JPS63292576A - Fuel cell power generating system - Google Patents
Fuel cell power generating systemInfo
- Publication number
- JPS63292576A JPS63292576A JP62128803A JP12880387A JPS63292576A JP S63292576 A JPS63292576 A JP S63292576A JP 62128803 A JP62128803 A JP 62128803A JP 12880387 A JP12880387 A JP 12880387A JP S63292576 A JPS63292576 A JP S63292576A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- heat
- fuel cell
- amount
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
- H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は電池冷却系を備えて構成される燃料電池発電シ
ステムに係り、特にシステムの負荷変化に対する電池冷
却系のセパレータ圧力の制御性を向上させ得るようにし
た燃料電池発電システムに関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a fuel cell power generation system equipped with a battery cooling system, and in particular, the separator pressure of the battery cooling system in response to system load changes. This invention relates to a fuel cell power generation system that is capable of improving controllability.
(従来の技術)
従来、燃料の有している化学的エネルギーを直接電気的
エネルギーに変換するものとして燃料電池が知られてい
る。この燃料電池は通常、電解質層を挟んで燃料極およ
び酸化剤極の一対の電極を配置すると共に、燃料極に燃
料ガスを供給しまた酸化剤極に酸化剤ガスを供給し、こ
のとき起こる電気化学的反応を利用して上記両電極間か
ら電気エネルギーを取出すようにしたものであり、上記
燃料ガスと酸化剤ガスが供給されている限り高い変換効
率で電気エネルギーを取出すことができるものである。(Prior Art) Fuel cells are conventionally known as devices that directly convert chemical energy contained in fuel into electrical energy. This fuel cell normally has a pair of electrodes, a fuel electrode and an oxidizer electrode, with an electrolyte layer in between, and supplies fuel gas to the fuel electrode and oxidizer gas to the oxidizer electrode, and the electricity generated at this time. Electrical energy is extracted from between the two electrodes using a chemical reaction, and electrical energy can be extracted with high conversion efficiency as long as the fuel gas and oxidant gas are supplied. .
さて、現在考えられている燃料電池としては、ヒドラジ
ンを燃料とする燃料電池、アルカリ水溶液電解質、リン
酸水溶液電解質を電解質とする燃料電池があるが、この
うちリン酸水溶液電解質を電解質とするリン酸形の燃料
電池は、改質ガスを使用できることから一般的な使用が
可能であり、産業用または発電事業用として使用されつ
つある。Now, fuel cells currently being considered include fuel cells using hydrazine as fuel, alkaline aqueous electrolyte, and phosphoric acid aqueous electrolyte as the electrolyte. Fuel cells of this type can be used in general because they can use reformed gas, and are increasingly being used for industrial or power generation purposes.
そしてこの種の燃料電池は、原燃料ガスを水蒸気により
改質して改質ガスを得るための燃料改質装置を備え、こ
の燃料改質装置で得られた改質ガスを燃料ガスとして燃
料電池の燃料極に導入するようにすると共に、セパレー
タを有する電池冷却系を備え、燃料電池での電気化学的
反応による発生熱を吸収した後の二相流状態の冷却水を
セパレータで水蒸気と飽和水とに分離し、この水蒸気を
燃料改質装置へその改質用水蒸気として供給するように
燃料電池発電システムを構成していることが多い。This type of fuel cell is equipped with a fuel reformer for reforming raw fuel gas with steam to obtain reformed gas, and the reformed gas obtained by this fuel reformer is used as fuel gas to fuel the cell. In addition, a cell cooling system with a separator is installed, and the cooling water in a two-phase flow state after absorbing the heat generated by the electrochemical reaction in the fuel cell is separated into water vapor and saturated water through the separator. In many cases, a fuel cell power generation system is configured to separate this water vapor into a fuel reformer and supply this water vapor as reforming water vapor to a fuel reformer.
第3図は、かかる燃料電池発電システムの一例を示した
ものである。FIG. 3 shows an example of such a fuel cell power generation system.
