JP2022155268A - fuel cell system - Google Patents

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Abstract

To provide a fuel cell system capable of quickly and reliably responding to an output request.SOLUTION: A fuel cell system comprises a fuel cell 1, an operation controller C, and a management device G. The fuel cell 1 is interconnected with a power system 15 in a state where a DC power generated by an operation can be converted into an AC power by a power converter 12 and supplied to a power load 3 and the DC power generated by the operation can be converted into the AC power by the power converter 12 and supplied to the power system 15 and in a state where a power can be supplied from the power system 15 to the power load 3. The operation controller C executes a preliminary operation of increasing or decreasing at least one of a fuel gas quantity, an air quantity, and a water quantity in a state where a power reception point power of a facility 100 is maintained before a date and time when an output control command from the management device G to increase or decrease the power reception point power is expected.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電力系統に連系された燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system connected to a power system.

従来、商用系統(電力系統)に連系された燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell system including a fuel cell connected to a commercial system (electric power system) is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の燃料電池システムは、燃料電池によって発電された電力の電圧をDC/DCコンバータにより昇圧した後、インバータにより交流に変換し、変換した電力を家庭内負荷に通電する。また、家庭内負荷の消費電力を上回った余剰電力は、DC/DCコンバータ内に設けられた駆動回路から、湯水を貯留する貯留槽内のヒータに通電する。これにより、逆潮流を防止して、停電作業の妨げとなることを防止するものである。 The fuel cell system described in Patent Document 1 boosts the voltage of electric power generated by a fuel cell with a DC/DC converter, converts it into alternating current with an inverter, and supplies the converted electric power to household loads. Moreover, the surplus power exceeding the power consumption of the domestic load is supplied from the driving circuit provided in the DC/DC converter to the heater in the reservoir for storing hot water. As a result, reverse power flow is prevented, and work during a power outage is prevented from being hindered.

特開2007-267508号公報JP-A-2007-267508

近年、各施設に設けられた燃料電池等の需要側リソースを束ねて需要等を増減し、供給力等を提供するバーチャルパワープラント(VPP、仮想発電所)が普及しつつある。このVPPでは、例えば、アグリゲーションコーディネーターからの供出指令に基づいて、燃料電池等のリソース制御を行うリソースアグリゲータが各施設の受電点電力を上げ下げして調整力を供出する。例えば、リソースアグリゲータから各施設に受電点電力下げ指令を出すことにより、電力系統に電力を供給することができる。 In recent years, a virtual power plant (VPP, virtual power station) that provides supply capacity and the like by bundling demand-side resources such as fuel cells provided in each facility to increase or decrease demand is becoming widespread. In this VPP, for example, a resource aggregator that controls resources such as fuel cells raises or lowers power at receiving points of each facility based on a supply command from an aggregation coordinator to supply adjustment power. For example, power can be supplied to the power system by issuing a power receiving point power reduction command from the resource aggregator to each facility.

特許文献1に記載の燃料電池システムでは、ヒータに余剰電力を消費させることにより、逆潮流による意図しない需給バランスの崩れを防止することができるものの、受電点電力下げ指令があったときに燃料電池の出力を即座に上昇させる必要がある。一方、燃料電池は、燃料ガス量、空気量及び水量を調整して電力量を制御する関係上で、出力変動速度に限界があり、出力要請に応えることができないおそれがあった。 In the fuel cell system described in Patent Document 1, by allowing the heater to consume surplus power, it is possible to prevent unintended collapse of supply and demand balance due to reverse power flow. output must be raised immediately. On the other hand, the fuel cell has a limit in output fluctuation speed due to the fact that the amount of fuel gas, the amount of air, and the amount of water are adjusted to control the amount of electric power, and there is a possibility that the output request cannot be met.

そこで、出力要請に迅速且つ確実に応答することが可能な燃料電池システムが望まれている。 Therefore, there is a demand for a fuel cell system that can quickly and reliably respond to output requests.

本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、複数の施設の夫々に設置されて電力を出力可能な燃料電池と、前記燃料電池に供給される燃料ガス量、空気量及び水量を制御する運転制御部と、複数の前記燃料電池との間で前記施設の外部から通信可能な管理装置と、を備える燃料電池システムにおいて、前記燃料電池は、運転により発生した直流電力を電力変換部により交流電力に変換して電力負荷部に供給可能で、且つ、運転により発生した直流電力を前記電力変換部により交流電力に変換して電力系統に供給可能な状態及び前記電力系統から前記電力負荷部に電力供給可能な状態で前記電力系統と連系されており、前記管理装置は、前記運転制御部に対して、前記燃料電池の出力電力を定める出力制御指令を送信可能に構成されており、前記運転制御部は、前記施設の受電点電力を上下させるために前記管理装置から前記出力制御指令が見込まれる日時より前に、前記受電点電力を維持した状態で、前記燃料ガス量、前記空気量及び前記水量の少なくとも1つを増減させる予備運転を実行する点にある。 The characteristic configuration of the fuel cell system according to the present invention includes fuel cells installed in each of a plurality of facilities and capable of outputting electric power, and operation control for controlling the amounts of fuel gas, air, and water supplied to the fuel cells. and a management device capable of communicating with the plurality of fuel cells from outside the facility, wherein the fuel cells convert DC power generated by operation into AC power by a power converter. A state in which the DC power generated by the operation can be converted into AC power by the power conversion unit and supplied to the power system, and power can be supplied from the power system to the power load unit. The management device is configured to be able to transmit an output control command that determines the output power of the fuel cell to the operation control unit, and the operation control before the date and time when the output control command is expected from the management device to increase or decrease the receiving point power of the facility, while maintaining the receiving point power, the fuel gas amount, the air amount, and the The point is to execute a preliminary operation for increasing or decreasing at least one of the water amounts.

本構成では、施設の受電点電力を上下させるために管理装置から出力制御指令が見込まれる日時より前に、受電点電力を維持した状態で、燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを増減させる予備運転を実行する。つまり、受電点電力を変化させること無く、管理装置から燃料電池への出力増減要請(受電点電力の上下指令)に備えた予備運転を実行する。 In this configuration, at least one of the amount of fuel gas, the amount of air, and the amount of water is controlled while maintaining the receiving point power before the date and time when an output control command is expected from the management device to increase or decrease the receiving point power of the facility. Perform preliminary operation to increase or decrease. In other words, without changing the power at the power receiving point, a preliminary operation is performed in preparation for an output increase/decrease request from the management device to the fuel cell (command to increase or decrease the power at the power receiving point).

例えば、出力増要請(受電点電力の下げ指令)が見込まれる日時が予め分かっており、燃料ガス量が負荷追従運転に従った所定量で空気量や水量が余分に供給されている場合、出力増要請日時より前に燃料ガス量を増大させることにより、電力系統に供出すべき必要電力量を仮想的に確保する。その結果、出力要請に迅速且つ確実に応答することができる。 For example, if the date and time when an output increase request (receiving point power reduction command) is expected is known in advance, and the amount of fuel gas is a predetermined amount according to the load following operation, and an excess amount of air or water is supplied, the output By increasing the amount of fuel gas before the increase request date and time, the necessary amount of electric power to be supplied to the electric power system is virtually secured. As a result, it is possible to quickly and reliably respond to the output request.

他の特徴構成は、前記運転制御部は、前記受電点電力を下げるために前記管理装置から受電点電力下げ指令が見込まれる日時より前に、前記燃料ガス量、前記空気量及び前記水量の少なくとも1つを増大させる前記予備運転を実行し、当該予備運転において、前記電力変換部の変換効率を低下させる点にある。 In another characteristic configuration, the operation control unit reduces at least the amount of fuel gas, the amount of air, and the amount of water before a date and time when a power receiving point power reduction command is expected from the management device in order to reduce the power receiving point power. The point is that the preliminary operation for increasing one is executed, and the conversion efficiency of the power conversion unit is reduced in the preliminary operation.

本構成のように、出力増要請に対応した予備運転において、燃料電池からの電力を直流から交流に変換する変換効率を低下させることにより、仮想的に余剰電力を消費する状態を作り出せば、受電点電力下げ指令があったときに変換効率を元に戻すだけで良いので、迅速な応答性を確保できる。 As in this configuration, in the preliminary operation corresponding to the output increase request, by reducing the conversion efficiency of converting the power from the fuel cell from direct current to alternating current, if a state of virtual consumption of surplus power is created, power reception Since it is only necessary to restore the conversion efficiency when there is a point power reduction command, quick responsiveness can be ensured.

他の特徴構成は、前記運転制御部は、前記予備運転において、前記燃料電池の運転温度が所定の範囲となるように、前記燃料ガス量、前記空気量及び前記水量の少なくとも1つを調整する点にある。 Another characteristic configuration is that the operation control unit adjusts at least one of the fuel gas amount, the air amount, and the water amount so that the operating temperature of the fuel cell is within a predetermined range in the preliminary operation. at the point.

燃料電池は、運転温度に対応した出力電力となっているため、本構成のように燃料電池の運転温度により予備運転制御をすれば、簡便な制御形態により電力系統に供出すべき必要電力量を仮想的に確保することができる。 Since the output power of the fuel cell corresponds to the operating temperature, if the preliminary operation control is performed according to the operating temperature of the fuel cell as in this configuration, the necessary amount of power to be supplied to the electric power system can be determined by a simple control mode. It can be virtually secured.

