燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供燃料电池系统。在燃料电池系统(1)中，来自原燃料供给部的原燃料的初始供给量为与辅机驱动功率对应的原燃料供给量亦即第一供给量以上，所以来自多个燃料电池(23)的输出能够在短时间内达到辅机驱动功率以上的输出。因此，在燃料电池系统(1)的启动运转时电力系统(91)发生停电的情况下，即便该停电时的原燃料供给量为初始供给量，也能够利用启动控制部(8)进行的控制，从多个燃料电池(23)向辅机组(11)供电，能够继续驱动辅机组(11)。如此，在燃料电池系统(1)中，在启动运转时停电之际，能够快速地切换到自主运转，因此能够抑制启动运转中的燃料电池系统(1)停止。

Fuel cell system

The invention provides a fuel cell system. In the fuel cell system (1), the initial fuel supply from the fuel supply unit is more than the first fuel supply corresponding to the auxiliary driving power, so the output from multiple fuel cells (23) can reach the output of the auxiliary driving power in a short time. Therefore, when the power system (91) is out of power when the fuel cell system (1) starts to operate, even if the raw fuel supply is the initial supply, the auxiliary unit (11) can continue to be driven by using the start-up control unit (8) to supply power to the auxiliary unit (11) from multiple fuel cells (23). Thus, in the fuel cell system (1), when the power is cut off during start-up operation, the fuel cell system (1) in start-up operation can be quickly switched to self-operation, so that the stop of the fuel cell system (1) in start-up operation can be suppressed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统
本专利技术涉及燃料电池系统。
技术介绍
以往提出了利用燃料电池进行发电的各种燃料电池系统(例如日本专利公开公报特开2014-182884号(文献1)和日本专利公开公报特开2015-186408号(文献2))。在使用固体氧化物型燃料电池的燃料电池系统中，在启动运转时需要将燃料电池升温到约600℃～1000℃的高温。在该燃料电池系统尤其是业务用或产业用的燃料电池系统中，利用气体燃烧器等经历比较长的时间(例如8～15小时)来进行燃料电池的升温。当燃料电池的升温结束时，在继续利用气体燃烧器等加热燃料电池的状态下，开始对燃料电池供给燃料气体和氧化剂气体，并开始从燃料电池取出电流(即取负载(負荷取り))。通常，由于固体氧化物型燃料电池对于急剧的状态变化的耐久性不太高，因此并不优选在取负载开始时将大量的燃料气体和氧化剂气体供给至燃料电池。此外，假设在取负载开始时将与额定输出对应的量的燃料气体和氧化剂气体供给至燃料电池，则用于燃料电池发电的燃料气体少，所以使经过了燃料电池的未利用的燃料气体燃烧的燃烧部的温度有可能变得过高。因此，在燃料电池系统的取负载中，例如将较少量的燃料气体和氧化剂气体供给到燃料电池并待机至来自燃料电池的输出稳定，然后反复地使燃料气体和氧化剂气体的供给量阶段性地增加。由此，来自燃料电池的输出也阶段性地增加，花费比较长的时间(例如约1小时)达到额定输出。另外，在上述燃料电池系统的取负载中，如果设置有燃料电池系统的设施的电力系统发生停电，则向燃料电池供给燃料气体和氧化剂气体的机构以及加热燃料电池的气体燃烧器等停止，且燃料电池系统停止。其结果，需要重新进行耗时长的燃料电池系统的启动运转(即燃料电池的升温和取负载)。在文献1和文献2中，提出了设施的电力系统在燃料电池系统的正常运转中发生停电的情况下的燃料电池系统的控制方法，但是并未考虑到燃料电池系统启动运转时的停电。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种即便设施的电力系统在燃料电池系统的启动运转时发生停电的情况下，也能够抑制燃料电池系统停止的燃料电池系统。