CN115428201A - 燃料电池发电系统 - Google Patents

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Abstract

燃料电池发电系统具备：燃料电池；至少1个压缩机，其设在用于向所述燃料电池供给氧化性气体的氧化性气体供给线路上；第1电机，其构成为，可以驱动所述至少1个压缩机之中第1压缩机；1个以上的电源转换器，其设于所述第1电机与电力系统之间，可以调节所述第1电机的扭矩。

Description

燃料电池发电系统
技术领域
本发明涉及燃料电池发电系统。
背景技术
作为包含燃料电池的发电系统，提出有加压型燃料电池发电系统，其构成方式为，使经过加压的氧化性气体(例如空气)供给到燃料电池的氧侧电极。
例如，在专利文献1中公开有一种包含加压空气供给系统的燃料电池系统，其利用由涡轮机驱动的压缩机对空气进行压缩，并将压缩的空气供给到燃料电池的空气极。在此加压空气供给系统中，燃料电池系统在正常运转时，利用来自燃料电池燃料极的燃料气体排气、和来自燃料电池空气极的排出空气经燃烧而生成的燃烧气体，使上述的涡轮机驱动。另外，在专利文献1中还记述有在燃料电池系统和加压空气供给系统起动时，以电机辅助压缩机的驱动，直至驱动压缩机的涡轮机的输出功率足够高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6591112号公报
发明内容
发明所要解决的问题
附带一提，在加压型燃料电池发电系统正常运转时，会根据输出请求而使燃料电池的输出功率变化(增减)。这时，关于对燃料电池的燃料供给量，可以通过燃料供给阀的开度调节等，根据输出请求而比较迅速地增减，但另一方面，关于氧化性气体对燃料电池的供给量，有时则难以迅速使之变化。这出于如下等理由，例如使用来自燃料电池的排气而驱动涡轮机时，被涡轮机驱动的压缩机进行的向燃料电池供给氧化性气体的供给量依存于来自燃料电池的排气的量和温度，但燃料电池的容积比较大，因此难以使来自燃料电池的排气量和温度迅速增减。因此，不能增大燃料电池的输出变化速度，在实际运用中存在负载跟踪性不充分的情况。
特别是组装到太阳能电池或风力发电等可再生能源这样的负载变动大的电力系统中时，要求更良好的负载跟踪性和工作稳定性。
鉴于上述情况，本发明的至少一个实施方式，其目的在于，提供一种可以增大燃料电池的输出变化速度的燃料电池发电系统。
解决问题的手段
本发明的至少一个实施方式的燃料电池发电系统，具备：
燃料电池；
至少1个压缩机，其设在用于向所述燃料电池供给氧化性气体的氧化性气体供给线路上；
第1电机，其构成为能够驱动所述至少1个压缩机之中的第1压缩机；
电源转换器，其设于所述第1电机与电力系统之间，能够调节所述第1电机的扭矩。
发明效果
根据本发明的至少一个实施方式，能够提供可以增大燃料电池的输出变化速度的燃料电池发电系统。
附图说明
图1是一个实施方式的SOFC模块(燃料电池模块)的概略图。
图2是构成一个实施方式的SOFC模块(燃料电池模块)的SOFC盒(燃料电池盒)的概略剖视图。
图3是构成一个实施方式的SOFC模块(燃料电池模块)的电池堆的概略剖视图。
图4是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图5是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图6是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图7是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图8是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图9是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图10是表示一个实施方式的燃料电池发电系统的结构的概略图。
图11是表示典型的燃料电池发电系统的结构的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图，对于本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式记述或显示在附图中的零部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，并没有以其限定本发明范围的意思，而仅是说明例。
以下，为了便于说明，以纸面为基准使用“上”和“下”的表现形式所说明的各组件的位置关系，分别表示垂直上方侧、垂直下方侧。另外，在本实施方式中，在上下方向和水平方向上能够得到同样效果的，纸面的上下方向未必限定为垂直上下方向，例如也可以对应与垂直方向正交的水平方向。
以下，对于采用固体氧化物形燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)，作为构成燃料电池发电系统的燃料电池的实施方式进行说明，但在一些实施方式中，也可以采用SOFC以外类型的燃料电池(例如熔融碳酸盐型燃料电池(Molten－carbonate fuel cells，MCFC)等)，作为构成燃料电池发电系统的燃料电池。
(燃料电池的构成)
首先，参照图1～图3，对于构成几个实施方式的燃料电池发电系统的燃料电池进行说明。还有，本说明书中的燃料电池，可以是以下说明的燃料电池模块、燃料电池盒或电池堆。图1是一个实施方式的SOFC模块(燃料电池模块)的概略图。图2是构成一个实施方式的SOFC模块(燃料电池模块)的SOFC盒(燃料电池盒)的概略剖视图。图3是构成一个实施方式的SOFC模块(燃料电池模块)的电池堆的概略剖视图。
SOFC模块(燃料电池模块)201，如图1所示，例如，具有多个SOFC盒(燃料电池盒)203、和收纳此多个SOFC盒203的压力容器205。还有，图1中例示了圆柱形的SOFC的电池堆101，但不需要一定是这样，例如也可以是平板形的电池堆。另外，SOFC模块201，具备燃料气体供给管207和多个燃料气体供给支管207a、以及燃料气体排放管209和多个燃料气体排放支管209a。另外，SOFC模块201，具备氧化性气体供给管(未图示)和氧化性气体供给支管(未图示)、以及氧化性气体排放管(未图示)和多个氧化性气体排放支管(未图示)。