他の特徴構成は、前記運転制御部は、前記燃料電池の現在の電力値と前記出力制御指令における目標電力値との差が所定の電力値以上である場合に、前記予備運転を実行する点にある。 Another characteristic configuration is that the operation control unit executes the preliminary operation when a difference between the current power value of the fuel cell and the target power value in the output control command is equal to or greater than a predetermined power value. It is in.

本構成のように、現在の電力値と目標電力値との差が所定の電力値以上である場合に予備運転を実行すれば、燃料電池の出力変動速度に対応した効率的な制御となる。 As in this configuration, if the preliminary operation is executed when the difference between the current power value and the target power value is equal to or greater than the predetermined power value, efficient control corresponding to the output fluctuation speed of the fuel cell can be achieved.

施設、管理装置及びアグリゲーションコーディネーターの関係を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship among facilities, management devices, and aggregation coordinators; 燃料電池システムの構成例を示す図である。1 is a diagram showing a configuration example of a fuel cell system; FIG. 燃料電池装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel cell device; FIG. 本実施形態に係る燃料電池の予備制御例である。It is an example of preliminary control of the fuel cell according to the present embodiment. 別実施形態に係る燃料電池の予備制御例である。It is an example of preliminary control of the fuel cell according to another embodiment.

以下に、本発明に係る燃料電池システムの実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、燃料電池システムの一例として、需給調整市場,卸電力市場,容量市場等に用いられる燃料電池システムについて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。 An embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, as an example of a fuel cell system, a fuel cell system used in a supply and demand adjustment market, a wholesale power market, a capacity market, etc. will be described. However, without being limited to the following embodiments, various modifications are possible without departing from the scope of the invention.

[全体概要]
図1は、燃料電池装置X及び電力負荷部3が設けられる施設100と、管理装置Gと、アグリゲーションコーディネーターZとの関係を示した図である。図2は、施設100の構成例を示す図である。燃料電池システムは、複数の施設100の夫々に設置されて電力を出力可能な燃料電池装置Xと、複数の燃料電池装置Xとの間で施設100の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置Gとを備える。なお、図1に記載した管理装置Gの数及び施設100の数は適宜変更可能である。
[Overall overview]
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between a facility 100 in which a fuel cell device X and a power load section 3 are installed, a management device G, and an aggregation coordinator Z. As shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the facility 100. As shown in FIG. The fuel cell system is installed in each of a plurality of facilities 100 and is capable of outputting electric power, and communication can be performed between the plurality of fuel cell devices X from a remote location outside the facility 100. and a management device G. Note that the number of management apparatuses G and the number of facilities 100 shown in FIG. 1 can be changed as appropriate.

管理装置Gは、リソースアグリゲータ等とも呼ばれ、バーチャルパワープラント(VPP、仮想発電所)サービス契約を締結した施設100に対して需要家側エネルギーリソースとしての燃料電池装置X及び電力負荷部3への制御情報を伝達することで、その需要家側エネルギーリソースの制御を行う事業者である。アグリゲーションコーディネーターZは、各管理装置Gが制御する電力量を束ね、電気の取引市場(需給調整市場、卸電力市場、容量市場等)において一般送配電事業者や小売電気事業者と電力取引を行う事業者である。 The management device G is also called a resource aggregator or the like, and provides the facility 100 with which the virtual power plant (VPP, virtual power plant) service contract has been concluded with the fuel cell device X and the power load section 3 as energy resources on the consumer side. It is a business operator that controls the energy resource on the consumer side by transmitting control information. Aggregation coordinator Z aggregates the amount of electric power controlled by each management device G, and conducts electric power transactions with general power transmission and distribution companies and retail power companies in the electricity trading market (supply and demand adjustment market, wholesale electricity market, capacity market, etc.). is a business operator.

図1~図2に示すように、管理装置Gは、複数の施設100から、燃料電池装置Xの出力電力、電力負荷部3の負荷電力、施設100での電力メーターMの受電点電力などの電力情報を逐次収集して記憶している。なお、本実施形態で「電力負荷部3の負荷電力」と記載する場合、施設100に設けられている全ての電力負荷部3の合計の負荷電力のことを意味する。そして、管理装置Gは、将来の所定の時間帯に各施設100から供出可能な電力を予測し、アグリゲーションコーディネーターZに伝達する。この供出可能電力は、施設100の受電点電力を上げる能力又は下げる能力といった調整余力である。なお、本実施形態において、「受電点電力を上げる」と言う場合、電力系統15から電力線PLへの受電電力(順潮流電力)を増加させる、又は、電力線PLから電力系統15への逆潮流電力を減少させることを意味し、「受電点電力を下げる」と言う場合、電力系統15から電力線PLへの受電電力(順潮流電力)を減少させる、又は、電力線PLから電力系統15への逆潮流電力を増加させることを意味する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the management device G receives the output power of the fuel cell device X, the load power of the power load unit 3, the receiving point power of the power meter M at the facility 100, etc. from the plurality of facilities 100. Power information is collected and stored sequentially. In this embodiment, the term “load power of the power load units 3 ” means the total load power of all the power load units 3 provided in the facility 100 . Then, the management device G predicts the power that can be supplied from each facility 100 in a predetermined time period in the future, and notifies the aggregation coordinator Z of the predicted power. This power that can be supplied is an adjustment margin such as the ability to increase or decrease the power at the receiving point of the facility 100 . In the present embodiment, when "increasing power at the receiving point" means increasing the received power (forward flow power) from the power system 15 to the power line PL, or the reverse flow power from the power line PL to the power system 15 When it is said to "reduce the power at the receiving point", the received power (forward flow power) from the power system 15 to the power line PL is reduced, or the reverse power flow from the power line PL to the power system 15 means to increase power.

例えば、施設100の受電点電力を上げるためには、燃料電池装置Xの出力電力を下げること、及び、電力負荷部3の負荷電力を上げることの少なくとも一方を行えばよいため、施設100の受電点電力を上げる場合の上げ側調整余力は、燃料電池装置Xの出力電力を下げる余力がどの程度あるかを示し、電力負荷部3の負荷電力を上げる余力がどの程度あるかを示す。また、施設100の受電点電力を下げるためには、燃料電池装置Xの出力電力を上げること、及び、電力負荷部3の負荷電力を下げることの少なくとも一方を行えばよいため、施設100の受電点電力を下げる場合の下げ側調整余力は、燃料電池装置Xの出力電力を上げる余力がどの程度あるかを示し、電力負荷部3の負荷電力を下げる余力がどの程度あるかを示す。 For example, in order to increase the receiving point power of the facility 100, at least one of decreasing the output power of the fuel cell device X and increasing the load power of the power load unit 3 is performed. The increase adjustment margin for raising the point power indicates how much margin there is for reducing the output power of the fuel cell device X, and indicates how much margin there is for increasing the load power of the power load section 3 . In addition, in order to lower the receiving point power of the facility 100, at least one of increasing the output power of the fuel cell device X and decreasing the load power of the power load unit 3 is performed. The reduction adjustment margin for decreasing the point power indicates how much margin there is for increasing the output power of the fuel cell device X, and indicates how much margin there is for decreasing the load power of the power load section 3 .

また、管理装置Gは、自身が管理する複数の施設100におけるベースライン受電点電力を決定する。このベースライン受電点電力は、各施設100から調整力等(即ち、送配電事業者に提供する調整力及び小売事業者等に提供する供給力等を含む)を供出させない場合に予測される、各施設100の受電点電力の合計に相当する。 In addition, the management device G determines baseline power reception point power in the plurality of facilities 100 managed by itself. This baseline power receiving point power is predicted when each facility 100 does not supply the adjustment capacity (that is, including the adjustment capacity provided to the power transmission and distribution business operator and the supply capacity provided to the retail business operator, etc.). It corresponds to the sum of the receiving point power of each facility 100 .

アグリゲーションコーディネーターZは、各管理装置Gから受け取った供出可能電力を集計し、需給調整市場,卸電力市場,容量市場等の取引市場への入札を行うなどして、一般送配電事業者や小売電気事業者と取引を行う。そして、アグリゲーションコーディネーターZは、取引を行った一般送配電事業者や小売電気事業者から、将来の所定の制御対象期間での調整力等の供出指令を受け取った場合、その供出指令で指定された調整力等を各管理装置Gに対して分配して伝達する。 Aggregation coordinator Z aggregates the supplyable power received from each management device G and conducts bidding in trading markets such as the supply and demand adjustment market, wholesale power market, capacity market, etc. Do business with businesses. When Aggregation Coordinator Z receives a supply command for adjustment capacity, etc. in a predetermined future control target period from a general power transmission and distribution business operator or a retail electricity business operator with whom aggregation coordinator Z has traded, The adjustment force and the like are distributed and transmitted to each management device G.

管理装置Gは、アグリゲーションコーディネーターZから供出指令を受け取った場合、その供出指令で指定された調整力等を各施設100に対して分配して伝達する。その結果、各施設100では、将来の所定の制御対象期間において需要家側エネルギーリソースとしての燃料電池装置X及び電力負荷部3の制御が行われることで、その制御が行われなかった場合と比較して、施設100の受電点電力が増減するという調整力等の供出が行われる。 When receiving a delivery command from the aggregation coordinator Z, the management device G distributes and transmits the adjustment power and the like specified in the delivery command to each facility 100 . As a result, in each facility 100, control of the fuel cell device X and the electric power load unit 3 as energy resources on the consumer side is performed during a predetermined control target period in the future. As a result, adjustment power or the like for increasing or decreasing the power at the receiving point of the facility 100 is provided.