第3図において、1は原燃料ガスとしてのメタンを水蒸
気改質して、水素を多く含む改質ガスを生成する燃料改
質装置、また2はこの燃料改質装置1で得られた改質ガ
スを燃料ガスとして燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極
に゛夫々導入し、このとき起こる電気化学的反応により
両電極間から電気エネルギーを取出す燃料電池、さらに
3は電池冷却系の一部を構成するセパレータである。In FIG. 3, 1 is a fuel reformer that steam-reforms methane as raw fuel gas to produce reformed gas containing a large amount of hydrogen, and 2 is a fuel reformer that produces reformed gas containing a large amount of hydrogen. A fuel cell in which gas is introduced into the fuel electrode as a fuel gas and oxidizing gas is introduced into the oxidizing electrode, respectively, and electrical energy is extracted from between the two electrodes by the electrochemical reaction that occurs at this time, and 3 is a part of the cell cooling system. This is the separator that makes up the .
すなわち、燃料電池2に供給される冷却水は、電池での
電気化学的反応による発生熱を吸収して、その出口では
二相流状態となる。電池冷却系のセパレータ3では、こ
の冷却水を水蒸気と飽和水とに分離する。そして、この
分離された水蒸気は燃料改質装置1へと供給され、その
改質用水蒸気として利用されるようになっている。That is, the cooling water supplied to the fuel cell 2 absorbs the heat generated by the electrochemical reaction in the cell, and becomes a two-phase flow state at its outlet. A separator 3 in the battery cooling system separates this cooling water into water vapor and saturated water. This separated water vapor is then supplied to the fuel reformer 1 and used as reforming water vapor.
さて、このような電池冷却系を備えた燃料電池発電シス
テムにおいて、電池冷却系内のエネルギーの変動は、ま
ずセパレータ3の圧力変動となって現われることになる
。このため従来から、セパレータ3の圧力の制御手段と
して、比例積分(以下、PIと称する)制御が用いられ
ている。すなわち、これは第3図に示すように、セパレ
ータ3の内部圧力を検出する圧力検出器4からの圧力検
出信号と圧力目標値信号p refとの偏差をPI演算
器5に導入し、この偏差が零となるようにPI演算器5
で制御演算を行なって熱量操作信号Uを出力するもので
ある。また、熱量の操作端としては、正方向の操作とし
て可変抵抗6を介して電源7に接続したヒーター8が、
負方向の操作としてセパレータ3内水蒸気のベント量を
調節する温石調節弁9がそれぞれ用いられる。従って、
PI演算器5からの熱量操作信号Uは正負判別器10に
より正負を判別して分岐せられ、その絶対値がそれぞれ
の操作端に与えられて、電池冷却系に対する熱供給また
は熱除去が行なわれるようになっている。Now, in a fuel cell power generation system equipped with such a battery cooling system, fluctuations in energy within the battery cooling system first appear as pressure fluctuations in the separator 3. For this reason, proportional-integral (hereinafter referred to as PI) control has conventionally been used as a means for controlling the pressure of the separator 3. That is, as shown in FIG. 3, the deviation between the pressure detection signal from the pressure detector 4 that detects the internal pressure of the separator 3 and the pressure target value signal p ref is introduced into the PI calculator 5, and this deviation is The PI calculator 5
It performs control calculations and outputs a heat amount operation signal U. In addition, as an operation end for the amount of heat, a heater 8 connected to a power source 7 via a variable resistor 6 is used for operation in the positive direction.
As a negative direction operation, a hot stone control valve 9 is used to adjust the vent amount of water vapor inside the separator 3. Therefore,
The heat amount operation signal U from the PI computing unit 5 is determined as positive or negative by the positive/negative discriminator 10 and branched, and its absolute value is given to each operation terminal to supply or remove heat from the battery cooling system. It looks like this.