本专利技术的燃料电池系统包括：改性器，对原燃料进行改性而生成燃料气体；固体氧化物型的燃料电池，使用所述燃料气体和氧化剂气体进行发电；壳体，在内部空间收容所述改性器和所述燃料电池；原燃料供给部，向所述改性器供给所述原燃料；氧化剂气体供给部，向所述燃料电池供给所述氧化剂气体；废气燃烧部，使从所述燃料电池以未利用的状态排出的未利用燃料气体燃烧；启动控制部，控制所述原燃料供给部，并在所述燃料电池的输出达到正常运转输出为止的启动运转时，使来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量阶段性地增大；以及加热部，在所述启动运转时对所述壳体的内部进行加热。对于所述启动运转时来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量，在与所述正常运转输出对应的正常供给量以下的范围内，预先阶段性地设定为多个设定供给量。所述启动控制部通过控制所述原燃料供给部，从而反复进行如下动作：将来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量从所述多个设定供给量中的小的设定供给量起依次维持在一个设定供给量，并在来自所述燃料电池的输出达到与所述一个设定供给量对应的设定输出之后，将来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量增大到大于所述一个设定供给量的下一设定供给量。所述多个设定供给量中的最小的设定供给量为初始供给量，所述初始供给量在第一供给量以上，所述第一供给量为与驱动辅机组所需的辅机驱动功率对应的所述原燃料的供给量，所述辅机组包含所述原燃料供给部、所述氧化剂气体供给部和所述加热部。在所述启动运转时，从设置有所述燃料电池系统的设施的电力系统向所述辅机组供电。在所述启动运转时所述电力系统发生停电的情况下，利用所述启动控制部进行的控制，从所述燃料电池向所述辅机组供电。由此，即便在燃料电池系统的启动运转时设施的电力系统发生停电的情况下，也能够抑制燃料电池系统停止。本专利技术的一个优选实施方式中，所述燃料电池系统还包括：储气瓶，贮存所述氧化剂气体；以及无停电电源装置。在所述启动运转时发生停电之际，在向所述辅机组供电的供给源从所述电力系统向所述燃料电池切换的期间，停止所述氧化剂气体供给部，从所述储气瓶向所述燃料电池供给所述氧化剂气体，并从所述无停电电源装置向所述氧化剂气体供给部以外的所述辅机组供电。本专利技术的又一个优选实施方式中，预先获取设置有所述燃料电池系统的所述设施的重要设备的驱动所需的重要设备驱动功率，在所述启动运转时所述电力系统发生停电之际，在来自所述燃料电池的输出为所述辅机驱动功率和所述重要设备驱动功率的总和以上的情况下，利用所述启动控制部进行的控制，从所述燃料电池向所述辅机组和所述重要设备供电。本专利技术的又一个优选实施方式中，预先获取设置有所述燃料电池系统的所述设施的重要设备的驱动所需的重要设备驱动功率，与所述辅机驱动功率和所述重要设备驱动功率的总和对应的所述原燃料的供给量为第二供给量，在所述第二供给量为能够在所述废气燃烧部中燃烧的所述未利用燃料气体的上限量所对应的供给量以下的情况下，所述初始供给量设为所述第二供给量以上且所述上限量所对应的供给量以下，在所述第二供给量大于所述上限量所对应的供给量的情况下，所述初始供给量设为所述第一供给量以上且所述上限量所对应的供给量以下。本专利技术的又一个优选实施方式中，所述燃料电池系统还包括：温度测定部，测定所述废气燃烧部的温度；以及冷却部，对所述废气燃烧部进行冷却。在所述启动运转中以所述初始供给量供给所述原燃料的期间，所述启动控制部通过根据来自所述温度测定部的输出来控制所述冷却部，从而将所述废气燃烧部的温度维持在预定的上限温度以下。更优选的是，所述冷却部包括：冷却用配管，将从所述氧化剂气体供给部送出的所述氧化剂气体导向所述废气燃烧部；以及流量调节部，设置在所述冷却用配管上，用于调节所述氧化剂气体的流量。参照附图并根据以下的本专利技术的详细说明，可以更清楚地了解上述目的和其他目的、特征、方式及优点。附图说明图1是表示第一实施方式的燃料电池系统的结构的图。图2是示意性表示燃料电池系统与电力系统的连接状态的图。图3是表示燃料电池系统的启动运转的流程的图。图4是表示燃料电池系统的启动运转中的原燃料的供给量变化和来自燃料电池的输出变化的图。图5是表示比较例的燃料电池系统的启动运转中的原燃料的供给量变化和来自燃料电池的输出变化的图。图6是示意性表示第二实施方式的燃料电池系统与电力系统的连接状态的图。附图标记说明1、1a燃料电池系统4原燃料供给部8启动控制部11辅机组21壳体22改性器23燃料电池51鼓风机52储气瓶53无停电电源装置61加热部73废气燃烧部74温度测定部75冷却部91电力系统92重要设备751冷却用配管752流量调节部S11、S12步骤具体实施方式图1是表示本专利技术第一实施方式的燃料电池系统1的结构的图。