燃料气体供给管207，设于压力容器205的内部，与根据SOFC模块201的发电量而供给规定气体组成和规定流量的燃料气体的燃料气体供给部连接，并且与多个燃料气体供给支管207a连接。此燃料气体供给管207，将由上述的燃料气体供给部供给的规定流量的燃料气体，分岔引导至多个燃料气体供给支管207a。另外，燃料气体供给支管207a连接于燃料气体供给管207，并且与多个SOFC盒203连接。该燃料气体供给支管207a，将从燃料气体供给管207供给的燃料气体，以大致均等的流量引导至多个SOFC盒203，使多个SOFC盒203的发电性能大体均匀。
燃料气体排放支管209a连接于多个SOFC盒203，并且与燃料气体排放管209连接。该燃料气体排放支管209a，将从SOFC盒203排出的燃料气体排气引导至燃料气体排放管209。另外，燃料气体排放管209与多个燃料气体排放支管209a连接，并且一部分配置在压力容器205的外部。该燃料气体排放管209，将从燃料气体排放支管209a以大致均等的流量被导出的燃料气体排气，引导到压力容器205的外部。
压力容器205，因为在内部压力为0.1MPa～约3MPa，内部温度为大气温度～约550℃下运用，所以利用的材质要拥有耐压性和针对氧化性气体中所含的氧等氧化剂的耐腐蚀性。例如优选SUS304等的不锈钢系材料。
这里，在本实施方式中，对于多个SOFC盒203集合化而收纳在压力容器205中的方式进行了说明，但不限于此，例如，也能够作为SOFC盒203未集合化而被收纳于压力容器205内的方式。
SOFC盒203，如图2所示，具有：多个电池堆101；发电室215；燃料气体供给集管217；燃料气体排放集管219；氧化性气体(空气)供给集管221；氧化性气体排放集管223。另外，SOFC盒203具有上部管板225a、下部管板225b、上部绝热体227a、下部绝热体227b。还有，在本实施方式中，SOFC盒203中，通过使燃料气体供给集管217和燃料气体排放集管219、与氧化性气体供给集管221和氧化性气体排放集管223如图2这样配置，从而成为燃料气体和氧化性气体在电池堆101的内侧与外侧相对而流动的结构，但不一定非要这样，例如，也可以在电池堆101的内侧与外侧平行而流动，或使氧化性气体朝向与电池堆101的纵长方向正交的方向流动。
发电室215，是形成于上部绝热体227a与下部绝热体227b之间的区域。该发电室215是电池堆101的配置燃料电池单元105的区域，是使燃料气体与氧化性气体发生电化学反应而进行发电的区域。另外，该发电室215的电池堆101纵长方向的中央部附近的温度，以温度计测部(温度传感器或热电偶等)监视，在燃料电池模块201的稳定运行时，为大约700℃～1000℃的高温气氛。
燃料气体供给集管217，是被SOFC盒203的上部罩壳229a和上部管板225a包围的区域，通过设于上部罩壳229a上部的燃料气体供给孔231a，与燃料气体供给支管207a连通。另外，多个电池堆101，通过密封构件237a与上部管板225a接合，燃料气体供给集管217，将从燃料气体供给支管207a经由燃料气体供给孔231a所供给的燃料气体，以大致均匀的流量引导到多个电池堆101的基体管103的内部，使多个电池堆101的发电性能大体均匀。
燃料气体排放集管219，是被SOFC盒203的下部罩壳229b和下部管板225b包围的区域，通过下部罩壳229b所具有的燃料气体排出孔231b，与未图示的燃料气体排放支管209a连通。另外，多个电池堆101，通过密封构件237b与下部管板225b接合，燃料气体排放集管219，将通过多个电池堆101的基体管103的内部被供给到燃料气体排放集管219的燃料气体排气聚合，经由燃料气体排出孔231b引导至燃料气体排放支管209a。
根据SOFC模块201的发电量，将规定气体组成和规定流量的氧化性气体分流到氧化性气体供给支管，向多个SOFC盒203供给。氧化性气体供给集管221，是被SOFC盒203的下部罩壳229b和下部管板225b以及下部绝热体(支承体)227b包围的区域，通过设于下部罩壳229b的侧面的氧化性气体供给孔233a，与未图示的氧化性气体供给支管连通。该氧化性气体供给集管221，将从未图示的氧化性气体供给支管经由氧化性气体供给孔233a所供给的规定流量的氧化性气体，经由后述的氧化性气体供给间隙235a引导至发电室215。
氧化性气体排放集管223，是被SOFC盒203的上部罩壳229a和上部管板225a及上部绝热体(支承体)227a包围的区域，通过设于上部罩壳229a侧面的氧化性气体排出孔233b，与未图示的氧化性气体排放支管连通。该氧化性气体排放集管223，将从发电室215，经由后述的氧化性气体排出间隙235b被供给到氧化性气体排放集管223的氧化性气体排气，经由氧化性气体排出孔233b引导至未图示的氧化性气体排放支管。
上部管板225a，在上部罩壳229a的顶板与上部绝热体227a之间，以上部管板225a与上部罩壳229a的顶板和上部绝热体227a大体平行的方式，被固定于上部罩壳229a的侧板。另外上部管板225a，具有与SOFC盒203所具备的电池堆101个数对应的多个孔，在该孔中分别插入电池堆101。此上部管板225a，经由密封构件237a和粘接构件的任意一方或两方，气密地支承多个电池堆101的一方端部，并将燃料气体供给集管217与氧化性气体排放集管223隔离。
上部绝热体227a，以上部绝热体227a与上部罩壳229a的顶板和上部管板225a大体平行的方式，被配置在上部罩壳229a的下端部，固定于上部罩壳229a的侧板。另外，在上部绝热体227a上，对应SOFC盒203所具有的电池堆101的个数而设有多个孔。该孔的直径设定得比电池堆101的外径大。上部绝热体227a具有形成于该孔的内表面、与插入通过上部绝热体227a的电池堆101的外表面之间的氧化性气体排出间隙235b。
该上部绝热体227a，将发电室215与氧化性气体排放集管223分隔开，抑制上部管板225a周围的气氛高温化而强度降低、或是氧化性气体中所包含的氧化剂造成的腐蚀增加。上部管板225a等由因科镍合金(Inconel)等有高温耐久性的金属材料形成，防止由于上部管板225a等暴露在发电室215内的高温下而上部管板225a等内的温差变大而发生热变形。另外，上部绝热体227a，使通过发电室215而暴露在高温下的氧化性气体排气，从氧化性气体排出间隙235b通过，引导至氧化性气体排放集管223。
根据本实施方式，通过上述SOFC盒203的结构，成为燃料气体和氧化性气体在电池堆101的内侧与外侧相对而流动。由此，氧化性气体排气在与通过基体管103的内部被供给到发电室215的燃料气体之间进行热交换，被冷却至由金属材料形成的上部管板225a等不会发生纵弯曲等变形的温度而供给到氧化性气体排放集管223。另外，燃料气体由于与从发电室215排出的氧化性气体排气的热交换而升温，被供给到发电室215。其结果是，不必使用加热器等，就能够将预热升温至适合发电温度的燃料气体供给到发电室215。