施設100には、燃料電池装置Xと、電力負荷部3とが設けられている。燃料電池装置X及び電力負荷部3は、電力系統15に連系される電力線PLに接続される。電力線PLには、施設100の受電電力を測定する電力メーターMが設置されている。なお、図1及び図2には、燃料電池装置Xが各施設100に1台設置されている例を示しているが、燃料電池装置Xの設置台数は適宜変更可能である。 A facility 100 is provided with a fuel cell device X and a power load section 3 . The fuel cell device X and the power load section 3 are connected to a power line PL interconnected with the power system 15 . A power meter M for measuring the power received by the facility 100 is installed on the power line PL. Although FIGS. 1 and 2 show an example in which one fuel cell device X is installed in each facility 100, the number of installed fuel cell devices X can be changed as appropriate.

電力メーターMで測定された受電点電力に関する情報は、ゲートウェイGW及びルーターRTを介して管理装置Gに伝達される。例えば、受電点電力に関する情報は、10秒毎などの所定のタイミングで管理装置Gに伝達される。 Information on the power at the receiving point measured by the power meter M is transmitted to the management device G via the gateway GW and router RT. For example, information about the power at the receiving point is transmitted to the management device G at predetermined timing such as every 10 seconds.

電力負荷部3は、例えば照明装置、空調装置などの様々な装置であり、施設100に設置される燃料電池装置X及び電力系統15の少なくとも一方から電力供給を受けることができる。 The power load unit 3 is various devices such as a lighting device and an air conditioner, and can receive power supply from at least one of the fuel cell device X installed in the facility 100 and the power system 15 .

燃料電池装置Xは、電力系統15に連系される固体酸化物形燃料電池1を備える。また、固体酸化物形燃料電池1の発電電力は、電力変換部12にて所定の電圧、周波数、位相に変換して電力線PLに供給される。燃料電池装置X及び電力変換部12の動作は、運転制御部Cにより制御される。 A fuel cell device X includes a solid oxide fuel cell 1 interconnected to a power system 15 . Further, the power generated by the solid oxide fuel cell 1 is converted into a predetermined voltage, frequency, and phase by the power converter 12 and supplied to the power line PL. The operations of the fuel cell device X and the power conversion section 12 are controlled by the operation control section C. FIG.

運転制御部Cは、所定の上限出力電力と下限出力電力との間で、燃料電池装置Xから電力線PLへの出力電力を調節できる。例えば、運転制御部Cは、燃料電池装置Xの出力電力を上限出力電力に維持して連続運転(定格出力運転)させることができる。また、運転制御部Cは、燃料電池装置Xの出力電力を、電力負荷部3の負荷電力に追従させる運転(負荷追従運転)を行わせることもできる。例えば、運転制御部Cは、電力系統15から供給される電力がゼロ又はゼロに近い値になるように燃料電池装置Xの出力電力を調節することで、電力負荷部3の負荷電力に追従させる運転を行わせることができる。 The operation control unit C can adjust the output power from the fuel cell device X to the power line PL between a predetermined upper limit output power and a predetermined lower limit output power. For example, the operation control unit C can maintain the output power of the fuel cell device X at the upper limit output power and cause continuous operation (rated output operation). The operation control unit C can also perform an operation (load following operation) in which the output power of the fuel cell device X follows the load power of the power load unit 3 . For example, the operation control unit C adjusts the output power of the fuel cell device X so that the power supplied from the power system 15 becomes zero or a value close to zero, thereby following the load power of the power load unit 3. can make you drive.

運転制御部Cは、電力変換部12から電力線PLに供給する出力電力についての情報及び電力メーターMでの測定電力についての情報を有しているため、電力負荷部3の負荷電力(=出力電力+測定電力)を導出できる。なお、電力メーターMでの測定電力の符号がプラス(順潮流)の場合は負荷電力が燃料電池装置Xの出力電力よりも大きい状態であることを意味し、電力メーターMでの測定電力の符号がマイナス(逆潮流)の場合は燃料電池装置Xの出力電力が負荷電力よりも大きい状態であることを意味する。 Since the operation control unit C has information about the output power supplied from the power conversion unit 12 to the power line PL and information about the power measured by the power meter M, the load power of the power load unit 3 (=output power + measured power) can be derived. When the sign of the power measured by the power meter M is plus (forward flow), it means that the load power is greater than the output power of the fuel cell device X, and the sign of the power measured by the power meter M is is negative (reverse power flow), it means that the output power of the fuel cell device X is greater than the load power.

燃料電池装置Xは、施設100の利用者が燃料電池装置Xに対する指令を出す場合に操作するリモコンRMと接続されている。そして、燃料電池装置Xが有する出力電力についての情報及び負荷電力についての情報などは、リモコンRM及びルーターRTを介して管理装置Gに伝達される。例えば、燃料電池装置Xが有する出力電力についての情報及び負荷電力についての情報などは、1分毎などの所定のタイミングで管理装置Gに伝達される。 The fuel cell device X is connected to a remote controller RM operated by a user of the facility 100 to issue a command to the fuel cell device X. FIG. Information about the output power of the fuel cell device X, information about the load power, and the like are transmitted to the management device G via the remote control RM and the router RT. For example, the information about the output power and the information about the load power of the fuel cell device X are transmitted to the management device G at a predetermined timing such as every minute.

上述したように、管理装置Gは、複数の燃料電池装置Xに対して、燃料電池装置Xの出力電力を定める出力制御指令を送信できる。そして、燃料電池装置Xは、管理装置Gから出力制御指令を受け取った場合、出力制御指令の対象となる制御対象期間の間、出力制御指令に基づいて定まる出力電力の供給を目標とする第1運転モードで動作し、制御対象期間から外れる非制御対象期間の間、第1運転モードとは別の第2運転モードで動作する。 As described above, the management device G can transmit to a plurality of fuel cell devices X an output control command that determines the output power of the fuel cell device X. FIG. Then, when the fuel cell device X receives the output control command from the management device G, the fuel cell device X aims to supply the output power determined based on the output control command during the control target period that is the target of the output control command. It operates in the operating mode, and operates in a second operating mode different from the first operating mode during a non-controlled period outside the controlled period.

第1運転モードは、需給調整市場,卸電力市場又は容量市場において出力制御指令(需給調整市場の出力増減要請や容量市場の発動指令等)が見込まれる日(受電点電力下げ指令日又は受電点電力上げ指令日)において、複数の燃料電池装置Xの出力電力を調整する運転モードである。この第1運転モードにおいて、施設100の受電点電力を下げることが要請される日時を「受電点電力下げ指令日時」と称し、施設100の受電点電力を上げることが要請される日時を「受電点電力上げ指令日時」と称する。 The first operation mode is the day when an output control command (output increase/decrease request in the balancing market, activation command for the capacity market, etc.) is expected in the balancing market, wholesale power market, or capacity market This is an operation mode for adjusting the output power of a plurality of fuel cell devices X on the power increase command day. In this first operation mode, the date and time when the facility 100 is requested to lower the power at the receiving point is referred to as the "receiving point power lowering command date and time", and the date and time when the facility 100 is requested to increase the power at the receiving point is referred to as the "power receiving point Point power increase command date and time”.

第2運転モードは、複数の燃料電池装置Xにおいて予め設定されている運転モードである。或いは、管理装置Gは、複数の燃料電池装置Xに対して、第2運転モードを定める運転モード制御指令を送信でき、燃料電池装置Xは、管理装置Gから受け取った運転モード制御指令に従って第2運転モードを決定する。例えば、第2運転モードは、燃料電池装置Xの出力電力を上限出力電力で維持する運転(定格出力運転)、燃料電池装置Xの出力電力を電力負荷部3の負荷電力に追従させる運転(負荷追従運転)などである。 The second operation mode is an operation mode preset in the plurality of fuel cell devices X. As shown in FIG. Alternatively, the management device G can transmit an operation mode control command that defines the second operation mode to the plurality of fuel cell devices X, and the fuel cell device X receives the second operation mode control command in accordance with the operation mode control command received from the management device G. Determine driving mode. For example, the second operation mode includes an operation in which the output power of the fuel cell device X is maintained at the upper limit output power (rated output operation), and an operation in which the output power of the fuel cell device X follows the load power of the power load unit 3 (load power operation). follow-up driving) and so on.

[燃料電池システムの構成]
図3は、燃料電池装置Xの構成を示す図である。燃料電池システムは、上述した管理装置Gと、燃料電池装置Xと、電力変換部12と、燃料電池装置X及び電力変換部12の作動を制御する運転制御部Cとを備える。運転制御部Cは、情報処理機能,情報記憶機能及び情報通信機能等を有するハードウェア及びソフトウェアで構成されており、各施設100に設けられているが、一部又は全部が管理装置Gに設けられていても良い。
[Configuration of fuel cell system]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the fuel cell device X. As shown in FIG. The fuel cell system includes the management device G, the fuel cell device X, the power conversion unit 12, and the operation control unit C that controls the operations of the fuel cell device X and the power conversion unit 12 described above. The operation control unit C is composed of hardware and software having an information processing function, an information storage function, an information communication function, etc., and is provided in each facility 100, but part or all of it is provided in the management device G. It's okay to be.

燃料電池装置Xは、運転により発生した直流電力を電力変換部12により交流電力に変換して電力負荷部3に供給すると共に運転により発生した熱を熱負荷部4に供給する固体酸化物形燃料電池1(燃料電池の一例)と、燃料電池装置Xの雰囲気温度を計測する雰囲気温度センサT1とを備える。電力負荷部3は、固体酸化物形燃料電池1から供給される電力に加えて、電力系統15から供給される電力も消費することが可能である。つまり、固体酸化物形燃料電池1は、運転により発生した直流電力を電力変換部12により交流電力に変換して電力負荷部3に供給可能で、且つ、電力系統15から電力負荷部3に電力供給可能な状態及び運転により発生した直流電力を電力変換部12により交流電力に変換して電力系統15に供給可能な状態で電力系統15と連系されている。 The fuel cell device X converts DC power generated by operation into AC power by the power conversion unit 12 and supplies it to the power load unit 3, and supplies heat generated by operation to the heat load unit 4 Solid oxide fuel. A battery 1 (an example of a fuel cell) and an ambient temperature sensor T1 for measuring the ambient temperature of the fuel cell device X are provided. The power load unit 3 can consume power supplied from the power system 15 in addition to the power supplied from the solid oxide fuel cell 1 . That is, the solid oxide fuel cell 1 can convert DC power generated by operation into AC power by the power conversion unit 12 and supply it to the power load unit 3, and can supply power to the power load unit 3 from the power system 15. The power conversion unit 12 converts the DC power generated by the power conversion unit 12 into AC power and is interconnected with the power system 15 in the state where it can be supplied to the power system 15 .

熱負荷部4は、固体酸化物形燃料電池1から発生する熱に加えて、原燃料を燃焼して熱を発生する補助熱源装置11から供給される熱を消費することもできる。 In addition to the heat generated from the solid oxide fuel cell 1, the heat load unit 4 can also consume heat supplied from the auxiliary heat source device 11 that generates heat by burning the raw fuel.

固体酸化物形燃料電池1は、供給される改質用水を蒸発させる気化器1bと、原燃料(炭化水素を含むガス、例えば都市ガス13A)を水蒸気改質して燃料ガス(水素を含むガス)を生成する改質器1aと、改質器1aで生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルSを有するセルスタックと、セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部1cと、を容器1Aの内部に備える。この容器1Aは、断熱性を有する材料を用いて構成されていることが好ましい。セルスタックは電力変換部12に電気的に接続される。 The solid oxide fuel cell 1 includes a vaporizer 1b that evaporates the supplied reforming water, and a raw fuel (hydrocarbon-containing gas, for example, city gas 13A) that is steam-reformed to produce a fuel gas (hydrogen-containing gas). ), a cell stack having a plurality of fuel cells S for generating power using the fuel gas generated by the reformer 1a, a combustion unit 1c for burning off-gas from the cell stack, is provided inside the container 1A. It is preferable that the container 1A is constructed using a material having heat insulating properties. The cell stack is electrically connected to power converter 12 .

セルスタックは、改質器1aで生成された燃料ガスが通流する燃料通流部(図示せず)を有するアノード50と、酸素(空気)が通流する空気通流部(図示せず)を有するカソード60とを備えた燃料電池セルSを、複数個電気的に直列接続した状態で備えている。図示は省略するが、燃料電池セルSは、アノード50とカソード60との間に固体電解質層を備えた固体酸化物形に構成される。アノード50に燃料ガスが供給され、カソード60に酸素が供給される。 The cell stack includes an anode 50 having a fuel passage (not shown) through which the fuel gas generated in the reformer 1a flows, and an air passage (not shown) through which oxygen (air) flows. and a cathode 60 having a plurality of fuel cells S electrically connected in series. Although not shown, the fuel cell S is constructed in a solid oxide form with a solid electrolyte layer between the anode 50 and the cathode 60 . A fuel gas is supplied to the anode 50 and oxygen is supplied to the cathode 60 .

セルスタックの下部には、改質器1aから燃料ガス流路L4を通して供給される燃料ガスを受け入れるガスマニホールド1eが設けられる。このガスマニホールド1eに供給された燃料ガスが複数の燃料電池セルSの下端から上方側に通流して発電反応に供される。発電反応に供されたのちの排出燃料ガスは、上端の燃料ガス排出口50aから排出される。 A gas manifold 1e for receiving the fuel gas supplied from the reformer 1a through the fuel gas flow path L4 is provided at the bottom of the cell stack. The fuel gas supplied to the gas manifold 1e flows upward from the lower ends of the plurality of fuel cells S and is used for power generation reaction. The discharged fuel gas after being subjected to the power generation reaction is discharged from the fuel gas discharge port 50a at the upper end.

固体酸化物形燃料電池1には、空気供給流路L5が接続された空気導入部70が設けられており、この空気供給流路L5の途中には、エアフィルタ21とエアブロア22とエア流量計23とが設けられる。エアブロア22の作動により、空気が空気供給流路L5を通して容器1A内に供給される。エアフィルタ21は、エアブロア22によって空気供給流路L5に吸い込まれた空気中の塵などの異物を捕らえる。エア流量計23は、容器1A内に供給される空気の単位時間当たりの流量を測定する。複数の燃料電池セルSの夫々には容器1A内の空気が下方側から上方側に通流して発電反応に供される。発電反応に供されたのちの排空気は、上端の空気排出口60aから排出される。エア流量計23の測定結果は運転制御部Cに伝達され、エアブロア22の動作は運転制御部Cが制御する。 The solid oxide fuel cell 1 is provided with an air introduction portion 70 to which an air supply channel L5 is connected. 23 are provided. By operating the air blower 22, air is supplied into the container 1A through the air supply flow path L5. The air filter 21 catches foreign matter such as dust in the air sucked into the air supply passage L5 by the air blower 22 . The air flow meter 23 measures the flow rate per unit time of the air supplied into the container 1A. The air in the container 1A flows through each of the plurality of fuel cells S from the lower side to the upper side, and is used for power generation reaction. After being subjected to the power generation reaction, the exhaust air is discharged from the upper end air discharge port 60a. The measurement result of the air flow meter 23 is transmitted to the operation control section C, and the operation control section C controls the operation of the air blower 22 .

セルスタックの上方には、燃料ガス排出口50aから排出される発電反応に用いられなかった水素を含む排出燃料ガスと、空気排出口60aから排出される排空気と、を燃焼させる燃焼空間が形成される。これら排出燃料ガスと排空気とが、セルスタックからのオフガスとなる。この燃焼空間には点火器1dも設けられる。つまり、セルスタックの上方の燃焼空間によって、セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部1cが実現される。加えて、一体で構成された気化器1bと改質器1aとが、燃焼部1cとして機能するセルスタックの上方の燃焼空間に隣接して設けられている。点火器1dの動作は運転制御部Cが制御する。燃焼温度センサT3は燃焼部1cの温度を測定し、その測定結果は運転制御部Cに伝達される。そして、燃焼部1cでの燃焼が適正に行われているか否かの判定などに用いられる。 Above the cell stack, a combustion space is formed in which the discharged fuel gas containing hydrogen not used in the power generation reaction discharged from the fuel gas discharge port 50a and the exhaust air discharged from the air discharge port 60a are burned. be done. These exhaust fuel gas and exhaust air become off-gas from the cell stack. An igniter 1d is also provided in this combustion space. That is, the combustion space above the cell stack realizes a combustion section 1c that burns the off-gas from the cell stack. In addition, an integrally constructed carburetor 1b and reformer 1a are provided adjacent to the combustion space above the cell stack functioning as the combustion section 1c. An operation controller C controls the operation of the igniter 1d. The combustion temperature sensor T3 measures the temperature of the combustion section 1c, and the measurement result is transmitted to the operation control section C. Then, it is used for determining whether or not the combustion in the combustion section 1c is properly performed.

容器1Aには、燃焼部1cにて発生した燃焼排ガスを、熱交換器Eを経由させて外部に排出するための排気部80が下部に形成されている。そして、容器1A内には、排気部80から外部に排出される燃焼排ガス中の一酸化炭素ガス等を除去する燃焼触媒部90(例えば、白金系触媒)が設けられている。雰囲気温度センサT1は容器1A内部の温度、例えば、セルスタックの側方の温度を測定し、その測定結果は運転制御部Cに伝達される。 The container 1A has an exhaust section 80 formed at its lower portion for discharging the flue gas generated in the combustion section 1c to the outside through the heat exchanger E. As shown in FIG. A combustion catalyst portion 90 (for example, a platinum-based catalyst) is provided in the container 1A for removing carbon monoxide gas and the like in the combustion exhaust gas discharged from the exhaust portion 80 to the outside. The ambient temperature sensor T1 measures the temperature inside the container 1A, for example, the temperature on the side of the cell stack, and the measurement result is transmitted to the operation controller C.

気化器1bは、供給される改質用水を、燃焼部1cから伝えられる燃焼熱を用いて加熱して蒸発させる。改質用水タンク24に貯えられている改質用水は、改質用水タンク24に連結される改質用水流路L2を介して気化器1bに供給される。具体的には、改質用水ポンプPが動作することで改質用水タンク24に貯えられている改質用水が改質用水流路L2を通流して気化器1bの内部に流入する。改質用水ポンプPの動作は運転制御部Cが制御する。このように、改質用水ポンプPは、改質器1aに供給する改質用水の単位時間当たりの流量を調節する水流量調節部として機能する。 The vaporizer 1b heats and evaporates the supplied reforming water using combustion heat transferred from the combustion section 1c. The reforming water stored in the reforming water tank 24 is supplied to the vaporizer 1 b through a reforming water flow path L2 connected to the reforming water tank 24 . Specifically, when the reforming water pump P operates, the reforming water stored in the reforming water tank 24 flows through the reforming water flow path L2 into the vaporizer 1b. An operation controller C controls the operation of the reforming water pump P. FIG. In this way, the reforming water pump P functions as a water flow rate adjusting section that adjusts the flow rate per unit time of the reforming water supplied to the reformer 1a.

