스택의 발전 전력을 제어할 수 있다.In the step of controlling each power generation module (S400), the controller may control power generation of the fuel cell stack included in the power generation module by controlling an air blower or an air supply valve.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계 이전에, 복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지하는 단계(S100);를 더 포함하고, 각각의 발전모듈을 제어하는 단계(S400)에서는, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하도록 제어할 수 있다.Before the step of calculating the power required for power generation in each power generation module, detecting a power generation module having an abnormality among a plurality of power generation modules (S100); further comprising, controlling each power generation module (S400) In ), the generation module having an abnormality may be controlled to stop generation.
복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지하는 단계(S100)에서는, 복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지할 수 있다. 제어기는 이상이 발생한 발전모듈에 정비를 유도하도록 경고등 또는 사이렌을 발생시키거나 고장 데이터를 기록할 수 있다.In step S100 of detecting a power generation module having an abnormality among a plurality of power generation modules, a power generation module having an abnormality among the plurality of power generation modules may be detected. The controller may generate a warning light or siren or record failure data to induce maintenance to an abnormal power generation module.
예를 들어, 각각의 발전모듈에 포함된 인버터로 공급된 전력의 I-V 커브를 이용하여 연료전지 스택의 열화를 판단할 수 있다. 연료전지 스택의 열화는 플러딩 또는 드라이아웃을 포함한 가역적 열화 또는 비가역적 열화일 수 있다.For example, deterioration of the fuel cell stack may be determined using an I-V curve of power supplied to an inverter included in each power generation module. The deterioration of the fuel cell stack can be reversible or irreversible deterioration, including flooding or dry-out.
또한, 각각의 발전모듈에 수소 또는 공기를 공급하는 수소공급장치 또는 공기공급장치 등에 문제가 발생한 경우도 포함될 수 있다. 즉, 각각의 발전모듈이 정상적으로 전력을 발전하지 못하고, 정비가 요구되는 상황이 모두 포함될 수 있다.In addition, a problem may occur when a hydrogen supply device or an air supply device for supplying hydrogen or air to each power module occurs. That is, a situation in which each power generation module does not normally generate power and maintenance is required may be included.
각각의 발전모듈을 제어하는 단계(S400)에서는, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하도록 제어할 수 있다. 즉, 이상이 발생한 발전모듈은 정비를 위하여 연료전지 스택으로의 수소 공급 및 공기 공급을 차단하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 조기에 발전모듈을 정지시킴으로써 시스템의 내구성이 향상되는 효과를 갖는다.In step S400 of controlling each power generation module, the power generation module having an abnormality may be controlled to stop power generation. That is, the generation module having an abnormality may be controlled to cut off hydrogen supply and air supply to the fuel cell stack for maintenance. Accordingly, by stopping the power generation module early, the durability of the system is improved.
도 2에 도시한 것과 같이, 일 실시예로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S310)에서는, 복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출할 수 있다.As shown in FIG. 2, in an operation (S310) of calculating power required for power generation in each power generation module in one embodiment, an abnormality occurs in a target power generation amount required for a predetermined reference time in all of the plurality of power generation modules. By dividing by the number of ungenerated power generation modules and a preset reference time, it is possible to calculate power required for power generation in each power generation module in which no abnormality has occurred.
예를 들어, 전체 10개의 발전모듈을 포함한 시스템에서 3개의 발전모듈에 이상이 발생한 경우 1일(24h) 동안 목표 발전량이 2400[kWh]라면, 2400[kWh]를 10개에서 3개를 제외한 7개 및 24[h]으로 제산하여 약 14.3[kW]를 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출할 수 있다.For example, if an abnormality occurs in three power modules in a system including a total of 10 power modules, if the target power generation amount is 2400[kWh] for one day (24h), 2400[kWh] is excluded from 10 to 3 7 By dividing by dogs and 24 [h], about 14.3 [kW] can be calculated as the power required for power generation in each power generation module in which no abnormality has occurred.
