JPH0282460A - 燃料電池発電システムの制御装置 - Google Patents

燃料電池発電システムの制御装置

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JPH0282460A
JPH0282460A JP63233897A JP23389788A JPH0282460A JP H0282460 A JPH0282460 A JP H0282460A JP 63233897 A JP63233897 A JP 63233897A JP 23389788 A JP23389788 A JP 23389788A JP H0282460 A JPH0282460 A JP H0282460A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、燃料電池と改質装置とを備えて構成される燃
料電池発電システムに係わり、特に、負荷変動時等にお
ける燃料改質系の圧力の制御性を高め負荷追従性を向上
させようとした燃料電池発電システムの制御装置に関す
る。
（従来の技術） 燃料電池発電システムは、高効率、無公害、低騒音で、
且つ負荷追従性に優れた発電システムと言われている。
そして、本システムでは天然ガス、ナフサ等の原料ガス
から燃料電池での電気化学反応に必要な水素ガスを生成
する改質装置を有しており、改質装置に適切な原料ガス
を供給するために負荷や電池電流に応じた基準設定流量
に対し、燃料改質系の代表圧力を安定に維持するために
、本圧力の設定値と検出値の偏差による補正値を与え、
設定流量とする原料ガスの流量制御構成を通常有してい
る。
第３図は燃料電池発電システムの一従来構成例を示した
ものである。図において、１は原料ガス基準設定流量演
算部、２及び３は調節器、そして４は原料ガス流量調節
弁である。本従来例では、原料ガス基準設定流量演算部
１が電池流量ａを入力して、基準設定流量すを発生し、
更に燃料改質系代表部の圧力が適切に保たれるよう、そ
の設定値Ｃと検出値ｄとの偏差に基づき調節器２が補正
値ｅを与え、ｂとｅの加算値を設定流量ｆとする構成で
ある。更に、本構成では、設定流量ｆに実流量を追従さ
せるために、設定流量ｆと検出＠ｇとから、調節器３が
流量調節弁４ｃ二開度指令りを与える構成である。
（発明が解決しようとする課題） 上記構成の燃料電池発電システムにおいては、燃料改質
系におけるガスの流れの伝′！＠遅れに起因し、負荷増
加時に燃料改質系、圧力が低下し、燃料電池へ適切に燃
料が供給できなくなる等の問題があった。
この間開を第４図を用いて、より具体的に説明する。
燃料改質系にはリフオーマ５、高温シフター６更に低温
シフター７等の反応装置が直列に配置され、且つ、それ
らが反応触媒層を有するため、流れに対して比較的大き
な抵抗を有する。従って、この系ではガスの流れの伝ｔ
ｒ！！遅れが大きく、原料ガス流量調節弁４でガス流量
を増やしても、それが燃料改質系セパレータ８に伝播す
る迄に、比較的時間を要する。今、負荷が増加しな場合
について考えると、燃料電池への必要燃料量が増加する
ため、電池燃料極燃料流量調節弁９が開き、燃料流量を
増加させるよう動作する。しかしながら、このような構
成では、上記伝播遅れによりセパレータ８の圧力が低下
することにより、調節弁９の一次側圧力が低下し、燃料
電池への十分な燃料供給ができなくなる。なお、従来例
における燃料改質系代表圧力とは、例えば第４図におけ
るセパレータ８の内部あるいは出口圧力などが挙げられ
る。
本発明は、上記問題点を解決するためになされるもめで
あり、急激な負荷変動、特に負荷増加に対しても、燃料
電池への燃料供給を良好に行なうことができる燃料電池
発電システムの制御装置を提供することを目的としてい
る。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明では電池電流や負荷
指令から原料ガスの基準設定流量を発生する部分に、更
に進み要素あるいは進み遅れ要素を加えたことを！！；
？徴とする。
（作　用） 従って、燃料電池発電システムにて負荷が上昇し、電池
電流が増加した場合に、１ｌｉＸ料ガスは先行的に供給
量が増加されるため、燃料改質系におけるガスの伝播遅
れを打ち消し、改質系の圧力低下を防ぐような作用がな
される。逆に、負荷が減少した場合には、原料ガスが先
行的に絞り込まれるため、やはりガスの伝播遅れが打ち
消され、改質系の圧力上昇を抑える作用がある。
（突方色例） 以下に本発明の実施例について図面を多照して説明する
。
第１図は、本発明による燃料電池発電システムの制御装
置の実施例を示すものであり、第３図と同一部分には同
