JP2003123778A - 電源システム及びその運転方法 - Google Patents
電源システム及びその運転方法Info
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- JP2003123778A JP2003123778A JP2001315377A JP2001315377A JP2003123778A JP 2003123778 A JP2003123778 A JP 2003123778A JP 2001315377 A JP2001315377 A JP 2001315377A JP 2001315377 A JP2001315377 A JP 2001315377A JP 2003123778 A JP2003123778 A JP 2003123778A
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- power generation
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- power supply
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハイブリッド発電システムを常に高効率で運
転できるような電源システム及びその運転方法を提供す
る。 【解決手段】 ＳＯＦＣの発電量と発電機Ｇの発電量の
合計は、最適化運転システムの指令により、これらで構
成されるハイブリッドシステムの発電効率が最高値にな
る発電量に制御されている。直流ラインには、バナジウ
ムレドックスフロー電池が結合されている。バナジウム
レドックスフロー電池は、最適化運転システムの指令を
受け、電力系統が必要とする電力量が基本電力を上回る
とき、給電制御を行って不足分の電力を直流ラインに放
出する。また、基本電力が、電力系統が必要とする電力
量を上回るとき、給電制御を行って余剰分の電力を直流
ラインから受け取って蓄電を行う。
転できるような電源システム及びその運転方法を提供す
る。 【解決手段】 ＳＯＦＣの発電量と発電機Ｇの発電量の
合計は、最適化運転システムの指令により、これらで構
成されるハイブリッドシステムの発電効率が最高値にな
る発電量に制御されている。直流ラインには、バナジウ
ムレドックスフロー電池が結合されている。バナジウム
レドックスフロー電池は、最適化運転システムの指令を
受け、電力系統が必要とする電力量が基本電力を上回る
とき、給電制御を行って不足分の電力を直流ラインに放
出する。また、基本電力が、電力系統が必要とする電力
量を上回るとき、給電制御を行って余剰分の電力を直流
ラインから受け取って蓄電を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧形固体酸化物
型燃料電池（本明細書では単に「ＳＯＦＣ」と称するこ
とがある）と、マイクロガスタービンによる発電とを組
み合わせた電源システム（本明細書では単に「ハイブリ
ッドシステム」と称することがある）及びその運転方法
に関するものである。
型燃料電池（本明細書では単に「ＳＯＦＣ」と称するこ
とがある）と、マイクロガスタービンによる発電とを組
み合わせた電源システム（本明細書では単に「ハイブリ
ッドシステム」と称することがある）及びその運転方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳＯＦＣとマイクロガスタービンを組み
合わせたハイブリッド発電システムは従来公知である。
図２にＳＯＦＣを単独で運転した場合の出力に対する発
電効率を示す。図２から分かるように、発電効率が最大
となる点は、定格出力（100％出力）に対して低い値に
留まっている。
合わせたハイブリッド発電システムは従来公知である。
図２にＳＯＦＣを単独で運転した場合の出力に対する発
電効率を示す。図２から分かるように、発電効率が最大
となる点は、定格出力（100％出力）に対して低い値に
留まっている。
【０００３】これに対し、ＳＯＦＣとマイクロガスター
ビンを組み合わせたハイブリッド発電システムにおける
出力に対する発電効率を図３に示す。図３から分かるよ
うに、このようなハイブリッド発電システムにおいて
は、発電効率が最高となる点は定格出力よりわずかに低
い出力の場合である。よって、定格出力に近い大きな出
力で運転した場合でも高い効率が得られる。
ビンを組み合わせたハイブリッド発電システムにおける
出力に対する発電効率を図３に示す。図３から分かるよ
うに、このようなハイブリッド発電システムにおいて
は、発電効率が最高となる点は定格出力よりわずかに低
い出力の場合である。よって、定格出力に近い大きな出
力で運転した場合でも高い効率が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したようなハイブ
リッド発電システムにおいては、前述のように定格出力
に近い大きな出力で常時運転を行うことが発電効率の面
から好ましい。ところが、周知のように、電力需要は昼
間と夜間では大きな差があり、夜間では必要電力量が低
下する。これに対応するためには、発電量を落とさなけ
ればならず、発電効率が低下するという問題点がある。
また、設備としては昼間の電力需要を賄うだけの容量を
持たなければならず、平均需要電力よりも大型の設備が
必要であるという問題点もある。
リッド発電システムにおいては、前述のように定格出力