이에 따라, 이상이 발생한 발전모듈에서 발전해야 하는 전력을 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈들이 균등하게 분배함으로써 전체 발전모듈에서 발전하는 전력을 유지시키면서 특정한 발전모듈의 과부하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.Accordingly, by distributing the power that needs to be generated in the power generation module having an abnormality, each power generation module that does not generate an abnormality maintains the power generated in the entire power generation module and prevents an overload of a specific power generation module. Have
도 3에 도시한 것과 같이, 다른 실시예로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S300)는, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하는 단계(S320); 및 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S330);를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, in another embodiment, the step of calculating power required for power generation in each power generation module (S300 ), power generation occurs in the power generation module in which an abnormality occurs until recovery of the power generation module in which the abnormality occurs is completed. Calculating the required amount of power generation by integrating the required power during the stop time in which power generation of the power generation module having an abnormality is stopped (S320); And when the recovery of the power generation module having an abnormality is completed, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation in each power generation module for a predetermined recovery time longer than the stop time is added to the total number of power generation modules. And calculating the power required for power generation in each power generation module by dividing the divided recovery power generation by a predetermined recovery time (S330).
특히, 필요 발전량을 산출하는 단계(S320)에서, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하되, 이상이 발생하지 않은 발전모듈은 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 발전모듈에 이상이 발생하기 전과 마찬가지로 목표 발전량에 따라 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 발전전력을 제어할 수 있다. In particular, in the step (S320) of calculating the required amount of power generation, the power generation module having an abnormality stops power generation, but the power generation module having no abnormality occurs in the power generation module until recovery of the power generation module having the abnormality is completed. As before, the generation power can be controlled to the power required for power generation in each power generation module according to the target power generation amount.
이후에, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면 이상이 발생하지 않은 발전모듈 및 회복이 완료된 발전모듈은 모두 기본 발전량에 필요 발전량을 합산한 회복 발전량에 따라 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 발전전력을 제어할 수 있다. Thereafter, when the recovery of the power generation module having an abnormality is completed, both the power generation module having no abnormality and the power generation module having completed the recovery are the power required for power generation in each power generation module according to the recovered power generation amount obtained by adding the required power generation amount to the basic power generation amount. Can control the power generation.
구체적으로, 필요 발전량을 산출하는 단계(S320)에서는 이상을 감지한 시점부터 회복이 완료된 시점까지인 정지시간 동안 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분하여 필요 발전량을 산출할 수 있다.Specifically, in the step of calculating the required amount of power generation (S320), the required amount of power generation can be calculated by integrating the power required for power generation in the power generation module in which the abnormality occurred during a stop time, from the time when the abnormality is detected to the time when recovery is completed.
예를 들어, 10[kW]를 발전해야 하는 발전모듈이 5일 동안 발전을 정지한 경우, 1200[kWh]의 발전량이 부족하고, 이상이 발생하여 발전을 정지한 발전모듈이 2개라면 2400[kWh]를 필요 발전량으로 산출할 수 있다.For example, if the power generation module that needs to generate 10[kW] has stopped generating power for 5 days, if the amount of power generation of 1200[kWh] is insufficient and there are two power generation modules that have stopped generating power due to an abnormality, 2400[ kWh] can be calculated as required power generation.
또한, 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S330)에서는, 필요 발전량을 반영한 회복 발전량으로 회복시간 동안 필요 발전량을 보충할 수 있다. 구체적으로, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다. 회복시간은 정지시간보다 긴 일주일 또는 1개월 등으로 기설정될 수 있다. In addition, in the step of calculating power required for power generation in each power generation module (S330 ), the required power generation amount can be supplemented during the recovery time with the recovered power generation amount reflecting the required power generation amount. Specifically, during the predetermined recovery time longer than the stop time, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation from the entire power generation module to the integrated basic power generation amount is divided by the total number of power generation modules, and the recovered power generation amount is set again. It can be divided by time to calculate the power required for power generation in each power module. The recovery time may be preset to a week or a month longer than the stop time.
예를 들어, 전체 10개의 발전모듈을 포함한 시스템의 1개월 목표 발전량이 72000[kWh]이고, 이 중에서 3개의 발전모듈에 이상이 발생하여 정지시간이 5일이었다면, 필요 발전량은 3600[kWh]로 산출될 수 있다.For example, if the target power generation amount per month of the system including all 10 power generation modules is 72000 [kWh], out of which 3 power generation modules have occurred and the downtime was 5 days, the required power generation is 3600 [kWh]. Can be calculated.