気化器1bには原燃料流路L1を介して原燃料も供給される。原燃料流路L1の途中には質量流量計Faと原燃料ブロアBとが設けられている。質量流量計Faには例えば原燃料の熱拡散作用を利用して測定を行う熱式質量流量計が用いられる。更に、原燃料ブロアBの下流側の原燃料流路L1には、原燃料(例えば、都市ガス等)に含まれる硫黄化合物を取り除くための脱硫器20が設けられている。そして、原燃料ブロアBが動作することで、原燃料が原燃料流路L1を通流し且つ脱硫器20で脱硫された後で気化器1bの内部に流入する。質量流量計Faは、気化器1bに供給される原燃料の単位時間当たりの流量を測定し、その測定結果は運転制御部Cに伝達される。質量流量計Faが熱式質量流量計である場合、運転制御部Cは、記憶している供給原燃料熱量の値を参照して、原燃料の流量を決定する。運転制御部Cは、質量流量計Faを用いて測定される原燃料の流量が目標の流量になるように原燃料ブロアB及び後述する開閉バルブV1の動作を制御する。このように、原燃料ブロアB及び開閉バルブV1は、改質器1aに供給する原燃料の単位時間当たりの流量を調節する原燃料流量調節部として機能する。以上のようにして、気化器1bでは、運転制御部Cによって単位時間当たりの供給量が制御された原燃料及び水蒸気が混合された混合ガスが生成され、混合ガス流路L3を介して改質器1aに供給される。 The raw fuel is also supplied to the vaporizer 1b through the raw fuel flow path L1. A mass flow meter Fa and a raw fuel blower B are provided in the middle of the raw fuel flow path L1. For the mass flowmeter Fa, for example, a thermal mass flowmeter that performs measurement using the heat diffusion action of raw fuel is used. Furthermore, in the raw fuel flow path L1 on the downstream side of the raw fuel blower B, a desulfurizer 20 for removing sulfur compounds contained in the raw fuel (for example, city gas or the like) is provided. By operating the raw fuel blower B, the raw fuel flows through the raw fuel flow path L1, is desulfurized by the desulfurizer 20, and then flows into the vaporizer 1b. The mass flowmeter Fa measures the flow rate per unit time of the raw fuel supplied to the vaporizer 1b, and the measurement result is transmitted to the operation controller C. When the mass flowmeter Fa is a thermal mass flowmeter, the operation control unit C refers to the stored value of the heat quantity of the supplied raw fuel to determine the flow rate of the raw fuel. The operation control unit C controls the operations of the raw fuel blower B and the later-described opening/closing valve V1 so that the flow rate of the raw fuel measured using the mass flow meter Fa reaches a target flow rate. In this manner, the raw fuel blower B and the opening/closing valve V1 function as a raw fuel flow rate adjusting section that adjusts the flow rate of the raw fuel supplied to the reformer 1a per unit time. As described above, in the vaporizer 1b, a mixed gas in which the raw fuel and water vapor are mixed and whose supply amount per unit time is controlled by the operation control unit C is generated and reformed through the mixed gas flow path L3. supplied to the device 1a.

改質器1aは、気化器1bから供給される混合ガスに含まれる原燃料の水蒸気改質処理を行う。図示は省略するが、改質器1aの内部には改質触媒が充填されており、この改質触媒の触媒作用によって原燃料が改質処理される。また、気化器1bと同様に、改質器1aにも、燃焼部1cで発生した燃焼熱が伝達される。改質温度センサT2は改質器1aの温度(例えば、改質触媒の温度)を測定し、その測定結果は運転制御部Cに伝達される。そして、改質器1aの温度が適正か否かの判定などに用いられる。 The reformer 1a performs a steam reforming process on the raw fuel contained in the mixed gas supplied from the vaporizer 1b. Although not shown, the interior of the reformer 1a is filled with a reforming catalyst, and the raw fuel is reformed by the catalytic action of the reforming catalyst. Combustion heat generated in the combustion section 1c is also transferred to the reformer 1a in the same manner as the vaporizer 1b. The reforming temperature sensor T2 measures the temperature of the reformer 1a (for example, the temperature of the reforming catalyst), and the measurement result is transmitted to the operation controller C. Then, it is used for determining whether or not the temperature of the reformer 1a is appropriate.

固体酸化物形燃料電池1の発電電力は電力変換部12に供給される。電力変換部12は固体酸化物形燃料電池1の発電電力を電力系統15から受電する受電電力と同じ電圧、同じ位相及び同じ周波数にする。電力変換部12の動作は運転制御部Cが制御する。電力変換部12は、発電電力供給ライン13を介して受電電力供給ライン14に電気的に接続される。そして、固体酸化物形燃料電池1からの発電電力が電力変換部12,発電電力供給ライン13及び受電電力供給ライン14(上述した電力線PLに相当)を介して電力負荷部3に供給される。この受電電力供給ライン14は電力系統15に接続されている。つまり、固体酸化物形燃料電池1は、運転により発生した直流電力を電力変換部12により交流電力に変換して電力系統15に供給可能な状態で電力系統15と連系されている。 The power generated by the solid oxide fuel cell 1 is supplied to the power converter 12 . The power converter 12 converts the power generated by the solid oxide fuel cell 1 into the same voltage, same phase, and same frequency as the power received from the power system 15 . An operation control unit C controls the operation of the power conversion unit 12 . The power conversion unit 12 is electrically connected to the power receiving power supply line 14 via the generated power supply line 13 . Then, the generated power from the solid oxide fuel cell 1 is supplied to the power load section 3 via the power conversion section 12, the generated power supply line 13 and the received power supply line 14 (corresponding to the power line PL described above). This power receiving power supply line 14 is connected to a power system 15 . In other words, the solid oxide fuel cell 1 is interconnected with the power system 15 in a state in which the DC power generated by operation can be converted into AC power by the power converter 12 and supplied to the power system 15 .

電力変換部12は、燃料電池セルSのアノード50及びカソード60に接続されており、昇圧回路12a、インバータ回路12b及び平滑回路12cを備えている。昇圧回路12aは、燃料電池セルSの直流電力の直流電圧を昇圧する。インバータ回路12bは、昇圧回路12aで昇圧された直流電圧を交流電圧に変換する。平滑回路12cは、インバータ回路12bで変換された交流電圧を平滑化、つまり交流電圧のノイズを除去するノイズ除去フィルタとして機能する。 The power converter 12 is connected to the anode 50 and the cathode 60 of the fuel cell S, and includes a booster circuit 12a, an inverter circuit 12b and a smoothing circuit 12c. The booster circuit 12a boosts the DC voltage of the DC power of the fuel cell S. The inverter circuit 12b converts the DC voltage boosted by the booster circuit 12a into an AC voltage. The smoothing circuit 12c smoothes the AC voltage converted by the inverter circuit 12b, that is, functions as a noise removal filter that removes noise from the AC voltage.

インバータ回路12bは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等から構成される複数のスイッチング素子を備えている。例えば単相2線で構成される一対のスイッチング素子は、昇圧回路12aの一対の出力端の間に直列に接続されている。つまり、一方のスイッチング素子のコレクタ端子が昇圧回路12aの出力端の一端に接続され、一方のスイッチング素子のエミッタ端子と他方のスイッチング素子のコレクタ端子とが接続され、他方のスイッチング素子のエミッタ端子が昇圧回路12aの出力端の他端に接続されている。 The inverter circuit 12b includes a plurality of switching elements composed of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or the like. For example, a pair of switching elements configured by single-phase two-wire are connected in series between a pair of output terminals of the booster circuit 12a. That is, the collector terminal of one switching element is connected to one end of the output terminal of the booster circuit 12a, the emitter terminal of one switching element is connected to the collector terminal of the other switching element, and the emitter terminal of the other switching element is connected to the collector terminal of the other switching element. It is connected to the other end of the output end of the booster circuit 12a.

この電力変換部12は次のように動作する。燃料電池セルSが発電した直流電力の直流電圧は、昇圧回路12aによって昇圧される。昇圧された直流電圧は、インバータ回路12bに入力されると、所定のスイッチング周波数によりスイッチング素子が切り替えられることにより、交流電圧に変換される。インバータ回路12bから出力された交流電圧は平滑回路12cに導入されて、交流電力として出力される。このように固体酸化物形燃料電池1が発電した発電電力と、電力系統15の商用電力とは、電力変換部12を介して連系運転可能となる。 This power converter 12 operates as follows. The DC voltage of the DC power generated by the fuel cell S is boosted by the booster circuit 12a. When the boosted DC voltage is input to the inverter circuit 12b, it is converted into an AC voltage by switching the switching element at a predetermined switching frequency. The AC voltage output from the inverter circuit 12b is introduced into the smoothing circuit 12c and output as AC power. Thus, the power generated by the solid oxide fuel cell 1 and the commercial power of the power system 15 can be interconnected via the power converter 12 .