一符号を付して、これらについては説明を省略する。
本実施例では、従来の原料ガス基準設定流量すを基に、
これに進み要素あるいは遅れ要素１１が基準設定流量ｉ
を発生する構成である。ここで要素１１は例えば（１）
式や（２）式で与えられる。
１＋Ｔ１ｓ　　　　　　　　　　　・・・・・・（１）
（１＋７２　Ｓ）／　＜１＋Ｔ３　Ｓ）　　・・・（２
）’ｒ、　、　Ｔ２　、　’ｒ３は定数 Ｓはラグラス演算子 なお、基準設定流量ｉから、最終的な設定流量ｆを求め
る構成及びその設定流量ｆに追従させるべく開度指令り
を与える構成は、従来の構成例第３図とまったく同一で
ある。
次に燃料電池発電システムの制御装置の作用について説
明する。例えば時刻ｔｔからｅｚ、ｉ％に負荷あるいは
電池電流が増加した場合を、第２図を用いて説明する。
このような負荷増加に対し、第３図に示した従来構成で
は、ＦＸ料ガスは負荷増加に従いＦ２に示すような増力
日応答を示し、前述した燃料改質系のガス伝播遅れによ
って改質系代表圧力は、Ｆ２のように過渡的に低下する
。これに対し、本発明による実施例によれば、原料ガス
は第２図のＦｌに示すごとく、進んで増加するように作
用するため、改質系の代表圧力はＰｌのように負荷増加
後の圧力に良好に追従することになる。
従って、本発明によれば、より先行的に進んで原料ガス
流量を変化させて燃料改質系の圧力変動を抑えるなめ、
負荷変化に対しても前記圧力を適切に維持し、更には燃
料電池への燃料ガスの供給を良好に行なうことが可能と
なる。
［発明の効果］ 以上、説明したごとく、本発明によれば負荷変化時によ
り先行的に原料ガス流量を制御させるよう構成したので
、燃料改質系の圧力をいつも適切に保ち、よって燃料電
池への燃料供給を良好に維持することが可能となり、グ
ランドとしての負荷追従性の向上がなされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による燃料電池発電システムの制御装置
の一実施例を示す構成ブロック図、第２図は本発明と従
来例との作用の相違説明図、第３図は従来の燃料電池発
電システムの制御装置を示すブロック図、第４図は従来
の間跋点の説明図である。 １・・・原料ガス基準設定流量演算部 ２．３・・・調節器　　４・・・原料ガス流量調節弁５
・・・リフオーマ　　６・・・高温シフター７・・・低
温シフター　８・・・セパレータ９・・・電池燃料極燃
料流量調節弁 １０・・・スチーム供給ライン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原料ガスを改質して水素リッチな改質ガスを生成する改
    質装置と、この改質装置にて得られた改質ガスを燃料ガ
    スとして燃料極へ、また酸化剤ガスを酸化剤極に夫々導
    入し、このとき生ずる電気化学的反応により電気エネル
    ギーを発生する燃料電池を備え、電池電流あるいは負荷
    を基に求めた原料ガス基準流量に対し、燃料改質系の代
    表圧力の設定値と検出値との偏差による補正値を与え、
    原料ガスを設定流量とする原料ガス流量制御構成の燃料
    電池発電システムにおいて、前記原料ガスの基準流量に
    対して進み要素あるいは進み遅れ要素を加えることを特
    徴とする燃料電池発電システムの制御装置。
JP63233897A 1988-09-19 1988-09-19 燃料電池発電システムの制御装置 Expired - Lifetime JP2695860B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112615030A (zh) * 2020-12-10 2021-04-06 全球能源互联网研究院有限公司 一种固定式发电用燃料电池机组控制系统及控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128673A (ja) * 1982-01-27 1983-08-01 Hitachi Ltd 燃料電池発電プラント制御システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128673A (ja) * 1982-01-27 1983-08-01 Hitachi Ltd 燃料電池発電プラント制御システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112615030A (zh) * 2020-12-10 2021-04-06 全球能源互联网研究院有限公司 一种固定式发电用燃料电池机组控制系统及控制方法

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