JP7788902B2 - fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、運転実施と運転停止とを選択制御可能な固体酸化物形燃料電池から発生したエネルギーをエネルギー負荷部に供給する燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that supplies energy generated by a solid oxide fuel cell, which can be selectively controlled to operate or stop, to an energy load section.
燃料電池、特に固体酸化物形は、高効率ではあるが、起動停止に対する耐性が低く、連続運転が適している。もちろん、燃料電池では、電力負荷部の電力負荷の大きさに応じてその発電電力を変化させるような電力負荷追従運転が可能であるが、電力負荷が非常に小さい場合や熱負荷が非常に小さい場合などでは、燃料電池を最低出力で運転しても燃料電池で発生した電力や熱が余るため、燃料電池を運転することによって得られるはずであった運転メリット(例えば、消費一次エネルギー削減量、エネルギーコスト削減量、排出二酸化炭素削減量など)が減少する。そのため、電力負荷が非常に小さい場合や熱負荷が非常に小さい場合などでは、燃料電池の運転を停止することが要求される。 Fuel cells, particularly solid oxide fuel cells, are highly efficient but have low tolerance for start-stops, making them suitable for continuous operation. Of course, fuel cells are capable of load-following operation, which changes the power they generate depending on the magnitude of the power load on the power load section. However, when the power load or heat load is very small, even when the fuel cell is operated at minimum output, excess power and heat will be generated by the fuel cell, reducing the operational benefits that would be obtained by operating the fuel cell (for example, reduced primary energy consumption, reduced energy costs, reduced carbon dioxide emissions, etc.). Therefore, when the power load or heat load is very small, it is necessary to stop fuel cell operation.
特許文献1(特開2011-198768号公報)には、固体酸化物形燃料電池から負荷への電力供給が一定以下の状態が一定時間以上継続した場合に自動的に固体酸化物形燃料電池の停止動作を行うとともに、系統電力から負荷への電力供給が一定以上の状態が一定時間以上継続した場合に自動的に固体酸化物形燃料電池の起動動作を行うように制御することが開示されている。さらには、夜間は電力消費量が少ないため発電を停止させ、朝方起動させるような、DSS運転(デイリースタートストップ運転)も開示されている。 Patent Document 1 (JP 2011-198768 A) discloses a control system that automatically shuts down a solid oxide fuel cell if the power supply from the solid oxide fuel cell to a load remains below a certain level for a certain period of time, and automatically starts up the solid oxide fuel cell if the power supply from the grid to the load remains above a certain level for a certain period of time. It also discloses DSS (daily start-stop) operation, which shuts down power generation at night when power consumption is low and starts up in the morning.
特許文献2(特開2017-174750号公報)には、DSS運転のような短期間で停止と起動とが繰り返されるような燃料電池の運用ではなく、比較的長期間に渡る燃料電池の運転メリットの大小を判定して、運転メリットが大きい場合には運転実施し、運転メリットが小さい場合には運転停止するシステムが記載されている。 Patent Document 2 (JP 2017-174750 A) describes a system that, unlike DSS operation, which involves repeatedly stopping and starting a fuel cell in short intervals, determines the magnitude of the operating benefits of a fuel cell over a relatively long period of time, and operates the fuel cell if the operating benefits are large, and stops the operation if the operating benefits are small.
尚、停電が発生した場合、燃料電池システムが運転停止していれば、電力の供給を受けることができない。そのため、運転メリットが小さいからと言って燃料電池システムを運転停止することは得策ではない場合がある。 Furthermore, if a power outage occurs and the fuel cell system is stopped, it will not be able to receive power. Therefore, it may not be advisable to stop the fuel cell system even if there is little benefit to operating it.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、将来の停電への対応を考慮しつつ適切なタイミングで固体酸化物形燃料電池の運転実施と運転停止とを行うことができる燃料電池システムを提供する点にある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a fuel cell system that can start and stop operation of a solid oxide fuel cell at appropriate times while taking into account future power outages.
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、運転実施と運転停止とを選択制御可能な固体酸化物形燃料電池から発生したエネルギーをエネルギー負荷部に供給する燃料電池システムであって、
前記エネルギー負荷部で要求される負荷エネルギーを計測する負荷計測部と、
所定の判定対象期間にわたって計測された前記負荷計測部の負荷計測値の平均演算値を算出する負荷演算部と、
前記平均演算値又は前記平均演算値から導出される代替値のいずれかと判定しきい値とに基づいて前記固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという仮判定を行う運転可否判定処理の結果と、将来の停電判定期間での停電発生の可能性の高低を判定する停電可能性判定処理の結果と、前記停電判定期間に停電発生の可能性が高い場合に前記停電判定期間内の予測停電日時まで前記固体酸化物形燃料電池の運転を継続しておく場合に必要となる第1運用コスト、及び、前記固体酸化物形燃料電池の運転を停止した状態の後、前記予測停電日時に前記固体酸化物形燃料電池の起動を完了しておく場合に必要となる第2運用コストを検証するコスト検証処理の結果とに基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという判定結果を出力する運転判定部と、
前記判定しきい値を設定するしきい値設定部と、
前記運転判定部が出力する前記判定結果に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池に対する運転実施指令又は運転停止指令を与える運転制御部とを備え、
前記運転判定部は、前記運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、前記停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定され、且つ、前記コスト検証処理において前記第1運用コストが前記第2運用コストよりも大きいと判定される場合には、前記固体酸化物形燃料電池を運転停止すべきという前記判定結果を出力する点にある。
A characteristic configuration of a fuel cell system according to the present invention for achieving the above object is a fuel cell system that supplies energy generated from a solid oxide fuel cell that can be selectively controlled to operate or stop its operation to an energy load unit, and
a load measuring unit that measures load energy required by the energy load unit;
a load calculation unit that calculates an average calculation value of the load measurement values of the load measurement unit measured over a predetermined determination period;
an operation determination unit that outputs a determination result that the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the result of an operation feasibility determination process that makes a provisional determination that the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the average calculation value or a substitute value derived from the average calculation value and a determination threshold value, the result of a power outage possibility determination process that determines the degree of possibility of a power outage occurring in a future power outage determination period, and the result of a cost verification process that verifies a first operating cost that will be required to continue operating the solid oxide fuel cell until a predicted power outage date and time within the power outage determination period if a power outage is likely to occur in the power outage determination period, and a second operating cost that will be required to complete start-up of the solid oxide fuel cell at the predicted power outage date and time after the operation of the solid oxide fuel cell is stopped;
a threshold value setting unit that sets the determination threshold value;
an operation control unit that issues an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell based on the determination result output by the operation determination unit ,
The operation determination unit outputs the determination result that the operation of the solid oxide fuel cell should be stopped if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, the power outage possibility determination process determines that there is a high possibility of a power outage, and the cost verification process determines that the first operating cost is greater than the second operating cost .
ここで、前記代替値は、前記平均演算値から前記固体酸化物形燃料電池の運転メリットを導出する運転メリット関数の関数値であり、前記しきい値設定部は、前記運転メリットに換算された判定しきい値をメリット判定しきい値として設定してもよい。
前記運転メリットは、前記固体酸化物形燃料電池の運転にともなって得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、あるいはそれらを組み合わせた量であってもよい。
Here, the alternative value is a function value of an operating merit function that derives the operating merit of the solid oxide fuel cell from the average calculated value, and the threshold setting unit may set a judgment threshold converted into the operating merit as the merit judgment threshold.
The operational merit may be a reduction in primary energy consumption, a reduction in energy costs, or a reduction in carbon dioxide emissions obtained by operating the solid oxide fuel cell, or a combination thereof.
上記特徴構成によれば、運転判定部は、エネルギー負荷部で要求される負荷エネルギーを計測する負荷計測部によって所定の判定対象期間にわたって計測された負荷計測値の平均演算値又は平均演算値から導出される代替値のいずれかと判定しきい値とに基づいて固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという仮判定を行う運転可否判定処理の結果と、将来の停電判定期間での停電発生の可能性の高低を判定する停電可能性判定処理の結果と、停電判定期間に停電発生の可能性が高い場合に停電判定期間内の予測停電日時まで固体酸化物形燃料電池の運転を継続しておく場合に必要となる第1運用コスト、及び、固体酸化物形燃料電池の運転を停止した状態の後、予測停電日時に固体酸化物形燃料電池の起動を完了しておく場合に必要となる第2運用コストを検証するコスト検証処理の結果とに基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという判定結果を出力し、運転制御部は、運転判定部が出力する判定結果に基づいて、固体酸化物形燃料電池に対する運転実施指令又は運転停止指令を与える。つまり、運転判定部は、固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという判定結果を、過去の負荷エネルギーの値のみを考慮して決定するのではなく、将来の停電判定期間での停電発生の可能性の高低も考慮して決定する。加えて、運転判定部は、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定される場合、即ち、固体酸化物形燃料電池を運転実施した方が好ましいと思われる場合であっても、コスト検証処理において第1運用コストが第2運用コストよりも大きいと判定される場合、即ち、固体酸化物形燃料電池の運転を一旦停止した後で予測停電日時に起動を完了しておく場合の方がコストが小さい場合には、固体酸化物形燃料電池を運転停止すべきという判定結果を出力する。つまり、予測停電日時には固体酸化物形燃料電池が運転実施されている状態を確保しつつ、よりコストが小さくなるように固体酸化物形燃料電池を運用できる。
従って、将来の停電への対応を考慮しつつ適切なタイミングで固体酸化物形燃料電池の運転実施と運転停止とを行うことができる燃料電池システムを提供できる。
According to the above characteristic configuration, the operation determination unit outputs a determination result that the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the result of an operation feasibility determination process that makes a provisional determination as to whether the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on a determination threshold and either an average calculated value of load measurement values measured over a predetermined determination period by a load measurement unit that measures the load energy required by the energy load unit or an alternative value derived from the average calculated value ; the result of a power outage possibility determination process that determines the degree of likelihood of a power outage occurring in a future power outage determination period; and the result of a cost verification process that verifies a first operating cost that will be required if the operation of the solid oxide fuel cell is continued until the predicted power outage date and time within the power outage determination period if there is a high possibility of a power outage occurring during the power outage determination period, and a second operating cost that will be required if the start-up of the solid oxide fuel cell is completed at the predicted power outage date and time after the operation of the solid oxide fuel cell is stopped. The operation control unit issues an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell based on the determination result output by the operation determination unit. In other words, the operation determination unit determines whether to operate or stop the solid oxide fuel cell not only by considering past load energy values, but also by considering the likelihood of a power outage during a future power outage determination period. Additionally, even if the power outage possibility determination process determines that a power outage is likely, i.e., it would be preferable to operate the solid oxide fuel cell, if the cost verification process determines that the first operating cost is greater than the second operating cost, i.e., if it would be less costly to temporarily stop operation of the solid oxide fuel cell and then complete startup at the predicted power outage date and time, the operation determination unit outputs a determination result that the solid oxide fuel cell should be stopped. In other words, the solid oxide fuel cell can be operated at lower costs while ensuring that it is in operation at the predicted power outage date and time.