に近い大きな出力で常時運転を行うことが発電効率の面
から好ましい。ところが、周知のように、電力需要は昼
間と夜間では大きな差があり、夜間では必要電力量が低
下する。これに対応するためには、発電量を落とさなけ
ればならず、発電効率が低下するという問題点がある。
また、設備としては昼間の電力需要を賄うだけの容量を
持たなければならず、平均需要電力よりも大型の設備が
必要であるという問題点もある。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、前述のようなハイブリッド発電システムを常に
高効率で運転できるような電源システム及びその運転方
法を提供することを課題とする。
もので、前述のようなハイブリッド発電システムを常に
高効率で運転できるような電源システム及びその運転方
法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、加圧形固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）と、発電機が接続されたマイクロガスタービンと、
レドックスフロー電池を有してなり、前記ＳＯＦＣと発
電機との出力を加えたものが基本電力として電力系統に
出力されると共に、レドックスフロー電池は、電力系統
が要求する電力量が前記基本電力より大きいとき、両者
の差分に当たる電力を電力系統に供給し、電力系統が要
求する電力量が前記基本電力より小さいとき、両者の差
分に当たる電力量を蓄電する機能を有することを特徴と
する電源システム（請求項１）である。
の第１の手段は、加圧形固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）と、発電機が接続されたマイクロガスタービンと、
レドックスフロー電池を有してなり、前記ＳＯＦＣと発
電機との出力を加えたものが基本電力として電力系統に
出力されると共に、レドックスフロー電池は、電力系統
が要求する電力量が前記基本電力より大きいとき、両者
の差分に当たる電力を電力系統に供給し、電力系統が要
求する電力量が前記基本電力より小さいとき、両者の差
分に当たる電力量を蓄電する機能を有することを特徴と
する電源システム（請求項１）である。
【０００７】本手段によれば、基本電力の値を常に定格
値近くの効率の高い領域に保ち、需要電力量が基本電力
より少ない夜間等においては、余った電力でレドックス
フロー電池を充電し、需要電力量が基本電力を超えた場
合には、不足分をレドックスフロー電池から供給するこ
とができる。よって、前記ハイブリッド発電システムの
発電効率を高効率に保つと共に、全体の設備の規模を平
均需要電力に見合ったものとすることができる。
値近くの効率の高い領域に保ち、需要電力量が基本電力
より少ない夜間等においては、余った電力でレドックス
フロー電池を充電し、需要電力量が基本電力を超えた場
合には、不足分をレドックスフロー電池から供給するこ
とができる。よって、前記ハイブリッド発電システムの
発電効率を高効率に保つと共に、全体の設備の規模を平
均需要電力に見合ったものとすることができる。
【０００８】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段を運転する方法であって、前記基本電力
を、前記ＳＯＦＣによる発電とマイクロガスタービンに
よる発電との合計の発電効率がほぼ最高となる電力量に
保ちながら運転を行うことを特徴とするもの（請求項
２）である。
前記第１の手段を運転する方法であって、前記基本電力
を、前記ＳＯＦＣによる発電とマイクロガスタービンに
よる発電との合計の発電効率がほぼ最高となる電力量に
保ちながら運転を行うことを特徴とするもの（請求項
２）である。
【０００９】本手段においては、たとえ需要電力量が定
格出力を超えるような場合でも、前記ハイブリッドシス
テムの出力を定格まで上げず、その発電効率がほぼ最高
となる電力量（最高発電効率の97％以上の発電効率を有
する範囲）に保ちながら運転を続け、不足分の電力をレ
ドックスフロー電池から供給する。よって、前記ハイブ
リッドシステムの発電効率を確実に高効率に保つことが
できる。
格出力を超えるような場合でも、前記ハイブリッドシス
テムの出力を定格まで上げず、その発電効率がほぼ最高
となる電力量（最高発電効率の97％以上の発電効率を有
する範囲）に保ちながら運転を続け、不足分の電力をレ
ドックスフロー電池から供給する。よって、前記ハイブ
リッドシステムの発電効率を確実に高効率に保つことが
できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態
の１例である電源システムの概要図である。マイクロガ
スタービンに直結された圧縮機には、ＳＯＦＣへの燃焼
空気が供給され、圧縮空気は、熱交換機で加熱された後
ＳＯＦＣに送られ、同じく熱交換機を通って加熱された
燃料と混合されて発電を行う。ＳＯＦＣの直流出力はＤ
／Ｄコンバータにより高電圧の直流電圧に変換され、直
流ラインに入力される。
を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態
の１例である電源システムの概要図である。マイクロガ
スタービンに直結された圧縮機には、ＳＯＦＣへの燃焼
空気が供給され、圧縮空気は、熱交換機で加熱された後
ＳＯＦＣに送られ、同じく熱交換機を通って加熱された
燃料と混合されて発電を行う。ＳＯＦＣの直流出力はＤ
