JP2019160639A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】固体酸化物形燃料電池を運転すべきか否かを適切に判定できる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムが備える運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される運転時指標値が所定の第１閾値以上であれば運転中のままにすべきと判定し、運転時指標値が第１閾値未満であれば停止させるべきと判定する運転時判定処理を行い、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される停止時指標値が所定の第２閾値以上であれば運転するべきと判定し、停止時指標値が第２閾値未満であれば停止中のままにすべきと判定する停止時判定処理を行い、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて第１閾値及び第２閾値を決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、運転により発生した電力を電力負荷部に供給し及び発生した熱を熱負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムに関する。

発電効率が高く、電力負荷に応じてその発電電力を変化させる電主発電方式で運転されることが多い固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を備える燃料電池システムでは、電力負荷が小さい場合、即ち、固体酸化物形燃料電池の発電電力が定格出力よりも小さい場合、コスト性や省エネルギー性などの点でのメリットが低くなることがある。そのため、メリットが大きくなる時期に固体酸化物形燃料電池が運転されるように、所定のタイミングで固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが大きくなるか否かを判定し、その判定結果に応じて固体酸化物形燃料電池を運転するのか或いは停止するのかを決定することが行われている。

例えば、特許文献１（特開２０１６−７６３６７号公報）には、運転により発生した電力を電力負荷部に供給し及び発生した熱を熱負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムが記載されている。この燃料電池システムでは、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われることを目的として、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での過去の所定期間での電力負荷の移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、その移動平均値が第１閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定され、その移動平均値が第１設定期間以上連続して第１閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定される。加えて、この燃料電池システムでは、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間での電力負荷の移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、その移動平均値が第２設定期間以上連続して第２閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定され、その移動平均値が第２閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定される。

特開２０１６−７６３６７号公報

固体酸化物形燃料電池の運転を行う場合、電力負荷だけでなく、外気温や上水温度なども、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが大きくなるか否かに関係してくると考えられる。例えば、外気温が高いと、その分だけ上水温度も高くなるため、固体酸化物形燃料電池から回収した熱で上水を温めるときの必要熱量が少なくなる。また、外気温が高いと、そもそも使用者による熱負荷装置での熱負荷が少なくなる。このような理由から、外気温が高い或いは上水温度が高いと、固体酸化物形燃料電池を運転したことで発生した熱が余るように、即ち、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが小さくなる。
従って、外気温や上水温度なども、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが大きくなるか否かの判定時に考慮することが好ましい。

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、固体酸化物形燃料電池を運転すべきか否かを適切に判定できる燃料電池システムを提供する点にある。

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、運転により発生した電力を電力負荷部に供給し及び発生した熱を熱負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備え、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、当該運転中での過去の前記電力負荷部での電力負荷から導出される運転時指標値が所定の第１閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記運転時指標値が前記第１閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定する運転時判定処理を行い、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、当該停止中での過去の前記電力負荷部での電力負荷から導出される停止時指標値が所定の第２閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記停止時指標値が前記第２閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する停止時判定処理を行う燃料電池システムであって、
前記運転制御装置は、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。

電力負荷が小さい状態が継続する場合に、その電力負荷の大きさに追従して固体酸化物形燃料電池の発電電力を小さくし続けると、コスト性や省エネルギー性などの点でのメリットが低くなることがある。
ところが本特徴構成では、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での過去の前記電力負荷部での電力負荷から導出される運転時指標値が所定の第１閾値以上であるか否かに基づいて、固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での過去の前記電力負荷部での電力負荷から導出される停止時指標値が所定の第２閾値以上であるか否かに基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、電力負荷部での電力負荷が大きい傾向にあれば、コスト性や省エネルギー性などの点でのメリットが大きくなると見なして固体酸化物形燃料電池の運転を行い、電力負荷部での電力負荷が小さい傾向にあれば、コスト性や省エネルギー性などの点でのメリットが小さくなると見なして固体酸化物形燃料電池の運転を停止する。

更に、運転制御装置は、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する。つまり、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に応じて、固体酸化物形燃料電池を運転すべきか或いは停止すべきかの判定結果が変わり得る燃料電池システムになる。
従って、固体酸化物形燃料電池を運転すべきか否かを適切に判定できる燃料電池システムを提供できる。

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記運転制御装置は、外気温が高いほど前記第１閾値及び前記第２閾値を大きい値に決定する点にある。

外気温が高いほど固体酸化物形燃料電池を運転したことで発生した熱が余るようになる、即ち、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが小さくなる。但し、電力負荷が大きくなるのであれば、固体酸化物形燃料電池の発電電力を大きくして高効率な運転を行うこともできる。
そこで本特徴構成によれば、運転制御装置は、外気温が高いほど第１閾値及び第２閾値を大きい値に決定する。つまり、固体酸化物形燃料電池をより大きな発電電力で運転できるのであれば、固体酸化物形燃料電池を運転することを許容し、固体酸化物形燃料電池を小さな発電電力でしか運転できないのであれば、固体酸化物形燃料電池を運転することを許容しないようにできる。その結果、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが小さくならない状態で固体酸化物形燃料電池の運転及び停止を切り替えることができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、上水温度が高いほど前記第１閾値及び前記第２閾値を大きい値に決定する点にある。

上水温度が高いほど固体酸化物形燃料電池を運転したことで発生した熱が余るようになる、即ち、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが小さくなる。但し、電力負荷が大きくなるのであれば、固体酸化物形燃料電池の発電電力を大きくして高効率な運転を行うこともできる。
そこで本特徴構成によれば、運転制御装置は、上水温度が高いほど第１閾値及び第２閾値を大きい値に決定する。つまり、固体酸化物形燃料電池をより大きな発電電力で運転できるのであれば、固体酸化物形燃料電池を運転することを許容し、固体酸化物形燃料電池を小さな発電電力でしか運転できないのであれば、固体酸化物形燃料電池を運転することを許容しないようにできる。その結果、固体酸化物形燃料電池を運転することのメリットが小さくならない状態で固体酸化物形燃料電池の運転及び停止を切り替えることができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定した仮の第１閾値及び仮の第２閾値のそれぞれを、前記固体酸化物形燃料電池の使用開始からの経過時間に応じて定まる所定の係数で除算して、前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する点にある。

固体酸化物形燃料電池は経年劣化などにより効率が低下する。そのため、効率が高い場合には固体酸化物形燃料電池の発電電力が小さくても運転することのメリットが充分に得られていたとしても、効率が低くなると固体酸化物形燃料電池の発電電力がより高くなければ運転することのメリットが充分に得ることができないという問題が生じる。
そこで本特徴構成では、運転制御装置は、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定した仮の第１閾値及び仮の第２閾値のそれぞれを、前記固体酸化物形燃料電池の使用開始からの経過時間に応じて定まる所定の係数で除算して、前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する。つまり、経年劣化により固体酸化物形燃料電池の発電性能が低下したとしても、その経年劣化を考慮して第１閾値及び第２閾値を定めることができる。

燃料電池システムの構成を示す図である。 燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。 燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。 外気温と第１閾値及び第２閾値との関係例を示すグラフである。 上水温度と第１閾値及び第２閾値との関係例を示すグラフである。 外気温及び上水温度と第１閾値及び第２閾値との関係例を示すグラフである。 固体酸化物形燃料電池の使用開始からの経過時間に応じて定まる所定の係数の例を示すグラフである。

以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る燃料電池システムを含む設備の構成について説明する。図１は、燃料電池システムを含む設備の構成を示す図である。図示するように、燃料電池システムは、運転により発生した電力を電力負荷部３に供給し及び発生した熱を熱負荷部４に供給する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）１と、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Ｃとを備える。尚、後述するように、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Ｃ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装置を用いて実現できる。

〔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Ｃ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。そして、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。また、受電電力供給ライン１４は商用電源１５に接続されている。その結果、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。

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が設けられ、その計測結果は運転制御装置Ｃに伝達される。そして、運転制御装置Ｃ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ことができる。但し、電力負荷計測手段１６で計測される電力負荷が、固体酸化物形燃料電池１の最低発電電力（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。或いは、固体酸化物形燃料電池１を定格出力などで動作させ、その場合にインバータ１２からの出力電力が電力負荷よりも大きい場合にも、余剰電力が発生する。商用電源１５への電力の逆潮流が可能な場合には、その余剰電力を商用電源１５へ供給してもよい。商用電源１５への電力の逆潮流が認められていない場合には、その余剰電力を熱に代えて回収する余剰電力消費用の電気ヒータ９で消費してもよい。

電気ヒータ９は、複数の抵抗加熱器から構成され、排熱回収用ポンプ７の作動により排熱回収路６を通流する湯水を加熱する。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Ｃが制御する。

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。

〔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。貯湯タンク２の下部には、給水路１７を介して上水が供給される。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Ｃが制御する。例えば、運転制御装置Ｃ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から排出される熱の回収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。そして、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。

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Ｃ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Ｃ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、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ように構成されている。

貯湯タンク２の上部に貯留されている相対的に高温の湯水は、貯湯タンク２の上部に接続されている湯水供給路５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Ｃ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。

次に、燃料電池システムの運転態様について説明する。
図２及び図３は、燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、当該運転中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される運転時指標値が所定の第１閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定し、運転時指標値が第１閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止させるべきと判定する運転時判定処理を行い、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、当該停止中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される停止時指標値が所定の第２閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、停止時指標値が第２閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定する停止時判定処理を行う。

〔運転時判定処理〕
図２は、固体酸化物形燃料電池１の運転時に行われる運転時判定処理を説明するフローチャートである。
運転制御装置Ｃは、電力負荷計測手段１６で計測された電力負荷部３での１時間毎の電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、１日の所定のタイミング（例えば、午前０時になって日付が変わったタイミングなど）で図２のフローチャートで示す処理を１度行って、固体酸化物形燃料電池１の運転を継続するべきなのか或いは運転を停止するべきなのかを判定する。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

工程＃１０において運転制御装置Ｃは、現在が月の最後の日であるか否かを判定し、そうであるならば工程＃１１に移行し、そうでないならばこのフローチャートを終了する。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間（１カ月）以上は連続させることが制約条件になっている。工程＃１１において運転制御装置Ｃは、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて第１閾値を導出する。外気温は外気温度センサＴ１で測定され、上水温度は給水路１７に設けられた上水温度センサＴ２によって測定される。

図４は、外気温と第１閾値及び第２閾値との関係例を示すグラフである。図示するように、外気温が高いほど第１閾値及び第２閾値が大きい値に決定される。例えば、外気温が２０℃以下であれば第１閾値及び第２閾値は１７０Ｗで一定であり、外気温が２０℃より大きければ外気温の上昇に伴って第１閾値及び第２閾値は比例して増加する関係になっている。

図５は、上水温度と第１閾値及び第２閾値との関係例を示すグラフである。図示するように、上水温度が高いほど第１閾値及び第２閾値が大きい値に決定される。例えば、上水温度が２０℃以下であれば第１閾値及び第２閾値は１７０Ｗで一定であり、外気温が２０℃より大きければ外気温の上昇に伴って第１閾値及び第２閾値は比例して増加する関係になっている。

次に、工程＃１２において運転制御装置Ｃは、運転中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される運転時指標値が所定の第１閾値以上であるか否かを判定する。本実施形態では、運転中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される運転時指標値は、当月の１ヶ月間での１時間毎の電力負荷のデータの平均値である。よって、運転制御装置Ｃは、例えば、当月の１ヶ月間での１時間毎の電力負荷のデータの平均値（運転時指標値）が「２００Ｗ」であり、第１閾値が「１７０Ｗ」であれば、運転時指標値が第１閾値以上であるため運転継続するべきと判定する（工程＃１３）。
尚、運転制御装置Ｃは、上記運転時指標値が第１閾値未満であれば、工程＃１４に移行して固体酸化物形燃料電池１を運転停止するべきと判定する。

〔停止時判定処理〕
図３は、固体酸化物形燃料電池１の停止時に行われる停止時判定処理を説明するフローチャートである。

工程＃２０において運転制御装置Ｃは、現在が月の最後の日であるか否かを判定し、そうであるならば工程＃２１に移行し、そうでないならばこのフローチャートを終了する。つまり、停止中である期間を所定の下限運転期間（１カ月）以上は連続させることが制約条件になっている。工程＃２１において運転制御装置Ｃは、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて第２閾値を導出する。第２閾値の導出手法は上述した第１閾値の導出手法と同様である。

次に、工程＃２２において運転制御装置Ｃは、停止中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される停止時指標値が所定の第２閾値以上であるか否かを判定する。本実施形態では、停止中での過去の電力負荷部３での電力負荷から導出される運転時指標値は、当月の１ヶ月間での１時間毎の電力負荷のデータの平均値である。よって、運転制御装置Ｃは、例えば、当月の１ヶ月間での１時間毎の電力負荷のデータの平均値（停止時指標値）が「２５０Ｗ」であり、第２閾値が「２００Ｗ」であれば、停止時指標値が第２閾値以上であるため運転開始するべきと判定する（工程＃２３）。
尚、運転制御装置Ｃは、上記停止時指標値が第２閾値未満であれば、工程＃２４に移行して固体酸化物形燃料電池１の運転停止を継続するべきと判定する。

以上のように、運転制御装置Ｃは、外気温又は上水温度に基づいて前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する。つまり、外気温又は上水温度に応じて、固体酸化物形燃料電池１を運転すべきか或いは停止すべきかの判定結果が変わり得る燃料電池システムになる。その結果、固体酸化物形燃料電池１を運転した場合でのコスト性や省エネルギー性などの点でのメリットを確保できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の燃料電池システム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。

＜２＞
上記実施形態では、第１閾値及び第２閾値が、外気温に基づいて決定される例（図４）及び上水温度に基づいて決定される例（図５）を説明したが、第１閾値及び第２閾値が外気温及び上水温度の両方に基づいて決定されてもよい。図６は、外気温及び上水温度と第１閾値及び第２閾値との関係例を示すグラフである。図示するように、外気温が高いほど第１閾値及び第２閾値が大きい値になり、且つ、上水温度が高いほど第１閾値及び第２閾値が大きい値になるように、第１閾値及び第２閾値が決定される。

＜３＞
固体酸化物形燃料電池１は経年劣化などにより効率が低下する。そのため、効率が高い場合には固体酸化物形燃料電池１の発電電力が小さくても運転することのメリットが充分に得られていたとしても、効率が低くなると固体酸化物形燃料電池１の発電電力がより高くなければ運転することのメリットが充分に得ることができないという問題が生じる。
そこで、第１閾値及び第２閾値を決定するとき、固体酸化物形燃料電池１の経年劣化を考慮してもよい。具体的には、運転制御装置Ｃは、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定した仮の第１閾値及び仮の第２閾値のそれぞれを、固体酸化物形燃料電池１の使用開始からの経過時間に応じて定まる所定の係数で除算して、第１閾値及び第２閾値を決定してもよい。

図７は、固体酸化物形燃料電池１の使用開始からの経過時間に応じて定まる所定の係数の例を示すグラフである。この場合、運転制御装置Ｃは、上述した図４及び図５及び図６を用いて説明した手法で仮の第１閾値及び仮の第２閾値を決定し、図７に示した経過時間に応じて決まる所定の係数でそれら仮の第１閾値及び仮の閾値を除算する。例えば、使用開始からの経過時間が１０年である場合、運転制御装置Ｃは、仮の第１閾値及び仮の第２閾値を、０．８という係数で除算すればよい。このように、経年劣化により固体酸化物形燃料電池１の発電性能が低下したとしても、その経年劣化を考慮して第１閾値及び第２閾値を定めることができる。

＜４＞
上記実施形態では、具体的な数値を挙げて燃料電池システムで行われる運転時判定処理及び停止時判定処理の内容などについて説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり適宜変更可能である。例えば、図４〜図７に示したグラフ等は例示目的で記載したものであり適宜変更可能である。また、運転中及び停止中である期間を所定の下限運転期間（１カ月）以上は連続させることを制約条件とする例について説明したが、その下限運転期間を別の数値に変更してもよい。

＜５＞
上記実施形態（別実施形態を含む）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。

本発明は、固体酸化物形燃料電池を運転すべきか否かを適切に判定できる燃料電池システムに利用できる。

１ 固体酸化物形燃料電池
３ 電力負荷部
４ 熱負荷部
Ｃ 運転制御装置
Ｔ１ 外気温度センサ
Ｔ２ 上水温度センサ

Claims (4)

1. 運転により発生した電力を電力負荷部に供給し及び発生した熱を熱負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備え、
   前記運転制御装置は、
   前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、当該運転中での過去の前記電力負荷部での電力負荷から導出される運転時指標値が所定の第１閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記運転時指標値が前記第１閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定する運転時判定処理を行い、
   前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、当該停止中での過去の前記電力負荷部での電力負荷から導出される停止時指標値が所定の第２閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記停止時指標値が前記第２閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する停止時判定処理を行う燃料電池システムであって、
   前記運転制御装置は、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する燃料電池システム。
2. 前記運転制御装置は、外気温が高いほど前記第１閾値及び前記第２閾値を大きい値に決定する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記運転制御装置は、上水温度が高いほど前記第１閾値及び前記第２閾値を大きい値に決定する請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
4. 前記運転制御装置は、外気温及び上水温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定した仮の第１閾値及び仮の第２閾値のそれぞれを、前記固体酸化物形燃料電池の使用開始からの経過時間に応じて定まる所定の係数で除算して、前記第１閾値及び前記第２閾値を決定する請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。

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