Therefore, it is possible to provide a fuel cell system that can start and stop operation of the solid oxide fuel cell at appropriate times while taking into consideration how to deal with future power outages.
本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記運転判定部は、前記運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、前記停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定され、且つ、前記コスト検証処理において前記第1運用コストが前記第2運用コストよりも大きくないと判定される場合には、前記固体酸化物形燃料電池を運転実施すべきという前記判定結果を出力する点にある。 Another characteristic configuration of the fuel cell system of the present invention is that the operation determination unit outputs the determination result that the solid oxide fuel cell should be operated if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, the power outage possibility determination process determines that there is a high possibility of a power outage, and the cost verification process determines that the first operating cost is not greater than the second operating cost .
上記特徴構成によれば、運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定され、且つ、コスト検証処理において前記第1運用コストが前記第2運用コストよりも大きくないと判定された場合には、固体酸化物形燃料電池を運転実施させておくことができる。その結果、停電が発生したとしても、燃料電池システムから電力の供給を受けることができる。 According to the above-described characteristic configuration, if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, the power outage possibility determination process determines that a power outage is likely, and the cost verification process determines that the first operating cost is not greater than the second operating cost , the solid oxide fuel cell can be kept operating. As a result, even if a power outage occurs, power can be supplied from the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において運転実施すべきと仮判定された場合には、前記固体酸化物形燃料電池を運転実施すべきという前記判定結果を出力する点にある。 Another characteristic feature of the fuel cell system according to the present invention is that, if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be performed, the operation control unit outputs the determination result that the solid oxide fuel cell should be operated.
上記特徴構成によれば、運転可否判定処理において運転実施すべきと仮判定された場合には、固体酸化物形燃料電池を運転実施させておくことができる。その結果、燃料電池システムから電力の供給を受けることができる。 With the above characteristic configuration, if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be performed, the solid oxide fuel cell can be left in operation. As a result, power can be supplied from the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御部は、前記運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、前記停電可能性判定処理において停電発生の可能性が低いと判定された場合には、前記固体酸化物形燃料電池を運転停止すべきという前記判定結果を出力する点にある。 Another characteristic feature of the fuel cell system of the present invention is that the operation control unit outputs a determination result that the operation of the solid oxide fuel cell should be stopped if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped and the power outage possibility determination process determines that the possibility of a power outage is low.
上記特徴構成によれば、運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が低いと判定された場合には、固体酸化物形燃料電池を運転停止させておくことができる。その結果、運転メリットが小さい状態で固体酸化物形燃料電池が運転され続けることが回避される。 With the above-described configuration, if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, and the power outage possibility determination process determines that the possibility of a power outage is low, the operation of the solid oxide fuel cell can be stopped. As a result, it is possible to avoid continuing to operate the solid oxide fuel cell in a state where there is little benefit to operating it.
<第1実施形態>
以下に、図面を参照して本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。まず、図1の機能ブロック図を参照して、本発明に係る燃料電池システムを含む設備の基本的な構成について説明する。図1に示すように、燃料電池システムは、運転により発生したエネルギーをエネルギー負荷部Lに供給する固体酸化物形燃料電池1と、その固体酸化物形燃料電池1の運転を制御する運転制御装置100とを備える。エネルギー負荷部Lは、電力負荷部3と熱負荷部4とで構成される。固体酸化物形燃料電池1の運転により発生した電気エネルギーは電力負荷部3に供給され、固体酸化物形燃料電池1の運転により発生した熱エネルギーは熱負荷部4に供給される。電力負荷部3は商用電源15から供給される電力を消費することもでき、熱負荷部4は、例えば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。運転制御装置100は、情報処理機能及び情報記憶機能及び情報通信機能などを有するコンピュータシステムを用いて実現できる。
First Embodiment
A fuel cell system according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the basic configuration of equipment including a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to the functional block diagram of FIG. 1 . As shown in FIG. 1 , the fuel cell system includes a solid oxide fuel cell 1 that supplies energy generated by operation to an energy load unit L, and an operation control device 100 that controls the operation of the solid oxide fuel cell 1. The energy load unit L is composed of a power load unit 3 and a heat load unit 4. Electrical energy generated by operation of the solid oxide fuel cell 1 is supplied to the power load unit 3, and thermal energy generated by operation of the solid oxide fuel cell 1 is supplied to the heat load unit 4. The power load unit 3 can consume power supplied from a commercial power source 15, and the heat load unit 4 can consume heat supplied from, for example, an auxiliary heat source device 11 that generates heat by burning fuel. The operation control device 100 can be implemented using a computer system having information processing, information storage, information communication, and other functions.
〔電力負荷部3への電力の供給〕
固体酸化物形燃料電池1の発電電力はインバータ12に供給される。インバータ12は、固体酸化物形燃料電池1の発電電力を商用電源15から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。インバータ12の動作は運転制御装置100が制御する。インバータ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。固体酸化物形燃料電池1からの発電電力がインバータ12及び発電電力供給ライン13及び受電電力供給ライン14を介して電力負荷部3に供給される。受電電力供給ライン14は商用電源15に接続されているので、電力負荷部3には、固体酸化物形燃料電池1及び商用電源15の少なくとも何れか一方から電力が供給されることになる。
[Power supply to power load unit 3]
The power generated by the solid oxide fuel cell 1 is supplied to an inverter 12. The inverter 12 adjusts the power generated by the solid oxide fuel cell 1 to the same voltage and frequency as the power received from a commercial power source 15. The operation of the inverter 12 is controlled by an operation control device 100. The inverter 12 is electrically connected to a received power supply line 14 via a generated power supply line 13. The power generated from the solid oxide fuel cell 1 is supplied to a power load unit 3 via the inverter 12, the generated power supply line 13, and the received power supply line 14. Since the received power supply line 14 is connected to the commercial power source 15, the power load unit 3 is supplied with power from at least one of the solid oxide fuel cell 1 and the commercial power source 15.
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手段16が負荷計測部Sとして設けられる。運転制御装置100は、インバータ12により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が、電力負荷計測手段16で検出される電力負荷と等しくなるような制御を行う。但し、電力負荷計測手段16で検出される電力負荷が、固体酸化物形燃料電池1の最低発電電力(即ち、インバータ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。そのような場合、余剰電力は、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で消費される。 The incoming power supply line 14 is provided with a power load measuring means 16 as a load measuring unit S that measures the power load of the power load unit 3. The operation control device 100 controls the generated power supplied from the solid oxide fuel cell 1 to the incoming power supply line 14 by the inverter 12 so that it is equal to the power load detected by the power load measuring means 16. However, if the power load detected by the power load measuring means 16 is less than the minimum generated power of the solid oxide fuel cell 1 (i.e., the minimum generated power supplied to the incoming power supply line 14 by the inverter 12), surplus power is generated. In such cases, the surplus power is consumed by the surplus power consuming electric heater 9, which converts power into heat and recovers it.
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を通流する固体酸化物形燃料電池1の冷却水を加熱する。電気ヒータ9のON/OFFは、インバータ12の出力側に接続された作動スイッチ10により切り換えられる。また、作動スイッチ10は、固体酸化物形燃料電池1の余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ9の消費電力が大きくなるように切り換えられる。作動スイッチ10の動作は運転制御装置100が制御する。 The electric heater 9 is composed of multiple resistance heaters and heats the cooling water for the solid oxide fuel cell 1 flowing through the exhaust heat recovery path 6 when the exhaust heat recovery pump 7 is activated. The electric heater 9 is turned on and off by an activation switch 10 connected to the output side of the inverter 12. The activation switch 10 is also switched so that the power consumption of the electric heater 9 increases as the amount of surplus power in the solid oxide fuel cell 1 increases. The operation of the activation switch 10 is controlled by the operation control device 100.
