JP2023070602A - power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、SOFCを含むホットモジュールを用いた発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system using hot modules including SOFCs.
SOFC(Solid Oxide Fuel Cell,固体酸化物形燃料電池)を有するホットモジュールは、700乃至900℃程度で動作して発電する。ホットモジュールでは発電時に熱が発生するため、この熱は給湯や各種加熱用途、蒸気タービンやガスタービン等の熱機関の熱源などに用いられている。 A hot module having a SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) operates at about 700 to 900° C. to generate electricity. Since hot modules generate heat during power generation, this heat is used for hot water supply, various heating applications, and heat sources for heat engines such as steam turbines and gas turbines.
非特許文献1では、系統周波数制御とロードバランスの要求に応えるために、蒸気タービンから蒸気を取り出して高温蓄熱し、蓄えた熱エネルギーを発電プロセスに戻すことが可能であることについて開示されている。
Non-Patent
非特許文献2では、カスケード型潜熱蓄熱を組み合わせたコンバインドサイクルガスタービン発電に関して、スタートアップ時にはカスケード型潜熱蓄熱によって大量の熱エネルギーを蓄積することができること、負荷追従運転では、抽出された排気ガスが熱エネルギー貯蔵に使用でき、貯蔵された熱を放出して高温高圧の蒸気を生成し、蒸気タービンに供給できること、蓄熱された熱が排熱回収ボイラーを暖機状態に保つことで、プラントの再起動時間を短縮することについて開示されている。
In
非特許文献3では、予熱部及び蒸発部と過熱部との間に位相分離器を備えて再循環モードで運転されるソーラーフィールドと、蓄熱システムと、タービンとを備えた直接蒸気発生太陽光発電プラントについて開示されている。 [3], a direct steam generation photovoltaic power plant with a solar field operated in recirculation mode with a phase separator between preheating and evaporating and superheating sections, a heat storage system and a turbine. A plant is disclosed.
非特許文献4では、コンクリートプレヒータとPCMエバポレーターとコンクリートスーパーヒーターユニットを備える3つのストレージシステムについて開示されており、放熱時には、給水が予熱器で加熱された後、PCMストレージを循環して水の一部が蒸発し、水蒸気が蒸気ドラムで水と分離され、水蒸気がコンクリートユニットで過熱され、残りの水はPCMストレージに再循環されることについて開示されている。
Non-Patent
しかしながら、SOFCを含むホットモジュールは、起動や停止するまでに時間を要して、需要に応じて臨機応変に発電し難いという課題がある。 However, hot modules including SOFCs have the problem that it takes time to start and stop, making it difficult to flexibly generate power according to demand.
そこで、本発明では、SOFCを含むホットモジュールで生じた排熱を回収して蓄積しておき、ホットモジュールを柔軟に起動することができる発電システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power generation system capable of recovering and accumulating exhaust heat generated in a hot module including an SOFC and flexibly starting the hot module.
本発明の一つのコンセプトは、SOFCを含むホットモジュールと、ホットモジュールからの酸化剤ガスに含まれる熱を蓄える蓄熱ユニットと、を有する発電システムである。SOFCを含むホットモジュールと蓄熱ユニットとが接続されているため、ホットモジュールからの酸化剤ガス(例えば空気)を蓄熱ユニットに流すことにより蓄熱ユニットに酸化剤ガスの熱を蓄えることができる。そのため、蓄熱ユニットに蓄えられている熱を媒体路に流れる媒体(水)に与えて水蒸気とし、その水蒸気をタービンに流すことによりタービンを回転させることができ、タービンに接続した発電機により発電することができる。ホットモジュールにより発電していない際に、ホットモジュールからの酸化剤ガスを蓄熱ユニットに流すことにより蓄熱ユニットに酸化剤ガスの熱を蓄えておくことができ、つまりホットモジュールの排熱を蓄えることができる。そのため、ホットモジュールに流す酸化剤ガスを予め蓄熱ユニットを通してホットモジュールのカソード流路に流すことにより、蓄熱ユニットの熱によりホットモジュールの温度を作動時の温度近傍において維持することができる。このように、SOFCを含むホットモジュールで生じた排熱を蓄熱ユニットにより回収して蓄積しておき、ホットモジュールを柔軟に起動することができる。 One concept of the present invention is a power generation system having a hot module containing an SOFC and a thermal storage unit that stores heat contained in the oxidant gas from the hot module. Since the hot module including the SOFC and the heat storage unit are connected, the heat of the oxidant gas can be stored in the heat storage unit by flowing the oxidant gas (for example, air) from the hot module to the heat storage unit. Therefore, the heat stored in the heat storage unit is given to the medium (water) flowing in the medium path to generate steam, and the steam is made to flow through the turbine to rotate the turbine, and the generator connected to the turbine generates electricity. be able to. When the hot module is not generating electricity, the heat of the oxidant gas can be stored in the heat storage unit by flowing the oxidant gas from the hot module to the heat storage unit, that is, the exhaust heat of the hot module can be stored. can. Therefore, the temperature of the hot module can be maintained in the vicinity of the operating temperature by the heat of the heat storage unit by flowing the oxidant gas to be flowed to the hot module through the heat storage unit in advance to the cathode channel of the hot module. In this manner, the heat storage unit recovers and accumulates the exhaust heat generated in the hot module including the SOFC, and the hot module can be activated flexibly.