또한, 회복시간은 1개월로 기설정된 경우, 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량은 72000[kWh]이고, 필요 발전량인 3600[kWh]를 합산하여 발전모듈의 전체 개수인 10으로 제산하면 회복 발전량은 7560[kWh]가 되며, 이를 다시 기설정된 회복시간으로 제산하면, 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력은 10.5[kWh]로 산출된다. 이에 따라, 필요 발전량을 장시간 동안 회복하도록 제어하여 각각의 발전모듈에서 발전용량의 부하에 큰 부담없이 전력을 발전할 수 있어 내구성 확보 등의 효과를 갖는다.In addition, when the recovery time is preset to 1 month, the basic power generated by integrating the power required for power generation in the entire power generation module is 72000 [kWh], and the required power generation amount is 3600 [kWh], which is the total number of power generation modules. When dividing by 10, the recovered power generation amount is 7560 [kWh], and when it is divided again by a predetermined recovery time, the power required for power generation in each power generation module is calculated as 10.5 [kWh]. Accordingly, the required amount of power generation is controlled to recover for a long period of time, and power can be generated without a great burden on the load of the power generation capacity in each power generation module, thereby providing durability and the like.
도 4에 도시한 것과 같이, 또 다른 실시예로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계(S300)에서는, 이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수(N) 미만이면(S200), 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출하고(S310), 이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수 이상이면(S200), 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하고(S320), 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다(S330).As shown in FIG. 4, in another embodiment, in the step of calculating power required for power generation in each power generation module (S300), if the power generation module having an abnormality is less than a preset number (N) (S200), The target amount of power generation required for a predetermined reference time in the entire power generation module is calculated as the power required for power generation in each power generation module in which no abnormality occurs by dividing the number of power generation modules that have no abnormality and a predetermined reference time ( S310), if the power generation module having an abnormality is greater than or equal to a predetermined number (S200), the generation of the power generation module having the abnormality is generated from the power generation requiring the power generation from the power generation module having the abnormality until the recovery of the power generation module having the abnormality is completed Integrates during the stopped stop time to calculate the required amount of power generation (S320), and when recovery of the faulty power generation module is completed, the power required for power generation is integrated in the entire power generation module for a predetermined recovery time longer than the stop time. It is possible to calculate the power required for power generation in each power generation module by adding up the required power generation amount calculated to the power generation amount and dividing the recovered power generation amount divided by the total number of power generation modules into a predetermined recovery time (S330).
발전모듈의 기설정된 개수(N)는 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량, 발전모듈의 전체 개수 및 발전모듈의 발전성능 등을 고려하여 기설정될 수 있다. 특히, 이상이 발생한 발전모듈이 증가함에 따라 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 발전이 요구되는 전력이 발전모듈의 발전성능을 초과하지 않도록 적절하게 기설정될 수 있다.The preset number N of power generation modules may be preset in consideration of a target amount of power generation required for a predetermined reference time in all power generation modules, the total number of power generation modules, and power generation performance of the power generation modules. In particular, as the number of power generation modules having an abnormality increases, power required for power generation of the power generation module having no abnormality may be appropriately preset so as not to exceed the power generation performance of the power generation module.
이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수(N) 이상이면, 이상이 발생하지 않은 발전모듈에서 바로 보충하기 어려운 정도로 판단하여 발전모듈의 회복이 완료된 이후에 회복 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출할 수 있다. 이에 따라, 이상이 발생한 발전모듈이 상대적으로 큰 비율을 차지하는 경우에는 이상이 발생하지 않은 발전 모듈에서 감당하기 어려운 큰 전력을 발전하도록 제어되는 상황을 방지하는 효과를 갖는다.If the generation module having an abnormality is greater than or equal to a preset number (N), it is judged to a degree that it is difficult to replenish directly from the generation module without an abnormality. The required power can be calculated. Accordingly, when the power generation module having an abnormality occupies a relatively large proportion, it has an effect of preventing a situation that is controlled to generate large electric power that is difficult to handle in the power generation module having no abnormality.
추가로, 이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수 이상이면, 여기서 이상이 발생하지 않은 발전모듈에서는 기설정된 최대 전력을 발전하도록 제어할 수 있고, 이를 회복 발전량 산출시 반영할 수 있다. 이에 따라, 회복 발전량을 감소시키고 회복 발전에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.In addition, if the power generation module having an abnormality is greater than or equal to a preset number, the power generation module in which the abnormality has not occurred can be controlled to generate a predetermined maximum power, which can be reflected in calculating the recovered power generation amount. Accordingly, it has an effect capable of reducing the amount of recovery power generation and reducing the time required for recovery power generation.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although illustrated and described in connection with specific embodiments of the present invention, it is understood in the art that the present invention may be variously improved and changed within the limits that do not depart from the technical spirit of the present invention provided by the following claims. It will be obvious to those of ordinary skill.