尚、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などを、本実施形態の電力負荷部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、本実施形態で計測する電力負荷から減算してもよい。 The types of devices included in the power load unit 3 can be set as appropriate. For example, it is possible to exclude from the power load unit 3 of this embodiment auxiliary equipment used to operate the solid oxide fuel cell 1, anti-freeze heaters that prevent the hot water supplied to the heat load unit 4 from freezing, and the like. Furthermore, the standby power of the power load unit 3 may be subtracted from the power load measured in this embodiment.
〔熱負荷部4への熱の供給〕
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。本実施形態では、貯湯タンク2には、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられる。つまり、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。貯湯タンク2に貯えられている湯水は、排熱回収路6を通って固体酸化物形燃料電池1と貯湯タンク2との間で循環する。排熱回収路6における湯水の流動は、排熱回収用ポンプ7によって行われる。排熱回収用ポンプ7の動作は運転制御装置100が制御する。例えば、運転制御装置100は、固体酸化物形燃料電池1の運転を開始して、固体酸化物形燃料電池1の冷却を行う必要が生じると、排熱回収用ポンプ7を動作させて、貯湯タンク2の下部に貯えられている相対的に低温の湯水を排熱回収路6に流す。つまり、排熱回収路6を循環する湯水は、固体酸化物形燃料電池1の冷却水として利用される。排熱回収路6を流れる相対的に低温の湯水は、固体酸化物形燃料電池1から排出される熱を回収し(即ち、固体酸化物形燃料電池1の排熱によって湯水は昇温され)、相対的に高温の湯水となって貯湯タンク2の上部へと流入する。
[Supply of heat to heat load section 4]
The hot water storage tank 2 stores heat generated by the solid oxide fuel cell 1 in the form of hot water. In this embodiment, the hot water is stored in the hot water storage tank 2 in a state that forms temperature stratification. That is, the hot water storage tank 2 is configured so that relatively low-temperature hot water is stored in the lower part and relatively high-temperature hot water is stored in the upper part. The hot water stored in the hot water storage tank 2 circulates between the solid oxide fuel cell 1 and the hot water storage tank 2 through the exhaust heat recovery path 6. The flow of hot water in the exhaust heat recovery path 6 is controlled by an exhaust heat recovery pump 7. The operation of the exhaust heat recovery pump 7 is controlled by the operation control device 100. For example, when the operation of the solid oxide fuel cell 1 is started and it becomes necessary to cool the solid oxide fuel cell 1, the operation control device 100 operates the exhaust heat recovery pump 7 to flow the relatively low-temperature hot water stored in the lower part of the hot water storage tank 2 into the exhaust heat recovery path 6. That is, the hot water circulating through the exhaust heat recovery path 6 is used as cooling water for the solid oxide fuel cell 1. The relatively low-temperature hot water flowing through the exhaust heat recovery path 6 recovers the heat emitted from the solid oxide fuel cell 1 (i.e., the hot water is heated by the exhaust heat from the solid oxide fuel cell 1), and becomes relatively high-temperature hot water, which flows into the top of the hot water storage tank 2.
加えて、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から固体酸化物形燃料電池1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。運転制御装置100は、貯湯タンク2から固体酸化物形燃料電池1へと流れる湯水の温度が設定上限温度未満の場合にはこの放熱器8の動作を停止させている。但し、運転制御装置100は、貯湯タンク2から固体酸化物形燃料電池1へと流れる湯水の温度が上記設定上限温度以上である場合には(即ち、湯水により固体酸化物形燃料電池1の冷却を適切に行えない場合には)、この放熱器8を放熱作動させて湯水の温度を低下させる。また、上述した電気ヒータ9に通電することで発生したジュール熱は、排熱回収路6の途中の、固体酸化物形燃料電池1から貯湯タンク2へと流れる湯水によって回収される。 In addition, a radiator 8 is installed along the exhaust heat recovery path 6 to radiate heat from the hot water flowing from the hot water storage tank 2 to the solid oxide fuel cell 1 through the exhaust heat recovery path 6. The operation control device 100 stops the operation of this radiator 8 when the temperature of the hot water flowing from the hot water storage tank 2 to the solid oxide fuel cell 1 is below a set upper limit temperature. However, when the temperature of the hot water flowing from the hot water storage tank 2 to the solid oxide fuel cell 1 is above the set upper limit temperature (i.e., when the hot water cannot adequately cool the solid oxide fuel cell 1), the operation control device 100 activates the radiator 8 to radiate heat and lower the temperature of the hot water. Furthermore, Joule heat generated by energizing the electric heater 9 described above is recovered by the hot water flowing along the exhaust heat recovery path 6 from the solid oxide fuel cell 1 to the hot water storage tank 2.
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を通して熱負荷部4に供給される。熱負荷部4は、給湯用途や暖房用途などである。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。湯水供給路5には、その湯水供給路5を流れる湯水を加熱するための補助熱源装置11が設けられている。運転制御装置100は、貯湯タンク2の上部から流出した湯水の温度が、熱負荷部4で要求される湯水の温度よりも低いとき、補助熱源装置11を運転して、熱負荷部4へ供給される湯水の温度が所望の温度となるような制御を行う。湯水供給路5の途中には熱負荷部4で消費される熱量を計測する熱負荷計測手段17が負荷計測部Sとして設けられている。 Relatively high-temperature hot water stored in the upper part of the hot water storage tank 2 is supplied to the heat load section 4 through the hot water supply path 5 connected to the upper part of the hot water storage tank 2. The heat load section 4 is used for hot water supply or heating, etc. When the heat load section 4 is used for hot water supply, the hot water does not return to the hot water storage tank 2. When the heat load section 4 is used for heating, only the heat contained in the hot water is consumed and the hot water may return to the hot water storage tank 2. The hot water supply path 5 is provided with an auxiliary heat source device 11 for heating the hot water flowing through the hot water supply path 5. When the temperature of the hot water flowing out from the upper part of the hot water storage tank 2 is lower than the hot water temperature required by the heat load section 4, the operation control device 100 operates the auxiliary heat source device 11 to control the temperature of the hot water supplied to the heat load section 4 to the desired temperature. A heat load measurement means 17 is provided midway along the hot water supply path 5 as a load measurement section S, which measures the amount of heat consumed by the heat load section 4.
燃料電池システムの運用者は、運転制御装置100との間で情報のやり取りを行う情報入出力装置IODを使用することができる。情報入出力装置IODには、一般的には浴室リモコンや台所リモコンなどの名称で設置される通信端末が含まれており、このようなリモコンには、操作ボタン、情報表示部、音声出力部などが備えられている。 The operator of the fuel cell system can use an information input/output device IOD to exchange information with the operation control device 100. The information input/output device IOD includes a communication terminal that is generally installed under the name of a bathroom remote control or kitchen remote control, and such remote controls are equipped with operation buttons, an information display unit, an audio output unit, etc.
次に、図2を用いて、燃料電池システムにおける固体酸化物形燃料電池1の運転実施(運転継続及び新たな運転開始を含む)と運転停止(停止継続及び新たな運転停止を含む)とを選択する制御における情報の流れを説明する。
図2に示すように、運転制御装置100は、負荷計測部Sからの負荷計測値(図2ではLoで示されている)、及び、情報提供サーバ300からの停電関連情報を入力し、固体酸化物形燃料電池1に対する運転実施指令又は運転停止指令を出力する。負荷計測部Sは、エネルギー負荷部Lで要求される負荷エネルギーを所定の判定対象期間(例えば1か月)にわたって所定のサンプリング間隔(例えば、1時間から数時間)で計測して、負荷計測値を運転制御装置100に送る計測プロセスを繰り返す。
Next, using Figure 2, we will explain the flow of information in the control that selects whether to operate the solid oxide fuel cell 1 in the fuel cell system (including continuing operation and starting a new operation) or stop operation (including continuing stoppage and stopping a new operation).
2, the operation control device 100 receives the load measurement value (indicated by Lo in FIG. 2) from the load measurement unit S and power outage related information from the information providing server 300, and outputs an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell 1. The load measurement unit S measures the load energy required by the energy load unit L at predetermined sampling intervals (for example, one hour to several hours) over a predetermined determination period (for example, one month), and repeats the measurement process of sending the load measurement value to the operation control device 100.
図2で示された例では、運転制御装置100の基本的な機能を実行する機能部は、負荷演算部51と、しきい値設定部52と、運転判定部53と、運転制御部54とである。負荷演算部51は、負荷計測値の平均演算値を算出する。平均演算値としては、所定期間における負荷計測値群を代表する値である、算術平均値、重み付き平均値、中間値、最頻値などを採用することができるが、一般には、算術平均値が用いられる。運転制御装置100において、平均演算値だけが取り扱われるのではなく、この平均演算値から導出される代替値が取り扱われる場合には、負荷演算部51は、この代替値を算出する。代替値は、平均演算値を変数として導出される関数値、いわゆる換算値である。ここでは、代替値は、平均演算値から固体酸化物形燃料電池1の運転メリットを導出する運転メリット関数の関数値である。つまり、平均演算値をEとし、代替値(運転メリット値)をMとすれば、その関数式は、M=h(E)で表すことができる。運転メリットは、固体酸化物形燃料電池1の運転にともなって得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、あるいはそれらを組み合わせた量であり、負荷が増大すれば運転メリットも増大する。ただし、固体酸化物形燃料電池1が賄える負荷量には限界があるため、負荷が大きな領域では、運転メリットの増加は次第に頭打ちとなる。例えば、負荷を横軸、運転メリットを縦軸とすると、運転メリット関数のグラフ形状は、対数関数に似た形状となる。実際には、運転メリット関数は、実験値や経験値等を用いた統計的な処理で求めることができる。 In the example shown in FIG. 2 , the functional units that perform the basic functions of the operation control device 100 are the load calculation unit 51, the threshold setting unit 52, the operation determination unit 53, and the operation control unit 54. The load calculation unit 51 calculates an average calculated value of the load measurement values. The average calculated value can be a value that represents a group of load measurement values over a predetermined period, such as an arithmetic mean value, a weighted mean value, a median value, or a mode value. However, the arithmetic mean value is generally used. When the operation control device 100 handles not only the average calculated value but also a substitute value derived from this average calculated value, the load calculation unit 51 calculates this substitute value. The substitute value is a function value derived using the average calculated value as a variable, a so-called conversion value. Here, the substitute value is the function value of an operating merit function that derives the operating merit of the solid oxide fuel cell 1 from the average calculated value. In other words, if the average calculated value is E and the substitute value (operating merit value) is M, the function formula can be expressed as M = h(E). The operating merit is the reduction in primary energy consumption, energy costs, or carbon dioxide emissions obtained by operating the solid oxide fuel cell 1, or a combination of these, and the operating merit increases as the load increases. However, because there is a limit to the amount of load that the solid oxide fuel cell 1 can handle, the increase in operating merit gradually levels off in areas with heavy loads. For example, if the horizontal axis represents the load and the vertical axis represents the operating merit, the graph shape of the operating merit function will resemble a logarithmic function. In practice, the operating merit function can be determined by statistical processing using experimental values, empirical values, etc.