下部管板225b，在下部罩壳229b的底板与下部绝热体227b之间，以下部管板225b和下部罩壳229b的底板及下部绝热体227b大体平行的方式被固定于下部罩壳229b的侧板。另外下部管板225b，具有与SOFC盒203所具备的电池堆101的个数对应的多个孔，在该孔中分别插入有电池堆101。该下部管板225b，经由密封构件237b和粘接构件的任意一方或两方，气密地支承多个电池堆101的另一方端部，并且将燃料气体排放集管219与氧化性气体供给集管221隔离。
下部绝热体227b，以下部绝热体227b与下部罩壳229b的底板和下部管板225b大体平行的方式，被配置在下部罩壳229b的上端部，固定于下部罩壳229b的侧板。另外，在下部绝热体227b中，对应SOFC盒203所具备的电池堆101的个数而设有多个孔。该孔的直径设定得比电池堆101的外径大。下部绝热体227b，具有形成于该孔的内表面、与插入通过下部绝热体227b的电池堆101的外表面之间的氧化性气体供给间隙235a。
该下部绝热体227b，将发电室215与氧化性气体供给集管221分隔开，抑制下部管板225b周围的气氛高温化而强度降低、或是氧化性气体中所包含的氧化剂造成的腐蚀增加。下部管板225b等由因科镍合金等有高温耐久性的金属材料形成，防止由于下部管板225b等暴露在高温下而下部管板225b等内的温差变大而发生热变形。另外，下部绝热体227b，使供给到氧化性气体供给集管221的氧化性气体，通过氧化性气体供给间隙235a并引导至发电室215。
根据本实施方式，通过上述SOFC盒203的结构，成为燃料气体和氧化性气体在电池堆101的内侧与外侧相对而流动。由此，通过基体管103内部并通过发电室215的燃料气体排气在与被供给到发电室215的氧化性气体之间进行热交换，被冷却至金属材料所形成的下部管板225b等不会发生纵弯曲等变形的温度而被供给到燃料气体排放集管219。另外，氧化性气体由于与燃料气体排气的热交换而升温，被供给到发电室215。其结果是，不必使用加热器等，能够将升温至发电所需温度的氧化性气体供给到发电室215。
发电室215产生的直流电能，通过设于多个燃料电池单元105的由Ni/YSZ等构成的导线膜115而导出至电池堆101的端部附近后，经由集电板(未图示)收集至SOFC盒203的集电棒(未图示)，引出到各SOFC盒203的外部。由所述集电棒导出到SOFC盒203外部的直流电能，经过将各SOFC盒203的发电功率相互连接成规定的串联数和并联数，被导出到SOFC模块201的外部，由未图示的电源功率调节器等电源转换装置(逆变器等)置换成规定的交流电能，供给到电力供给端(例如，负载设备或电力系统)。
如图3所示，电池堆101，作为一例而具有：圆柱形的基体管103；形成于基体管103外周面多个燃料电池单元105；形成于相邻的燃料电池单元105之间的连接体107。燃料电池单元105，层叠燃料侧电极109、固体电解质膜(电解质)111和氧侧电极113而形成。另外，电池堆101具有经由连接体107，与形成于基体管103外周面的多个燃料电池单元105之内，在基体管103的轴向上形成于最边缘一端的燃料电池单元105的氧侧电极113电连接的导线膜115，还具有与形成于最边缘另一端的燃料电池单元105的燃料侧电极109电连接的导线膜115。
基体管103由多孔质材料构成，例如，以CaO稳定ZrO2(CSZ)、CSZ和氧化镍(NiO)的混合物(CSZ+NiO)、或Y2O3稳定ZrO2(YSZ)、或MgAl2O4等作为主要成分。该基体管103支承燃料电池单元105、连接体107和导线膜115，并且使供给到基体管103内周面的燃料气体经由基体管103的细孔而扩散至形成于基体管103外周面的燃料侧电极109。
燃料侧电极109，由Ni和氧化锆系电解质材料的复合材料的氧化物构成，例如，可使用Ni/YSZ。燃料侧电极109的厚度为50μm～250μm，燃料侧电极109可以用浆料进行丝网印刷来形成。这种情况下，燃料侧电极109中，作为燃料侧电极109的成分的Ni对于燃料气体具有催化作用。该催化作用，使经由基体管103供给的燃料气体，例如，甲烷(CH4)和水蒸气的混合气体反应，改质为氢(H2)和一氧化碳(CO)。另外，燃料侧电极109，使经过改质而得到的氢(H2)和一氧化碳(CO)、和经由固体电解质膜111被供给的氧离子(O2－)，在与固体电解质膜111的界面附近发生电化学反应而生成水(H2O)和二氧化碳(CO2)。还有，燃料电池单元105，这时，通过从氧离子释放的电子而发电。
作为供给到固体氧化物形燃料电池的燃料侧电极109并能够利用的燃料气体，可列举氢(H2)、一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)等的烃类气体、城市煤气、天然气，除此以外，还有对于石油、甲醇和煤等含碳原料通过气化设备制造的气化气体等。
固体电解质膜111主要使用具有气体难以通过的气密性、和高温下的高氧离子导电性的YSZ。该固体电解质膜111，使氧侧电极生成的氧离子(O2－)移动到燃料侧电极。位于燃料侧电极109的表面上的固体电解质膜111的膜厚为10μm～100μm，固体电解质膜111可以用浆料进行丝网印刷来形成。
氧侧电极113，例如，由LaSrMnO3系氧化物或LaCoO3系氧化物构成，氧侧电极113使用丝网印刷或点胶机涂布浆料。该氧侧电极113，在与固体电解质膜111的界面附近，使所供给的空气等氧化性气体中的氧离解而生成氧离子(O2－)。
氧侧电极113也可以为双层结构。这种情况下，固体电解质膜111侧的氧侧电极层(氧侧电极中间层)由显示高离子导电性，且催化活性优异的材料构成。氧侧电极中间层上的氧侧电极层(氧侧电极导电层)，也可以由Sr和Ca掺杂的LaMnO3所代表的钙钛矿型氧化物构成。这样能够使发电性能进一步提高。
所谓氧化性气体，是含氧大致为15％～30％的气体，代表性的优选空气，但除空气以外，也可以使用燃烧废气与空气的混合气体、或氧与空气的混合气体等。
连接体107由SrTiO3系等M1－xLxTiO3(M是碱土金属元素，L是镧系元素)所代表的导电性钙钛矿型氧化物构成，用浆料进行丝网印刷。连接体107为致密的膜，以避免燃料气体与氧化性气体混合。另外，连接体107具有在氧化气氛和还原气氛这两种气氛下稳定的耐久性和导电性。该连接体107，在相邻的燃料电池单元105中，将一方的燃料电池单元105的氧侧电极113与另一方的燃料电池单元105的燃料侧电极109电连接，将相邻的燃料电池单元105彼此串联。