10 : 발전모듈
11 : 연료전지 스택
12 : 인버터
20 : 제어기
30 : 수배전반10: power generation module 11: fuel cell stack
12: inverter 20: controller
30: switchgear
Claims (10)
기설정된 기준시간 동안 복수의 발전모듈 전체에서 요구되는 목표 발전량을 기반으로 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하고, 각각의 발전모듈의 발전전력을 제어하는 제어기;를 포함하는 연료전지의 발전전력 제어시스템.A plurality of power generation modules including a fuel cell stack generating power and an inverter connected to the fuel cell stack to supply power of the fuel cell stack to the outside; And
A controller for calculating power required for power generation in each power generation module and controlling power generation of each power generation module based on a target amount of power generation required for all of the plurality of power generation modules for a predetermined reference time; Power generation control system.
복수의 발전모듈에는, 복수의 연료전지 스택이 각각 포함되고, 복수의 연료전지 스택은 직렬로 인버터에 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어시스템.The method according to claim 1,
The plurality of power generation modules includes a plurality of fuel cell stacks, and the plurality of fuel cell stacks are connected to an inverter in series to generate power control system for a fuel cell.
제어기는, 복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지하고, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어시스템.The method according to claim 1,
The controller detects a power generation module having an abnormality among a plurality of power generation modules, and the power generation module having an abnormality is controlled to stop power generation.
제어기는, 복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출하는 연료전지의 발전전력 제어시스템.The method according to claim 3,
The controller is required to generate power in each power generation module in which no abnormality occurs by dividing the target power generation amount required for a predetermined reference time in all of the plurality of power generation modules into the number of power generation modules in which no abnormality has occurred and a preset reference time. Power cell power generation control system for fuel cells.
제어기는, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하고,
이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어시스템.The method according to claim 3,
The controller calculates the required amount of power generation by integrating the power required for power generation in the power generation module having an abnormality during a stop time in which the generation of the power generation module having an abnormality is stopped until recovery of the power generation module having the abnormality is completed,
When the recovery of the power generation module having an abnormality is completed, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation from all the power generation modules for a predetermined recovery time longer than the stop time is added up and divided by the total number of power generation modules. A power generation power control system for a fuel cell, characterized by calculating the power required for power generation in each power generation module by dividing one recovered power generation amount into a predetermined recovery time again.
산출한 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 각각의 발전모듈을 제어하는 단계;를 포함하는 연료전지의 발전전력 제어방법.In each power generation module based on the target generation amount required for a predetermined reference time in a plurality of power generation modules including a fuel cell stack generating power and an inverter connected to the fuel cell stack to supply power to the fuel cell stack to the outside. Calculating power required for power generation; And
Controlling the power generation power of the fuel cell comprising; controlling each power generation module with the power required to generate power in each calculated power generation module.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계 이전에, 복수의 발전모듈 중 이상이 발생한 발전모듈을 감지하는 단계;를 더 포함하고,
각각의 발전모듈을 제어하는 단계에서는, 이상이 발생한 발전모듈은 발전을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어방법. The method according to claim 6,
Further comprising the step of detecting a power generation module having an abnormality among the plurality of power generation modules before the step of calculating the power required for power generation in each power generation module;
In the step of controlling each of the power generation modules, the power generation control method of the fuel cell, characterized in that to control the power generation module having an abnormality to stop the power generation.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계에서는,
복수의 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어방법.The method according to claim 7,
In the step of calculating the power required to generate power in each power module,
Calculates the target generation amount required for a predetermined reference time in all of the plurality of power generation modules as the number of generation modules that have no abnormality and the predetermined reference time, thereby calculating the power required for power generation in each generation module where no abnormality has occurred. Method for controlling power generation of a fuel cell, characterized in that.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계는,
이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하는 단계; 및
이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 전체의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어방법.The method according to claim 7,
The step of calculating the power required for power generation in each power generation module,
Calculating the required amount of power by integrating the power required for power generation in the faulty power generation module for a stop time during which the power generation of the faulty power generation module is stopped until recovery of the faulty power generation module is completed; And
When the recovery of the power generation module having an abnormality is completed, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation from all the power generation modules for a predetermined recovery time longer than the stop time is added up and divided by the total number of power generation modules. And calculating the power required for power generation in each power generation module by dividing the recovered power generation amount into a predetermined recovery time again.