運転判定部53は、平均演算値又は平均演算値から導出される代替値のいずれかと判定しきい値とに基づいて、固体酸化物形燃料電池1を運転実施すべき又は運転停止すべきという仮判定を行う運転可否判定処理と、将来の停電判定期間での停電発生の可能性の高低を判定する停電可能性判定処理とを行うことができる。 The operation determination unit 53 can perform an operation feasibility determination process that makes a provisional determination as to whether the solid oxide fuel cell 1 should be operated or stopped based on the average calculated value or a substitute value derived from the average calculated value and a determination threshold value, and a power outage possibility determination process that determines the likelihood of a power outage occurring during a future power outage determination period.
〔運転可否判定処理〕
運転判定部53は、平均演算値又は代替値(運転メリット値)を、対応する判定しきい値と比較して、判定しきい値を超えた場合は、運転実施すべきと仮判定し、判定しきい値以下の場合は、運転停止すべきと仮判定する。
[Drivability determination process]
The driving judgment unit 53 compares the average calculated value or the alternative value (driving merit value) with the corresponding judgment threshold value, and if it exceeds the judgment threshold value, it provisionally judges that driving should be carried out, and if it is below the judgment threshold value, it provisionally judges that driving should be stopped.
しきい値設定部52の基本的な構成では、しきい値設定部52は、運転判定に平均演算値が用いられる場合には、固体酸化物形燃料電池1を運転させた方が良いと見なされる平均演算値の領域と、固体酸化物形燃料電池1を運休させた方が良いと見なされる平均演算値の領域の境界値を判定しきい値Thとして予め算定しておく。運転判定に運転メリット関数の関数値である代替値(運転メリット値)が用いられる場合には、固体酸化物形燃料電池1を運転させた方が良いと見なされる代替値の領域と、固体酸化物形燃料電池1を運休させた方が良いと見なされる代替値の領域の境界値をメリット判定しきい値mTh(運転メリット値に換算された判定しきい値)として予め算定しておく。 In the basic configuration of the threshold setting unit 52, when an average calculated value is used for the operation judgment, the threshold setting unit 52 pre-calculates, as a judgment threshold Th, the boundary value between the range of average calculated values where it is considered better to operate the solid oxide fuel cell 1 and the range of average calculated values where it is considered better to suspend operation of the solid oxide fuel cell 1. When an alternative value (operating merit value), which is a function value of the operating merit function, is used for the operation judgment, the boundary value between the range of alternative values where it is considered better to operate the solid oxide fuel cell 1 and the range of alternative values where it is considered better to suspend operation of the solid oxide fuel cell 1 is pre-calculated as a merit judgment threshold mTh (a judgment threshold converted into an operating merit value).
単純に、平均演算値や代替値を運転判定に用いた場合、平均演算値を算出する際の元データとしての負荷計測値のばらつきが考慮されなくなる。これは、負荷計測値が広い範囲にわたって分布している状態と、負荷計測値が特定の値の付近に密集分布している状態とで、同じ運転判定を行う可能性がある。本願発明者の知見によれば、負荷計測値がばらついて分布している状態の方が、負荷計測値が密集して分布している状態より、運転メリットは大きいことがわかっている。 If the average calculated value or alternative value is simply used to make an operation judgment, the variability in the load measurement values used as the original data when calculating the average calculated value will not be taken into consideration. This means that the same operation judgment may be made when the load measurement values are distributed over a wide range and when they are densely distributed around a specific value. According to the inventor's knowledge, a state in which the load measurement values are distributed variably offers greater operational benefits than a state in which the load measurement values are densely distributed.
図3を用いて運転判定に負荷計測値のばらつき具合を組み入れる方法を説明する。負荷演算部51は、判定対象期間を区分けした各区間に含まれる負荷計測値に基づいて判定対象期間での標準偏差(図3ではσで示されている)を算出する。判定対象期間においてサンプリングされた負荷計測値の平均演算値はEで示され、各区間における負荷計測値の平均演算値はei(iは区間を識別する添え字である)で示されている。標準偏差:σは、k個の平均演算値:eiから良く知られた式を用いて算出される。さらに、負荷演算部51は、負荷計測値のばらつき具合を加味した評価メリット値として、平均演算値から標準偏差を減じたロワー値を用いて運転メリット関数から導出された関数値である第1値と、代替値に標準偏差を加えたアッパー値を用いて運転メリット関数から導出された関数値である第2値との間の値、例えば第1値と第2値との平均値を算出する。この評価メリット値の算出を式で表すと、MV=(1/2)×(h(E-σ)+h(E+σ))となる。ここで、MVは評価メリット値、σは上記標準偏差、Eは、上記平均演算値、h()は運転メリット関数である。このようにして算出された評価メリット値は、運転判定部53で、メリット判定しきい値mThと比較判定され、固体酸化物形燃料電池1を運転実施すべき又は運転停止すべきという仮判定が行われる。 A method for incorporating the degree of variation in load measurement values into driving judgment will be explained using Figure 3. The load calculation unit 51 calculates the standard deviation (denoted by σ in Figure 3) for the target period based on the load measurement values included in each section into which the target period is divided. The average calculated value of the load measurement values sampled during the target period is denoted by E, and the average calculated value of the load measurement values for each section is denoted by ei (i is a subscript that identifies the section). The standard deviation: σ is calculated using a well-known formula from k average calculated values: ei. Furthermore, the load calculation unit 51 calculates an evaluation merit value that takes into account the degree of variation in the load measurement values. The first value is a function value derived from the driving merit function using a lower value obtained by subtracting the standard deviation from the average calculated value, and the second value is a function value derived from the driving merit function using an upper value obtained by adding the standard deviation to an alternative value. For example, the average value between the first value and the second value. The calculation of this evaluation merit value can be expressed as the formula MV = (1/2) x (h(E - σ) + h(E + σ)). Here, MV is the evaluation merit value, σ is the standard deviation, E is the average calculated value, and h() is the operation merit function. The evaluation merit value calculated in this way is compared with the merit determination threshold mTh by the operation determination unit 53, and a provisional determination is made as to whether the solid oxide fuel cell 1 should be operated or stopped.
負荷計測値の標準偏差を変数として算出される評価メリット値を運転判定に用いる方法以外で、運転判定に負荷計測値のばらつき具合を組み入れる方法を以下に説明する。この方法では、しきい値設定部52が、上述したように負荷演算部51によって算出された標準偏差を用いて導出される関数値を、メリット判定しきい値として設定する。つまり、負荷計測値のばらつき具合に応じてメリット判定しきい値を変更している。具体的には、メリット判定しきい値を負荷計測値(日別負荷)の標準偏差の関数値とし、この関数は、標準偏差が大きいほどメリット判定しきい値が大きくなるものである。図4に、そのような関数の一例がグラフの形で示されている。このように、負荷計測値の標準偏差に応じて動的に変化するメリット判定しきい値を用いることで、運転判定に負荷計測値のばらつき具合を組み入れることができる。負荷計測部Sによって計測され、運転判定のために用いられるエネルギー負荷が、熱負荷エネルギーと電力負荷エネルギーとの両方である場合、熱負荷エネルギーの負荷計測値と電力負荷エネルギーの負荷計測値とを変数とし、統合負荷計測値を導出する関数を用いることができる。この統合負荷計測値を負荷計測値とすることにより、上述した運転判定を行うことができる。 A method for incorporating the degree of variation in load measurement values into operation judgment, other than the method of using an evaluation merit value calculated using the standard deviation of load measurement values as a variable, is described below. In this method, the threshold setting unit 52 sets the merit judgment threshold as a function value derived using the standard deviation calculated by the load calculation unit 51 as described above. In other words, the merit judgment threshold is changed depending on the degree of variation in the load measurement values. Specifically, the merit judgment threshold is set as a function value of the standard deviation of the load measurement values (daily load), and this function increases the merit judgment threshold as the standard deviation increases. Figure 4 shows an example of such a function in graph form. In this way, by using a merit judgment threshold that dynamically changes depending on the standard deviation of the load measurement values, the degree of variation in the load measurement values can be incorporated into operation judgment. When the energy load measured by the load measurement unit S and used for operation judgment includes both thermal load energy and power load energy, a function can be used to derive an integrated load measurement value using the load measurement values of thermal load energy and power load energy as variables. By using this integrated load measurement value as the load measurement value, the above-mentioned driving judgment can be made.
