JPWO2005011034A1 - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

本発明の燃料電池システムは、燃料電池（１３）と、燃料電池システムの供給対象（１４）が発生させる電力又は熱の負荷の負荷値を検出する負荷値検出手段（１６）と、負荷値検出手段（１６）によって検出される前記負荷値の履歴を記憶する負荷値蓄積手段（１７）と、前記負荷値の履歴に基づいて、今後発生しうる負荷値を予測して、その予測負荷値を負荷値データとして記憶する負荷値予測手段（１８）と、前記負荷値データに基づいて、燃料電池（１３）の起動予定時刻を決定する、燃料電池システムである。

Description

本発明は、燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムに関する。
〔技術背景〕
従来の燃料電池システムとしては、経済的に発電運転を行うため、電力負荷や熱負荷の状況に応じて運転を変更するものがあった。例えば、電力負荷で必要とする電力を供給する場合に、その電力を燃料電池が発電するために要するコストと電力系統が供給するために要するコストを比較して、燃料電池が供給するか否かを判断して燃料電池の運転の是非を判断する燃料電池システムが記載されている（例えば、特開２００２−１９０３０８号公報）。
図１７は、特開２００２−１９０３０８号公報に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。図１７において、燃料生成装置１１は、天然ガスなどの原料を水蒸気を含む雰囲気下で改質反応を行い水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池１３に供給する。燃料電池１３は、燃料生成装置１１から供給された燃料ガスと酸化剤供給手段１２により供給された空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生させる。発生した電力は、電力供給手段１５により電力負荷１４に供給される。電力値検出手段１６は、電力負荷１４で使用される電力を検出し、制御装置２３は、検出された電力を燃料電池１３が発電し供給する場合のコストと電力系統が供給する場合のコストとを比較し、安い電力供給源を判定する。燃料電池１３が発電する場合の方が安ければ、電力供給手段１５は電力負荷１４に燃料電池１３から電力を供給する。
他方で、燃料電池システムは、発電を開始するまでに燃料電池などを含む各部の温度を発電可能な温度まで上げる必要があり、そのためのエネルギーが必要となる。しかしながら、上記のような従来の燃料電池システムでは、起動に必要とされるエネルギーが考慮されておらず、起動及び停止の回数が多い場合には実際のコストと算出されるコストとの乖離が大きくなるという問題があった。

本発明は、起動に係るエネルギーを考慮して合理的に燃料電池を運転させる燃料電池システムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、第１の本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池システムの供給対象が発生させる電力又は熱の負荷の負荷値を検出する負荷値検出手段と、前記負荷値検出手段によって検出される前記負荷値の履歴を記憶する負荷値蓄積手段と、前記負荷値の履歴に基づいて、今後発生しうる負荷値を予測して、その予測負荷値を負荷値データとして記憶する負荷値予測手段と、前記負荷値データに基づいて、前記燃料電池の起動予定時刻を決定する、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムは、電力供給対象の電力負荷を予測して起動予定時刻を決定することができるので、省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転する燃料電池システムを提供することができる。ここで、燃料電池の起動には、燃料電池自体のみならず燃料電池の起動に必要な諸設備、例えば、燃料生成装置、酸化剤供給手段等の起動も含まれる。
第２の発明は、前記負荷値は、前記燃料電池システムの電力供給対象の電力負荷である電力値であり、前記負荷値データが電力値データである、燃料電池システムである。
第３の発明は、電力供給に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する算出手段をさらに備え、前記算出手段が、所定の時間帯の前記電力値データに基づいて、前記燃料電池によって電力供給をする場合と電力系統によって電力供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統によって電力供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、燃料電池システムである。
第４の発明及び第１６の発明は、前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給、あるいは電力供給及び熱供給をする場合における電力供給、あるいは電力供給及び熱供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、燃料電池システムである。また、第５の発明及び第１７の発明は、前記算出手段は、前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムは、燃料電池の起動から発電開始までに費やされる一次エネルギー等を予測することができるので、より的確な運転の判断を行う燃料電池システムを提供することができる。
第６の発明及び第１８の発明は、原料から水素を含む燃料を生成する燃料生成装置をさらに備え、前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給、あるいは電力供給及び熱供給をする場合における電力供給あるいは電力供給及び熱供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する燃料電池システムである。また、第７の発明及び第１９の発明は、前記算出手段は、前記燃料生成装置の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムは、燃料生成装置の暖機も含めて、燃料電池の起動から発電開始までに費やされる一次エネルギー等を予測することができるので、より的確な運転の判断を行う燃料電池システムを提供することができる。