上述したように、このような燃料電池発電システムにお
ける電池冷却系の役割としては、燃料電池2の過熱を防
止することの他に、燃料改質装置−〇−
1へその改質用水蒸気を供給することがある。そしてこ
の改質用水蒸気流量は、燃料電池発電システムの負荷状
態に基づいて決定されるものである。As mentioned above, the role of the cell cooling system in such a fuel cell power generation system is not only to prevent the fuel cell 2 from overheating, but also to supply reforming steam to the fuel reformer-〇-1. There are things to do. This reforming steam flow rate is determined based on the load state of the fuel cell power generation system.
従って、燃料電池発電システムの負荷変化は、直接に改
質用水蒸気流量の変動を与え、その結果電池冷却系のセ
パレータ3の圧力に影響をもたらすことになる。すなわ
ち、負荷増加時にはセパレータ3の圧力低下、逆に負荷
減少時にはセパレータ3の圧力上昇という傾向として現
われる。そして。Therefore, a change in the load on the fuel cell power generation system directly causes a change in the flow rate of the reforming steam, which in turn affects the pressure in the separator 3 of the cell cooling system. That is, when the load increases, the pressure in the separator 3 tends to decrease, and conversely, when the load decreases, the pressure in the separator 3 tends to increase. and.
このセパレータ3の圧力の変動は、改質用水蒸気の流ω
制御において、プロセスゲインの変動として悪影響を与
えることになる。This fluctuation in the pressure of the separator 3 is caused by the flow of reforming steam ω
This will have an adverse effect on control as a variation in process gain.
(発明が解決しようとする問題点)
以上のように、従来の燃料電池発電システムにおいては
、システムの負荷変動に対する電池冷却系のセパレータ
圧力の制御性が悪いことから、結果的にセパレータ圧力
を元圧とする改質用水蒸気流量の制御性が低下し、シス
テム全体としての安定性が低下してしまうという問題が
あった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional fuel cell power generation system, the controllability of the separator pressure in the battery cooling system in response to system load fluctuations is poor, and as a result, the separator pressure is There was a problem in that the controllability of the reforming steam flow rate to the pressure was reduced, and the stability of the system as a whole was reduced.
本発明は上述のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的はシステムの負荷変動に対する電池冷却
系のセパレータ圧力の制御性を向上させ、セパレータ圧
力の変動を速やかに吸収して目標値に一致させることが
でき、もって改質用水蒸気流量の制御性をも向上させる
ことが可能な安定性のよい燃料電池発電システムを提供
することにある。The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to improve the controllability of the separator pressure of the battery cooling system in response to system load fluctuations, and to quickly absorb the fluctuations in separator pressure. It is an object of the present invention to provide a highly stable fuel cell power generation system that can match a target value and thereby improve the controllability of the reforming steam flow rate.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
上記の目的を達成するために本発明では、原燃料ガスを
水蒸気により改質して改質ガスを生成づる燃料改質装置
と、この燃料改質装置で得られた改質ガスを燃料ガスと
して燃料極にまた酸化剤ガスを酸化剤極にそれぞれ導入
し、このとき起こる電気化学的反応により両電極間から
電気エネルギーを取出す燃料電池と、この燃料電池での
電気化学的反応による発生熱を吸収した後の二相流状態
の冷却水を水蒸気と飽和水とに分離し、かつこの分離さ
れた水蒸気を燃料改質装置へその改質用水蒸気として供
給するセパレータを備えた電池冷却系とから構成される
燃料電池発電システムにおいて、セパレータの内部圧力
を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段からの圧
力検出信号と圧力目標値信号とを入力とし、これら各信
号の偏差が零となるように制御演算を行なって熱量操作
信号を出力する制御演算手段と、この制御演算手段から
の熱量操作信号に基づいて、電池冷却系に対する熱供給
または熱除去を行なう熱量操作信号と、システムに与え
られる負荷指令から過渡的な電池冷却系内熱量の不平衡
量を演算し、これに基づいてフィードフォワード信号を
発生し、かつこのフィードフォワード信号を圧力目標値
信号または熱量操作信号にその補正信号として加える補
正量演算手段とを備えて構成したことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel reformer that generates reformed gas by reforming raw fuel gas with steam; A fuel cell is a fuel cell in which the reformed gas obtained in a fuel reformer is introduced as a fuel gas into a fuel electrode, and the oxidizing gas is introduced into an oxidizing electrode, and electrical energy is extracted from between the two electrodes through the electrochemical reaction that occurs. After absorbing the heat generated by the electrochemical reaction in the fuel cell, the two-phase cooling water is separated into steam and saturated water, and the separated steam is sent to a fuel reformer for reforming. In a fuel cell power generation system comprising a battery cooling system equipped with a separator supplied as water vapor, a pressure detection means for detecting the internal pressure of the separator, and a pressure detection signal and a pressure target value signal from the pressure detection means are provided. control calculation means that takes as input, performs control calculations so that the deviation of each of these signals becomes zero, and outputs a heat amount manipulation signal; Alternatively, calculate the transient unbalanced amount of heat in the battery cooling system from the heat amount operation signal for heat removal and the load command given to the system, generate a feedforward signal based on this, and convert this feedforward signal into pressure The present invention is characterized in that it includes a correction amount calculation means for adding a correction signal to the target value signal or the heat amount operation signal.