本発明によれば、SOFCを含むホットモジュールで生じた排熱を回収して蓄積しておき、ホットモジュールを柔軟に起動することができる、発電システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation system capable of recovering and accumulating exhaust heat generated in a hot module including an SOFC and flexibly starting the hot module.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。必要に応じて構成エレメントを適宜組み合わせたりその一部を除去したりすることが可能であり、これらも本発明の実施形態に含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is possible to appropriately combine the constituent elements or remove some of them as required, and these are also included in the embodiments of the present invention.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る発電システムの概略を示す図であり、発電又は蓄熱モードの状態での四方弁の内部接続を模式的に示すと共に酸化剤ガスを含む媒体の流れを示す図でもある。本発明の第1の実施形態に係る発電システム1は、SOFCを含むホットモジュール10と、蓄熱ユニット30とを含んで構成されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a power generation system according to a first embodiment of the present invention, schematically showing internal connections of four-way valves in a power generation or heat storage mode, and a medium containing an oxidant gas. It is also a diagram showing the flow. A
ホットモジュール10は、燃料ガスに含有される水素、炭化水素、アルコール、アンモニア等と、酸化剤ガスに含有される酸素とを、セルスタックにおいて反応させて発電する。ホットモジュール10には、燃料ガスが流れるアノード流路(図示を省略)と酸化剤ガスが流れるカソード流路(図示を省略)との間に電解質体(図示を省略)が配設されており、本発明の何れの実施形態においても、電解質体として固体酸化物セラミックスが用いられている。ホットモジュール10は、燃料を改質するための改質器(図示せず)を備えてもよいし、後述する燃焼器16を内蔵するようにしてもよい。
The
ホットモジュール10のアノード流路の上流側には、ブロワー11と予熱器12と混合器13とが順に設けられている。第1の燃料供給路51がブロワー11と予熱器12との間に設けられ、第2の燃料供給路52が予熱器12と混合器13との間に設けられ、第3の燃料供給路53が混合器13とホットモジュール10のアノード流路との間に設けられている。
A blower 11 , a
ホットモジュール10のアノード流路の下流側には、弁14とブロワー15とが設けられている。第1の燃料排ガス流路54がホットモジュール10のアノード流路と弁14との間に設けられ、第2の燃料排ガス流路55が弁14とブロワー15との間に設けられ、第3の燃料排ガス流路56がブロワー15と混合器13との間に設けられ、第4の燃料排ガス流路57が弁14と予熱器12との間に設けられ、第5の燃料排ガス流路58が予熱器12と燃焼器16との間に設けられている。
A valve 14 and a
ホットモジュール10のアノード流路の上流及び下流は上記のような構成により、予熱器12においてブロワー11で導入された燃料が第4の燃料排ガス流路57からの燃料排ガスの熱を用いて予熱されて第2の燃料供給路52に流れ、混合器13において第2の燃料供給路52からの燃料と第3の燃料排ガス流路56からの未反応燃料の排ガスを混合して第3の燃料供給路53に流すことができる。ホットモジュール10のアノード流路から流れ出た未反応燃料の排ガスは、弁14で、一部がブロワー15に流れ、一部が予熱器12に流れる。予熱器12に流れる未反応燃料の排ガスは、第5の燃料排ガス流路58を経由して燃焼器16に流れて後述する酸化剤ガス(ここでは、排気される酸化剤ガス)と混ざって燃焼する。
The upstream and downstream of the anode channel of the
ホットモジュール10が発電している際のカソード流路の上流側には、ブロワー21と予熱器22と予熱器23とが設けられている。第1の酸化剤ガス流路61がブロワー21と予熱器22との間に設けられ、第2の酸化剤ガス流路62が予熱器22と予熱器23との間に設けられ、第3の酸化剤ガス流路63が予熱器23と四方弁24との間に設けられ、第4の酸化剤ガス流路64が四方弁24とホットモジュール10のカソード流路との間に設けられている。
A
ホットモジュール10が発電している際のカソード流路の下流側には、蓄熱ユニット30との間に弁25が設けられている。第5の酸化剤ガス流路65がホットモジュール10のカソード流路と弁25との間に設けられ、第6の酸化剤ガス流路66が弁25と燃焼器16との間に設けられ、第7の酸化剤ガス流路67が弁25と蓄熱ユニット30との間に設けられている。
A
第8の酸化剤ガス流路68が、蓄熱ユニット30において第7の酸化剤ガス流路67に内部で接続されており、その第8の酸化剤ガス流路68が蓄熱ユニット30と四方弁24の間に設けられ、第9の酸化剤ガス流路69が四方弁24と予熱器22との間に設けられ、第10の酸化剤ガス流路70が予熱器22と酸化剤ガス用煙突26との間に設けられている。
An eighth oxidizing
燃焼排ガス流路71が、燃焼器16と予熱器23との間に設けられ、燃焼排ガス流路72が予熱器23と燃焼排ガス用煙突27との間に設けられている。
A
ホットモジュール10のカソード流路の上流及び下流が上記のような構成により、ホットモジュール10が発電している間又は蓄熱ユニット30に蓄熱されている間、四方弁24は、図1に模式的に示されているように、四つの入出力口のうち、第3の酸化剤ガス流路63と第4の酸化剤ガス流路64とが接続され、かつ、第8の酸化剤ガス流路68と第9の酸化剤ガス流路69とが接続されるように構成されている。
While the
四方弁24が図1に示されている状態では、予熱器22においてブロワー21で導入された空気等の酸化剤ガスが、第9の酸化剤ガス流路69の酸化剤ガスの熱により予熱されて予熱器23に流れ、予熱器23において予熱器22で予熱された空気等の酸化剤ガスが燃焼排ガス流路71中の燃焼排ガスの熱により予熱されて四方弁24に流れ、カソード流路に流れる。カソード流路から流出した未反応の酸化剤ガスを含む酸化剤ガス(排気される酸化剤ガス)が弁25に流れ、一部が燃焼器16に流れて未反応燃料ガスを燃焼し、燃焼排ガスが燃焼排ガス流路71に流れ予熱器23の熱源となり、燃焼排ガス流路72を経由して燃焼排ガス用煙突27から放出される。一方、カソード流路から流出した未反応の酸化剤ガスを含む排気される酸化剤ガスが弁25に流れ、一部が第7の酸化剤ガス流路67を経由して蓄熱ユニット30に流れて、排気される酸化剤ガスの熱が蓄熱ユニット30に蓄熱される。蓄熱ユニット30から流れ出た排気される酸化剤ガスが、第8の酸化剤ガス流路68に流れ、四方弁24を通じて予熱器22に流れて予熱器22の熱源となり、その後、第10の酸化剤ガス流路70を経由して酸化剤ガス用煙突26から放出される。
In the state where the four-
図2は、図1に示す発電システム1において、ホットモジュール10において発電されておらず、暖機モードでの酸化剤ガスを含む媒体の流れを示した図である。ホットモジュール10が暖機モードでは、四方弁24は、四つの入出力口のうち、第3の酸化剤ガス流路63と第8の酸化剤ガス流路68とが接続され、かつ、第4の酸化剤ガス流路64と第9の酸化剤ガス流路69とが接続されている。暖機モードでは、第5の燃料排ガス流路58には燃料排ガス,第6の酸化剤ガス流路66には酸化剤ガス,燃焼排ガス流路71及び燃焼排ガス流路72には燃焼排ガスは、基本的には流れていない。
FIG. 2 is a diagram showing the flow of the medium containing the oxidant gas in the warm-up mode in which no power is being generated in the
予熱器22においてブロワー21で導入された空気等の酸化剤ガスが、第9の酸化剤ガス流路69の酸化剤ガスの熱により予熱されて四方弁24に流れ、第8の酸化剤ガス流路68を経由して蓄熱ユニット30に流れる。蓄熱ユニット30に流れた空気等の酸化剤ガスが昇温し、第7の酸化剤ガス流路67を経由して弁25に流れる。弁25から第5の酸化剤ガス流路65を経由してホットモジュール10のカソード流路に流れる。カソード流路から流出した酸化剤ガスが、第4の酸化剤ガス流路64、四方弁24、第9の酸化剤ガス流路69を経由して予熱器22に流れて予熱器22の熱源となり、その後、第10の酸化剤ガス流路70を経由して酸化剤ガス用煙突26から放出される。
The oxidant gas such as air introduced by the
本発明の第1の実施形態では、四方弁24が、ホットモジュール10のカソード流路の一方の出入り口と蓄熱ユニット30の一方の出入り口との間に設けられ、蓄熱ユニット30におけるガス(酸化剤ガス)の流れる方向がSOFC運転時と暖機時とで逆向きになっている。
In the first embodiment of the present invention, the four-
具体的には、図1に示すように、四方弁24が、ホットモジュール10のカソード流路の一方の出入り口に接続される流路(具体的には第4の酸化剤ガス流路64)と、予熱器23に接続される流路(具体的には第3の酸化剤ガス流路63)と、蓄熱ユニット30に接続される流路(具体的には第8の酸化剤ガス流路68)と、予熱器22に接続される流路(具体的には第9の酸化剤ガス流路69)に、接続されるように設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the four-
ここで、予熱器22は、蓄熱ユニット30から流れる酸化剤ガスの熱を使用して、ブロワー21からホットモジュール10に流す酸化剤ガスを昇温するものである。予熱器23は、燃焼器16で未反応燃料ガスを燃焼させて生じた燃焼排ガスの熱を使用して、予熱器22からホットモジュール10に流す酸化剤ガスをさらに昇温するものである。
Here, the
ホットモジュール10が発電又は蓄熱モードでは、四方弁24により、図1に示すように、第3の酸化剤ガス流路63と第4の酸化剤ガス流路64とが接続され、第8の酸化剤ガス流路68と第9の酸化剤ガス流路69とが接続される。ホットモジュール10が暖機モードでは、図2に示すように、四方弁24により、第3の酸化剤ガス流路63と第8の酸化剤ガス流路68とが接続され、第4の酸化剤ガス流路64と第9の酸化剤ガス流路69とが接続される。
When the
以上説明したように、本発明の第1の実施形態に係る発電システム1は、ホットモジュール10に燃料ガスと酸化剤ガスをアノード流路、カソード流路にそれぞれ流しており、かつ発電しているモード又は蓄熱ユニット30に蓄熱しているモードにおいては、ホットモジュール10で生じた熱を蓄熱ユニット30に蓄熱しておき、ホットモジュール10を暖機しているモードでは、空気を含む低温の酸化剤ガスを蓄熱ユニット30で昇温してからホットモジュール10のカソード流路に流すことにより、蓄熱ユニット30の熱をホットモジュール10に伝達させることができる。これにより、SOFCを含むホットモジュールで生じた排熱を回収して蓄積しておき、ホットモジュールを柔軟に起動することができる、発電システムを提供することができる。
As described above, the
本発明の第1の実施形態に係る発電システム1では、ホットモジュール10が発電しているモード、蓄熱ユニット30が蓄熱しているモードでは、図1に示すように、酸化剤ガスがホットモジュール10と蓄熱ユニット30との間を紙面上時計回りに流れているが、ホットモジュール10が暖機モードでは、図2に示すように、酸化剤ガスがホットモジュール10と蓄熱ユニット30との間を紙面上反時計回りに流れている。このように、発電システム1では、ホットモジュール10と蓄熱ユニット30との間での酸化剤ガスの流れが、暖機モードと蓄熱モード(発電モードを含む)とでは逆になっている。
In the
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係る発電システムの概略を示す図であり、発電又は蓄熱モードの状態での二つの四方弁の内部接続を模式的に示すと共に酸化剤ガスを含む媒体の流れを示す図でもある。本発明の第2の実施形態に係る発電システム2は、SOFCを含むホットモジュール10と、蓄熱ユニット30とを含んで構成されている。ホットモジュール10内の構造、作用については第1の実施形態と同様なので説明を省略する。ホットモジュール10のアノード流路の上流側、下流側の構成及び配管については、第1の実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
FIG. 3 is a schematic diagram of a power generation system according to a second embodiment of the present invention, schematically showing the internal connection of two four-way valves in the power generation or heat storage mode, and containing oxidant gas. It is also a diagram showing the flow of the medium. A
ホットモジュール10が発電している際のカソード流路の上流側には、ブロワー21と予熱器22と予熱器23とが設けられている。第1の酸化剤ガス流路81がブロワー21と予熱器22との間に設けられ、第2の酸化剤ガス流路82が予熱器22と予熱器23との間に設けられ、第3の酸化剤ガス流路83が予熱器23と第1の四方弁24との間に設けられ、第4の酸化剤ガス流路84が第1の四方弁24と第2の四方弁28との間に設けられ、第5の酸化剤ガス流路85が第2の四方弁28とホットモジュール10のカソード流路との間に設けられている。
A
ホットモジュール10が発電している際のカソード流路の下流側には、第2の四方弁28との間に弁25が設けられている。第6の酸化剤ガス流路86がホットモジュール10のカソード流路と弁25との間に設けられ、第7の酸化剤ガス流路87が弁25と燃焼器16との間に設けられ、第8の酸化剤ガス流路88が弁25と第2の四方弁28との間に設けられている。
A
第9の酸化剤ガス流路89が、第2の四方弁28と蓄熱ユニット30との間に設けられており、第10の酸化剤ガス流路90が蓄熱ユニット30で第9の酸化剤ガス流路89に内部で接続されており、第10の酸化剤ガス流路90が第1の四方弁24に接続されるように設けられ、第11の酸化剤ガス流路91が第1の四方弁24と予熱器22との間に設けられ、第12の酸化剤ガス流路92が予熱器22と酸化剤ガス用煙突26との間に設けられている。
A ninth oxidant
燃焼排ガス流路93が、燃焼器16と予熱器23との間に設けられ、燃焼排ガス流路94が予熱器23と燃焼排ガス用煙突27との間に設けられている。
A
ホットモジュール10のカソード流路の上流及び下流が上記のような構成により、ホットモジュール10が発電している間又は蓄熱ユニット30に蓄熱されている間、第1の四方弁24は、図3に模式的に示されているように、四つの入出力口のうち、第3の酸化剤ガス流路83と第4の酸化剤ガス流路84とが接続され、かつ、第10の酸化剤ガス流路90と第11の酸化剤ガス流路91とが接続されるように構成されている。第2の四方弁28は、図3に模式的に示されているように、四つの入出力口のうち、第4の酸化剤ガス流路84と第5の酸化剤ガス流路85とが接続され、かつ、第8の酸化剤ガス流路88と第9の酸化剤ガス流路89とが接続されるように構成されている。
While the
第1の四方弁24及び第2の四方弁28が図3に示されている状態では、予熱器22においてブロワー21で導入された空気等の酸化剤ガスが、第11の酸化剤ガス流路91の酸化剤ガスの熱により予熱されて予熱器23に流れ、予熱器23において予熱器22で予熱された空気等の酸化剤ガスが燃焼排ガス流路93中の燃焼排ガスの熱により予熱されて第1の四方弁24に流れ、第4の酸化剤ガス流路84を経由して第2の四方弁28に流れ、第5の酸化剤ガス流路85を経由してカソード流路に流れる。カソード流路から流出した未反応の酸化剤ガスを含む排気される酸化剤ガスが第6の酸化剤ガス流路86を通じて弁25に流れ、一部が燃焼器16に流れて未反応燃料ガスを燃焼し、燃焼排ガスが燃焼排ガス流路93に流れ予熱器23の熱源となり、燃焼排ガス流路94を経由して燃焼排ガス用煙突27から放出される。一方、カソード流路から流出した未反応の酸化剤ガスを含む排気される酸化剤ガスが弁25に流れ、一部が第8の酸化剤ガス流路88を経由して第2の四方弁28を通じて第9の酸化剤ガス流路89に流れて蓄熱ユニット30に流れ、排気される酸化剤ガスの熱が蓄熱ユニット30に蓄熱される。蓄熱ユニット30から流れ出た排気される酸化剤ガスが、第10の酸化剤ガス流路90を経由して第1の四方弁24を通じて第11の酸化剤ガス流路91を経由して予熱器22に流れて予熱器22の熱源となり、その後、第12の酸化剤ガス流路92を経由して酸化剤ガス用煙突26から放出される。
In the state where the first four-
図4は、図2に示す発電システム2において、ホットモジュール10において発電されておらず、暖機モードでの酸化剤ガスを含む媒体の流れを示した図である。ホットモジュール10が暖機モードでは、第1の四方弁24は、図4に模式的に示されているように、四つの入出力口のうち、第3の酸化剤ガス流路83と第10の酸化剤ガス流路90とが接続され、かつ、第4の酸化剤ガス流路84と第11の酸化剤ガス流路91とが接続されるように構成されている。第2の四方弁28は、図4に模式的に示されているように、四つの入出力口のうち、第4の酸化剤ガス流路84と第8の酸化剤ガス流路88とが接続され、かつ、第5の酸化剤ガス流路85と第9の酸化剤ガス流路89とが接続されるように構成されている。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of the medium containing the oxidant gas in the warm-up mode in which no power is being generated in the
予熱器22においてブロワー21で導入された空気等の酸化剤ガスが、第11の酸化剤ガス流路91中の酸化剤ガスの熱により予熱されて予熱器23及び第3の酸化剤ガス流路83を経由して第1の四方弁24に流れ、第10の酸化剤ガス流路90を経由して蓄熱ユニット30に流れる。蓄熱ユニット30に流れた空気等の酸化剤ガスが蓄熱ユニット30で昇温し、第9の酸化剤ガス流路89を経由して第2の四方弁28に流れ、第5の酸化剤ガス流路85を経由してホットモジュール10のカソード流路に流れる。カソード流路から流出した酸化剤ガスが第6の酸化剤ガス流路86を通じて弁25に流れる。弁25から第8の酸化剤ガス流路88を通じて第2の四方弁28、第4の酸化剤ガス流路84、第1の四方弁24、第11の酸化剤ガス流路91を経由して予熱器22の熱源となり、その後、第12の酸化剤ガス流路92を経由して酸化剤ガス用煙突26から放出される。
The oxidant gas such as air introduced by the
本発明の第2の実施形態では、第1の四方弁24及び第2の四方弁28がホットモジュール10のカソード流路の入口、出口と蓄熱ユニット30の入口、出口との間に、設けられている。第1の四方弁24及び第2の四方弁28が共に切り替えられることにより、蓄熱ユニット30におけるガスの流れる方向がSOFC運転時と暖機時とで逆向きになり、かつ、ホットモジュール10におけるガスの流れる方向がSOFC運転時と暖機時とで一致する。
In the second embodiment of the present invention, a first four-
具体的には、図3に示すように、第1の四方弁24が、予熱器23に接続され酸化剤ガスが導入される流路(具体的には第3の酸化剤ガス流路83)と、第2の四方弁28に接続される流路(具体的には第4の酸化剤ガス流路84)と、予熱器22に接続されホットモジュール10のカソード流路から流れた酸化剤ガスを熱源としてホットモジュール10のカソード流路に流す酸化剤ガスを予熱する流路(具体的には第11の酸化剤ガス流路91)と、蓄熱ユニット30の出口に接続される流路(具体的には第10の酸化剤ガス流路90)に、接続されるように設けられる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the first four-
第2の四方弁28が、第1の四方弁24に接続される流路(具体的には第4の酸化剤ガス流路84)と、ホットモジュール10のカソード流路の入口に接続される流路(具体的には第5の酸化剤ガス流路85)と、ホットモジュール10のカソード流路の出口側で弁25に接続される流路(具体的には第8の酸化剤ガス流路88)と、蓄熱ユニット30の入口に接続される流路(具体的には第9の酸化剤ガス流路89)に、接続されるように設けられる。
A second four-
ここで、予熱器22は、酸化剤ガスの熱を使用して、ブロワー21からホットモジュール10に流す酸化剤ガスを昇温するものである。予熱器23は、燃焼器16で未反応燃料ガスを燃焼させて生じた燃焼排ガスの熱を使用して、予熱器22からホットモジュール10に流す酸化剤ガスをさらに昇温するものである。
Here, the
ホットモジュール10が発電又は蓄熱モードでは、図3に示すように、第1の四方弁24により、第3の酸化剤ガス流路83と第4の酸化剤ガス流路84とが接続され、かつ第10の酸化剤ガス流路90と第11の酸化剤ガス流路91とが接続される。第2の四方弁28により、第4の酸化剤ガス流路84と第5の酸化剤ガス流路85とが接続され、かつ第8の酸化剤ガス流路88と第9の酸化剤ガス流路89とが接続される。
When the
ホットモジュール10が暖機モードでは、図4に示すように、第1の四方弁24により、第3の酸化剤ガス流路83と第10の酸化剤ガス流路90とが接続され、かつ第4の酸化剤ガス流路84と第11の酸化剤ガス流路91とが接続される。第2の四方弁28により、第4の酸化剤ガス流路84と第8の酸化剤ガス流路88とが接続され、かつ第9の酸化剤ガス流路89と第5の酸化剤ガス流路85とが接続される。
When the
以上説明したように、本発明の第2の実施形態に係る発電システム2は、ホットモジュール10に燃料ガスと酸化剤ガスをアノード流路、カソード流路にそれぞれ流しており、かつ発電しているモード又は蓄熱ユニット30に蓄熱しているモードにおいては、ホットモジュール10で生じた熱を蓄熱ユニット30に蓄熱しておき、ホットモジュール10を暖機しているモードでは、空気を含む低温の酸化剤ガスを蓄熱ユニット30で昇温してからホットモジュール10のカソード流路に流すことにより、蓄熱ユニット30の熱をホットモジュール10に伝達させることができる。これにより、SOFCを含むホットモジュールで生じた排熱を回収して蓄積しておき、ホットモジュールを柔軟に起動することができる、発電システムを提供することができる。
As described above, the
本発明の第2の実施形態に係る発電システム2では、ホットモジュール10が発電しているモード、蓄熱ユニット30が蓄熱しているモードでは、図3に示すように、酸化剤ガスがホットモジュール10と蓄熱ユニット30との間を紙面上時計回りに流れている。ホットモジュール10が暖機モードである場合においても、図4に示すように、酸化剤ガスがホットモジュール10と蓄熱ユニット30との間を紙面上時計回りに流れている。このように、発電システム2では、第1の実施形態とは異なり、第1の四方弁24と第2の四方弁28とを設けることにより、ホットモジュール10と蓄熱ユニット30との間での酸化剤ガスの流れが、暖機モードと蓄熱モード(発電モードを含む)とで同じになっている。
In the
第1の実施形態に係る発電システム1及び第2の実施形態に係る発電システム2は、既設されているボイラーと蒸気タービンとを備えた火力発電プラントに併設される。図5は、既設されているボイラーと蒸気タービンとを備えた火力発電プラントへの併設状態を模式的に示す図である。
The
火力発電プラント3は、ボイラー110と蒸気タービン120とを備える。ボイラー110は、エコノマイザー(節炭器)111とエバポレーター(蒸発器)112とスーパーヒーター(過熱器)113とリヒーター(再熱器)114とで構成される。蒸気タービン120は、第1の蒸気タービン121と第2の蒸気タービン122と第3の蒸気タービン123とが同軸に配置されており、その軸が発電機130に接続されている。第1の蒸気タービン121は高圧蒸気タービンであり、第2の蒸気タービン122は中圧蒸気タービンであり、第3の蒸気タービン123は低圧蒸気タービンである。
The
火力発電プラント3においては、ボイラー110内に流す媒体(水)をエコノマイザー111で加熱してエバポレーター112内に通して蒸発させ、スーパーヒーター113で過熱する。過熱された媒体(水蒸気)は、第1の蒸気タービン121に導入されて、その一部がリヒーター114に流れて再加熱されて第2の蒸気タービン122に流れ、残りが予熱器131に流れる。
In the
第2の蒸気タービン122にリヒーター114からの媒体(水蒸気)が導入されて、その一部が抽出されて予熱器132に流れると同時に、一部が第3の蒸気タービン123に流れ、残りが脱気器(deaerator)133に流れる。
The medium (steam) from the
第3の蒸気タービン123に第2の蒸気タービン122からの媒体(水蒸気)が導入されて、その一部が段階的に抽出されて予熱器134、予熱器135、予熱器136に流れ、残りがコンデンサ137に流れて液化して媒体(水)がポンプ138により予熱器136に給水され、予熱器136から予熱器135に給水され、さらに、予熱器135から予熱器134に給水されて、脱気器133において、第2の蒸気タービン122からの媒体と共に脱気されてポンプ139に導入される。脱気された媒体がポンプ139によりポンプアップされ、予熱器132、予熱器131に順に流れ、エコノマイザー111に流れる。
A medium (steam) from the
このような火力発電プラント3に対して、図1乃至図4に示す蓄熱ユニット30の水の媒体路に蓄熱時、発電時には、バルブ9を開いて、予熱器131からの媒体(水)を蓄熱ユニット30に流し、蓄熱ユニット30からの媒体(水蒸気)を第1の蒸気タービン121に流すことで、第1の蒸気タービン121、第2の蒸気タービン122、第3の蒸気タービン123を回転させ、発電機130が発電する。
In such a
このように、本発明の第1の実施形態及び第2の実施形態に係る発電システム1、2は、既設の火力発電プラント3に併設することにより、蓄熱ユニット30を熱源としてトッピングしたり、単にSOFCを含むホットモジュールの追加、蒸気タービンへのガスタービンの追設によりリパワーリングしたりすることにより、発電効率を高めることができる。このような場合には、比較的小容量(例えば、数万kW程度)のSOFCを採用することができる。
Thus, the
さらには、蓄熱ユニット30の熱源により、第1の蒸気タービン121から第2の蒸気タービン122に流れる媒体を加熱することができる。図5に示すように、リヒーター用流路115,116を、蓄熱ユニット30とリヒーター114との間に設けるとよい。図1に示すように、第7の酸化剤ガス流路67から蓄熱ユニット30を経由して第8の酸化剤ガス流路68に酸化剤ガスが流れることによりホットモジュール10で生じた熱を蓄熱ユニット30に蓄えておく。図3に示すように、第9の酸化剤ガス流路89から蓄熱ユニット30を経由して第10の酸化剤ガス流路90に酸化剤ガスが流れることによりホットモジュール10で生じた熱を蓄熱ユニット30に蓄えておく。蓄熱ユニット30とリヒーター114との間に、リヒーター用流路115,116を用いて媒体を流すことより、蓄熱ユニット30の熱がリヒーター114での第1の蒸気タービン121から第2の蒸気タービン122に流れる媒体の再加熱に利用される。
Furthermore, the heat source of the
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る発電システムは、第2の実施形態に係る発電システム2において、蓄熱ユニットを三段の蓄熱槽とした場合である。この場合、既設の火力発電プラントに併設してもよいが、新たに、蒸気タービンと発電機を組み込んで、発電システム4として構成する。図6は、本発明の第3の実施形態に係る発電システムを模式的に示す図である。なお、第1の実施形態に係る発電システム1においても同様に三段の蓄熱槽を設けるようにしてもよい。
[Third Embodiment]
The power generation system according to the third embodiment of the present invention is the
発電システム4は、第2の実施形態に係る発電システム2において、蓄熱ユニット30が三段の蓄熱槽、即ち、第1の蓄熱槽31,第2の蓄熱槽32,第3の蓄熱槽33で構成されており、第2の四方弁28に接続された第9の酸化剤ガス流路89が第1の分岐路34に接続されており、第1の四方弁24に接続された第10の酸化剤ガス流路90が第2の分岐路35に接続されている。
In the
第1の分岐路34から第1の蓄熱槽31,第2の蓄熱槽32,第3の蓄熱槽33にそれぞれ第1の分流路36,37,38が接続され、第1の蓄熱槽31の内部を通じて第1の分流路36に第2の分流路39が接続され、第2の蓄熱槽32の内部を通じて第1の分流路37に第2の分流路40が接続され、第3の蓄熱槽33の内部を通じて第1の分流路38に第2の分流路41が接続され、第2の分流路39,40,41が第2の分岐路35に接続されている。
第1の蓄熱槽31には、予熱器131からの媒体を通すための第1の媒体路101が接続され、第1の蓄熱槽31により第1の媒体路101からの媒体に熱が加えられて昇温した媒体(水蒸気)となり、第2の媒体路102により第1の蓄熱槽31から第2の蓄熱槽32に流れる。第2の蓄熱槽32では、第2の媒体路102からの媒体(水蒸気)が過熱され、第3の媒体路103により第2の蓄熱槽32から第1の蒸気タービン121に流れ、第1の蒸気タービン121を回転させる。その後、第1の蒸気タービン121からの媒体が、第4の媒体路104により第3の蓄熱槽33に流れ、第3の蓄熱槽33により再加熱され、第5の媒体路105により第3の蓄熱槽33から第2の蒸気タービン122に流れ、第2の蒸気タービン122を回転させる。その後、第2の蒸気タービン122からの媒体が第6の媒体路106により第3の蒸気タービン123に流れ、第3の蒸気タービン123を回転させる。
The first
この発電システム4においては、第1の蒸気タービン121に導入された媒体(蒸気)の一部が第3の蓄熱槽33に流れ、残りが予熱器131に流れる。
In this
第2の蒸気タービン122に導入された媒体(水蒸気)の一部が抽出され第3の蒸気タービン123に流れ、残りが脱気器(deaerator)133に流れる。
A portion of the medium (steam) introduced into the
第3の蒸気タービン123に第2の蒸気タービン122からの媒体(水蒸気)が導入されて、その一部が段階的に抽出されて予熱器134、予熱器135、予熱器136に流れ、残りがコンデンサ137に流れて液化して媒体(水)がポンプ138により予熱器136に給水され、予熱器136から予熱器135に給水され、さらに、予熱器135から予熱器134に給水されて、脱気器133において、第2の蒸気タービン122からの媒体と共に脱気されてポンプ139に導入される。脱気した媒体は、ポンプ139でポンプアップされ、予熱器132、予熱器131に順に流れ、第1の媒体路101を経由して第1の蓄熱槽31に流れる。
A medium (steam) from the
このような発電システム4において、蓄熱ユニット30の水又は水蒸気の媒体路に、蓄熱時、発電時には、第1の媒体路101乃至第6の媒体路106に介在させたバルブ(図示せず)を開いて、予熱器131からの媒体(水)を蓄熱ユニット30に流し、蓄熱ユニット30からの媒体(水蒸気)を第1の蒸気タービン121に流すことで、第1の蒸気タービン121、第2の蒸気タービン122、第3の蒸気タービン123を回転させ、発電機130が発電する。また、蒸気タービンによる発電をしない場合には、第1の媒体路101乃至第6の媒体路106に介在させたバルブを閉じておけばよい。
In such a
本発明の第3の実施形態に係る発電システムは、第1の実施形態に係る発電システム1において、蓄熱ユニットを三段の蓄熱槽としてもよい。既設の火力発電プラントに併設してもよいが、新たに、蒸気タービンと発電機を組み込んで、発電システムとして構成してもよい。
In the
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る発電システムは、第1及び第2の実施形態に係る発電システム1,2において、ホットモジュール10を一台で構成しないで、容量の小さな複数台のホットモジュールを併設して構成されている。以下では、第2の実施形態に係る発電システム2を前提にして説明する。図7は、本発明の第4の実施形態に係る発電システムにおけるホットモジュールとそれに接続される流路を模式的に示す図である。
[Fourth embodiment]
A power generation system according to a fourth embodiment of the present invention is different from the
本発明の第4の実施形態に係る発電システムは、第2の実施形態に係る発電システム2において、ホットモジュール10を複数台併設して構成されている。図7では、ホットモジュール10が三台である場合を示しているが、二台でも四台以上でもよい。第3の燃料供給路53が分岐されてそれぞれホットモジュール10a,10b,10cの各アノード流路に接続されており、ホットモジュール10a,10b,10cの各アノード流路が一本に統合され第1の燃料排ガス流路54に接続されている。第4の酸化剤ガス流路64が三本に分岐されてそれぞれホットモジュール10a,10b,10cの各カソード流路に接続されており、ホットモジュール10a,10b,10cの各カソード流路が一本に統合され第5の酸化剤ガス流路65に接続されている。
A power generation system according to the fourth embodiment of the present invention is configured by installing a plurality of
これにより、小規模の量産化されたSOFC、ホットモジュールを並列接続させることで、ユーザのニーズに合せた発電システムを構築することができる。 As a result, by connecting small-scale mass-produced SOFCs and hot modules in parallel, it is possible to construct a power generation system that meets user needs.
[第5の実施形態]
図8は、本発明の第5の実施形態に係る発電システムの要部を模式的に示す図である。本発明の第5の実施形態に係る発電システム5は、第2の実施形態に係る発電システム2において、予熱器23と燃料排ガス用煙突27との間の燃焼排ガス流路94に水蓄熱槽95を介在させるように設け、第3の蒸気タービン123からの媒体をコンデンサ137により液化して、その媒体をポンプ138で給水した後、その一部を水蓄熱槽95に通して燃焼器16からの熱により予熱して脱気器133に流すことを可能にするものである。
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 is a diagram schematically showing main parts of a power generation system according to a fifth embodiment of the present invention. The
第5の実施形態によれば、SOFCを含むホットモジュールによる熱をより効率よく回収して再利用することができる。なお、第1の実施形態に係る発電システム1においても同様に水蓄熱槽を設けるようにしてもよい。
According to the fifth embodiment, the heat generated by the hot module including the SOFC can be recovered and reused more efficiently. A water heat storage tank may also be provided in the
[第6の実施形態]
図9は、本発明の第6の実施形態に係る発電システムの要部を模式的に示す図である。本発明の第6の実施形態に係る発電システム6は、第1の実施形態に係る発電システム1において、予熱器23からホットモジュール10のカソード流路に至る第3の酸化剤ガス流路63,第4の酸化剤ガス流路64の中途において、再生可能エネルギーの電力(例えば余剰電力等)を用いて加熱することにより、例えば太陽電池パネル96で生じた電力を用いて抵抗97で加熱することにより、第4の酸化剤ガス流路64を流れる酸化剤ガスを昇温する。これにより、SOFC停止時には、SOFCを含むホットモジュールを暖機すると共に、蓄熱ユニット30に蓄熱することができる。なお、第2の実施形態に係る発電システム2においても同様に予熱器23からホットモジュール10のカソード流路に至る第3の酸化剤ガス流路83、第5の酸化剤ガス流路85の中途において、再生可能エネルギーの電力(例えば余剰電力等)を用いて加熱することにより、例えば太陽電池パネルで生じた電力を用いて抵抗で加熱することにより、第5の酸化剤ガス流路85を流れる酸化剤ガスを昇温することができることは説明するまでもない。
[Sixth Embodiment]
FIG. 9 is a diagram schematically showing main parts of a power generation system according to a sixth embodiment of the present invention. A
[第7の実施形態]
第7の実施形態として、蓄熱ユニットについて詳細に説明する。蓄熱ユニットは、溶融塩や岩石、コンクリートで構成されていてもよい。蓄熱ユニットは、例えば金属PCM(Phase Change Materials)で構成されていることが好ましい。550℃乃至800℃の範囲の融点を有するものが多く、ホットモジュール10の暖機に適しているからである。具体的にはAl-Si合金が好ましく、Al-Si合金に対してFe、Cuなどが含まれる合金でもよい。
[Seventh Embodiment]
A heat storage unit will be described in detail as a seventh embodiment. The heat storage unit may be composed of molten salt, rock, or concrete. The heat storage unit is preferably made of, for example, metal PCM (Phase Change Materials). This is because most of them have a melting point in the range of 550° C. to 800° C. and are suitable for warming up the
蓄熱ユニット、蓄熱槽は、酸化剤ガス流路と媒体流路とが設けられている。発電システム1,2において、SOFCを含むホットモジュールが発電して蒸気タービンを回転させるモードでは、酸化剤ガス流路中の酸化剤ガスからの熱が蓄熱材に蓄えられ、その蓄熱材による熱により媒体流路中の媒体(水又は水蒸気)が昇温して、気化、過熱、再過熱される。発電システム1,2において、SOFCを含むホットモジュールが発電していないで蓄熱ユニットに蓄熱するモードでは、酸化剤ガス流路中の酸化剤ガスからの熱が蓄熱材に蓄えられる。発電システム1,2において、SOFCを含むホットモジュールを暖機するモードでは、酸化剤ガス流路中の酸化剤ガスに蓄熱材からの熱が伝達される。
The heat storage unit and the heat storage tank are provided with an oxidant gas channel and a medium channel. In the
図10A乃至図10Dは、蓄熱ユニットについての断面図である。蓄熱ユニット140Aは、図10Aに示すように、円環状に酸化剤ガスが流れる複数の第1の流路141があり、中心部に媒体(水、水蒸気)が流れる第2の流路142があり、第1の流路141と第2の流路142との間に蓄熱材143が充填されている。このとき、第1の流路141は複数のフィン構造を有してもよい。
10A to 10D are cross-sectional views of the heat storage unit. As shown in FIG. 10A, the
蓄熱ユニット140Bは、図10Bに示すように、円環状に酸化剤ガスが流れる複数の第1の流路141があり、中心部に媒体(水、水蒸気)が流れる第2の流路142があり、第1の流路141が第2の流路142の外側に隣接しており、第1の流路141の外側に蓄熱材143が設けられている。このとき、第1の流路141は複数のフィン構造を有してもよい。
As shown in FIG. 10B, the
蓄熱ユニット140Cは、図10Cに示すように、中心部に媒体(水、水蒸気)が流れる第2の流路142があり、第2の流路142の外側に蓄熱材143が設けられ、蓄熱材143において、第2の流路142を中心に同心円状に間隔をあけて酸化剤ガスが流れる複数の第1の流路141が設けられている。第2の流路142と一つの第1の流路141の断面積はほぼ等しい場合がある。
As shown in FIG. 10C, the
蓄熱ユニット140Dは、図10Dに示すように、中心部に媒体(水、水蒸気)が流れる第2の流路142があり、第2の流路142の外側に蓄熱材143が設けられ、蓄熱材143において、第2の流路142を中心に同心円状に間隔をあけて酸化剤ガスが流れる複数の第1の流路141が設けられている。図10Cとは異なり、第1の流路141は中心部からの半径が異なる複数(例えば二つ)の同心円上それぞれに、複数の第1の流路141が設けられている。第1の流路141は、第2の流路142の断面積よりも小さい。
As shown in FIG. 10D, the
図10A乃至図10Dに示すように、酸化剤ガスが流れる第1の流路141には拡大伝熱面などの伝熱促進が施されている。酸化剤ガスは媒体(水又は水蒸気)よりも熱伝達率が低いためである。
As shown in FIGS. 10A to 10D, the
図10A乃至図10Dに示すような伝熱促進は、本発明の実施形態に係る発電システムのみならず、酸化剤ガス(一般には排ガスという)で蓄熱し蒸気で取り出す蓄熱槽において、排ガス側の伝熱面積を増加させたり伝熱を促進させたりすることができる。また、より一般的に、気相排熱を蒸気として取り出す用途にも適し得る。 The promotion of heat transfer as shown in FIGS. 10A to 10D is not limited to the power generation system according to the embodiment of the present invention. It is possible to increase the heat area and promote heat transfer. It may also be more generally suitable for applications in which gas-phase waste heat is taken out as steam.