／Ｄコンバータにより高電圧の直流電圧に変換され、直
流ラインに入力される。
【００１１】ＳＯＦＣの約850℃の排ガスは、マイクロ
ガスタービンに送られ、マイクロガスタービンを駆動す
る。マイクロガスタービンには発電機Ｇが結合されてお
り、これにより発電された交流電力はＡ／Ｄコンバータ
により直流に変換され、直流ラインに入力される。そし
て、マイクロガスタービンより排出された約250℃の排
ガスは、熱交換機で放熱を行い、続いて熱回収／冷温熱
供給装置で熱媒体を加熱した後に排気される。
ガスタービンに送られ、マイクロガスタービンを駆動す
る。マイクロガスタービンには発電機Ｇが結合されてお
り、これにより発電された交流電力はＡ／Ｄコンバータ
により直流に変換され、直流ラインに入力される。そし
て、マイクロガスタービンより排出された約250℃の排
ガスは、熱交換機で放熱を行い、続いて熱回収／冷温熱
供給装置で熱媒体を加熱した後に排気される。
【００１２】ＳＯＦＣの発電量と発電機Ｇの発電量の合
計は、最適化運転システムの指令により、これらで構成
されるハイブリッドシステムの発電効率が最高値になる
発電量に制御されている。即ち、ＳＯＦＣの発電量と発
電機Ｇの発電量の合計は、常に一定に保たれている（こ
れを「基本電力」という）。
計は、最適化運転システムの指令により、これらで構成
されるハイブリッドシステムの発電効率が最高値になる
発電量に制御されている。即ち、ＳＯＦＣの発電量と発
電機Ｇの発電量の合計は、常に一定に保たれている（こ
れを「基本電力」という）。
【００１３】直流ラインには、バナジウムレドックスフ
ロー電池が結合されている。バナジウムレドックスフロ
ー電池は、最適化運転システムの指令を受け、電力系統
が必要とする電力量が基本電力を上回るとき、給電制御
を行って不足分の電力を直流ラインに放出する。また、
基本電力が、電力系統が必要とする電力量を上回ると
き、給電制御を行って余剰分の電力を直流ラインから受
け取って蓄電を行う。
ロー電池が結合されている。バナジウムレドックスフロ
ー電池は、最適化運転システムの指令を受け、電力系統
が必要とする電力量が基本電力を上回るとき、給電制御
を行って不足分の電力を直流ラインに放出する。また、
基本電力が、電力系統が必要とする電力量を上回ると
き、給電制御を行って余剰分の電力を直流ラインから受
け取って蓄電を行う。
【００１４】双方向インバータは、直流ラインの電力を
電力系統に同期した交流に変換して電力系統に供給す
る。熱回収／冷温熱供給装置から供給される熱媒体は、
バナジウムレドックスフロー電池の電解液タンク内の電
解液を加熱すると共に、外部に熱源として供給される。
電力系統に同期した交流に変換して電力系統に供給す
る。熱回収／冷温熱供給装置から供給される熱媒体は、
バナジウムレドックスフロー電池の電解液タンク内の電
解液を加熱すると共に、外部に熱源として供給される。
【００１５】最適化運転システムは、本明細書には記載
されていない高度の最適運転のための制御を行うが、最
低、前述のようにバナジウムレドックスフロー電池の放
電・蓄電制御を行う。
されていない高度の最適運転のための制御を行うが、最
低、前述のようにバナジウムレドックスフロー電池の放
電・蓄電制御を行う。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前述のようなハイブリッド発電システムを常に高効率で
運転できるような電源システム及びその運転方法を提供
することができる。さらに、従来に比して設備を小型化
することができる。
前述のようなハイブリッド発電システムを常に高効率で
運転できるような電源システム及びその運転方法を提供
することができる。さらに、従来に比して設備を小型化
することができる。
【図１】本発明の実施の形態の１例である電源システム
の概要図である。
の概要図である。
【図２】ＳＯＦＣを単独で運転した場合の出力に対する
発電効率を示す図である。
発電効率を示す図である。
【図３】マイクロガスタービンとＳＯＦＣを組み合わせ
たハイブリッド発電システムにおける出力に対する発電
効率を示す図である。
たハイブリッド発電システムにおける出力に対する発電
効率を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｃ 6/18 Ｆ０２Ｃ 6/18 Ｚ
Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｐ
8/12 8/12
Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｆ
(72)発明者 坂本 賢美
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日
本鋼管株式会社内
(72)発明者 福田 聖二
東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日
本鋼管株式会社内
Ｆターム(参考） 3G081 BA11 BA20 DA27
5H026 AA06
5H027 AA06 AA10 DD02 DD03
5H590 AA02 AA03 CA08 CA26 CA30
CD01 CD03 CE01 CE05 EA07
EB04 GA06 HA06
Claims (2)
- 【請求項１】 加圧形固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）と、発電機が接続されたマイクロガスタービンと、