由于导线膜115需要具备电子导电性，并需要与构成电池堆101的其他材料的热膨胀系数接近，所以由Ni/YSZ等的Ni和氧化锆系电解质材料的复合材料、或SrTiO3系等的M1－ xLxTiO3(M是碱土金属元素，L是镧系元素)构成。该导线膜115，将通过连接体107被串联连接的多个燃料电池单元105所发生的直流电能，导出至电池堆101的端部附近。
在一些实施方式中，也可以不像上述那样将燃料侧电极或氧侧电极与基体管分别设置，而是使燃料侧电极或氧侧电极形成得较厚兼用作基体管。另外，本实施方式中的基体管使用的是圆柱形，虽然说明的是这种情况，但基体管是柱状即可，截面不一定限定为圆形，例如也可以是椭圆形。也可以是将圆柱的周面垂直挤压变形的扁平管(Flat tubular)等的电池堆。
(燃料电池发电系统的结构)
接下来，参照图4～图10，对于几个实施方式的燃料电池发电系统(以下，也称为“发电系统”。)进行说明。图4～图10分别是表示一个实施方式的燃料电池发电系统结构的概略图。
如图4～图10所示，一个实施方式的发电系统(燃料电池发电系统)1具有包括燃料电池模块201(参照图1)的燃料电池部2(燃料电池)、和设于燃料电池部2与电力系统90之间的逆变器20。
逆变器20，设于连接燃料电池部2的输出端子和电力系统90的输电线路27上。输电线路27包括：燃料电池部2与逆变器20之间的作为直流电线的第1直流电路21；逆变器20与电力系统90之间的交流电路28。逆变器20构成为，能够将来自燃料电池部2的直流电能转换成交流电能，并经由输电线路27供给到电力系统90。也可以在逆变器20与电力系统90之间，设置用于切换逆变器20与电力系统90的连接状态的开关29。
电力系统90可以是供电企业进行管理的电力系统91，或者也可以是另行独立于电力系统91的独立电源系统92。另外，开关29也可以构成为，能够在上述的电力系统91与独立电源系统92之间切换逆变器20的连接端。
在逆变器20与燃料电池部2之间的第1直流电路21上，可以连接负载变动吸收用蓄电池(未图示)，其用于储存由燃料电池部2生成的电力。通过将来自燃料电池部2的生成电力预先储存在负载变动吸收用蓄电池中，可以灵活应对来自电力系统90的输出需要。
在燃料电池部2连接燃料供给线路40、燃料气体排气线路42、氧化性气体供给线路44、和氧化性气体排气线路46。
燃料供给线路40，以向燃料电池模块201(燃料电池部2)的燃料侧电极109(即，构成燃料电池模块201的燃料电池单元105的燃料侧电极109)供给燃料气体的方式构成。在燃料供给线路40上，设有燃料调节阀(未图示)，其用于调节向燃料电池模块201的燃料供给量。燃料气体排气线路42，以使来自燃料电池部2的燃料气体排气流通的方式构成。
氧化性气体供给线路44，以向燃料电池模块201(燃料电池部2)的氧侧电极113(即，构成燃料电池模块201的燃料电池单元105的氧侧电极113)供给氧化性气体(例如空气)的方式构成。氧化性气体排气线路46，以使来自燃料电池部2的氧化性气体排气流通的方式构成。
还有，上述的燃料供给线路40，与燃料电池模块201中的燃料气体供给管207或燃料气体供给支管207a(参照图1)对应。另外，上述的氧化性气体供给线路44，与燃料电池模块201中的氧化性气体供给管或氧化性气体供给支管(图1中未图示)对应。
图4～图10所示的发电系统1，具备：设于氧化性气体供给线路44的至少1个压缩机4；在至少1个压缩机4之中，以可驱动第1压缩机6的方式构成的第1电机(电机/发电机18或电机17)；设于第1电机与电力系统90之间的至少1个电源转换器23。在图4、图5、图6、图9和图10所示的示例性的实施方式中，第1电机包括也可以作为发电机使用的电机/发电机18。在图7和图8所示的示例性的实施方式中，第1电机包括电机17。
至少1个压缩机4，以压缩在氧化性气体供给线路44中流通的氧化性气体(即供给到燃料电池部2的氧化性气体)的方式构成。经压缩机4加压的氧化性气体，经由氧化性气体供给线路44供给到燃料电池部2的氧侧电极113，由此，与不对氧化性气体进行加压的情况相比，能够提高燃料电池部2的发电效率。
在一些实施方式中，发电系统1也可以包括在氧化性气体供给线路44中串联而设的多个压缩机4。多个压缩机4，除了可以由第1电机(电机/发电机18或电机17)驱动的第1压缩机6以外，也可以包括第2压缩机8，其构成为，由第1电机(电机/发电机18或电机17)以外的驱动源驱动。
在图4～图6所示的示例性的实施方式中，氧化性气体供给线路44上设有1个压缩机4，该压缩机4是第1压缩机6。
在图7～图10所示的示例性的实施方式中，氧化性气体供给线路44上串联设有2个压缩机4，其中一方是第1压缩机6，另一方是第2压缩机8。在图7、图9和图10所示的示例性的实施方式中，第1压缩机6，在氧化性气体供给线路44上设于第2压缩机8的上游侧。在图8所示的示例性的实施方式中，第1压缩机6，在氧化性气体供给线路44上设于第2压缩机8的下游侧。
发电系统1也可以具备涡轮机10，其构成为，由来自燃料电池部2的排气驱动，并且驱动至少1个压缩机4之中任意一个。在此，所谓来自燃料电池部2的排气，是来自燃料电池部2的燃料气体排气或源自氧化性气体排气的气体，例如，可以是使来自燃料电池部2的燃料气体排气燃烧而生成的燃烧气体。通过设置涡轮机10，能够使用来自燃料电池部2的排气的能量来驱动压缩机4，由此，能够连续运转包括燃料电池部2的发电系统1。
在图4～图10所示的示例性的实施方式中，发电系统1包括以使来自燃料电池部2的燃料气体排气中包含的未利用燃料成分(甲烷、氢或一氧化碳等)燃烧的方式构成的燃烧器16，利用以燃烧器16生成的燃烧气体驱动涡轮机10。在燃烧器16中，来自燃料电池部2的燃料气体排气和氧化性气体排气，分别经由燃料气体排气线路42和氧化性气体排气线路46而被供给，以氧化性气体排气中的氧作为氧化剂而使燃料气体排气中的未利用燃料成分燃烧。
在图4～图6、图9和图10所示的示例性的实施方式中，涡轮机10包括以驱动第1压缩机6的方式构成的第1涡轮机12。第1涡轮机12和第1压缩机6经由旋转轴连接，若第1涡轮机12被来自燃烧器16的燃烧气体旋转驱动，则经由旋转轴而与第1涡轮机12连接的第1压缩机6被旋转驱动。即，第1涡轮机12与第1压缩机6一起构成涡轮增压器。
在图7～图10所示的示例性的实施方式中，涡轮机10包括以驱动第2压缩机8的方式构成的第2涡轮机14。第2涡轮机14与第2压缩机8经由旋转轴连接，若第2涡轮机14被来自燃烧器16的燃烧气体旋转驱动，则经由旋转轴与第2涡轮机14连接的第2压缩机8被旋转驱动。即，第2涡轮机14与第2压缩机8一起构成涡轮增压器。