(作用)
上述の燃料電池発電システムにおいては、システムに与
えられる負荷指令から演算した過渡的な電池冷却系内熱
量の不平衡量に基づいて得られるフィードフォワード信
号が、電池冷却系の圧力目標値信号または熱量操作信号
にその補正信号として加えることから、燃料電池内での
発生熱変動の遅れに基づく熱収支の不平衡が補正され、
これにより負荷変化に対してセパレータの圧力の変動が
小さくなる。(Function) In the above fuel cell power generation system, the feedforward signal obtained based on the transient unbalanced amount of heat in the battery cooling system calculated from the load command given to the system is the pressure target value signal of the battery cooling system. Alternatively, since it is added to the heat amount operation signal as a correction signal, the imbalance in the heat balance due to the delay in the fluctuation of generated heat within the fuel cell is corrected.
This reduces the variation in separator pressure with respect to load changes.
(実施例) まず、本発明の考え方について述べる。(Example) First, the concept of the present invention will be described.
電池冷却系のセパレータの圧力制御において、制御応答
が遅れる原因はフィードバック制御のみに頼っている点
にある。そこで本発明においては、燃料電池発電システ
ムの負荷変化に伴う電池発生熱量の変化量を演算し、こ
れをセパレータ圧力制御でのフィードフォワード制御と
して用いるようにするものである。すなわち、燃料電池
発電システムに与えられる負荷指令により、前もって電
池発生熱量の変化量を演算し、この熱変化演14iff
iを先行的に、電池冷却系の熱量操作端に与えるように
するものである。When controlling the pressure of the separator in the battery cooling system, the reason for the delay in control response is that it relies only on feedback control. Therefore, in the present invention, the amount of change in the amount of heat generated by the battery due to a change in the load of the fuel cell power generation system is calculated, and this is used as feedforward control in separator pressure control. That is, based on the load command given to the fuel cell power generation system, the amount of change in the amount of heat generated by the battery is calculated in advance, and this heat change calculation 14iff is calculated in advance.
i is applied in advance to the heat quantity control end of the battery cooling system.
以下、上記のような考え方に基づく本発明の一実施例に
ついて図面を参照して説明する。An embodiment of the present invention based on the above concept will be described below with reference to the drawings.