〔停電可能性判定処理〕
運転判定部53には、情報提供サーバ300から、停電関連情報として、例えば計画停電についての停電予定日時に関する情報が伝達される。そして、運転判定部53は、将来の停電判定期間内に停電予定日時が存在している場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が高いと判定し、将来の停電判定期間内に停電予定日時が存在していない場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が低いと判定する。
[Power outage possibility determination process]
For example, information regarding the planned power outage date and time for a planned power outage is transmitted as power outage-related information to the operation determination unit 53 from the information providing server 300. Then, if the planned power outage date and time exists within a future power outage determination period, the operation determination unit 53 determines that there is a high possibility that a power outage will occur during that power outage determination period, and if there is no planned power outage date and time within the future power outage determination period, the operation determination unit 53 determines that there is a low possibility that a power outage will occur during that power outage determination period.
或いは、運転判定部53には、情報提供サーバ300から、停電関連情報として、例えば台風の進路予想情報、予測中心気圧、予測最大風速などの気象情報が伝達される。他にも、運転判定部53には、実際の停電発生状況なども情報提供サーバ300から停電関連情報として伝達される。そして、運転判定部53は、将来の停電判定期間内に台風が設定距離以内を通過することが気象情報に基づいて予測される場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が高いと判定し、将来の停電判定期間内に台風が設定距離以内を通過しないことが気象情報に基づいて予測される場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が低いと判定する。運転判定部53は、停電発生の可能性が高いと判定する場合、顧客の住所などで特定できる燃料電池システムの設置場所が、台風中心から設定距離以内に入ると予測される日時や、台風の暴風域に入ると予測される日時を予測停電日時にしてもよい。 Alternatively, the operation determination unit 53 receives meteorological information such as the predicted typhoon path, predicted central pressure, and predicted maximum wind speed from the information providing server 300 as power outage-related information. The information providing server 300 also transmits actual power outage occurrence status and other information as power outage-related information to the operation determination unit 53. If the weather information predicts that a typhoon will pass within a set distance during a future power outage determination period, the operation determination unit 53 determines that there is a high possibility of a power outage occurring during that power outage determination period. If the weather information predicts that a typhoon will not pass within a set distance during a future power outage determination period, the operation determination unit 53 determines that there is a low possibility of a power outage occurring during that power outage determination period. When the operation determination unit 53 determines that there is a high possibility of a power outage occurring, it may set the predicted power outage date and time as the date and time when the installation location of the fuel cell system, which can be identified by the customer's address, is predicted to be within a set distance from the typhoon's center or when it is predicted to be in the typhoon's storm zone.
尚、運転判定部53が、停電発生の可能性が高いと判定する条件は適宜設定可能である。例えば、運転判定部53は、将来の停電判定期間内に台風が設定距離以内を通過し、且つ、台風が設定距離以内に入ると予測される日時での台風の予測中心気圧が960hPaを下回る場合に、停電発生の可能性が高いと判定してもよい。或いは、運転判定部53は、将来の停電判定期間内に台風が設定距離以内を通過し、且つ、台風が設定距離以内に入ると予測される日時での台風の予測最大風速が33m/s以上の場合に、停電発生の可能性が高いと判定してもよい。或いは、運転判定部53は、将来の停電判定期間内に台風が設定距離以内を通過し、且つ、台風が通過した地域で既に停電が発生していた場合に、停電発生の可能性が高いと判定してもよい。 The conditions under which the operation determination unit 53 determines that a power outage is likely to occur can be set as appropriate. For example, the operation determination unit 53 may determine that a power outage is likely to occur if a typhoon will pass within a set distance within a future power outage determination period and the predicted central pressure of the typhoon at the date and time when the typhoon is predicted to enter within the set distance is below 960 hPa. Alternatively, the operation determination unit 53 may determine that a power outage is likely to occur if a typhoon will pass within a set distance within a future power outage determination period and the predicted maximum wind speed of the typhoon at the date and time when the typhoon is predicted to enter within the set distance is 33 m/s or higher. Alternatively, the operation determination unit 53 may determine that a power outage is likely to occur if a typhoon will pass within a set distance within a future power outage determination period and a power outage has already occurred in the area where the typhoon passed.
図5は、運転判定部53が行う固体酸化物形燃料電池1の運転実施又は運転停止の判定を説明するフローチャートである。
工程#10において運転判定部53は、運転判定のタイミングであるかどうか、つまり運転/停止を判定する日であるかどうかを判定する。例えば、この運転判定のタイミングが月一回で、月末であると設定されていると、運転判定部53は、カレンダ機能を用いて現時点が月末であると判定すると(工程#10で「Yes」と判定)、工程#11に移行する。それに対して、運転判定部53は、カレンダ機能を用いて現時点が月末ではないと判定すると(工程#10で「No」と判定)、工程#10の判定を繰り返す。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the determination made by the operation determination unit 53 as to whether to operate or stop the solid oxide fuel cell 1 .
In step #10, the operation determination unit 53 determines whether it is the timing for operation determination, that is, whether it is the day to determine whether operation/stop is to be performed. For example, if the timing for this operation determination is set to once a month at the end of the month, and the operation determination unit 53 determines using the calendar function that the current time is the end of the month (determining "Yes" in step #10), it proceeds to step #11. On the other hand, if the operation determination unit 53 determines using the calendar function that the current time is not the end of the month (determining "No" in step #10), it repeats the determination in step #10.
工程#11において運転判定部53は、運転可否判定処理を行う。図6は運転可否判定処理を説明するフローチャートである。この場合、運転判定部53は、負荷演算部51が、判定期間(1か月)で蓄積された電力負荷計測値を読み出し、例えば1日当たりの電力負荷計測値である平均演算値を、例えば算術平均で算出する(工程#30)。運転判定部53は、算出された平均演算値と、しきい値設定部52で設定された判定しきい値、例えば4.1kWh/日とを比較し(工程#31)、平均演算値が判定しきい値以上であれば(工程#31で「Yes」の場合)、運転判定部53は、運転実施すべきと仮判定する(工程#32)。平均演算値が判定しきい値を下回っていれば(工程#31で「No」の場合)、運転判定部53は、運転停止すべきと仮判定する(工程#33)。 In step #11, the operation determination unit 53 performs an operation feasibility determination process. Figure 6 is a flowchart illustrating the operation feasibility determination process. In this case, the operation determination unit 53 reads the power load measurement values accumulated by the load calculation unit 51 over the determination period (one month) and calculates an average calculated value, which is, for example, the power load measurement value per day, for example, using the arithmetic mean (step #30). The operation determination unit 53 compares the calculated average calculated value with a determination threshold value set by the threshold setting unit 52, for example, 4.1 kWh/day (step #31). If the average calculated value is equal to or greater than the determination threshold value ("Yes" in step #31), the operation determination unit 53 provisionally determines that operation should be performed (step #32). If the average calculated value is below the determination threshold value ("No" in step #31), the operation determination unit 53 provisionally determines that operation should be stopped (step #33).
図7は、別の運転可否判定処理を説明するフローチャートである。この場合、運転判定部53は、負荷演算部51が、判定期間(1か月)で蓄積された電力負荷計測値を読み出し、その平均演算値(例えば算術平均値)を算出し、その平均演算値から、運転メリット関数を用いて評価メリット値を導出する(工程#40)。運転判定部53は、導出された評価メリット値と、しきい値設定部52で設定されたメリット判定しきい値とを比較し(工程#41)、評価メリット値がメリット判定しきい値以上であれば(工程#41で「Yes」の場合)、運転判定部53は、運転実施すべきと仮判定する(工程#42)。評価メリット値がメリット判定しきい値を下回っていれば(工程#41で「No」の場合)、運転判定部53は、運転停止すべきと仮判定する(工程#43)。 Figure 7 is a flowchart illustrating another operation feasibility determination process. In this case, the operation determination unit 53 reads the power load measurement values accumulated over the determination period (one month) by the load calculation unit 51, calculates their average calculation value (e.g., arithmetic mean value), and derives an evaluation merit value from the average calculation value using an operation merit function (step #40). The operation determination unit 53 compares the derived evaluation merit value with the merit determination threshold set by the threshold setting unit 52 (step #41). If the evaluation merit value is equal to or greater than the merit determination threshold ("Yes" in step #41), the operation determination unit 53 provisionally determines that operation should be performed (step #42). If the evaluation merit value is below the merit determination threshold ("No" in step #41), the operation determination unit 53 provisionally determines that operation should be stopped (step #43).
次に図5の工程#12において運転判定部53は、運転可否判定処理の仮判定の結果が運転停止であった場合には工程#13に移行し、運転可否判定処理の仮判定の結果が運転実施であった場合には工程#16に移行する。 Next, in step #12 of Figure 5, the driving determination unit 53 proceeds to step #13 if the result of the provisional determination of the driving feasibility determination process is that driving should be stopped, and proceeds to step #16 if the result of the provisional determination of the driving feasibility determination process is that driving should be performed.