第1电机(电机/发电机18或电机17)，也可以经由电源转换器23，连接于电力系统90(在图示例中为电力系统91)或第1直流电路21(输电线路27之中，逆变器20与燃料电池部2之间的部分)。
在图4和图10所示的示例性的实施方式中，电源转换器23包括设于第1电机(电机/发电机18)与电力系统90之间的交流交流转换器25，第1电机(电机/发电机18)，经由交流交流转换器25而连接于电力系统91。交流交流转换器25构成为，可以恰当转换来自电力系统91的交流电能的电压和/或频率并供给到第1电机(电机/发电机18)。通过这样驱动第1电机(电机/发电机18)，能够驱动第1压缩机6。即，可以经由交流交流转换器25，另外，不经由逆变器20和第1直流电路21，而将来自电力系统90的电力供给到第1电机(电机/发电机18)。
在图5～图9所示的示例性的实施方式中，电源转换器23包括：在连接于第1直流电路21(输电线路27之中，逆变器20与燃料电池部2之间的部分)的第2直流电路22与第1电机(电机/发电机18或电机17)之间所设的直流交流转换器26；逆变器20，第1电机(电机/发电机18或电机17)，经由直流交流转换器26和第2直流电路22而连接于第1直流电路21。直流交流转换器26构成为，可以将来自第2直流电路22的直流电能转换成交流电能并供给到第1电机(电机/发电机18或电机17)。通过这样驱动第1电机(电机/发电机18或电机17)，能够驱动第1压缩机6。即，可以经由逆变器20(电源转换器23)、第1直流电路21、第2直流电路22和直流交流转换器26(电源转换器23)，向第1电机(电机/发电机18或电机17)供给来自电力系统90的电力，并且可以经由第1直流电路21、第2直流电路22和直流交流转换器26(电源转换器23)，供给来自燃料电池部2的电力。
第1电机，例如像图5、图6和图9所示这样，也可以是被连接于第1压缩机6的第1涡轮机12驱动的作为发电机发挥功能的电机/发电机18。即，第1电机(电机/发电机18)可以构成为能够再生运转。由此，第1涡轮机12发生多余的输出时，通过由第1电机(电机/发电机18)进行再生运转，从而能够回收剩余能量，能够使发电系统1的效率提高。作为发电机工作的第1电机(电机/发电机18)所生成的交流电能，可以被直流交流转换器26转换成直流电能，并送至第2直流电路22。还有，在第2直流电路22上，也可以在直流交流转换器26与第1直流电路21之间，设有DC/DC斩波器24，其用于调节来自直流交流转换器26的直流电能的电压。
如上述，通过利用来自燃料电池部2的排气驱动涡轮增压器(第1涡轮机12和第1压缩机6、或第2涡轮机14和第2压缩机8)，从而将被加压的氧化性气体供给到燃料电池部2的发电系统1中，涡轮机10(第1涡轮机12或第2涡轮机14)的输出功率，依存于涡轮机10入口的排气量和排气温度。因此，在发电系统1起动后，燃料电池部2的发电室215(参照图2)的温度和排气的温度适度升高，涡轮增压器的独立运转确立之后，如果燃料电池部2的发电量没有变化，则该涡轮增压器能够以规定范围内的转速继续独立运转。还有，所谓涡轮增压器的独立运转，意思是未得到电机和起动用压缩机等的辅助，涡轮增压器只借助来自燃料电池部2的排气稳定工作的状态。相对于此，在发电系统1起动时，涡轮增压器一边得到电机和起动用压缩机等的辅助，一边使转速和氧化性气体的排出量增加。
另一方面，为了根据发电输出功率而将燃料电池部2的发电室215的温度维持在适当范围内(燃料电池部2的发电效率不会降低，或保护燃料电池部2免受过剩高温这样的温度范围内)，氧化性气体向燃料电池部2的供给量，需要为符合燃料电池部2的输出请求值的供给量。因此，燃料电池部2的输出请求值随着电力需求变化而变更时，需要将与变更后的输出请求值相应量的氧化性气体供给到燃料电池部2，因此，为了实现所期望的氧化性气体供给量，需要使压缩机4(第1压缩机6或第2压缩机8)的转速增减。
在此，由于燃料电池部2的系统内容积比较大，所以难以快速增减来自燃料电池部2的排气量和排气温度，难以使涡轮机10(第1涡轮机12或第2涡轮机14)的输出迅速变更。因此，在图11所示这样的压缩机只由涡轮机10驱动的发电系统中，不能追随燃料电池部2的输出请求值的变化而使氧化性气体供给量迅速变化，其结果是，难以增大燃料电池部2的输出变化速度。
这一点，在上述的实施方式中，构成为：利用从电力系统90或燃料电池部2供给的电力辅助(协助)第1电机(电机/发电机18或电机17)，从而可以将经过第1压缩机6压缩的氧化性气体，成为与输出请求值的变化相应的所需变化量而供给到燃料电池部2。而后，可以通过电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)控制第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩，从而能够根据燃料电池部2的输出请求值所对应的氧化性气体供给量来调节第1压缩机6的转速，所以，据此能够使氧化性气体向燃料电池部2的供给量迅速变化。例如，当需要使燃料电池部2的输出变化时，即使在驱动涡轮机10的来自燃料电池部2的排气不具有足够能量的情况下，也能够以第1电机(电机/发电机18或电机17)弥补不足部分，由此迅速调节第1压缩机6的转速，使氧化性气体向燃料电池部2的供给量迅速变化。因此，能够增大燃料电池部2的输出变化速度，能够提高包括燃料电池部2的发电系统1的负载响应性。另外，为此，通过储存由燃料电池部2生成的电力，从而可以根据输出请求的变化而以良好的响应性输出电力，因此，有能够省略负载变动吸收用的大容量的蓄电池的设置的情况。
另外，例如像图5～图9所示的实施方式那样，以燃料电池部2和第1电机(电机/发电机18或电机17)共用逆变器20时，能够削减设备成本。因此，既能够削减设备成本，又能够增大燃料电池部2的输出变化速度而使燃料电池部2的负载跟踪性提高。
如图4～图10所示，发电系统1也可以还具备控制器50，其用于控制电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)。控制器50构成为，以实现与燃料电池部2的输出请求值相对应的氧化性气体向燃料电池部2的供给量的方式，即，以达成可实现这一氧化性气体供给量的第1压缩机6转速的方式，调节第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩，如此来控制电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)。
更具体地说，在一个实施方式中，控制器50可以由如下方式构成。即，控制器50，接收来自中央配电站(调度中心)的燃料电池的输出请求值(需求量)。而后，计算用于实现为了得到与输出请求值对应的氧化性气体供给量所需的第1压缩机6的目标转速的第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩，根据用于取得计算出的第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩所需的有效电流，生成应提供给电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)的PWM控制指令。基于这样生成的PWM控制指令，进行电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)的切换元件(例如IGBT)的开关控制，从而将第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩调节至期望的值。
这样，因为通过控制器50控制电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)，所以能够根据与燃料电池部2的输出请求值相对应的氧化性气体供给量，恰当地调节第1压缩机6的转速。因此，能够使的氧化性气体向燃料电池部2的供给量迅速变化，能够增大燃料电池部2的输出变化速度，能够使负载跟踪性提高。
还有，当燃料电池部2的输出请求值伴随电力需要增加而增加时，因为对应输出请求值，氧化性气体向燃料电池部2的目标供给量也增加，所以通过控制器50，计算能够得到实现该目标供给量的第1压缩机6的转速的第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩，基于该扭矩控制电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)，由此向第1电机(电机/发电机18或电机17)施加电压。
另外，当燃料电池部2的输出请求值伴随电力需要降低而降低时，因为对应输出请求值，氧化性气体向燃料电池部2的目标供给量也降低，所以，以得到该目标供给量可实现的第1压缩机6的转速的方式，计算第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩，基于该扭矩控制电源转换器23(交流交流转换器25或直流交流转换器26)。这时，如图5、图6和图9所示的实施方式，第1电机(电机/发电机18)由涡轮机10驱动，以作为发电机发挥功能的方式构成时，也可以使第1电机(电机/发电机18)进行再生运转，直至第1电机(电机/发电机18)的扭矩达到计算的目标值。或者在一个实施方式中，以使第1电机(电机/发电机18或电机17)的扭矩成为计算目标值的方式，调节从氧化性气体供给线路44分岔以对燃料电池部2进行分路的方式设置的旁通线路(未图示)的旁通阀(未图示)的开度，由此，也可以降低氧化性气体向燃料电池部2的供给量和来自燃料电池部2的氧化性气体排气量。
在一些实施方式中，例如像图6～图9所示，发电系统1也可以具备电机用蓄电池34，其连接于逆变器20与第1电机(电机/发电机18或电机17)之间的第2直流电路22。还有，在电机用蓄电池34与第2直流电路22之间，也可以设置DC/DC斩波器36，其用于调节来自电机用蓄电池34的直流电能的电压。
根据上述的实施方式，能够通过由连接于逆变器20与第1电机(电机/发电机18或电机17)之间的第2直流电路22的电机用蓄电池34供给的电力，驱动第1电机(电机/发电机18或电机17)。因此，即使在系统切断时等无法从电力系统90接收电力供给的情况下，通过来自电机用蓄电池34的电力供给，也能够驱动第1电机(电机/发电机18或电机17)，由此驱动第1压缩机6，从而使包括燃料电池部2的发电系统1恰当地运转。另外，因为在设于燃料电池部2和电力系统90之间的逆变器20、与第1电机(电机/发电机18或电机17)之间的第2直流电路22上连接有电机用蓄电池34，所以，不需要有别于逆变器20而单独设置电机用蓄电池34用的逆变器。另外，电机用蓄电池34只要能够提供用于辅助第1压缩机6的驱动所需的电力就是充分的，比较小的容量也是足够。因此，能够抑制成本增大。
还有，在一些实施方式(例如图5和图8所示的实施方式)中，也可以构成为，将第1电机(电机/发电机18)通过再生运转而生成的电力，储存在电机用蓄电池34中。
如已说明过的，在图7～图10所示的示例性的实施方式中，发电系统1包括在氧化性气体供给线路44上与第1压缩机6串联而设的第2压缩机8。
在上述的实施方式中，因为并用第1压缩机6、和与第1压缩机6串联设置的第2压缩机8，所以能够采用容量比较低的压缩机作为第1压缩机6。因此，用于驱动第1压缩机6的第1电机(电机/发电机18或电机17)也能够采用输出功率较小的，由此，既能够有效地抑制成本增加，又能够提高燃料电池的负载跟踪性。
另外，在图7～图10所示的示例性的实施方式中，发电系统1包括第2涡轮机14，其以驱动第2压缩机8的方式构成。即，该发电系统1具备涡轮增压器，该涡轮增压器包括：设于氧化性气体供给线路44的第2压缩机8；经由旋转轴连接于第2压缩机8，以由来自燃料电池部2的排气驱动的方式而构成的第2涡轮机14。
根据上述的实施方式，并用由第1电机(电机/发电机18或电机17)驱动的第1压缩机6、和由第2涡轮机14驱动的第2压缩机8。因此，当需要使燃料电池部2的输出变化时，即使在驱动第2涡轮机14的燃料电池部2的排气不具有足够能量的情况下，也能够以第1电机(电机/发电机18或电机17)弥补不足部分，从而迅速调节第1压缩机6的转速，使氧化性气体向燃料电池部2的供给量迅速变化。因此，能够增大燃料电池部2的输出变化速度，使燃料电池部2的负载跟踪性提高。
另外，在图10所示的实施方式中，发电系统1包括以驱动第2压缩机8的方式构成的第2涡轮机14和第2电机19。即，该发电系统1具备涡轮增压器，该涡轮增压器包括：设于氧化性气体供给线路44的第2压缩机8；经由旋转轴连接于第2压缩机8，以由来自燃料电池部2的排气和第2电机19驱动的方式构成的第2涡轮机14。
根据上述的实施方式，并用由第1电机(电机/发电机18或电机17)驱动的第1压缩机6、和由第2涡轮机14与第2电机19驱动的第2压缩机8。因此，即使起动时等，在驱动第2涡轮机14的燃料电池部2的排气不具有足够能量的情况下，也能够以受到来自系统的电力等驱动的第2电机19弥补不足部分，从而将第1压缩机6的转速调节至所需值，使氧化性气体向燃料电池部2的供给量达成希望量。因此，能够更平稳的起动并能够增大燃料电池部2的输出变化速度，能够使燃料电池部2的负载跟踪性提高。还有，第2电机19也可以是可作为发电机使用的电机/发电机。