第1図は、本発明による燃料電池発電システムの構成例
をブロック的に示すもので、第3図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは頁なる部分に
ついてのみ述べる。すなわち第1図は、システムに与え
られる負荷指令に対する電池発生熱量を演算する2つの
発生熱関数発生器11−1.11−2と、一方の発生熱
関数発生器11−2で締出された演算値を遅れ演算(伝
達関数: 1/ (1+TS))する遅れ演算器12と
、この遅れ演算器12からの演算値と、上記他方の発生
熱関数発生器11−1からの演算値との偏差(熱量偏差
)信号ΔQを比例演算(ゲインK)してフィードフォワ
ード信号を発生する次元変換係数器13とから構成され
る補正量演算手段を第3図に付加し、この補正量演算手
段により算出されたフィードフォワード信号を、前記電
池冷却系の圧力目標値信号p refにその補正信号と
してに加えるようにしたものである。すなわちこの補正
量演算手段は、本燃料電池発電システムに与えられる負
荷指令から過渡的な電池冷却系内熱量の不平衡量を演算
し、これに基づいてフィードフォワード信号を発生する
ものである。FIG. 1 shows in block form an example of the configuration of a fuel cell power generation system according to the present invention. The same parts as in FIG. state In other words, in Fig. 1, there are two heat generation function generators 11-1 and 11-2 that calculate the amount of heat generated by the battery in response to the load command given to the system, and one heat function generator 11-2. A delay calculator 12 that calculates a calculated value with a delay (transfer function: 1/(1+TS)), a calculated value from this delay calculator 12, and a calculated value from the other generated heat function generator 11-1. A correction amount calculation means consisting of a dimensional conversion coefficient unit 13 which performs a proportional operation (gain K) on the deviation (calorific value deviation) signal ΔQ and generates a feedforward signal is added to FIG. 3, and by this correction amount calculation means, The calculated feedforward signal is added to the pressure target value signal p ref of the battery cooling system as its correction signal. That is, this correction amount calculation means calculates the transient unbalanced amount of heat in the battery cooling system from the load command given to the present fuel cell power generation system, and generates a feedforward signal based on this.
次に、かかる補正量演算手段を備えた燃料電池発電シス
テムの作用について説明する。Next, the operation of the fuel cell power generation system equipped with such correction amount calculation means will be explained.
第1図において、2つの発生熱関数発生器11−1.1
1−2により、システムに与えられる負荷指令に対重る
電池発生熱量がそれぞれ演算される。一方、実際の電池
冷却系の熱入力の変動は、負荷指令に対して時間遅れを
伴う。これは、負荷指令から電流出力2発生熱量の変動
を経て、熱移動による電池冷却水の吸熱量の変動に至る
までの動特性に関係するものである。従って、一方の発
生熱関数発生器11−2で算出された演算値を遅れ演算
器12で遅れ演算することによって、上述の時間遅れが
模擬されることになる。そして、遅れ演算器12からの
演算値と、上記他方の発生熱関数発生器11−1からの
演算値との偏差を取る、すなわち遅れなしの熱量と遅れ
を伴った熱量との偏差をとることにより、演算時点での
熱量偏差が算出される。この熱量偏差は、電池冷却系の
熱エネルギー収支の不平衡量である。従って、この熱量
偏差相当口である偏差信号ΔQを、次・元変換係数器1
3にて比例演算してフィードフォワード信号を発生し、
このフィードフォワード信号を先行的に、電池冷却系の
圧力目標値信号p rerの入力部分に補正信号として
加えてやることにより、電池冷却系の熱量操作端である
ヒーター8または流量調節弁9の制御動作を速めること
ができる。In FIG. 1, two heat function generators 11-1.1
1-2, the amount of heat generated by the battery relative to the load command given to the system is calculated. On the other hand, actual fluctuations in heat input to the battery cooling system are accompanied by a time delay with respect to the load command. This is related to the dynamic characteristics from the load command to the variation in the amount of heat generated by the current output 2 to the variation in the amount of heat absorbed by the battery cooling water due to heat transfer. Therefore, the above-mentioned time delay is simulated by performing a delay calculation on the calculation value calculated by one of the generated heat function generators 11-2 in the delay calculation unit 12. Then, the deviation between the calculated value from the delay calculator 12 and the calculated value from the other generated heat function generator 11-1 is taken, that is, the difference between the amount of heat without delay and the amount of heat with delay is taken. Thus, the heat amount deviation at the time of calculation is calculated. This heat amount deviation is an amount of imbalance in the thermal energy balance of the battery cooling system. Therefore, the deviation signal ΔQ, which is equivalent to the heat amount deviation, is
Proportional calculation is performed in step 3 to generate a feedforward signal,
By adding this feedforward signal in advance as a correction signal to the input part of the pressure target value signal prer of the battery cooling system, the heater 8 or the flow rate regulating valve 9, which is the heat quantity control end of the battery cooling system, can be controlled. It can speed up the operation.