工程#13において運転判定部53は停電可能性判定処理を行い、将来の停電判定期間内に停電予定日時が存在している場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が高いと判定し、将来の停電判定期間内に停電予定日時が存在していない場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が低いと判定する。そして、工程#14において運転判定部53は、停電発生の可能性が高いと判定した場合には工程#16に移行し、停電発生の可能性が低いと判定した場合には工程#17に移行する。 In step #13, the operation determination unit 53 performs a power outage possibility determination process, and if a planned power outage date and time exists within the future power outage determination period, it determines that there is a high possibility of a power outage occurring during that power outage determination period, and if there is no planned power outage date and time within the future power outage determination period, it determines that there is a low possibility of a power outage occurring during that power outage determination period. Then, in step #14, if the operation determination unit 53 determines that there is a high possibility of a power outage occurring, it proceeds to step #16, and if it determines that there is a low possibility of a power outage occurring, it proceeds to step #17.
工程#16において運転判定部53は、運転実施をするべきという判定結果を運転制御部54に出力する。工程#17において運転判定部53は、運転停止をするべきという判定結果を運転制御部54に出力する。そして、運転制御部54は、運転判定部53の判定結果に基づいて、固体酸化物形燃料電池1に対する運転実施指令又は運転停止指令を出力する。 In step #16, the operation determination unit 53 outputs a determination result that operation should be performed to the operation control unit 54. In step #17, the operation determination unit 53 outputs a determination result that operation should be stopped to the operation control unit 54. Then, the operation control unit 54 outputs an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell 1 based on the determination result of the operation determination unit 53.
このように、本実施形態では、運転制御部54は、運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定されたとしても、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定された場合には、固体酸化物形燃料電池1に対して運転実施指令を与えるように構成されている。また、運転制御部54は、運転可否判定処理において運転実施すべきと仮判定された場合には、固体酸化物形燃料電池1に対して運転実施指令を与えるように構成されている。そして、運転制御部54は、運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が低いと判定された場合には、固体酸化物形燃料電池1に対して運転停止指令を与えるように構成されている。 In this embodiment, the operation control unit 54 is configured to issue an operation execution command to the solid oxide fuel cell 1 if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, but if the power outage possibility determination process determines that a power outage is highly likely. Furthermore, the operation control unit 54 is configured to issue an operation execution command to the solid oxide fuel cell 1 if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be performed. Furthermore, the operation control unit 54 is configured to issue an operation stop command to the solid oxide fuel cell 1 if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, and if the power outage possibility determination process determines that a power outage is highly unlikely.
この運転制御装置100を用いれば、運転判定部53の判定結果に基づいて、固体酸化物形燃料電池1の運転実施又は運転停止が自動的に行われる。しかしながら、運転実施や運転停止の最終的な判断をユーザに委ねる場合には、運転判定部53の判定結果を一般的には浴室リモコンや台所リモコンなどの名称で設置されているリモコン等を介してユーザに報知し、リモコンを用いたユーザの指示によって、運転実施指令又は運転停止指令が与えられるように構成される。 When this operation control device 100 is used, the operation of the solid oxide fuel cell 1 is automatically started or stopped based on the determination result of the operation determination unit 53. However, if the final decision on whether to start or stop operation is left to the user, the determination result of the operation determination unit 53 is notified to the user via a remote control, typically installed as a bathroom remote control or kitchen remote control, and an operation start command or operation stop command is given in response to the user's instruction using the remote control.
次に、上述した燃料電池システムのいくつかの運用形態を説明する。これらの運用形態を実現することができる、共通のシステム構成の一例が図8に示されている。ここでは、運転制御装置100は、図2を用いて説明された各機能部を備えており、運転制御装置100の情報入出力装置IODとして浴室や台所に設置されるリモコンLCが用いられている。さらに、運転制御装置100は、通信ユニット50を通じて、この燃料電池システムを管理している管理会社が運営する遠隔地の管理センタ(管理コンピュータ)200とデータ交換可能に接続可能であり、情報提供サーバ300とデータ交換可能に接続可能である。 Next, several operating modes of the fuel cell system described above will be explained. Figure 8 shows an example of a common system configuration that can realize these operating modes. Here, the operation control device 100 is equipped with each functional unit described using Figure 2, and a remote control LC installed in the bathroom or kitchen is used as the information input/output device IOD of the operation control device 100. Furthermore, the operation control device 100 can be connected via the communication unit 50 to a remote management center (management computer) 200 operated by the management company that manages this fuel cell system so as to be able to exchange data, and can be connected to an information providing server 300 so as to be able to exchange data.
ここで運転制御装置100の機能を構築している、負荷演算部51と、しきい値設定部52と、運転判定部53と、運転制御部54に関しては、図2を用いて説明した内容が流用される。上記以外に、運転制御装置100には、運転メリット関数格納部55、出力データ処理部56、入力データ処理部57、報知処理部58が構築されている。この実施形態では、運転メリット関数格納部55は、図2と図3とを用いて説明した、負荷演算部51で算出された平均演算値:Eから運転メリットを示す値である運転メリット値(代替値の一種):Mを導出する運転メリット関数:M=h(E)をルックアップテーブルの形態で格納している。さらに、運転メリット関数格納部55には、負荷演算部51で算出された上述した平均演算値:E及び標準偏差:σから、評価メリット値を導出する式、つまりMV=(1/2)×(h(E-σ)+h(E+σ))をルックアップテーブルの形態で格納している。この式においても、運転メリット関数を用いるので、上記の2つのルックアップテーブルは統合して構築することが可能である。 Here, the load calculation unit 51, threshold setting unit 52, driving determination unit 53, and driving control unit 54, which constitute the functions of the driving control device 100, are similar to those described above with reference to Figure 2. In addition to the above, the driving control device 100 also includes a driving merit function storage unit 55, an output data processing unit 56, an input data processing unit 57, and a notification processing unit 58. In this embodiment, the driving merit function storage unit 55 stores, in the form of a lookup table, the driving merit function M = h(E), which derives the driving merit value (a type of alternative value): M, which indicates the driving merit, from the average calculated value: E calculated by the load calculation unit 51, as described with reference to Figures 2 and 3. Furthermore, the driving merit function storage unit 55 stores, in the form of a lookup table, the formula for deriving the evaluated merit value from the average calculated value: E and standard deviation: σ calculated by the load calculation unit 51, i.e., MV = (1/2) x (h(E - σ) + h(E + σ)). This equation also uses the operating merit function, so the two lookup tables above can be constructed in an integrated manner.
出力データ処理部56は、図1で示したような燃料電池システムにおける各種動作機器を制御するための制御信号を、運転制御部54の指令に基づいて送信する。制御対象となる動作機器には、固体酸化物形燃料電池1の運転を行うための燃料電池動作機器D1、電力負荷部3へ電力を供給するために電力系動作機器D2、給湯器等の熱負荷部4に湯を供給するための給湯系動作機器D3などが含まれる。さらに、出力データ処理部56は、リモコンLCに組み込まれている報知デバイス60に報知信号を送信する。報知デバイス60には、液晶等のディスプレイ61、ブザー62、ランプ63が含まれており、その報知データは報知処理部58で生成される。図示されていないが、同様の報知デバイス60は、リモコンLCとは別な箇所に、設置されてもよい。 The output data processing unit 56 transmits control signals for controlling various operating devices in a fuel cell system such as that shown in FIG. 1 based on commands from the operation control unit 54. The operating devices to be controlled include fuel cell operating device D1 for operating the solid oxide fuel cell 1, power system operating device D2 for supplying power to the power load unit 3, and hot water system operating device D3 for supplying hot water to the heat load unit 4 such as a water heater. Furthermore, the output data processing unit 56 transmits an alarm signal to an alarm device 60 incorporated in the remote control LC. The alarm device 60 includes a display 61 such as an LCD, a buzzer 62, and a lamp 63, and the alarm data is generated by the alarm processing unit 58. Although not shown, a similar alarm device 60 may be installed in a location separate from the remote control LC.
入力データ処理部57は、電力負荷計測手段16から送られてくる電力負荷計測値と熱負荷計測手段17から送られてくる熱負荷計測値とを信号処理して、負荷演算部51に与える。さらに、入力データ処理部57は、リモコンLCとも接続しており、リモコンのタッチパネル64を通じて送られてくる操作信号を処理して、運転制御部54などに与え、この燃料電池システムに対する手動での管理や制御を可能にする。 The input data processing unit 57 processes the power load measurement values sent from the power load measuring means 16 and the thermal load measurement values sent from the thermal load measuring means 17, and provides the processed signals to the load calculation unit 51. Furthermore, the input data processing unit 57 is also connected to the remote control LC, and processes operation signals sent via the touch panel 64 of the remote control, and provides these to the operation control unit 54, etc., enabling manual management and control of the fuel cell system.
管理センタ(管理コンピュータ)200には、運転メリット関数管理部201と燃料電池運営情報管理部202とが構築されている。管理センタ200では、各種コストの変動などに基づいて、運転メリット関数の修正が行われている。運転メリット関数管理部201は、そのような運転メリット関数の修正に基づいて、各ユーザ宅の運転制御装置100にアクセスして、運転メリット関数格納部55に格納されているルックアップテーブルを更新する。燃料電池運営情報管理部202は、各ユーザ宅での燃料電池システムの運営状況(動作仕様、動作条件、動作履歴など)を記録、管理している。 The management center (management computer) 200 is configured with an operating merit function management unit 201 and a fuel cell operation information management unit 202. The management center 200 modifies the operating merit function based on fluctuations in various costs, etc. The operating merit function management unit 201 accesses the operation control device 100 in each user's home based on such modifications to the operating merit function and updates the lookup table stored in the operating merit function storage unit 55. The fuel cell operation information management unit 202 records and manages the operating status (operating specifications, operating conditions, operating history, etc.) of the fuel cell system in each user's home.
<第2実施形態>
第2実施形態の燃料電池システムは、運転実施又は運転停止の判定手法が上記実施形態と異なっている。以下に第2実施形態の燃料電池システムについて説明するが上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
The fuel cell system of the second embodiment differs from the above-described embodiments in the method of determining whether to operate or stop the operation. The fuel cell system of the second embodiment will be described below, but a description of the same configuration as the above-described embodiments will be omitted.
図9は、運転判定部53が行う固体酸化物形燃料電池1の運転実施又は運転停止の判定を説明するフローチャートである。図9は、第1実施形態の図5で説明したフローチャートにおいて、工程#15が追加されたものである。 Figure 9 is a flowchart explaining the determination made by the operation determination unit 53 as to whether to operate or stop the solid oxide fuel cell 1. Figure 9 is the flowchart explained in Figure 5 of the first embodiment, to which step #15 has been added.
工程#15において運転判定部53は、固体酸化物形燃料電池1を運転継続する場合の第1運用コストは、固体酸化物形燃料電池1を運転停止した後で起動する場合の第2運用コストより大きいか否かを判定するコスト検証処理を行う。具体的には、運転判定部53は、停電判定期間に停電発生の可能性が高い場合に停電判定期間内の予測停電日時まで固体酸化物形燃料電池1の運転を継続しておく場合に必要となる第1運用コスト、及び、固体酸化物形燃料電池1の運転を停止した状態の後、予測停電日時に固体酸化物形燃料電池1の起動を完了しておく場合に必要となる第2運用コストを検証するコスト検証処理を行う。 In step #15, the operation determination unit 53 performs a cost verification process to determine whether the first operating cost of continuing to operate the solid oxide fuel cell 1 is greater than the second operating cost of starting up the solid oxide fuel cell 1 after stopping its operation. Specifically, the operation determination unit 53 performs a cost verification process to verify the first operating cost required to continue operating the solid oxide fuel cell 1 until the predicted power outage date and time within the power outage determination period when there is a high possibility of a power outage occurring during the power outage determination period, and the second operating cost required to complete start-up of the solid oxide fuel cell 1 at the predicted power outage date and time after stopping the operation of the solid oxide fuel cell 1.
第1運用コスト及び第2運用コストの算出に関して、例えば、電力負荷部3の負荷電力の全てを固体酸化物形燃料電池1の発電電力で賄い、余剰電力が発生すれば商用電源15へ売電する場合を想定して説明する。この場合、運転判定部53は、過去の所定期間(例えば1カ月など)のうち、固体酸化物形燃料電池1を運転実施していた期間での電力負荷部3の負荷電力量と、その期間での発電電力量と、その期間での商用電源15への売電電力量とを特定する。そして、運転判定部53は、その運転実施していた期間での、「運転実施に要したガス代」-「売電電力量の電気代」-「(負荷電力量-売電電力量)を買電したと仮定した場合の電気代」を算出する。つまり、固体酸化物形燃料電池1の運転実施に要したコストから、売電による利益及び買電しなかったことによる利益を減算した値(合計コスト)を算出している。運転判定部53は、算出した合計コストを運転実施していた期間(時間)で割ることで、運転1時間当たりのコストを算出する。そして、運転判定部53は、算出した運転1時間当たりのコストに、現時点から予測停電日時までの合計時間を乗算することで、予測停電日時まで固体酸化物形燃料電池1の運転を継続しておく場合に必要となる第1運用コストを決定する。 The calculation of the first operating cost and the second operating cost will be described assuming, for example, that all of the load power of the power load unit 3 is covered by the power generated by the solid oxide fuel cell 1, and any surplus power is sold to the commercial power source 15. In this case, the operation determination unit 53 identifies the load power amount of the power load unit 3 during a predetermined past period (e.g., one month) when the solid oxide fuel cell 1 was operating, the amount of power generated during that period, and the amount of power sold to the commercial power source 15 during that period. The operation determination unit 53 then calculates, for that operation period, "gas cost required for operation" - "electricity cost for the amount of power sold" - "electricity cost assuming that (load power amount - amount of power sold) was purchased." In other words, the value (total cost) is calculated by subtracting the profit from selling power and the profit from not purchasing power from the cost required to operate the solid oxide fuel cell 1. The operation determination unit 53 calculates the cost per hour of operation by dividing the calculated total cost by the period (hours) during which operation was performed. Then, the operation determination unit 53 multiplies the calculated cost per hour of operation by the total time from the present time to the predicted power outage date and time, thereby determining the first operating cost required to continue operating the solid oxide fuel cell 1 until the predicted power outage date and time.
また、運転判定部53は、現時点で固体酸化物形燃料電池1を運転停止させるのに要する停止コスト(電気代及びガス代)と、その運転停止を継続した後で予測停電日時に固体酸化物形燃料電池1の起動を完了させるのに要する起動コスト(電気代及びガス代)との和を算出して、第2運用コストとする。 The operation determination unit 53 also calculates the sum of the shutdown cost (electricity and gas costs) required to currently shut down the operation of the solid oxide fuel cell 1 and the startup cost (electricity and gas costs) required to complete startup of the solid oxide fuel cell 1 at the predicted power outage date and time after continuing the shutdown, and determines this as the second operating cost.
そして、工程#15において運転判定部53は、第1運用コストが第2運用コストよりも大きい場合は工程#17に移行して運転停止をするべきという判定結果を運転制御部54に出力する。この場合、運転制御部54は、固体酸化物形燃料電池1を運転停止させ、その後、予測停電日時までに固体酸化物形燃料電池1の起動を完了させる。
それに対して、工程#15において運転判定部53は、第1運用コストが第2運用コストよりも大きくない場合は工程#16に移行して運転実施をするべきという判定結果を運転制御部54に出力する。そして、運転制御部54は、運転判定部53の判定結果に基づいて、固体酸化物形燃料電池1に対する運転実施指令又は運転停止指令を出力する。
Then, in step #15, if the first operating cost is greater than the second operating cost, the operation determination unit 53 proceeds to step #17 and outputs a determination result that operation should be stopped to the operation control unit 54. In this case, the operation control unit 54 stops the operation of the solid oxide fuel cell 1, and then completes the start-up of the solid oxide fuel cell 1 by the predicted power outage date and time.
On the other hand, in step #15, if the first operating cost is not greater than the second operating cost, the operation determination unit 53 outputs a determination result that the process should proceed to step #16 and operation should be performed to the operation control unit 54. Then, the operation control unit 54 outputs an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell 1 based on the determination result of the operation determination unit 53.
<第3実施形態>
第3実施形態の燃料電池システムは、運転実施又は運転停止の判定手法が上記実施形態と異なっている。以下に第3実施形態の燃料電池システムについて説明するが上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Third Embodiment
The fuel cell system of the third embodiment differs from the above-described embodiments in the method of determining whether to operate or stop the operation. The fuel cell system of the third embodiment will be described below, but a description of the same configuration as the above-described embodiments will be omitted.
図10は、運転判定部53が行う固体酸化物形燃料電池1の運転実施又は運転停止の判定を説明するフローチャートである。
工程#20において運転判定部53は、運転判定のタイミングであるかどうか、つまり運転/停止を判定する日であるかどうかを判定する。例えば、この運転判定のタイミングが月一回で、月末であると設定されていると、運転判定部53は、カレンダ機能を用いて現時点が月末であると判定すると(工程#20で「Yes」と判定)、工程#21に移行する。それに対して、運転判定部53は、カレンダ機能を用いて現時点が月末ではないと判定すると(工程#20で「No」と判定)、工程#20の判定を繰り返す。
FIG. 10 is a flowchart illustrating the determination made by the operation determination unit 53 as to whether to operate or stop the solid oxide fuel cell 1 .
In step #20, the operation determination unit 53 determines whether it is the timing for operation determination, that is, whether it is the day to determine whether operation/stop is to be performed. For example, if the timing for this operation determination is set to once a month at the end of the month, the operation determination unit 53 will use the calendar function to determine that the current time is the end of the month (determined as "Yes" in step #20), and will proceed to step #21. On the other hand, if the operation determination unit 53 uses the calendar function to determine that the current time is not the end of the month (determined as "No" in step #20), it will repeat the determination in step #20.
工程#21において運転判定部53は停電可能性判定処理を行い、将来の停電判定期間内に停電予定日時が存在している場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が高いと判定し、将来の停電判定期間内に停電予定日時が存在していない場合にはその停電判定期間での停電発生の可能性が低いと判定する。そして、工程#22において運転判定部53は、停電発生の可能性が高いと判定した場合には工程#25に移行し、停電発生の可能性が低いと判定した場合には工程#23に移行する。 In step #21, the operation determination unit 53 performs a power outage possibility determination process, and if a planned power outage date and time exists within the future power outage determination period, it determines that there is a high possibility of a power outage occurring during that power outage determination period, and if there is no planned power outage date and time within the future power outage determination period, it determines that there is a low possibility of a power outage occurring during that power outage determination period. Then, in step #22, if the operation determination unit 53 determines that there is a high possibility of a power outage occurring, it proceeds to step #25, and if it determines that there is a low possibility of a power outage occurring, it proceeds to step #23.
工程#23において運転判定部53は、図6及び図7を参照して上述したのと同様の運転可否判定処理を行う。 In step #23, the driving determination unit 53 performs driving feasibility determination processing similar to that described above with reference to Figures 6 and 7.
次に工程#24において運転判定部53は、運転可否判定処理の仮判定の結果が運転停止であった場合には工程#26に移行し、運転可否判定処理の仮判定の結果が運転実施であった場合には工程#25に移行する。 Next, in step #24, if the result of the provisional determination of the driving feasibility determination process is that driving should be stopped, the driving determination unit 53 proceeds to step #26, and if the result of the provisional determination of the driving feasibility determination process is that driving should be performed, the driving determination unit 53 proceeds to step #25.
工程#25において運転判定部53は、運転実施をするべきという判定結果を運転制御部54に出力する。工程#26において運転判定部53は、運転停止をするべきという判定結果を運転制御部54に出力する。そして、運転制御部54は、運転判定部53の判定結果に基づいて、固体酸化物形燃料電池1に対する運転実施指令又は運転停止指令を出力する。 In step #25, the operation determination unit 53 outputs a determination result that operation should be performed to the operation control unit 54. In step #26, the operation determination unit 53 outputs a determination result that operation should be stopped to the operation control unit 54. Then, the operation control unit 54 outputs an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell 1 based on the determination result of the operation determination unit 53.
このように、本実施形態では、運転制御部54は、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定された場合には、運転可否判定処理の結果に関わらず、固体酸化物形燃料電池1に対して運転実施指令を与え、停電可能性判定処理において停電発生の可能性が低いと判定された場合には、運転可否判定処理において運転実施すべきと仮判定されると固体酸化物形燃料電池1に対して運転実施指令を与え、運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定されると固体酸化物形燃料電池1に対して運転停止指令を与えるように構成されている。 In this manner, in this embodiment, the operation control unit 54 is configured to issue an operation execution command to the solid oxide fuel cell 1 if the power outage possibility determination process determines that there is a high possibility of a power outage, regardless of the result of the operation feasibility determination process; if the power outage possibility determination process determines that there is a low possibility of a power outage, issue an operation execution command to the solid oxide fuel cell 1 if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be carried out; and issue an operation stop command to the solid oxide fuel cell 1 if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped.
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、燃料電池システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, a specific example of the configuration of the fuel cell system has been described, but the configuration can be changed as appropriate.
<2>
上記実施形態では、運転可否判定処理及び停電可能性判定処理について具体例を挙げて説明したが、その処理の内容は適宜変更可能である。
<2>
In the above embodiment, the operation possibility determination process and the power outage possibility determination process have been described using specific examples, but the content of these processes can be changed as appropriate.
<3>
上記実施形態では、エネルギー負荷部Lとしての電力負荷部3の電力負荷に主に着目して運転可否判定処理及び停電可能性判定処理の説明を行ったが、運転可否判定処理及び停電可能性判定処理においてエネルギー負荷部Lとしての熱負荷部4の熱負荷を考慮してもよい。
<3>
In the above embodiment, the operation feasibility determination process and power outage possibility determination process were explained, focusing mainly on the power load of the power load section 3 as the energy load section L, but the operation feasibility determination process and power outage possibility determination process may also take into account the thermal load of the thermal load section 4 as the energy load section L.
<4>
上記第2実施形態では、運転判定部53が、第1運用コストが第2運用コストよりも大きい場合は運転停止をするべきという判定結果を運転制御部54に出力し(図9の工程#15及び工程#17)、運転制御部54は、固体酸化物形燃料電池1を運転停止させ、その後、予測停電日時までに固体酸化物形燃料電池1の起動を完了させる例について説明した。但し、現時点から予測停電日時までの期間が短い場合、その間に、固体酸化物形燃料電池1を運転停止させ、その後、予測停電日時までに固体酸化物形燃料電池1の起動を完了させることが時間的に困難である場合もあり得る。そのような場合を考慮して、運転判定部53は、図9の工程#15において第1運用コストが第2運用コストよりも大きいと判定したとしても(即ち、コスト的には固体酸化物形燃料電池1を運転停止させることが好ましくても)、現時点から予測停電日時までの期間が、固体酸化物形燃料電池1の発電運転を停止した後、固体酸化物形燃料電池1の起動を完了するまでに要する期間よりも短い場合には、固体酸化物形燃料電池1を運転実施(運転継続)するべきという判定結果を運転制御部54に出力してもよい。
<4>
In the second embodiment described above, the operation determination unit 53 outputs a determination result indicating that operation should be stopped if the first operating cost is greater than the second operating cost to the operation control unit 54 (steps #15 and #17 in FIG. 9 ), and the operation control unit 54 stops operation of the solid oxide fuel cell 1 and then completes startup of the solid oxide fuel cell 1 by the predicted power outage date and time. However, if the period from the present time to the predicted power outage date and time is short, it may be difficult to stop operation of the solid oxide fuel cell 1 during that time and then complete startup of the solid oxide fuel cell 1 by the predicted power outage date and time. Taking such cases into consideration, even if the operation determination unit 53 determines that the first operating cost is greater than the second operating cost in step #15 of Figure 9 (i.e., even if it is preferable from a cost perspective to stop operation of the solid oxide fuel cell 1), if the period from the present time to the predicted power outage date and time is shorter than the period required to complete startup of the solid oxide fuel cell 1 after stopping the power generation operation of the solid oxide fuel cell 1, it may output a determination result to the operation control unit 54 that the solid oxide fuel cell 1 should be operated (operation should be continued).
<5>
上記実施形態(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り、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。
<5>
The configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments, the same applies below) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments, as long as no contradictions arise. Furthermore, the embodiments disclosed in this specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited to these, and can be modified as appropriate within the scope of not departing from the purpose of the present invention.
本発明は、将来の停電への対応を考慮しつつ適切なタイミングで固体酸化物形燃料電池の運転実施と運転停止とを行うことができる燃料電池システムに利用できる。 The present invention can be used in a fuel cell system that can start and stop operation of a solid oxide fuel cell at appropriate times while taking into account future power outages.
1 :固体酸化物形燃料電池
2 :貯湯タンク
3 :電力負荷部(エネルギー負荷部 L)
4 :熱負荷部(エネルギー負荷部 L)
16 :電力負荷計測手段(負荷計測部 S)
17 :熱負荷計測手段(負荷計測部 S)
51 :負荷演算部
52 :しきい値設定部
53 :運転判定部
54 :運転制御部
S :負荷計測部
1: Solid oxide fuel cell 2: Hot water storage tank 3: Power load section (energy load section L)
4: Heat load section (energy load section L)
16: Power load measuring means (load measuring unit S)
17: Heat load measuring means (load measuring unit S)
51: Load calculation unit 52: Threshold value setting unit 53: Driving determination unit 54: Driving control unit S: Load measurement unit
Claims (6)
前記エネルギー負荷部で要求される負荷エネルギーを計測する負荷計測部と、
所定の判定対象期間にわたって計測された前記負荷計測部の負荷計測値の平均演算値を算出する負荷演算部と、
前記平均演算値又は前記平均演算値から導出される代替値のいずれかと判定しきい値とに基づいて前記固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという仮判定を行う運転可否判定処理の結果と、将来の停電判定期間での停電発生の可能性の高低を判定する停電可能性判定処理の結果と、前記停電判定期間に停電発生の可能性が高い場合に前記停電判定期間内の予測停電日時まで前記固体酸化物形燃料電池の運転を継続しておく場合に必要となる第1運用コスト、及び、前記固体酸化物形燃料電池の運転を停止した状態の後、前記予測停電日時に前記固体酸化物形燃料電池の起動を完了しておく場合に必要となる第2運用コストを検証するコスト検証処理の結果とに基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転実施すべき又は運転停止すべきという判定結果を出力する運転判定部と、
前記判定しきい値を設定するしきい値設定部と、
前記運転判定部が出力する前記判定結果に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池に対する運転実施指令又は運転停止指令を与える運転制御部とを備え、
前記運転判定部は、前記運転可否判定処理において運転停止すべきと仮判定され、且つ、前記停電可能性判定処理において停電発生の可能性が高いと判定され、且つ、前記コスト検証処理において前記第1運用コストが前記第2運用コストよりも大きいと判定される場合には、前記固体酸化物形燃料電池を運転停止すべきという前記判定結果を出力する燃料電池システム。 A fuel cell system that supplies energy generated from a solid oxide fuel cell that can be selectively controlled to operate or stop operation to an energy load unit,
a load measuring unit that measures load energy required by the energy load unit;
a load calculation unit that calculates an average calculation value of the load measurement values of the load measurement unit measured over a predetermined determination period;
an operation determination unit that outputs a determination result that the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the result of an operation feasibility determination process that makes a provisional determination that the solid oxide fuel cell should be operated or stopped based on the average calculation value or a substitute value derived from the average calculation value and a determination threshold value, the result of a power outage possibility determination process that determines the degree of possibility of a power outage occurring in a future power outage determination period, and the result of a cost verification process that verifies a first operating cost that will be required to continue operating the solid oxide fuel cell until a predicted power outage date and time within the power outage determination period if a power outage is likely to occur in the power outage determination period, and a second operating cost that will be required to complete start-up of the solid oxide fuel cell at the predicted power outage date and time after the operation of the solid oxide fuel cell is stopped;
a threshold value setting unit that sets the determination threshold value;
an operation control unit that issues an operation execution command or an operation stop command to the solid oxide fuel cell based on the determination result output by the operation determination unit ,
The operation determination unit outputs the determination result that operation of the solid oxide fuel cell should be stopped if the operation feasibility determination process provisionally determines that operation should be stopped, the power outage possibility determination process determines that there is a high possibility of a power outage, and the cost verification process determines that the first operating cost is greater than the second operating cost .
Priority Applications (1)
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