图7和图8所示的发电系统1，是通过对于包括第2压缩机8和第2涡轮机14(涡轮增压器)的现有发电系统，补充设置第1压缩机6和第1电机(电机17)而取得。另外，图9和图10所示的发电系统1，是通过对于包括第2压缩机8和第2涡轮机14(涡轮增压器)的现有发电系统，补充设置第1压缩机和第1涡轮机(涡轮增压器)以及第1电机(电机/发电机18)而取得。
即，图7～图10所示的实施方式的发电系统1，是通过对于包括第2压缩机8和第2涡轮机14(涡轮增压器)的现有加压型的燃料电池发电系统，补充设置能够由第1电机(电机/发电机18或电机17)驱动的第1压缩机6或涡轮增压器(第1压缩机6和第1涡轮机12)而取得。因此，第1压缩机6或包括第1压缩机6的涡轮增压器，可独立于现有涡轮增压器(第2压缩机8和第2涡轮机14)设置，因此可以进行自由的设备配置和机种选择。
上述各实施方式所述内容，例如以如下方式把握。
(1)本发明的至少一个实施方式的燃料电池发电系统(1)具备：
燃料电池(例如上述的燃料电池部2)；
至少1个压缩机(4)，其设在用于向所述燃料电池供给氧化性气体的氧化性气体供给线路(44)上；
第1电机(例如上述的电机/发电机18或电机17)，其构成为能够驱动所述至少1个压缩机之中第1压缩机(6)；
1个以上的电源转换器(23)，其设于所述第1电机与电力系统(90)之间，能够调节所述第1电机的扭矩。
根据上述(1)的结构，通过由电力系统供给的电力驱动第1电机，可以将经由第1压缩机压缩的氧化性气体供给到燃料电池。另外，因为通过由电源转换器控制第1电机的扭矩，能够根据燃料电池的输出请求值所对应的氧化性气体供给量来调节第1压缩机的转速，所以，由此能够使氧化性气体向燃料电池的供给量迅速变化，能够增大燃料电池的输出变化速度。因此，能够使燃料电池的负载跟踪性提高。
(2)在一些实施方式中，根据上述(1)的结构，其中，
所述燃料电池发电系统，具备用于控制所述电源转换器的控制器(50)，其以实现与所述燃料电池的输出请求值相对应的所述氧化性气体向所述燃料电池的供给量的方式，调节所述第1电机的扭矩，如此控制所述电源转换器。
根据上述(2)的结构，因为由控制器控制电源转换器，所以能够根据燃料电池的输出请求值所对应的氧化性气体供给量，恰当地调节第1压缩机的转速。因此，能够使的氧化性气体向燃料电池的供给量迅速变化，能够增大燃料电池的输出变化速度，能够使负载跟踪性提高。
(3)在一些实施方式中，根据上述(1)或(2)的结构，其中，
所述1个以上的电源转换器，包括设于所述电力系统与所述第1电机之间的交流交流转换器(25)。
根据上述(3)的结构，能够通过设于交流电路的交流交流转换器，恰当地控制第1电机的扭矩。由此，能够根据燃料电池的输出请求值所对应的氧化性气体供给量来调节第1压缩机的转速，因此能够使氧化性气体向燃料电池的供给量迅速变化，能够增大燃料电池的输出变化速度。
(4)在一些实施方式中，根据上述(1)或(2)的结构，其中，
所述1个以上的电源转换器包括：
设于所述燃料电池与所述电力系统之间的逆变器(20)；
设于所述燃料电池与所述逆变器之间的第1直流电路之间的直流交流转换器(25)。
根据上述(4)的结构，通过由电力系统或燃料电池供给的电力驱动第1电机，可以将经由第1压缩机压缩的氧化性气体供给到燃料电池。另外，能够由逆变器和/或直流交流转换器恰当地控制第1电机的扭矩。由此，能够根据燃料电池的输出请求值所对应的氧化性气体供给量来调节第1压缩机的转速，因此，能够使氧化性气体向燃料电池的供给量迅速变化，能够增大燃料电池的输出变化速度。另外，因为燃料电池和第1电机共用逆变器，所以能够削减设备成本。因此，既能够降低设备成本，又能够增大燃料电池的输出变化速度而使燃料电池的负载跟踪性提高。
(5)在一些实施方式中，根据上述(4)的结构，其中，
所述燃料电池发电系统，具备连接于所述逆变器与所述第1电机之间的第2直流电路(22)上的电机用蓄电池(34)。
根据上述(5)的结构，能够通过由逆变器与第1电机之间的第2直流电路上所连接的电机用蓄电池供给的电力驱动第1电机。因此，即使系统切断时等在无法从电力系统接收电力供给的情况下，通过来自电机用蓄电池的电力供给，也可以驱动第1电机，由此辅助第1压缩机的驱动，从而可以增大燃料电池的输出变化速度。另外，因为设于燃料电池与电力系统之间的逆变器、与第1电机之间的第2直流电路上连接有电机用蓄电池，所以不需要有别于前述的逆变器而单独设置电机用蓄电池用的逆变器。另外，电机用蓄电池只要能够提供用于辅助第1压缩机的驱动所需的电力就是充分的，较小的容量就足够。因此，能够抑制成本增大。
(6)在一些实施方式中，根据上述(1)至(5)中任意结构，其中，
所述燃料电池发电系统具备至少1个涡轮机(10)，其构成为，由来自所述燃料电池的排气驱动，并且驱动所述至少1个压缩机之中任意一个。
根据上述(6)的结构，可以通过由来自燃料电池的排气驱动的涡轮机来驱动压缩机，将由此压缩机压缩的氧化性气体供给到燃料电池。另外，需要使燃料电池的输出变化时，即使在驱动涡轮机的燃料电池的排气不具有足够能量的情况下，也能够以第1电机弥补不足部分，迅速调节第1压缩机的转速，使氧化性气体向燃料电池的供给量迅速。因此，能够增大燃料电池的输出变化速度，能够使燃料电池的负载跟踪性提高。
(7)在一些实施方式中，根据上述(6)的结构，其中，
所述至少1个涡轮机，包括以驱动所述第1压缩机的方式构成的第1涡轮机(12)。
根据上述(7)的结构，第1压缩机，除了受到以来自燃料电池的排气驱动的第1涡轮机驱动以外，还可以由第1电机驱动。因此，需要使燃料电池的输出变化时，即使在驱动第1涡轮机的燃料电池的排气不具有足够能量的情况下，也能够用第1电机弥补不足部分，迅速调节第1压缩机的转速，使氧化性气体向燃料电池的供给量迅速变化。因此，能够增大燃料电池的输出变化速度，能够使燃料电池的负载跟踪性提高。
(8)在一些实施方式中，根据上述(7)的结构，其中，
所述第1电机其构成为，可由所述第1涡轮机驱动而进行再生运转。
根据上述(8)的结构，在第1涡轮机中发生多余输出时，通过以第1电机进行再生运转，能够回收剩余能量。由此，能够提高燃料电池发电系统的效率。
(9)在一些实施方式中，根据上述(6)至(8)的任意结构，其中，
所述至少1个压缩机，包括在所述氧化性气体供给线路上与所述第1压缩机串联设置的第2压缩机(8)。
根据上述(9)的结构，因为并用第1压缩机、和与第1压缩机串联设置的第2压缩机，所以作为第1压缩机能够采用容量较低的压缩机。因此，用于驱动第1压缩机的第1电机也能够采用输出功率较小的，由此，既能够有效抑制成本增大，又能够使燃料电池的负载跟踪性提高。
(10)在一些实施方式中，根据上述(9)的结构，其中，
所述至少1个涡轮机，包括以驱动所述第2压缩机的方式构成的第2涡轮机(14)。
根据上述(10)的结构，并用由第1电机驱动的第1压缩机、和由第2涡轮机驱动的第2压缩机。因此，需要使燃料电池的输出变化时，即使在驱动第2涡轮机的燃料电池的排气不具有足够能量的情况下，也能够以第1电机弥补不足部分，迅速调节第1压缩机的转速，使氧化性气体向燃料电池的供给量迅速变化。因此，能够增大燃料电池的输出变化速度，能够使燃料电池的负载跟踪性提高。
(11)在一些实施方式中，根据上述(9)或(10)的结构，其中，
所述发电系统，具备用于驱动所述第2压缩机的第2电机(19)。
根据上述(11)的结构，并用由第1电机驱动的第1压缩机、和由第2电机驱动的第2压缩机8。因此，即使在起动时等，当驱动第2涡轮机的来自燃料电池的排气不具有足够能量的情况下，也能够以第2电机弥补不足部分，将第1压缩机的转速调节至必要的值，使氧化性气体向燃料电池的供给量达成期望量。因此，能够更平稳的起动并能够增大燃料电池部的输出变化速度，能够使燃料电池部的负载跟踪性提高。
以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受上述实施方式限定，也包括将上述实施方式加以变形的方式，和使这些方式适宜组合的方式。
在本说明书中，“在某一方向上”，“沿某一方向”，“平行”，“正交”，“中心”，“同心”或“同轴”等表示相对性或绝对性的配置的表达，不仅仅严密表示这样的配置，也表示有公差，或以能够得到相同功能程度的角度和距离而相对位移的状态。
例如，“相同”，“等同”和“均质”等的物事表示同等状态的表达，不仅表示严格等同的状态，也表示存在公差，或存在能够得到相同功能程度的差异的状态。
另外，在本说明书中，表示四边形和圆柱形等的形状的表达，不仅表示几何学上严格意义的四边形和圆柱形等形状，也表示在能够得到相同效果的范围内，包含凹凸部或倒角部等的形状。
另外，在本说明书中，“具备”，“包括”或“具有”一个组成部分这样的表达，并非是排除其他组成部分的存在的排他性的表达。
符号说明
1 发电系统(燃料电池发电系统)
2 燃料电池部
4 压缩机
6 第1压缩机
8 第2压缩机
10 涡轮机
12 第1涡轮机
14 第2涡轮机
16 燃烧器
17 电机(第1电机)
18 电机/发电机(第1电机)
19 第2电机
20 逆变器
21 第1直流电路
22 第2直流电路
23 电源转换器
24 DC/DC斩波器
25 交流交流转换器
26 直流交流转换器
27 输电线路
28 交流电路
29 开关
30 蓄电池
34 电机用蓄电池
36 DC/DC斩波器
40 燃料供给线路
42 燃料气体排气线路
44 氧化性气体供给线路
46 氧化性气体排气线路
50 控制器
90 电力系统
91 电力系统
92 独立电源系统
101 电池堆
103 基体管
105 燃料电池单元
107 连接体
109 燃料侧电极
111 固体电解质膜
113 氧侧电极
115 导线膜
201 SOFC模块(燃料电池模块)
203 SOFC盒
205 压力容器
207 燃料气体供给管
207a 燃料气体供给支管
209 燃料气体排放管
209a 燃料气体排放支管
215 发电室
217 燃料气体供给集管
219 燃料气体排放集管
221 氧化性气体供给集管
223 氧化性气体排放集管
225a 上部管板
225b 下部管板
227a 上部绝热体
227b 下部绝热体
229a 上部罩壳
229b 下部罩壳
231a 燃料气体供给孔
231b 燃料气体排出孔
233a 氧化性气体供给孔
233b 氧化性气体排出孔
235a 氧化性气体供给间隙
235b 氧化性气体排出间隙
237a 密封构件
237b 密封构件

Claims (11)

1.一种燃料电池发电系统，其具备：
燃料电池；
至少1个压缩机，所述压缩机设在用于向所述燃料电池供给氧化性气体的氧化性气体供给线路上；
第1电机，所述第1电机构成为，能够驱动所述至少1个压缩机之中的第1压缩机；
1个以上的电源转换器，所述电源转换器设于所述第1电机与电力系统之间，能够调节所述第1电机的扭矩。
2.根据权利要求1所述的燃料电池发电系统，其中，具备用于控制所述1个以上的电源转换器的控制器，所述控制器以实现与所述燃料电池的输出请求值相对应的所述氧化性气体向所述燃料电池的供给量的方式，调节所述第1电机的扭矩，如此控制所述1个以上的电源转换器。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池发电系统，其中，所述1个以上的电源转换器，包括设于所述电力系统与所述第1电机之间的交流交流转换器。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池发电系统，其中，
所述1个以上的电源转换器，包括：
逆变器，所述逆变器设于所述燃料电池与所述电力系统之间；
直流交流转换器，所述直流交流转换器设于所述燃料电池与所述逆变器之间的第1直流电路之间。
5.根据权利要求4所述的燃料电池发电系统，其中，具备电机用蓄电池，所述电机用蓄电池连接于所述逆变器与所述第1电机之间的第2直流电路。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池发电系统，其中，具备至少1个涡轮机，所述涡轮机构成为，由来自所述燃料电池的排气驱动，并且驱动所述至少1个压缩机之中的任意一个。
7.根据权利要求6所述的燃料电池发电系统，其中，所述至少1个涡轮机，包括以驱动所述第1压缩机的方式构成的第1涡轮机。
8.根据权利要求7所述的燃料电池发电系统，其中，所述第1电机构成为，被所述第1涡轮机驱动，能够进行再生运转。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的燃料电池发电系统，其中，所述至少1个压缩机，包括在所述氧化性气体供给线路上与所述第1压缩机串联设置的第2压缩机。
10.根据权利要求9所述的燃料电池发电系统，其中，所述至少1个涡轮机，包括以驱动所述第2压缩机的方式构成的第2涡轮机。
11.根据权利要求9或10所述的燃料电池发电系统，其中，具备用于驱动所述第2压缩机的电机。
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