上述したように、本実施例による燃料電池発電システム
においては、システムに与えられる負荷指令から演算し
た過渡的な電池冷却系内熱量の不平衡量に基づいて、補
正量演算手段により得られるフィードフォワード信号を
、電池冷却系の圧力目標値信号P refにその補正信
号として加えるようにしているので、燃料電池2内での
発生熱変動の遅れに基づく熱収支の不平衡が補正され、
これによりシステムの負荷変化に対するセパレータ3の
圧力の制御性を向上させて圧力変動を小さく抑えること
ができる。この結果、セパレータ3の圧力を元圧とする
燃料改質装置1における改質用水蒸気流量の制御性も向
上し、全体としての安定性のよいシステムを実現するこ
とが可能となる。As described above, in the fuel cell power generation system according to the present embodiment, the feedforward signal obtained by the correction amount calculation means is based on the transient unbalanced amount of heat in the battery cooling system calculated from the load command given to the system. is added as a correction signal to the pressure target value signal P ref of the battery cooling system, so that the imbalance in the heat balance due to the delay in the fluctuation of generated heat within the fuel cell 2 is corrected.
This improves the controllability of the pressure in the separator 3 with respect to changes in the system load and suppresses pressure fluctuations to a small level. As a result, the controllability of the reforming steam flow rate in the fuel reformer 1, which uses the pressure of the separator 3 as the source pressure, is also improved, making it possible to realize a system with good overall stability.
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても実施することができるものである。It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but can also be implemented in the following manner.
第2図は、本発明の他の実施例による燃料電池発電シス
テムにおける一部分の構成例をブロック的に示すもので
、第1図と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。FIG. 2 shows in block form an example of the configuration of a part of a fuel cell power generation system according to another embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. Only the different parts will be described here.
すなわち第2図は、前述した補正量演算手段として、シ
ステムに与えられる負荷指令に対する電池発生熱量を演
算する発生熱関数発生器14と、 ゛この発生熱関数
発生器14で算出された演算値を進み遅れ演算(伝達関
数: TS/ (1+TS))づる進み遅れ演算器15
と、この進み遅れ演算器15からの演算値ΔQを比例演
算(ゲインK)してフィードフォワード信号を発生ずる
次元変換係数器16とから構成したものを備え、この補
正量演算手段により算出されたフィードフォワード信号
を、電池冷却系の熱量操作信号Uにその補正信号としで
に加えるようにしたものである。かかる第2図に示す燃
料電池発電システムにおいても、前述と同様の作用効果
が得られるものである。That is, FIG. 2 shows a heat generation function generator 14 that calculates the amount of heat generated by the battery in response to a load command given to the system as the above-mentioned correction amount calculation means, and Lead/lag calculation unit 15 based on lead/lag calculation (transfer function: TS/ (1+TS))
and a dimension conversion coefficient unit 16 which performs a proportional calculation (gain K) on the calculated value ΔQ from the lead/lag calculation unit 15 to generate a feedforward signal, and the correction amount calculation means calculates the The feedforward signal is already added to the heat quantity operation signal U of the battery cooling system as its correction signal. The fuel cell power generation system shown in FIG. 2 also provides the same effects as described above.