燃料电池系统1是使用燃料电池进行发电的发电系统。燃料电池系统1包括：热模块2、原燃料供给部4、鼓风机51、加热部61、第一热交换器71、第二热交换器72、废气燃烧部73、温度测定部74和冷却部75。热模块2包括壳体21、改性器22、多个燃料电池23和热供给部24。壳体21例如为大致长方体状的框体。图1中，用剖面表示了燃料电池系统1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：改性器，对原燃料进行改性而生成燃料气体；固体氧化物型的燃料电池，使用所述燃料气体和氧化剂气体进行发电；壳体，在内部空间收容所述改性器和所述燃料电池；原燃料供给部，向所述改性器供给所述原燃料；氧化剂气体供给部，向所述燃料电池供给所述氧化剂气体；废气燃烧部，使从所述燃料电池以未利用的状态排出的未利用燃料气体燃烧；启动控制部，控制所述原燃料供给部，并在所述燃料电池的输出达到正常运转输出为止的启动运转时，使来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量阶段性地增大；以及加热部，在所述启动运转时对所述壳体的内部进行加热，对于所述启动运转时来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量，在与所述正常运转输出对应的正常供给量以下的范围内，预先阶段性地设定为多个设定供给量，所述启动控制部通过控制所述原燃料供给部，从而反复进行如下动作：将来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量从所述多个设定供给量中的小的设定供给量起依次维持在一个设定供给量，并在来自所述燃料电池的输出达到与所述一个设定供给量对应的设定输出之后，将来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量增大到大于所述一个设定供给量的下一设定供给量，所述多个设定供给量中的最小的设定供给量为初始供给量，所述初始供给量在第一供给量以上，所述第一供给量为与驱动辅机组所需的辅机驱动功率对应的所述原燃料的供给量，所述辅机组包含所述原燃料供给部、所述氧化剂气体供给部和所述加热部，在所述启动运转时，从设置有所述燃料电池系统的设施的电力系统向所述辅机组供电，在所述启动运转时所述电力系统发生停电的情况下，利用所述启动控制部进行的控制，从所述燃料电池向所述辅机组供电。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 JP 2016-1089091.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：改性器，对原燃料进行改性而生成燃料气体；固体氧化物型的燃料电池，使用所述燃料气体和氧化剂气体进行发电；壳体，在内部空间收容所述改性器和所述燃料电池；原燃料供给部，向所述改性器供给所述原燃料；氧化剂气体供给部，向所述燃料电池供给所述氧化剂气体；废气燃烧部，使从所述燃料电池以未利用的状态排出的未利用燃料气体燃烧；启动控制部，控制所述原燃料供给部，并在所述燃料电池的输出达到正常运转输出为止的启动运转时，使来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量阶段性地增大；以及加热部，在所述启动运转时对所述壳体的内部进行加热，对于所述启动运转时来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量，在与所述正常运转输出对应的正常供给量以下的范围内，预先阶段性地设定为多个设定供给量，所述启动控制部通过控制所述原燃料供给部，从而反复进行如下动作：将来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量从所述多个设定供给量中的小的设定供给量起依次维持在一个设定供给量，并在来自所述燃料电池的输出达到与所述一个设定供给量对应的设定输出之后，将来自所述原燃料供给部的所述原燃料的供给量增大到大于所述一个设定供给量的下一设定供给量，所述多个设定供给量中的最小的设定供给量为初始供给量，所述初始供给量在第一供给量以上，所述第一供给量为与驱动辅机组所需的辅机驱动功率对应的所述原燃料的供给量，所述辅机组包含所述原燃料供给部、所述氧化剂气体供给部和所述加热部，在所述启动运转时，从设置有所述燃料电池系统的设施的电力系统向所述辅机组供电，在所述启动运转时所述电力系统发生停电的情况下，利用所述启动控制部进行的控制，从所述燃料电池向所述辅机组供电。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括：储气瓶，贮存所述氧化剂气体；以及无停电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊妻恭平，若宫和辉，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP