JP2014089931A

JP2014089931A - 発電システム及び発電システムにおける燃料電池の運転方法

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Publication number: JP2014089931A
Application number: JP2012240676A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Nakamoto; 行政中本; Kazunori Fujita; 和徳藤田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP6057670B2

Abstract

【課題】ガスタービンから燃料電池に供給される圧縮空気の圧力を一定に保つこと。
【解決手段】圧縮機２１と燃焼器２２を有するガスタービン１１と、空気極及び燃料極を有するＳＯＦＣ１３と、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極に供給する第２圧縮空気供給ライン３１と、第２圧縮空気供給ライン３１に設けられる制御弁６１と、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁６１とＳＯＦＣ１３の空気極との間に設けられて空気極に供給される圧縮空気Ａ２の圧力を検出する検出器６３と、検出器６３により検出された圧力の変動に応じて空気極に供給される圧縮空気Ａ２の圧力を一定とする態様で制御弁６１の開度を制御する制御装置６２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電システム及び発電システムにおける燃料電池の運転方法に関するものである。

燃料電池としての固体酸化物形燃料電池（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ：以下ＳＯＦＣ）は、用途の広い高効率な燃料電池として知られている。このＳＯＦＣは、イオン導電率を高めるために作動温度が高くされているので、ガスタービンの圧縮機から吐出された空気を空気極側に供給する空気（酸化剤）として使用することができる。また、ＳＯＦＣは、利用できなかった高温の燃料をガスタービンの燃焼器に燃料として使用することができる。

このため、例えば、下記特許文献１に記載されるように、高効率発電を達成することができる発電システムとして、ＳＯＦＣとガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたものが各種提案されている。この特許文献１に記載されたコンバインドシステムは、ＳＯＦＣと、このＳＯＦＣから排出された排燃料ガスと排出空気とを燃焼するガスタービン燃焼器と、空気を圧縮してＳＯＦＣに供給する圧縮機を有するガスタービンとを設けたものである。

特開２００９−２０５９３０号公報

上述した従来の発電システムの定格運転時において、ガスタービンは、発電状況に応じて運転状態が変動する。この場合、圧縮機の出口圧力が変動する。このため、ＳＯＦＣ側に供給する圧縮空気の圧力が安定しない。ＳＯＦＣは、空気極と燃料極との圧力を均等に制御して相互間に空気と燃料とが流入しない安定した状態で運転することが好ましく、供給される圧縮空気の圧力が不安定であると、その運転状態が不安定となり、発電効率が損なわれるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、ガスタービンから燃料電池に供給される圧縮空気の圧力を一定に保つことのできる発電システム及び発電システムにおける燃料電池の運転方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の発電システムは、圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、空気極及び燃料極を有する燃料電池と、前記圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を前記空気極に供給する圧縮空気供給ラインと、前記圧縮空気供給ラインに設けられる圧力制御弁と、前記圧縮空気供給ラインに設けられて前記空気極に供給される圧縮空気の圧力を検出する検出器と、前記検出器により検出された圧力の変動に基づいて前記空気極に供給される圧縮空気の圧力を一定とするように前記圧力制御弁の開度を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

従って、ガスタービンの圧縮機の出口側圧力が変動した場合、圧力制御弁の開度を制御することで、当該圧縮空気の圧力を補償する。そのため、ガスタービンから燃料電池に供給される圧縮空気の圧力が一定に保たれる。その結果、燃料電池は、一定圧力の圧縮空気で稼働されるため、運転状態が安定し、安定した発電を行うことができる。

本発明の発電システムでは、前記圧力制御弁が、複数の制御弁を並列して構成されていることを特徴とする。

従って、圧力制御弁の開度を制御する場合、例えば、先に流量調整範囲が小さい制御弁を制御し、その次に流量調整範囲の大きい制御弁を制御する。このように制御することで、流量調整範囲が比較的大きい制御弁の作動開始時での作動が不安定な範囲を、流量調整範囲が小さい制御弁により補うことが可能である。その結果、圧縮空気の圧力を一定にする制御を円滑かつ正確に行うことができる。また、複数の制御弁の流量調整範囲が同じであっても、順次開度を制御することで、圧縮空気の圧力を一定にする制御を円滑かつ正確に行うことができる。

また、本発明の発電システムにおける燃料電池の運転方法は、ガスタービンの圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を燃料電池の空気極に供給する工程と、前記燃料電池に供給される圧縮空気の圧力が変動した場合、前記圧縮空気の圧力を一定とするように前記圧縮空気の流量を調整する工程と、を有することを特徴とする。

従って、ガスタービンの圧縮機の出口側圧力が変動しても、圧縮空気の流量を調整し、当該圧縮空気の圧力を一定にする。そのため、ガスタービンから燃料電池に供給される圧縮空気の圧力が一定に保たれる。その結果、燃料電池は、一定圧力の圧縮空気で稼働されるため、運転状態が安定し、安定した発電を行うことができる。

本発明の発電システム及び発電システムにおける燃料電池の運転方法によれば、ガスタービンの圧縮機の出口側圧力が変動しても、圧縮空気の流量を調整することで、ガスタービンから燃料電池に供給される圧縮空気の圧力を一定に保つことができる。

図１は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図である。図２は、本実施例の発電システムにおける固体酸化物形燃料電池の運転時での圧縮空気の供給のフローチャートである。図３は、本発明の他の実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図である。図４は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る発電システム及び発電システムにおける燃料電池の運転方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

本実施例の発電システムは、固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣと称する。）とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたトリプルコンバインドサイクルシステム（登録商標）である。このトリプルコンバインドサイクルシステムは、ガスタービンコンバインドサイクル発電（ＧＴＣＣ）の上流側にＳＯＦＣを設置することにより、ＳＯＦＣ、ガスタービン、蒸気タービンの３段階で電気を取り出すことができるため、極めて高い発電効率を実現することができる。なお、以下の説明では、本発明の燃料電池として固体酸化物形燃料電池を適用して説明するが、この形式の燃料電池に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図、図２は、本実施例の発電システムにおけるＳＯＦＣの運転時での圧縮空気の供給のフローチャート、図３は、本発明の他の実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図、図４は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。

本実施例において、図４に示すように、発電システム１０は、ガスタービン１１及び発電機１２と、ＳＯＦＣ１３と、蒸気タービン１４及び発電機１５とを有している。この発電システム１０は、ガスタービン１１による発電と、ＳＯＦＣ１３による発電と、蒸気タービン１４による発電とを組み合わせることで、高い発電効率を得るように構成したものである。

ガスタービン１１は、圧縮機２１、燃焼器２２、タービン２３を有しており、圧縮機２１とタービン２３は、回転軸２４により一体回転可能に連結されている。圧縮機２１は、空気取り込みライン２５から取り込んだ空気Ａを圧縮する。燃焼器２２は、圧縮機２１から第１圧縮空気供給ライン２６を通して供給された圧縮空気Ａ１と、第１燃料ガス供給ライン２７から供給された燃料ガスＬ１とを混合して燃焼する。タービン２３は、燃焼器２２から排ガス供給ライン２８を通して供給された排ガス（燃焼ガス）Ｇにより回転する。なお、図示しないが、タービン２３は、圧縮機２１で圧縮された圧縮空気Ａ１が車室を通して供給され、この圧縮空気Ａ１を冷却空気として翼などを冷却する。発電機１２は、タービン２３と同軸上に設けられており、タービン２３が回転することで発電することができる。なお、ここでは、燃焼器２２に供給する燃料ガスＬ１として、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）を用いている。

ＳＯＦＣ１３は、還元剤としての高温の燃料ガスと酸化剤としての高温の空気（酸化性ガス）が供給されることで、所定の作動温度にて反応して発電を行うものである。このＳＯＦＣ１３は、圧力容器内に空気極と固体電解質と燃料極が収容されて構成される。空気極に圧縮機２１で圧縮された圧縮空気Ａ２が供給され、燃料極に燃料ガスが供給されることで発電を行う。なお、ここでは、ＳＯＦＣ１３に供給する燃料ガスＬ２として、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、水素（Ｈ_２）および一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ_４）などの炭化水素ガス、石炭など炭素質原料のガス化設備により製造したガスを用いている。また、ＳＯＦＣ１３に供給される酸化性ガスは、酸素を略１５％〜３０％含むガスであり、代表的には空気が好適であるが、空気以外にも燃焼排ガスと空気の混合ガスや、酸素と空気の混合ガスなどが使用可能である（以下、ＳＯＦＣ１３に供給される酸化性ガスを空気という）。

このＳＯＦＣ１３は、第１圧縮空気供給ライン２６から分岐した第２圧縮空気供給ライン（圧縮空気供給ライン）３１が連結され、圧縮機２１が圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極の導入部に供給することができる。この第２圧縮空気供給ライン３１は、供給する空気量を調整可能な制御弁３２と、圧縮空気Ａ２を昇圧可能なブロワ３３とが空気の流れ方向に沿って設けられている。制御弁３２は、第２圧縮空気供給ライン３１における空気の流れ方向の上流側に設けられ、ブロワ３３は、制御弁３２の下流側に設けられている。ＳＯＦＣ１３は、空気極で用いられた排空気Ａ３を排出する排空気ライン３４が連結されている。この排空気ライン３４は、空気極で用いられた排空気Ａ３を外部に排出する排出ライン３５と、燃焼器２２に連結される圧縮空気循環ライン３６とに分岐される。排出ライン３５は、排出する空気量を調整可能な制御弁３７が設けられ、圧縮空気循環ライン３６は、循環する空気量を調整可能な制御弁３８が設けられている。

また、ＳＯＦＣ１３は、燃料ガスＬ２を燃料極の導入部に供給する第２燃料ガス供給ライン４１が設けられている。第２燃料ガス供給ライン４１は、供給する燃料ガス量を調整可能な制御弁４２が設けられている。ＳＯＦＣ１３は、燃料極で用いられた排燃料ガスＬ３を排出する排燃料ライン４３が連結されている。この排燃料ライン４３は、外部に排出する排出ライン４４と、燃焼器２２に連結される排燃料ガス供給ライン４５とに分岐される。排出ライン４４は、排出する燃料ガス量を調整可能な制御弁４６が設けられ、排燃料ガス供給ライン４５は、供給する燃料ガス量を調整可能な制御弁４７と、燃料を昇圧可能なブロワ４８が燃料の流れ方向に沿って設けられている。制御弁４７は、排燃料ガス供給ライン４５における燃料ガスＬ３の空気の流れ方向の上流側に設けられ、ブロワ４８は、制御弁４７の燃料ガスＬ３の流れ方向の下流側に設けられている。

また、ＳＯＦＣ１３は、排燃料ライン４３と第２燃料ガス供給ライン４１とを連結する燃料ガス再循環ライン４９が設けられている。燃料ガス再循環ライン４９は、排燃料ライン４３の排燃料ガスＬ３を第２燃料ガス供給ライン４１に再循環する再循環ブロワ５０が設けられている。

蒸気タービン１４は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）５１で生成された蒸気によりタービン５２を回転するものである。この排熱回収ボイラ５１は、ガスタービン１１（タービン２３）からの排ガスライン５３が連結されており、空気と高温の排ガスＧとの間で熱交換を行うことで、蒸気Ｓを生成する。蒸気タービン１４（タービン５２）は、排熱回収ボイラ５１との間に蒸気供給ライン５４と給水ライン５５が設けられている。そして、給水ライン５５は、復水器５６と給水ポンプ５７が設けられている。発電機１５は、タービン５２と同軸上に設けられており、タービン５２が回転することで発電することができる。なお、排熱回収ボイラ５１で熱が回収された排ガスＧは、有害物質を除去されてから大気へ放出される。

ここで、本実施例の発電システム１０の作動について説明する。発電システム１０を起動する場合、ガスタービン１１、蒸気タービン１４、ＳＯＦＣ１３の順に起動する。

まず、ガスタービン１１にて、圧縮機２１が空気Ａを圧縮し、燃焼器２２が圧縮空気Ａ１と燃料ガスＬ１とを混合して燃焼し、タービン２３が排ガスＧにより回転することで、発電機１２が発電を開始する。次に、蒸気タービン１４にて、排熱回収ボイラ５１により生成された蒸気Ｓによりタービン５２が回転し、これにより発電機１５が発電を開始する。

続いて、ＳＯＦＣ１３では、まず、圧縮空気Ａ２を供給して昇圧を開始すると共に加熱を開始する。排出ライン３５の制御弁３７と圧縮空気循環ライン３６の制御弁３８を閉止し、第２圧縮空気供給ライン３１のブロワ３３を停止した状態で、制御弁３２を所定開度だけ開放する。すると、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２が第２圧縮空気供給ライン３１からＳＯＦＣ１３側へ供給される。これにより、ＳＯＦＣ１３側は、圧縮空気Ａ２が供給されることで圧力が上昇する。

一方、ＳＯＦＣ１３では、燃料極側に燃料ガスＬ２を供給して昇圧を開始する。排出ライン４４の制御弁４６と排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７を閉止し、ブロワ４８を停止した状態で、第２燃料ガス供給ライン４１の制御弁４２を開放すると共に、燃料ガス再循環ライン４９の再循環ブロワ５０を駆動する。すると、燃料ガスＬ２が第２燃料ガス供給ライン４１からＳＯＦＣ１３側へ供給されると共に、排燃料ガスＬ３が燃料ガス再循環ライン４９により再循環する。これにより、ＳＯＦＣ１３側は、燃料ガスＬ２が供給されることで圧力が上昇する。

そして、ＳＯＦＣ１３の空気極側の圧力が圧縮機２１の出口圧力になると、制御弁３２を全開にすると共に、ブロワ３３を駆動する。それと同時に制御弁３７を開放してＳＯＦＣ１３からの排空気Ａ３を排出ライン３５から排出する。すると、圧縮空気Ａ２がブロワ３３によりＳＯＦＣ１３側へ供給される。それと同時に制御弁４６を開放してＳＯＦＣ１３からの排燃料ガスＬ３を排出ライン４４から排出する。そして、ＳＯＦＣ１３における空気極側の圧力と燃料極側の圧力が目標圧力に到達すると、ＳＯＦＣ１３の昇圧が完了する。

その後、ＳＯＦＣ１３の反応（発電）が安定し、排空気Ａ３と排燃料ガスＬ３の成分が安定したら、制御弁３７を閉止する一方、制御弁３８を開放する。すると、ＳＯＦＣ１３からの排空気Ａ３が圧縮空気循環ライン３６から燃焼器２２に供給される。また、制御弁４６を閉止する一方、制御弁４７を開放してブロワ４８を駆動する。すると、ＳＯＦＣ１３からの排燃料ガスＬ３が排燃料ガス供給ライン４５から燃焼器２２に供給される。このとき、第１燃料ガス供給ライン２７から燃焼器２２に供給される燃料ガスＬ１を減量する。

ここで、ガスタービン１１の駆動による発電機１２での発電、ＳＯＦＣ１３での発電、蒸気タービン１４の駆動により発電機１５での発電が全て行われることとなり、発電システム１０が定常運転となる。

ところで、一般的な発電システムでは、ガスタービン１１は、発電状況に応じて運転状態が変動する。この場合、圧縮機２１の出口圧力が変動する。例えば、系統の周波数が下がったとき、周波数を戻すためにガスタービン１１の出力を上げる。つまり、燃料ガスＬ１の投入量を増やす。そうすると、タービン２３の入口温度が上がる。これに応じて圧縮機２１の出口圧力が上がることになる。このため、ＳＯＦＣ１３側に供給する圧縮空気Ａ２の圧力が安定しない。ＳＯＦＣ１３は、空気極と燃料極との圧力を均等に制御して相互間に空気と燃料とが流入しない安定した状態で運転することが好ましく、供給される圧縮空気Ａ２の圧力が不安定であると、その運転状態が不安定となり、発電効率が損なわれるおそれがある。

そこで、本実施例の発電システム１０では、図１に示すように、ＳＯＦＣ１３に供給される圧縮空気Ａ２の圧力を一定とするため、第２圧縮空気供給ライン３１におけるブロワ３３と制御弁３２との間に制御弁（圧力制御弁）６１を設け、制御装置（制御部）６２は、制御弁６１の開度を制御するようにしている。なお、制御弁６１は、第２圧縮空気供給ライン３１におけるブロワ３３の上流側（ブロワ３３よりもＳＯＦＣ１３側）に設けられていてもよい。

即ち、制御弁６１の開度を絞ると、ＳＯＦＣ１３に供給される圧縮空気Ａ２の流量が減少して圧力が下がる傾向となり、制御弁６１の開度を開けると、ＳＯＦＣ１３に供給される圧縮空気Ａ２の流量が増加して圧力が上がる傾向となる。この制御を行うため、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁３２の下流側であって、制御弁３２と圧縮機２１との間に、圧縮空気Ａ２の第１圧力を検出する第１検出器６３ａが設けられている。さらに、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁６１の上流側であって、制御弁６１とブロワ３３との間に、圧縮空気Ａ２の第２圧力を検出する第２検出器６３ｂが設けられている。そして、制御装置６２は、この検出器６３ａ，６３ｂが検出した圧力に基づいて制御弁６１の開度を制御する。なお、ＳＯＦＣ１３が定格運転されている状態で基準となる圧力は、ＳＯＦＣ１３に設けられている検出器（ＳＯＦＣ検出器）６４により検出され、制御装置６２に入力される。この検出器６４は、ＳＯＦＣ１３の空気極における圧力を検出する。

ここで、上述した制御装置６２による制御であって、本実施例の発電システム１０におけるＳＯＦＣ１３の運転方法について説明する。

制御装置６２は、ＳＯＦＣ１３が定格運転となったとき、ＳＯＦＣ１３に設けられている検出器６４により予め検出された圧力を基準圧力として記憶する。そして、この基準圧力となるように、検出器６３ａ，６３ｂが検出した圧縮空気Ａ２の圧力が所定圧力となるように制御弁６１の開度を制御する。このとき、制御装置６２は、第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力が所定圧力となるように制御弁６１の開度を制御し、第２検出器６３ｂ検出した圧縮空気Ａ２の圧力にて第１検出器６３ａが検出した圧力の確認を行う。

即ち、図２に示すように、ＳＯＦＣ１３の定格運転時において、第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力に変動があった場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御装置６２は、この検出された圧力に基づき制御弁６１の開度を制御する（ステップＳ２）。一方、第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力に変動がなければ（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御装置６２は、第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力を再び入力して監視を行う。そして、制御弁６１の開度を制御した結果、第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力が所定圧力となれば（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御装置６２は、本制御を終了し、ステップＳ１に戻って第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力を再び入力して監視を行う。一方、第１検出器６３ａが検出した圧縮空気Ａ２の圧力が所定圧力でなければ（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御装置６２は、ステップＳ２に戻って、第１検出器６３ａで検出された圧力に基づき制御弁６１の開度を制御する。

このように本実施例の発電システム１０にあっては、圧縮機２１と燃焼器２２を有するガスタービン１１と、空気極及び燃料極を有するＳＯＦＣ１３と、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極に供給する第２圧縮空気供給ライン３１と、第２圧縮空気供給ライン３１に設けられる制御弁６１と、第２圧縮空気供給ライン３１に設けられて空気極に供給される圧縮空気Ａ２の圧力を検出する検出器６３ａと、検出器６３ａにより検出された圧力の変動に基づいて空気極に供給される圧縮空気Ａ２の圧力を一定とするように制御弁６１の開度を制御する制御装置６２と、を有する。

従って、ＳＯＦＣ１３の空気極に供給される圧縮空気Ａ２の圧力が変動した場合、制御弁６１の開度を制御することで、当該圧縮空気Ａ２の圧力を一定にする。そのため、ガスタービン１１からＳＯＦＣ１３に供給される圧縮空気Ａ２の圧力が一定に保たれる。その結果、ＳＯＦＣ１３は、一定圧力の圧縮空気Ａ２で稼働されるため、運転状態が安定し、安定した発電を行うことができる。

また、本実施例の発電システムでは、図３に示すように、制御弁６１が、複数（本実施例では２つ）の制御弁６１ａ，６１ｂを並列して構成されていることが好ましい。例えば、制御弁６１ａは流量調整範囲が比較的大きく、制御弁６１ｂは流量調整範囲が比較的小さい。従って、制御弁６１の開度を制御する場合、制御装置６２は、先に流量調整範囲が小さい制御弁６１ｂを制御し、その次に流量調整範囲の大きい制御弁６１ａを制御する。このように制御することで、流量調整範囲が比較的大きい制御弁６１ａの作動開始時での作動が不安定な範囲を、流量調整範囲が比較的小さい制御弁６１ｂにより補うことが可能である。その結果、圧縮空気Ａ２の圧力を一定にする制御を円滑かつ正確に行うことができる。なお、複数の制御弁６１ａ，６１ｂは、必ずしも流量調整範囲が異なっていなくてもよく、順次開度を制御することで、圧縮空気Ａ２の圧力を一定にする制御を円滑かつ正確に行うことができる。

また、本実施例の発電システムにおける燃料電池の運転方法にあっては、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２をＳＯＦＣ１３の空気極に供給する工程と、ＳＯＦＣ１３に供給される圧縮空気Ａ２が変動した場合、圧縮空気Ａ２の圧力を一定とするように圧縮空気Ａ２の流量を調整する工程と、を有する。

従って、ＳＯＦＣ１３の空気極に供給される圧縮空気Ａ２の圧力が変動しても、圧縮空気Ａ２の流量を調整し、当該圧縮空気Ａ２の圧力を一定にする。そのため、ガスタービン１１からＳＯＦＣ１３に供給される圧縮空気Ａ２の圧力が一定に保たれる。その結果、ＳＯＦＣ１３は、一定圧力の圧縮空気Ａ２で稼働されるため、運転状態が安定し、安定した発電を行うことができる。

１０発電システム
１１ガスタービン
１２発電機
１３ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池：燃料電池）
１４蒸気タービン
１５発電機
２１圧縮機
２２燃焼器
２３タービン
３１第２圧縮空気供給ライン（圧縮空気供給ライン）
６１制御弁（圧力制御弁）
６１ａ，６１ｂ制御弁
６２制御装置（制御部）
６３検出器
６４検出器
Ａ１圧縮空気
Ａ２圧縮空気

本実施例の発電システムは、固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣと称する。）とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたトリプルコンバインドサイクル（ＴｒｉｐｌｅＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ：登録商標）である。このトリプルコンバインドサイクルは、ガスタービンコンバインドサイクル発電（ＧＴＣＣ）の上流側にＳＯＦＣを設置することにより、ＳＯＦＣ、ガスタービン、蒸気タービンの３段階で電気を取り出すことができるため、極めて高い発電効率を実現することができる。なお、以下の説明では、本発明の燃料電池として固体酸化物形燃料電池を適用して説明するが、この形式の燃料電池に限定されるものではない。

Claims

圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、
空気極及び燃料極を有する燃料電池と、
前記圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を前記空気極に供給する圧縮空気供給ラインと、
前記圧縮空気供給ラインに設けられる圧力制御弁と、
前記圧縮空気供給ラインに設けられて前記空気極に供給される圧縮空気の圧力を検出する検出器と、
前記検出器により検出された圧力の変動に基づいて応じて前記空気極に供給される圧縮空気の圧力を一定とするように前記圧力制御弁の開度を制御する制御部と、
を有することを特徴とする発電システム。
前記圧力制御弁が、複数の制御弁を並列して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
ガスタービンの圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を燃料電池の空気極に供給する工程と、
前記燃料電池に供給される圧縮空気の圧力が変動した場合、前記圧縮空気の圧力を一定とするように前記圧縮空気の流量を調整する工程と、
を有することを特徴とする発電システムにおける燃料電池の運転方法。