1,2,4,5,6:発電システム
9:バルブ
10,10a,10b,10c:ホットモジュール
11:ブロワー
12:予熱器
13:混合器
14:弁
15:ブロワー
16:燃焼器
20:蓄熱ユニット
21:ブロワー
22,23:予熱器
24:第1の四方弁(四方弁)
25:弁
26:酸化剤ガス用煙突
27:燃料排ガス用煙突
28:第2の四方弁
30,36A,36B,36C,36D:蓄熱ユニット
31:第1の蓄熱槽
32:第2の蓄熱槽
33:第3の蓄熱槽
34:第1の分岐路
35:第2の分岐路
36,37,38:第1の分流路
39,40,41:第2の分流路
51:第1の燃料供給路
52:第2の燃料供給路
53:第3の燃料供給路
54:第1の燃料排ガス流路
55:第2の燃料排ガス流路
56:第3の燃料排ガス流路
57:第4の燃料排ガス流路
58:第5の燃料排ガス流路
61,81第1の酸化剤ガス流路
62,82:第2の酸化剤ガス流路
63,83:第3の酸化剤ガス流路
64,84:第4の酸化剤ガス流路
65,85:第5の酸化剤ガス流路
66,86:第6の酸化剤ガス流路
67,87:第7の酸化剤ガス流路
68,88:第8の酸化剤ガス流路
69,89:第9の酸化剤ガス流路
70,90:第10の酸化剤ガス流路
71,72,93,94:燃焼排ガス流路
91:第11の酸化剤ガス流路
92:第12の酸化剤ガス流路
95:水蓄熱槽
96:太陽電池パネル
97:抵抗
101:第1の媒体路
102:第2の媒体路
103:第3の媒体路
104:第4の媒体路
105:第5の媒体路
106:第6の媒体路
110:ボイラー
111:エコノマイザー(節炭器)
112:エバポレーター(蒸発器)
113:スーパーヒーター(過熱器)
114:リヒーター(再熱器)
115,116:リヒーター用流路
120:蒸気タービン
121:第1の蒸気タービン
122:第2の蒸気タービン
123:第3の蒸気タービン
130:発電機
131,132,134,135,136:予熱器
133:脱気器(deaerator)
136,139:ポンプ
137:コンデンサ
141:第1の流路
142:第2の流路
143:蓄熱材
1, 2, 4, 5, 6: power generation system 9:
25: Valve 26: Oxidant Gas Chimney 27: Fuel Exhaust Gas Chimney 28: Second Four-Way Valves 30, 36A, 36B, 36C, 36D: Heat Storage Unit 31: First Heat Storage Tank 32: Second Heat Storage Tank 33 : Third heat storage tank 34: First branch 35: Second branch 36, 37, 38: First branch 39, 40, 41: Second branch 51: First fuel supply 52: Second fuel supply path 53: Third fuel supply path 54: First flue gas flow path 55: Second flue gas flow path 56: Third flue gas flow path 57: Fourth flue gas flow path Flow path 58: Fifth fuel exhaust gas flow path 61, 81 First oxidizing gas flow path 62, 82: Second oxidizing gas flow path 63, 83: Third oxidizing gas flow path 64, 84: Fourth oxidizing gas flow paths 65, 85: Fifth oxidizing gas flow paths 66, 86: Sixth oxidizing gas flow paths 67, 87: Seventh oxidizing gas flow paths 68, 88: Eighth Oxidant gas channels 69, 89: Ninth oxidant gas channels 70, 90: Tenth oxidant gas channels 71, 72, 93, 94: Flue gas channel 91: Eleventh oxidant gas Flow path 92: twelfth oxidant gas flow path 95: water heat storage tank 96: solar cell panel 97: resistor 101: first medium path 102: second medium path 103: third medium path 104: fourth Medium path 105: Fifth medium path 106: Sixth medium path 110: Boiler 111: Economizer (economizer)
112: Evaporator (evaporator)
113: Super heater (superheater)
114: Reheater (reheater)
115, 116: reheater flow path 120: steam turbine 121: first steam turbine 122: second steam turbine 123: third steam turbine 130:
136, 139: Pump 137: Condenser 141: First flow path 142: Second flow path 143: Heat storage material
Claims (9)
When the hot module is in a warmed-up state, the hot module is warmed up by using renewable energy power to raise the temperature of the gas in the flow path leading from the heat storage unit to the cathode flow path of the hot module. 9. The power generation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat storage unit stores heat while generating heat.
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