以上説明したように本発明によれば、システムに与えら
れる負荷指令から過渡的な電池冷却系内熱量の不平衡量
を演紳し、これに基づいてフィードフォワード信号を発
生し、かつこのフィードフォワード信号を圧力目標値信
号または熱量操作信号にその補正信号として加える補正
量演算手段とを備えて構成するようにしたので、システ
ムの負荷変動に対する電池冷却系のセパレータ圧力の制
御性を向上させ、セパレータ圧力の変動を速やかに吸収
して目標値に一致させることができ、もって改質用水蒸
気流湯の制御性をも向上させることが可能な安定性のよ
い燃料電池発電システムが提供できる。As explained above, according to the present invention, the transient unbalanced amount of heat in the battery cooling system is calculated from the load command given to the system, a feedforward signal is generated based on this, and the feedforward signal is and a correction amount calculating means that adds the correction signal to the pressure target value signal or the heat amount operation signal, so that the controllability of the separator pressure of the battery cooling system in response to system load fluctuations is improved, and the separator pressure It is possible to provide a highly stable fuel cell power generation system that can quickly absorb fluctuations in the target value to match the target value, thereby improving the controllability of the reforming steam flow.
第1図は本発明による燃料電池発電システムの一実施例
を示す構成ブロック図、第2図は本発明による燃料電池
発電システムの他の実施例を示づ構成ブロック図、第3
図は従来の燃料電池発電システムを示す構成ブロック図
である。
1・・・燃料改質装置、2・・・燃料電池、3・・・セ
パレータ、4・・・圧力検出器、5・・・PI演算器、
6・・・可変抵抗、7・・・電源、8・・・ヒーター、
9・・・流量調節弁、10・・・正負判別器、11−1
.11−2・・・発生熱関数発生器、12・・・遅れ演
算器、13・・・次元変換係数器、14・・・発生熱関
数発生器、15・・・進み遅れ演算器、16・・・次元
変換係数器。FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention, FIG. 2 is a configuration block diagram showing another embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention, and FIG.
The figure is a configuration block diagram showing a conventional fuel cell power generation system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Fuel reformer, 2... Fuel cell, 3... Separator, 4... Pressure detector, 5... PI calculator,
6... Variable resistance, 7... Power supply, 8... Heater,
9...Flow control valve, 10...Positive/negative discriminator, 11-1
.. 11-2... Generated heat function generator, 12... Delay calculator, 13... Dimensional conversion coefficient unit, 14... Generated heat function generator, 15... Lead/delay calculator, 16. ...Dimension conversion coefficient unit.
Claims (3)
成する燃料改質装置と、この燃料改質装置で得られた改
質ガスを燃料ガスとして燃料極にまた酸化剤ガスを酸化
剤極にそれぞれ導入し、このとき起こる電気化学的反応
により両電極間から電気エネルギーを取出す燃料電池と
、この燃料電池での電気化学的反応による発生熱を吸収
した後の二相流状態の冷却水を水蒸気と飽和水とに分離
し、かつこの分離された水蒸気を前記燃料改質装置へそ
の改質用水蒸気として供給するセパレータを備えた電池
冷却系とから構成される燃料電池発電システムにおいて
、前記セパレータの内部圧力を検出する圧力検出手段と
、この圧力検出手段からの圧力検出信号と圧力目標値信
号とを入力とし、これら各信号の偏差が零となるように
制御演算を行なって熱量操作信号を出力する制御演算手
段と、この制御演算手段からの熱量操作信号に基づいて
、前記電池冷却系に対する熱供給または熱除去を行なう
熱量操作手段と、システムに与えられる負荷指令から過
渡的な電池冷却系内熱量の不平衡量を演算し、これに基
づいてフィードフォワード信号を発生し、かつこのフィ
ードフォワード信号を前記圧力目標値信号または熱量操
作信号にその補正信号として加える補正量演算手段とを
備えて成ることを特徴とする燃料電池発電システム。(1) A fuel reformer that reformes raw fuel gas with steam to generate reformed gas, and the reformed gas obtained by this fuel reformer is used as a fuel gas to be supplied to the fuel electrode and oxidizes the oxidizing gas. A fuel cell that extracts electrical energy from between the two electrodes through the electrochemical reaction that occurs when the agent is introduced into each electrode, and cooling in a two-phase flow state after absorbing the heat generated by the electrochemical reaction in this fuel cell. A fuel cell power generation system comprising a cell cooling system equipped with a separator that separates water into steam and saturated water and supplies the separated steam to the fuel reformer as reforming steam, A pressure detection means for detecting the internal pressure of the separator, a pressure detection signal from this pressure detection means and a pressure target value signal are input, and a control calculation is performed so that the deviation of each of these signals becomes zero, thereby controlling the amount of heat. A control calculation means for outputting a signal; a heat amount operation means for supplying or removing heat from the battery cooling system based on a heat amount manipulation signal from the control calculation means; A correction amount calculating means for calculating an unbalanced amount of heat in the cooling system, generating a feedforward signal based on the unbalanced amount, and adding the feedforward signal to the pressure target value signal or the heat amount operation signal as a correction signal thereof. A fuel cell power generation system characterized by comprising:
令に対する電池発生熱量の演算値と、この電池発生熱量
演算値を遅れ演算を行なって得られる演算値との偏差信
号をフィードバック信号として発生するようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の燃料電池
発電システム。(2) The correction amount calculation means generates, as a feedback signal, a deviation signal between the calculated value of the battery generated heat amount in response to the load command given to the system and the calculated value obtained by performing a delayed calculation on the battery generated heat amount calculated value. A fuel cell power generation system according to claim (1), characterized in that:
令に対する電池発生熱量の演算値を進み遅れ演算を行な
って得られる演算値信号をフィードバック信号として発
生するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項記載の燃料電池発電システム。(3) A patent claim characterized in that the correction amount calculation means generates, as a feedback signal, a calculated value signal obtained by performing a lead/lag calculation on the calculated value of the amount of heat generated by the battery in response to a load command given to the system. The range of (
The fuel cell power generation system described in section 1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62128803A JPS63292576A (en) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | Fuel cell power generating system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62128803A JPS63292576A (en) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | Fuel cell power generating system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63292576A true JPS63292576A (en) | 1988-11-29 |
Family
ID=14993812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62128803A Pending JPS63292576A (en) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | Fuel cell power generating system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63292576A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005251693A (en) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007194005A (en) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Hitachi Ltd | Solid oxide fuel cell power generation system and operation control method thereof |
-
1987
- 1987-05-26 JP JP62128803A patent/JPS63292576A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005251693A (en) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2007194005A (en) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Hitachi Ltd | Solid oxide fuel cell power generation system and operation control method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110414157B (en) | Multi-target sliding mode control method for proton exchange membrane fuel cell system | |
US10396381B2 (en) | Thermoelectric cooperation control method for SOFC system based on fractional order sliding mode variable structure | |
JP2793365B2 (en) | Fuel cell plant fuel flow control | |
JP2002216818A (en) | Fuel cell power source device | |
Yu et al. | Voltage control strategies for solid oxide fuel cell energy system connected to complex power grids using dynamic state estimation and STATCOM | |
JP2924673B2 (en) | Operation control method for fuel cell power generation system | |
JPH0715653B2 (en) | Fuel cell output controller | |
JPS63292576A (en) | Fuel cell power generating system | |
JPS61284065A (en) | Fuel cell power generating system | |
JP5198019B2 (en) | Fuel cell power generation system and control method thereof | |
JP4396173B2 (en) | Fuel cell control device and computer program | |
JPS60253171A (en) | Fuel battery power generation system | |
JPS63292575A (en) | Fuel cell power generating system | |
JPH079813B2 (en) | Fuel cell power plant | |
JPS63236269A (en) | Fuel cell control method | |
JPS6345763A (en) | Operation control device for fuel cell power generation plant | |
JP3609497B2 (en) | Fuel cell power generator | |
JP2000067894A (en) | Fuel cell power generating system, and power generating system | |
JPS634565A (en) | Fuel cell power generating system | |
JPH11320462A (en) | Leg type moving robot | |
JPS63254675A (en) | Fuel cell power generating system | |
JPS62241266A (en) | Fuel cell power generating system | |
JPH01144569A (en) | Pressure and flow control device for fuel cell power generating system | |
JP2695860B2 (en) | Control unit for fuel cell power generation system | |
JPS62222571A (en) | Fuel cell power generating plant |