レドックスフロー電池を有してなり、前記ＳＯＦＣと発
電機との出力を加えたものが基本電力として電力系統に
出力されると共に、レドックスフロー電池は、電力系統
が要求する電力量が前記基本電力より大きいとき、両者
の差分に当たる電力を電力系統に供給し、電力系統が要
求する電力量が前記基本電力より小さいとき、両者の差
分に当たる電力量を蓄電する機能を有することを特徴と
する電源システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電源システムの運転方
法であって、前記基本電力を、ほぼ、前記ＳＯＦＣによ
る発電とマイクロガスタービンによる発電との合計の発
電効率が最高となる電力量に保ちながら運転を行うこと
を特徴とする電源システムの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001315377A JP2003123778A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 電源システム及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001315377A JP2003123778A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 電源システム及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003123778A true JP2003123778A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19133555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001315377A Pending JP2003123778A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 電源システム及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003123778A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080471A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 電源装置 |
| JP2007087829A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レドックスフロー電池システム |
| JP2009541141A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-11-26 | ターボメカ | 燃料電池を使用した航空機用発電システム |
| US8043736B2 (en) | 2006-01-10 | 2011-10-25 | Honeywell International Inc. | Power generator having multiple layers of fuel cells |
| CN102354764A (zh) * | 2011-08-24 | 2012-02-15 | 中国东方电气集团有限公司 | 供能系统及其控制方法 |
| US8404395B2 (en) | 2005-07-12 | 2013-03-26 | Honeywell International Inc. | Ring of fuel cells with a hydrogen generator |
-
2001
- 2001-10-12 JP JP2001315377A patent/JP2003123778A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080471A1 (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 電源装置 |
| US8404395B2 (en) | 2005-07-12 | 2013-03-26 | Honeywell International Inc. | Ring of fuel cells with a hydrogen generator |
| JP2007087829A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レドックスフロー電池システム |
| US8043736B2 (en) | 2006-01-10 | 2011-10-25 | Honeywell International Inc. | Power generator having multiple layers of fuel cells |
| JP2009541141A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-11-26 | ターボメカ | 燃料電池を使用した航空機用発電システム |
| CN102354764A (zh) * | 2011-08-24 | 2012-02-15 | 中国东方电气集团有限公司 | 供能系统及其控制方法 |
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