受電電力供給ライン14には、電力負荷部3の電力負荷を計測する電力負荷計測部16が設けられ、その計測結果が運転制御部Cに伝達される。そして、運転制御部Cは、電力系統15から供給される電力がゼロ又はゼロに近い値になるように燃料電池装置Xの出力電力を調節することで、電力負荷部3の負荷電力に追従させる運転(第2運転モードの負荷追従運転)を行わせることができる。この負荷追従運転は、上述した電力メーターM付近での受電点電力の計測値に基づいて固体酸化物形燃料電池1の発電電力を制御しても良いし、電力負荷計測部16で検出される電力負荷と固体酸化物形燃料電池1から受電電力供給ライン14に供給される発電電力とが等しくなるように制御しても良い。また、運転制御部Cは、固体酸化物形燃料電池1を定格出力(固体酸化物形燃料電池1に供給されるガス流量が120~130L/h)で動作させることも可能である(第2運転モードの定格出力運転)。ただし、負荷追従運転において、電力負荷計測部16で計測される電力負荷が、固体酸化物形燃料電池1の最低発電電力(電力変換部12により受電電力供給ライン14に供給される最低発電電力)よりも小さい場合、余剰電力が発生する。また、定格出力運転モードにおいて、固体酸化物形燃料電池1を定格出力で動作させ、電力変換部12からの出力電力が電力負荷よりも大きい場合にも、余剰電力が発生する。その余剰電力を熱に代えて回収する余剰電力消費用の電気ヒータ9で消費しても良い。 A power load measuring unit 16 that measures the power load of the power load unit 3 is provided on the power receiving power supply line 14 , and the measurement result is transmitted to the operation control unit C. Then, the operation control unit C adjusts the output power of the fuel cell device X so that the power supplied from the power system 15 becomes zero or a value close to zero, thereby following the load power of the power load unit 3. Operation (load following operation in the second operation mode) can be performed. This load following operation may control the generated power of the solid oxide fuel cell 1 based on the measured value of the power at the power receiving point near the power meter M described above, or may be detected by the power load measuring unit 16. Control may be performed so that the power load and the generated power supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the power receiving power supply line 14 are equal. In addition, the operation control unit C can also operate the solid oxide fuel cell 1 at the rated output (the gas flow rate supplied to the solid oxide fuel cell 1 is 120 to 130 L / h) (second operating mode rated output operation). However, in the load following operation, the power load measured by the power load measuring unit 16 is the minimum generated power of the solid oxide fuel cell 1 (minimum generated power supplied to the power receiving power supply line 14 by the power conversion unit 12) If less than , excess power is generated. Moreover, in the rated output operation mode, surplus power is also generated when the solid oxide fuel cell 1 is operated at the rated output and the output power from the power converter 12 is greater than the power load. The surplus power may be consumed by an electric heater 9 for surplus power consumption that recovers the surplus power instead of heat.

なお、電力負荷部3にどのような装置を含めるのかは適宜設定可能である。例えば、固体酸化物形燃料電池1を運転するために用いられる補機や、熱負荷部4へ供給する湯水の凍結を防止する凍結防止用ヒータ等を、電力負荷部3から除外するような設定も可能である。また、電力負荷部3の待機電力を、電力負荷計測部16で計測する電力負荷から減算してもよい。 It should be noted that it is possible to appropriately set what devices are included in the power load unit 3 . For example, settings are made to exclude auxiliary equipment used for operating the solid oxide fuel cell 1 and freeze prevention heaters for preventing freezing of hot water and water supplied to the heat load unit 4 from the electric power load unit 3. is also possible. Also, the standby power of the power load unit 3 may be subtracted from the power load measured by the power load measurement unit 16 .

電気ヒータ9は、複数の抵抗加熱器から構成され、排熱回収用ポンプ7の作動により排熱回収路6を通流する湯水を加熱する。 The electric heater 9 is composed of a plurality of resistance heaters, and heats hot water flowing through the exhaust heat recovery path 6 by the operation of the exhaust heat recovery pump 7 .

貯湯タンク2には、固体酸化物形燃料電池1で発生した熱が湯水の形態で蓄えられる。つまり、貯湯タンク2は、固体酸化物形燃料電池1の運転により発生した熱を用いて加温された湯水が貯留される。貯湯タンク2の下部には、給水路17を介して上水が供給される。貯湯タンク2の内部では、相対的に低温の湯水がその下部に貯えられ、相対的に高温の湯水がその上部に貯えられるように構成されている。 The hot water tank 2 stores the heat generated by the solid oxide fuel cell 1 in the form of hot water. That is, the hot water storage tank 2 stores hot water heated by using the heat generated by the operation of the solid oxide fuel cell 1 . Tap water is supplied to the lower portion of the hot water storage tank 2 through a water supply passage 17 . Inside the hot water storage tank 2, relatively low-temperature hot water is stored in the lower part, and relatively high-temperature hot water is stored in the upper part.

貯湯タンク2に貯えられている湯水は、排熱回収用ポンプ7を作動させることにより、排熱回収路6を通って固体酸化物形燃料電池1の燃焼排ガスが流通する熱交換器Eと貯湯タンク2との間で循環する。排熱回収路6の途中には、排熱回収路6を通って貯湯タンク2から熱交換器Eへと流れる湯水からの放熱を行うための放熱器8が設置されている。貯湯タンク2の上部に貯留されている相対的に高温の湯水は、貯湯タンク2の上部に接続されている湯水供給路5及び補助熱源装置11を介して熱負荷部4に供給される。 By operating the exhaust heat recovery pump 7, the hot water stored in the hot water storage tank 2 passes through the exhaust heat recovery path 6 and passes through the heat exchanger E through which the combustion exhaust gas of the solid oxide fuel cell 1 flows and the hot water storage. It circulates between tanks 2. A heat radiator 8 is installed in the middle of the exhaust heat recovery path 6 for radiating heat from the hot water flowing from the hot water storage tank 2 to the heat exchanger E through the exhaust heat recovery path 6 . The relatively high temperature hot water stored in the upper portion of the hot water storage tank 2 is supplied to the heat load section 4 via the hot water supply path 5 and the auxiliary heat source device 11 connected to the upper portion of the hot water storage tank 2 .

熱負荷部4は、給湯用途や暖房用途等である。熱負荷部4が給湯用途の場合、湯水は貯湯タンク2へ帰還しない。熱負荷部4が暖房用途の場合、湯水が保有している熱のみが消費されて、湯水は貯湯タンク2へと帰還することもある。 The heat load unit 4 is used for hot water supply, heating, and the like. When the heat load unit 4 is used for hot water supply, hot water does not return to the hot water storage tank 2 . When the heat load unit 4 is used for heating, only the heat retained by the hot water is consumed, and the hot water may return to the hot water storage tank 2 .

燃料計Yは、固体酸化物形燃料電池1に原燃料流路L1を介して供給される原燃料(燃料)、及び、補助熱源装置11やガスコンロ等で構成される他の燃料消費機器Kに原燃料流路L6を介して供給される原燃料(燃料)の合計体積を計測する。 The fuel gauge Y indicates the raw fuel (fuel) supplied to the solid oxide fuel cell 1 through the raw fuel flow path L1, and the auxiliary heat source device 11, the gas stove, and other fuel consumption equipment K. The total volume of the raw fuel (fuel) supplied through the raw fuel flow path L6 is measured.

[運転制御部による制御形態]
続いて、燃料電池システムの運転制御部Cに係る制御形態について説明する。上述したように、管理装置Gは、複数の燃料電池装置Xの運転制御部Cに対して、固体酸化物形燃料電池1の出力電力を定める出力制御指令を送信できる。燃料電池装置Xは、この出力制御指令に基づいて定まる出力電力の供給を目標とする第1運転モードで動作する。一方、出力制御指令がないときは、第1運転モードとは別の第2運転モードで動作する。第2運転モードとして、燃料電池装置Xの出力電力を電力負荷部3の負荷電力に追従させる運転(負荷追従運転)をしている場合、施設100の受電点電力下げ指令(燃料電池装置Xの出力増要請)があったときに、固体酸化物形燃料電池1の特性上、余剰電力を即座に確保できない。また、第2運転モードとして、燃料電池装置Xの出力電力を上限出力電力で維持する運転(定格出力運転)をしている場合、施設100の受電点電力上げ指令(燃料電池装置Xの出力減要請)があったときに、固体酸化物形燃料電池1の特性上、出力電力を即座に低下できない。
[Control Mode by Operation Control Unit]
Next, a control mode related to the operation control section C of the fuel cell system will be described. As described above, the management device G can transmit an output control command that determines the output power of the solid oxide fuel cell 1 to the operation control units C of the plurality of fuel cell devices X. The fuel cell device X operates in the first operation mode aiming at supplying output power determined based on this output control command. On the other hand, when there is no output control command, it operates in a second operation mode different from the first operation mode. As the second operation mode, when an operation (load following operation) is performed in which the output power of the fuel cell device X follows the load power of the power load unit 3, a command to lower the power of the power receiving point of the facility 100 (the fuel cell device X Due to the characteristics of the solid oxide fuel cell 1, surplus power cannot be immediately secured when there is an output increase request. Further, as the second operation mode, when the operation (rated output operation) in which the output power of the fuel cell device X is maintained at the upper limit output power is performed, a power receiving point power increase command for the facility 100 (the output decrease of the fuel cell device X When there is a request), due to the characteristics of the solid oxide fuel cell 1, the output power cannot be reduced immediately.