第８の発明及び第２０の発明は、入力手段をさらに備え、前記入力手段によって、前記算出手段の算出項目を一次エネルギー、二酸化炭素あるいはコストから選択することができる、燃料電池システムである。これによって、使用者が選好して燃料電池システムの動作を切り換えることができるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。
第９の発明及び第２１の発明は、表示手段をさらに備え、前記算出手段の算出値を用いて、前記燃料電池によって電力供給、あるいは電力供給及び熱供給をする場合と、電力系統によって電力供給、あるいは電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける一次エネルギー、二酸化炭素量あるいはコストのいずれかの差分を算出し、前記表示手段が、その差分を表示する、燃料電池システムである。これによって、使用者は、省エネルギー、地球温暖化の防止あるいは経済性を具体的な数字によって認知できるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。
第１０の発明は、前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段とをさらに備え、前記算出手段は、前記時間帯の前記電力値データに基づいて、前記蓄熱手段によって回収される熱量と、該熱量が外部の熱供給手段によって供給される場合において該熱量の供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかとをさらに算出することによって、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、燃料電池システムである。これによって、熱電併給をする燃料電池システムにおいても、燃料電池の起動から停止までが省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転する燃料電池システムを提供することができる。
第１１の発明は、前記起動予定時刻は、所定の更新時間毎に更新される、燃料電池システムである。これによって、定期的に動作の適否が判断されるので、より的確な運転の判断を行う燃料電池システムを提供することができる。
第１２の発明は、表示手段をさらに備え、前記表示手段は、前記起動予定時刻を表示する、燃料電池システムである。これによって、使用者は、燃料電池の起動停止を把握できるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。
第１３の発明は、前記表示手段は、過去の運転履歴を表示する、燃料電池システムである。これによって、使用者は、燃料電池の起動及び停止を把握できるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。
第１４の発明は、前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段と、前記蓄熱手段の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段とをさらに備え、前記負荷値は、前記燃料電池システムの熱供給対象の熱負荷である熱量値である、燃料電池システムである。これによって、熱電併給をする燃料電池システムが熱負荷に追従して燃料電池を運転する場合においても、燃料電池の起動から停止までが省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転する燃料電池システムを提供することができる。
第１５の発明は、熱供給及び電力供給に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する算出手段をさらに備え、前記算出手段が、所定の時間帯の前記熱量値データに基づいて、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、燃料電池システムである。
第２２の発明は、前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段と、前記蓄熱手段の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段と、選択手段とをさらに備え、前記選択手段によって、前記負荷値を、前記燃料電池システムの熱供給対象の熱負荷である熱量値、あるいは前記燃料電池システムの電力供給対象の電力負荷である電力値から選択し、該選択によって前記負荷値データが電力値データあるいは熱量値データのいずれかから選択される、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムの使用状況に応じて、熱負荷追従運転あるいは電力負荷追従運転を選択することができる。
第２３の発明は、前記負荷値蓄積手段は、在宅時及び留守時を区別して前記負荷値を蓄積し、前記選択手段によって、前記燃料電池の起動予定時刻の決定を、在宅時における前記電力値データに基づく決定と、留守時における前記電力値データに基づく決定と、在宅時における前記熱量値データに基づく決定と、留守時における前記熱量値データに基づく決定とから任意に選択することができる、燃料電池システムである。これによって、電力値及び熱量値の予測をより的確にすることができる。
第２４の発明は、前記燃料電池の起動予定時刻を任意に設定することができる運転時刻設定手段をさらに備える、燃料電池システムである。これによって、使用者の行動予定も考慮して燃料電池の起動を設定することができるので、より的確に燃料電池システムを運転させることができる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

図１は、本発明の実施の形態１による燃料電池システムの構成図である。
図２は、本発明の実施の形態１による燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。
図３は、本発明の実施の形態１による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図４は、本発明の実施の形態２による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図５は、本発明の実施の形態３による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図６は、本発明の実施の形態４による燃料電池システムの構成図である。
図７は、本発明の実施の形態４による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図８は、本発明の実施の形態５による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図９は、本発明の実施の形態６による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図１０は、本発明の実施の形態７による燃料電池システムの構成図である。
図１１は、本発明の実施の形態７による燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。
図１２は、本発明の実施の形態７による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図１３は、本発明の実施の形態８による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図１４は、本発明の実施の形態９による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。
図１５は、本発明の実施の形態１０による燃料電池システムの構成図である。
図１６は、本発明の実施の形態１０による燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。
図１７は、従来の燃料電池システムの構成図である。
参照符号一覧表
１１ 燃料生成装置
１２ 酸化剤供給手段
１３ 燃料電池
１４ 電力負荷
１５ 電力供給手段
１６ 電力値検出手段
１７ 電力値蓄積手段
１８ 電力値予測手段
１９ 運転制御手段
２０ 第１の算出手段
２１ 第２の算出手段
２２ 第３の算出手段
２３ 制御装置
２４ 冷却水経路
２５ 冷却水ポンプ
２６ 熱交換器
２７ 蓄熱手段
２８ 貯湯水経路
２９ 貯湯水ポンプ
３０ 熱負荷
３１ 熱供給手段
３２ 熱量値検出手段
３３ 熱量値蓄積手段
３４ 熱量値予測手段
３５ 熱供給系統
３６ 第４の算出手段
３９ 蓄熱量検出手段
４０ 第５の算出手段
４１ 燃料生成装置温度検出手段
４２ 表示手段

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す構成図である。本実施の形態における燃料電池システムは、天然ガスなどの原料から水素を含む燃料ガスを生成する燃料生成装置１１と、酸化剤を供給する酸化剤供給手段１２と、燃料生成装置１１から供給される燃料ガスと酸化剤供給手段１２から供給される空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により電力と熱を発生させる燃料電池１３と、燃料電池１３で発生した電力をエアコンや冷蔵庫などの電力負荷１４に供給する電力供給手段１５と、電力負荷１４で使用する電力を検出する電力値検出手段１６と、燃料電池システムの動作を制御する制御装置２３とで構成されている。
電力供給手段１５は、インバーター、開閉器などによって構成されている。
制御装置２３は、電力値検出手段１６の検出値を蓄積する電力値蓄積手段１７と、記憶された電力値の履歴から電力負荷１４で使用される電力値Ｗ_ｔ（ｔ分後の電力値Ｗ_ｔ）を予測し、その電力値Ｗ_ｔによって構成される電力値データを記憶する電力値予測手段１８と、運転制御手段１９と、表示手段４２とを有する。ここで、燃料電池１３の起動には、燃料電池１３自体のみならず燃料電池の起動に必要な諸設備、例えば、燃料生成装置１１、酸化剤供給手段１２等も含まれる。
運転制御手段１９は、電力値予測手段１８により記憶された電力値データに基づいて燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２及び停止予定時刻Ｔ_３を決定するとともに、これら時刻Ｔ_１、Ｔ_２及びＴ_３に基づいて、燃料電池１３を起動、発電開始及び停止させる。
さらに、ここでは、制御装置２３は、電力値データに基づく演算を行って演算結果を運転制御手段１９に提供する算出手段２０、２１、２２を備えている。第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３により発電して供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出する。
また、運転制御手段１９は、タイマー（図示せず）を備え、所定の更新時間毎に、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を更新するように動作させる。これによって、定期的に動作の適否が判定されるので、より的確な燃料電池システムの動作を実現することができる。
表示手段４２は、運転制御手段１９に設定されている起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を表示する。さらに、表示手段４２は、電力値蓄積手段１７に蓄積されている電力値の履歴の中から、過去の発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の間、すなわち燃料電システムの発電による電力値履歴を表示する。さらに、表示手段４２は、後述するステップＳ１４Ａ、Ｓ１４ＢあるいはＳ１４Ｃにおいて比較される値の間の差分を運転制御手段１９が演算し、その演算結果を表示する。これによって、使用者のエネルギー資源、環境負荷あるいは経済性への関心を呼び起こすことができる。
制御装置２３内は、例えばマイコンで構成されている。そして、制御装置２３が有する各手段１７乃至２２は、このマイコンの内部メモリに格納された所定のプログラム（以下時刻決定プログラムという）をＣＰＵが実行することによって実現される。そして、この時刻決定プログラムの実行において、必要なデータは、例えば、マイコンの内部メモリに記憶される。
以上のように構成された本実施の形態について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図２および図３は燃料電池システムの制御の流れ、すなわち時刻決定プログラムの内容を示すフローチャートである。
図２に示すように、ステップＳ１において、電力値検出手段１６は、継続的に電力値を検出し、電力値蓄積手段１７が、その検出された電力値を蓄積して記憶する。ここでは、電力値検出手段１６は、１秒間隔毎に電力値を検出する。
ステップＳ２において、電力値予測手段１８は、電力値蓄積手段１７に蓄積された電力値の履歴に基づいて、今後２４時間先までに電力負荷１４で使用されるであろう１分単位の電力値Ｗ_ｔを予測して、電力値データとして記憶する。
次に、運転制御手段１９は、電力値予測手段１８に記憶されている電力値データに基づいて、所定の値、ここでは燃料電池１３の最低発電量Ｗ_ｍｉｎより高い電力値が多く分布する時間帯を選定する。
ここでは、ステップＳ３において、運転制御手段１９が、時刻Ｔに現在時刻Ｔ_０を代入する。
ステップＳ４において、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ_１（例えば３０分間）後までの電力値Ｗ_ｔ（Ｗ_Ｔ〜Ｗ_Ｔ＋３０までの３０個）のＹ_１％以上（例えば８０％、２４個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_ｍｉｎ以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ５で、Ｔを起動予定時刻Ｔ_１と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ６で、Ｔから１分後の時刻をＴとし（Ｔ＝Ｔ＋１ｍｉｎ）、ステップＳ４に戻る。
ステップＳ７−１では、運転制御手段１９が、起動所要時間Ｔ_ｓ（例えば６０分間）を時刻Ｔに加え発電開始予定時刻Ｔ_２と仮定する。
ステップＳ７−２において、運転制御手段１９が、Ｔに発電開始予定時刻Ｔ_２を代入する。
ステップＳ７−３において、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ_１（例えば３０分間）後までの電力値Ｗ_ｔ（Ｗ_Ｔ〜Ｗ_Ｔ＋３０までの３０個）のＹ_１％以上（例えば８０％、２４個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_ｍｉｎ以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ８に進む。Ｎｏならば、ステップＳ７−４で、Ｔから（起動所要時間Ｔ_ｓ−１分）前の時刻をＴとし、ステップＳ４に戻る。
ステップＳ８では、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ_２（例えば６０分間）後までの電力値Ｗ_ｔ（Ｗ_Ｔ〜Ｗ_Ｔ＋６０までの６０個）のＹ_２％以上（例えば８０％、４８個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_ｍｉｎ未満であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ９で、Ｔを停止予定時刻Ｔ_３と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ１０で、Ｔから１分後の時刻をＴとし、ステップＳ８に戻る。
以上のようにして、燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図２のＩに続く図３のＩ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定される。
ステップＳ１１Ａにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔの発電に必要な原料ガス量Ｑ_{ＧＦＣＥｔ}を、燃料電池１３、燃料生成装置１１などを含めた燃料電池システムの発電効率Ｅ_ＷＥに基づいて（１）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＦＣＢに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間を燃料電池システムが発電して電力供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_ＦＣＥｔを（２Ａ）式により算出し、Ａ_ＦＣＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_ＦＣＥとする。
Ｑ_{ＧＦＣＥｔ} ＝ Ｗ_ｔ ／ Ｅ_ＷＥ （１）
Ａ_ＦＣＥｔ ＝ Ｑ_{ＧＦＣＥｔ} ・ Ａ_ＧＦＣＢ （２Ａ）
ステップＳ１２Ａにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出し、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_ＦＣＥと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳとを合計して第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ１とする。