각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 단계에서는,
이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수 미만이면, 발전모듈 전체에서 기설정된 기준시간 동안 요구되는 목표 발전량을 이상이 발생하지 않은 발전모듈의 개수 및 기설정된 기준시간으로 제산함으로써 이상이 발생하지 않은 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력으로 산출하고,
이상이 발생한 발전모듈이 기설정된 개수 이상이면, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료될 때까지 이상이 발생한 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 이상이 발생한 발전모듈의 발전을 정지한 정지시간 동안 적분하여 필요 발전량을 산출하고, 이상이 발생한 발전모듈의 회복이 완료되면, 정지시간보다 길게 기설정된 회복시간 동안 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 적분한 기본 발전량에 산출한 필요 발전량을 합산하여 발전모듈의 전체 개수로 제산한 회복 발전량을 다시 기설정된 회복시간으로 제산하여 각각의 발전모듈에서 발전이 요구되는 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 발전전력 제어방법.The method according to claim 7,
In the step of calculating the power required to generate power in each power module,
If the power generation module having an abnormality is less than a preset number, the target power generation amount required for a preset reference time in all the power generation modules is divided by the number of power generation modules that do not have an abnormality and a preset reference time, so that each abnormality has not occurred. Calculate the power required for power generation in the power generation module,
If the generation module having an abnormality is equal to or greater than a preset number, the power required for power generation in the anomalous power generation module is integrated until the recovery of the abnormal generation power generation module is completed during a stoppage period in which the generation of the abnormal generation power generation module is stopped. By calculating the required amount of power generation, and when the recovery of the power generation module having an abnormality is completed, the required power generation amount calculated by integrating the power required for power generation in each power generation module for a predetermined recovery time longer than the stop time is summed up. A method for controlling power generation of a fuel cell, characterized in that the amount of recovered power divided by the total number of power generation modules is divided by a predetermined recovery time to calculate the power required for power generation in each power generation module.
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| KR20240058765A (en) | 2022-10-26 | 2024-05-03 | 에이치디한국조선해양 주식회사 | Ship including plurality of fuel cell moduel and method of controlling the same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090069342A (en) * | 2006-11-22 | 2009-06-30 | 도요타 지도샤（주） | Fuel cell system |
| KR101358335B1 (en) | 2012-08-31 | 2014-02-05 | 삼성중공업 주식회사 | Power generation apparatus using fuel cell |
| JP2014063650A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Rohm Co Ltd | Power generation device |
| KR20150060734A (en) * | 2012-09-25 | 2015-06-03 | 블룸 에너지 코퍼레이션 | Fuel cell fleet optimization |
| KR101743908B1 (en) * | 2016-12-21 | 2017-06-07 | 주식회사 베스텍 | A bypass circuit system for defective photovoltaic modules of the solar power array |
-
2018
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090069342A (en) * | 2006-11-22 | 2009-06-30 | 도요타 지도샤（주） | Fuel cell system |
| KR101358335B1 (en) | 2012-08-31 | 2014-02-05 | 삼성중공업 주식회사 | Power generation apparatus using fuel cell |
| JP2014063650A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Rohm Co Ltd | Power generation device |
| KR20150060734A (en) * | 2012-09-25 | 2015-06-03 | 블룸 에너지 코퍼레이션 | Fuel cell fleet optimization |
| KR101743908B1 (en) * | 2016-12-21 | 2017-06-07 | 주식회사 베스텍 | A bypass circuit system for defective photovoltaic modules of the solar power array |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240058765A (en) | 2022-10-26 | 2024-05-03 | 에이치디한국조선해양 주식회사 | Ship including plurality of fuel cell moduel and method of controlling the same |
| KR20240059545A (en) | 2022-10-26 | 2024-05-07 | 에이치디한국조선해양 주식회사 | Ship including plurality of fuel cell moduel and method thereof |
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