そこで、本実施形態における運転制御部Cは、図4~図5に示すように、施設100の受電点電力を上下させるために管理装置Gから出力制御指令が見込まれる日時(受電点電力上げ指令日時又は受電点電力下げ指令日時)より前に、受電点電力を維持した状態で(電力変換部12からの出力を維持した状態で)、固体酸化物形燃料電池1に供給される燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを増減させる予備運転を実行する。つまり、受電点電力を変化させること無く、管理装置Gから燃料電池装置Xへの出力増減要請に備えた予備運転を実行する。 Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the operation control unit C in the present embodiment is configured so that the date and time when an output control command is expected from the management device G to increase or decrease the power at the power receiving point of the facility 100 (power up command at the power receiving point). The amount of fuel gas supplied to the solid oxide fuel cell 1 while maintaining the receiving point power (while maintaining the output from the power conversion unit 12) before the date and time or the receiving point power reduction command date and time , performs a preliminary operation to increase or decrease at least one of the air amount and the water amount. That is, the preliminary operation is executed in preparation for the output increase/decrease request from the management device G to the fuel cell device X without changing the power at the power receiving point.

運転制御部Cは、この予備運転において、原燃料ブロアB及び開閉バルブV1を制御して、改質器1aに供給する原燃料の単位時間当たりの燃料ガス量を調整し、エアブロア22を制御して、容器1A内に供給される空気の単位時間当たりの空気量を調整し、改質用水ポンプPを制御して、改質器1aに供給する改質用水の単位時間当たりの水量を調整する。これにより、例えば、出力増要請が見込まれる日時(受電点電力下げ指令日時)が予め分かっており、燃料ガス量が負荷追従運転に従った所定量で空気量や水量が余分に供給されている場合、受電点電力下げ指令日時より前に燃料ガス量を増大させることにより、電力系統15に供出すべき必要電力量を仮想的に確保する。その結果、出力要請に迅速且つ確実に応答することができる。 In this preliminary operation, the operation control section C controls the raw fuel blower B and the opening/closing valve V1 to adjust the fuel gas amount per unit time of the raw fuel supplied to the reformer 1a, and controls the air blower 22. to adjust the amount of air per unit time supplied to the container 1A, and control the reforming water pump P to adjust the amount of reforming water supplied to the reformer 1a per unit time. . As a result, for example, the date and time when an output increase request is expected (receiving point power reduction command date and time) is known in advance, and the amount of fuel gas is a predetermined amount according to the load following operation, and an excess amount of air and water is supplied. In this case, by increasing the fuel gas amount before the receiving point power reduction command date and time, the required amount of power to be supplied to the power system 15 is virtually secured. As a result, it is possible to quickly and reliably respond to the output request.

また、運転制御部Cは、インバータ回路12bのスイッチング周波数を上下させて、固体酸化物形燃料電池1の出力電力を直流から交流に変換する変換効率を変化させ、電力変換部12からの出力を維持する。例えば、施設100の受電点電力を下げるための管理装置Gから燃料電池装置Xへの受電点電力下げ指令(出力増指令)に対応した予備運転において、固体酸化物形燃料電池1の出力電力を直流から交流に変換する変換効率を低下させることにより仮想的に余剰電力を消費する状態を作り出せば、受電点電力下げ指令日時に変換効率を元に戻すだけで良いので、迅速な応答性を確保できる。なお、受電点電力を維持する他の態様としては、昇圧回路12aにより昇圧される電圧値を変動させても良い。 Further, the operation control unit C increases or decreases the switching frequency of the inverter circuit 12b to change the conversion efficiency of converting the output power of the solid oxide fuel cell 1 from direct current to alternating current, thereby increasing the output from the power conversion unit 12. maintain. For example, in preliminary operation corresponding to a power receiving point power reduction command (output increase command) from the management device G to the fuel cell device X for reducing the power receiving point power of the facility 100, the output power of the solid oxide fuel cell 1 By creating a state in which surplus power is consumed virtually by lowering the conversion efficiency when converting from DC to AC, all that is required is to restore the conversion efficiency at the time when the receiving point power reduction command is issued, ensuring quick responsiveness. can. As another aspect of maintaining the power at the receiving point, the voltage value boosted by the booster circuit 12a may be varied.

また、運転制御部Cは、固体酸化物形燃料電池1の現在の出力電力(電力値)と出力制御指令における目標電力値との差が所定の電力値(例えば100W)以上である場合に、予備運転を実行しても良い。このように、現在の電力値と目標電力値との差が所定の電力値以上である場合に予備運転を実行すれば、固体酸化物形燃料電池1の出力変動速度に対応した効率的な制御となる。 Further, when the difference between the current output power (power value) of the solid oxide fuel cell 1 and the target power value in the output control command is equal to or greater than a predetermined power value (for example, 100 W), the operation control unit C Preliminary operation may be performed. Thus, if the preliminary operation is performed when the difference between the current power value and the target power value is equal to or greater than the predetermined power value, efficient control corresponding to the output fluctuation speed of the solid oxide fuel cell 1 can be achieved. becomes.

図4には、本実施形態の運転制御部Cによる予備運転の一例が示されている。本実施形態では、運転制御部Cは、施設100の受電点電力を下げるために管理装置Gから出力増指令(受電点電力下げ指令)が見込まれる日時(受電点電力下げ指令日時)より前に、燃料ガス量、空気量及び水量を増大させる予備運転を実行し、この予備運転において、固体酸化物形燃料電池1からの電力を、電力変換部12により直流から交流に変換する変換効率を低下させて(スイッチング周波数を上げて)、受電点電力を変動させること無く、燃料電池装置Xにおける負荷追従運転等を維持しながら電力系統15への出力値を一定に維持する。このとき、運転制御部Cは、固体酸化物形燃料電池1の運転温度が所定の範囲(例えば、700℃付近)となるように、燃料ガス量、空気量及び水量を調整する。これにより、固体酸化物形燃料電池1の運転温度に対応して固体酸化物形燃料電池1の出力電力を制御することができる(例えば、運転温度700℃のとき出力700W、運転温度650℃のとき出力180W)。なお、固体酸化物形燃料電池1の運転温度としては、雰囲気温度センサT1で計測された計測値を用いることができるが、改質温度センサT2又は燃焼温度センサT3で計測された計測値を用いても良い。このように、固体酸化物形燃料電池1の運転温度により予備運転制御をすれば、固体酸化物形燃料電池1の制御形態が簡便なものとなる。 FIG. 4 shows an example of preliminary operation by the operation control section C of this embodiment. In the present embodiment, the operation control unit C, in order to lower the power at the power receiving point of the facility 100, before the date and time when an output increase command (power down command at the power receiving point) is expected from the management device G (power down command date and time at the power receiving point) , a preliminary operation is performed to increase the amount of fuel gas, the amount of air, and the amount of water, and in this preliminary operation, the power conversion unit 12 converts the power from the solid oxide fuel cell 1 from DC to AC. (by increasing the switching frequency), the output value to the power system 15 is kept constant while maintaining the load following operation and the like in the fuel cell device X without varying the power at the power receiving point. At this time, the operation control section C adjusts the amount of fuel gas, the amount of air, and the amount of water so that the operating temperature of the solid oxide fuel cell 1 falls within a predetermined range (for example, around 700° C.). As a result, the output power of the solid oxide fuel cell 1 can be controlled corresponding to the operating temperature of the solid oxide fuel cell 1 (for example, when the operating temperature is 700°C, the output power is 700 W, and when the operating temperature is 650°C, output 180W). As the operating temperature of the solid oxide fuel cell 1, the measured value measured by the atmosphere temperature sensor T1 can be used, but the measured value measured by the reforming temperature sensor T2 or the combustion temperature sensor T3 is used. can be If preliminary operation control is performed based on the operating temperature of the solid oxide fuel cell 1 in this way, the control mode of the solid oxide fuel cell 1 becomes simple.

図4に示す例では、事前に固体酸化物形燃料電池1の運転温度を目標とする温度に近似させているため、受電点電力下げ指令があってから実際に電力系統15へ電力を出力するまでに、固体酸化物形燃料電池1の出力電力を迅速に上げることができる。しかも、電力変換部12の変更効率を変化させるだけなので、電力負荷部3に出力する電力が維持され、燃料電池装置Xにおける負荷追従運転等に影響を与えることもない。なお、図4に示す例とは反対に、施設100の受電点電力を上げるために管理装置Gから出力減指令(受電点電力上げ指令)が見込まれる日時より前に、燃料ガス量、空気量及び水量を低下させる予備運転を実行し、この予備運転において、固体酸化物形燃料電池1からの電力を、電力変換部12により直流から交流に変換する変換効率を上昇させて(スイッチング周波数を下げて)、燃料電池装置Xにおける負荷追従運転等を維持しながら受電点電力を変動させること無く、電力系統15への出力値を一定に維持しても良い。 In the example shown in FIG. 4, since the operating temperature of the solid oxide fuel cell 1 is approximated to the target temperature in advance, power is actually output to the power system 15 after receiving the power receiving point power reduction command. By then, the output power of the solid oxide fuel cell 1 can be rapidly increased. Moreover, since only the change efficiency of the power conversion unit 12 is changed, the power output to the power load unit 3 is maintained, and the load follow-up operation of the fuel cell device X is not affected. Note that, in contrast to the example shown in FIG. 4, the amount of fuel gas and the amount of air are set before the date and time when an output decrease command (receiving point power increase command) is expected from the management device G to increase the power at the receiving point of the facility 100. and a preliminary operation to reduce the amount of water is performed, and in this preliminary operation, the power conversion unit 12 converts the power from the solid oxide fuel cell 1 from DC to AC by increasing the conversion efficiency (lowering the switching frequency ), the output value to the power system 15 may be maintained constant without varying the power at the power receiving point while maintaining the load following operation or the like in the fuel cell device X.

[別実施形態]
図5に示すように、運転制御部Cは、施設100の受電点電力を下げるために管理装置Gから出力増指令(受電点電力下げ指令)が見込まれる日時(受電点電力下げ指令日時)より前に、受電点電力を維持した状態で、固体酸化物形燃料電池1に供給される燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを段階的に調整しても良い。図5に示す別実施形態における運転制御部Cは、電力系統15への出力増指令(受電点電力下げ指令)が見込まれる日時(受電点電力下げ指令日時)より前に、燃料ガス量を段階的に増大させると共に、空気量及び水量を増大させる予備運転を実行し、この予備運転において、固体酸化物形燃料電池1からの電力を、電力変換部12により直流から交流に変換する変換効率を低下させて(スイッチング周波数を上げて)、電力系統15への出力値を一定(例えばゼロ)に維持する。
[Another embodiment]
As shown in FIG. 5, the operation control unit C, in order to lower the power of the receiving point of the facility 100, from the date and time (receiving point power lowering command date and time) at which an output increase command (receiving point power lowering command) is expected from the management device G At least one of the amount of fuel gas, the amount of air, and the amount of water supplied to the solid oxide fuel cell 1 may be adjusted stepwise while maintaining the power at the receiving point. The operation control unit C in another embodiment shown in FIG. In this preliminary operation, the power conversion unit 12 converts the power from the solid oxide fuel cell 1 from DC to AC by the power conversion unit 12. reduce (increase the switching frequency) to maintain a constant (eg, zero) output value to the power system 15 .

別実施形態においても、事前に固体酸化物形燃料電池1の運転温度が目標とする温度に近似させているため、受電点電力下げ指令があってから実際に電力系統15へ電力を出力するまでに、固体酸化物形燃料電池1の出力電力を迅速に上げることができる。しかも、段階的に燃料ガス量を増大させることにより、固体酸化物形燃料電池1の温度上昇を緩やかにして、固体酸化物形燃料電池1にかかる負荷を低減できる。 Also in another embodiment, since the operating temperature of the solid oxide fuel cell 1 is approximated to the target temperature in advance, the period from when the receiving point power reduction command is issued to when the power is actually output to the power system 15 In addition, the output power of the solid oxide fuel cell 1 can be rapidly increased. Moreover, by gradually increasing the amount of fuel gas, the temperature rise of the solid oxide fuel cell 1 can be moderated, and the load on the solid oxide fuel cell 1 can be reduced.

[その他の実施形態]
<1>上述した実施形態では、燃料電池装置Xが固体酸化物形燃料電池1を備えたが、燃料電池装置Xが、固体高分子形燃料電池(PEFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)又は溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)を備えても良い。
[Other embodiments]
<1> In the above-described embodiment, the fuel cell device X includes the solid oxide fuel cell 1, but the fuel cell device X is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) or a phosphoric acid fuel cell (PAFC). Alternatively, a molten carbonate fuel cell (MCFC) may be provided.

<2>上述した実施形態に係る予備運転では、受電点電力を維持するように電力変換部12からの出力を維持した状態で、固体酸化物形燃料電池1に供給される燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを増減させた。これに代えて又はこれに加えて、受電点電力を維持するように固体酸化物形燃料電池1の出力を一定とした状態で、固体酸化物形燃料電池1に供給される燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを増減させても良い。この別実施形態における予備運転では、通常運転時において固体酸化物形燃料電池1に供給される燃料ガス量、空気量及び水量が目標出力に応じて調整されている場合、例えば空気量及び水量だけを増減させ、燃料ガス量を変化させない制御を実行することにより、固体酸化物形燃料電池1の出力を一定とした状態を作り出す。つまり、燃料ガス量、空気量及び水量の全てを増減させるのでなく、燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを変化させない制御により、固体酸化物形燃料電池1の出力を一定に制御しても良い。このように、固体酸化物形燃料電池1側で、発電に使用される燃料利用率、空気利用率及び水利用率の少なくとも何れか1つを変更することにより、管理装置Gから出力制御指令が見込まれる日時(受電点電力上げ指令日時又は受電点電力下げ指令日時)の前後に、変化させなかった燃料ガス量、空気量及び水量の少なくとも1つを増減させれば、出力要請に応えることができる。 <2> In the preliminary operation according to the above-described embodiment, the amount of fuel gas supplied to the solid oxide fuel cell 1, the air At least one of the volume and water volume was increased or decreased. Alternatively or additionally, the amount of fuel gas supplied to the solid oxide fuel cell 1, air At least one of the amount and the amount of water may be increased or decreased. In the preliminary operation in this alternative embodiment, when the fuel gas amount, air amount, and water amount supplied to the solid oxide fuel cell 1 during normal operation are adjusted according to the target output, for example, only the air amount and the water amount is increased or decreased, and a state in which the output of the solid oxide fuel cell 1 is kept constant is created by executing control that does not change the amount of fuel gas. In other words, the output of the solid oxide fuel cell 1 is controlled to be constant by controlling at least one of the fuel gas amount, air amount and water amount without changing all of the fuel gas amount, air amount and water amount. can be Thus, by changing at least one of the fuel utilization rate, the air utilization rate, and the water utilization rate used for power generation on the side of the solid oxide fuel cell 1, the output control command from the management device G can be issued. By increasing or decreasing at least one of the unchanged fuel gas amount, air amount, and water amount before and after the expected date and time (receiving point power increase command date and time or receiving point power decrease command date and time), the output request can be met. can.

<3>上記実施形態では、具体的な数値を挙げて燃料電池システムで行われる制御例について説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり適宜変更可能である。 <3> In the above embodiment, examples of control performed in the fuel cell system have been described with specific numerical values.

なお、上述した実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 It should be noted that the configurations disclosed in the above-described embodiments (including other embodiments, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments unless there is a contradiction. Moreover, the embodiments disclosed in this specification are merely examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.

本発明は、電力系統に連系された燃料電池システムに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a fuel cell system connected to a power system.

1 :固体酸化物形燃料電池(燃料電池)
3 :電力負荷部
15 :電力系統
C :運転制御部
G :管理装置
1: Solid oxide fuel cell (fuel cell)
3: Power load unit 15: Power system C: Operation control unit G: Management device

Claims (4)

複数の施設の夫々に設置されて電力を出力可能な燃料電池と、前記燃料電池に供給される燃料ガス量、空気量及び水量を制御する運転制御部と、複数の前記燃料電池との間で前記施設の外部から通信可能な管理装置と、を備える燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池は、運転により発生した直流電力を電力変換部により交流電力に変換して電力負荷部に供給可能で、且つ、運転により発生した直流電力を前記電力変換部により交流電力に変換して電力系統に供給可能な状態及び前記電力系統から前記電力負荷部に電力供給可能な状態で前記電力系統と連系されており、
前記管理装置は、前記運転制御部に対して、前記燃料電池の出力電力を定める出力制御指令を送信可能に構成されており、
前記運転制御部は、前記施設の受電点電力を上下させるために前記管理装置から前記出力制御指令が見込まれる日時より前に、前記受電点電力を維持した状態で、前記燃料ガス量、前記空気量及び前記水量の少なくとも1つを増減させる予備運転を実行する燃料電池システム。
Between a fuel cell installed in each of a plurality of facilities and capable of outputting electric power, an operation control unit controlling the amount of fuel gas, air, and water supplied to the fuel cell, and the plurality of fuel cells A fuel cell system comprising a management device capable of communicating from outside the facility,
The fuel cell can convert DC power generated by operation into AC power by the power conversion unit and supply it to the power load unit, and convert the DC power generated by operation into AC power by the power conversion unit. linked to the power system in a state in which power can be supplied to the power system and in a state in which power can be supplied from the power system to the power load unit;
The management device is configured to be capable of transmitting an output control command that determines the output power of the fuel cell to the operation control unit,
The operation control unit controls the fuel gas amount, the air a fuel cell system that performs a preliminary operation to increase or decrease at least one of the volume and said water volume.
前記運転制御部は、前記受電点電力を下げるために前記管理装置から受電点電力下げ指令が見込まれる日時より前に、前記燃料ガス量、前記空気量及び前記水量の少なくとも1つを増大させる前記予備運転を実行し、当該予備運転において、前記電力変換部の変換効率を低下させる請求項1に記載の燃料電池システム。 The operation control unit increases at least one of the fuel gas amount, the air amount, and the water amount before a date and time when a power receiving point power reduction command is expected from the management device to lower the power receiving point power. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein a preliminary operation is performed and the conversion efficiency of the power converter is reduced during the preliminary operation. 前記運転制御部は、前記予備運転において、前記燃料電池の運転温度が所定の範囲となるように、前記燃料ガス量、前記空気量及び前記水量の少なくとも1つを調整する請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 3. The operation control unit according to claim 1, wherein in the preliminary operation, the operation control unit adjusts at least one of the fuel gas amount, the air amount, and the water amount so that the operating temperature of the fuel cell is within a predetermined range. A fuel cell system as described. 前記運転制御部は、前記燃料電池の現在の電力値と前記出力制御指令における目標電力値との差が所定の電力値以上である場合に、前記予備運転を実行する請求項1から3の何れか一項に記載の燃料電池システム。 4. The operation control unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the operation control unit executes the preliminary operation when a difference between the current power value of the fuel cell and the target power value in the output control command is equal to or greater than a predetermined power value. or the fuel cell system according to claim 1.
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