ステップＳ１３Ａにおいて、第２の算出手段２１が、電力系統の単位電力当たりの一次エネルギー量Ａ_ＥＢに基づいて、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔを電力系統が供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_Ｅｔを（３Ａ）式により算出し、Ａ_ＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅとする。
Ａ_Ｅｔ ＝ Ｗ_ｔ ・ Ａ_ＥＢ （３Ａ）
ステップＳ１４Ａにおいて、運転制御手段１９が、第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ１と電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅとを比較する。第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ１が電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅ以下ならば、ステップＳ１５Ａに進み、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ１７Ａにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ１が電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅより大きければ、ステップＳ１６Ａに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１８Ａにおいて運転制御手段１９が時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図３のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。
以上により、燃料電池の起動時において費やされる一次エネルギー量も含めた燃料電池システムによって消費される一次エネルギー量と、電力系統によって消費される一次エネルギー量とを比較して燃料電池システムの運転及び停止の判断を行うことができる。これによって、燃料電池システムが頻繁に起動・停止をくり返すような運転状態においても、無駄なエネルギーの消費を抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態２は、実施の形態１における燃料電池システムの運転制御手段１９が二酸化炭素（以下ＣＯ_２と略す）の発生量において比較をして起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３により発電して供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ_２量を算出する。
したがって、実施の形態２における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態１の図１及び図２と同じ構成であるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図４に示すように、ステップＳ１１Ｂにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔの発電に必要な原料ガス量Ｑ_{ＧＦＣＥｔ}を、燃料電池システムの発電効率Ｅ_ＷＥに基づいて（１）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＦＣＢに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間を燃料電池システムが発電して電力供給する場合に発生するＣＯ_２量Ｂ_ＦＣＥｔを（２Ｂ）式により算出し、Ｂ_ＦＣＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を燃料電池発電ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＥとする。
Ｂ_ＦＣＥｔ ＝ Ｑ_{ＧＦＣＥｔ} ・ Ｂ_ＧＦＣＢ （２Ｂ）
ステップＳ１２Ｂにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ_２量を算出し、燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＥと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳとを合計して第１の燃料電池ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ１とする。
ステップＳ１３Ｂにおいて、第２の算出手段２１が、電力系統の単位電力当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＥＢに基づいて、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔを電力系統が供給する場合に発生するＣＯ_２量Ｂ_Ｅｔを（３Ｂ）式により算出し、Ｂ_ＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を電力系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅとする。
Ｂ_Ｅｔ ＝ Ｗ_ｔ ・ Ｂ_ＥＢ （３Ｂ）
ステップＳ１４Ｂにおいて、運転制御手段１９が、第１の燃料電池ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ１と電力系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅとを比較する。第１の燃料電池ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ１が電力系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅ以下ならば、ステップＳ１５Ｂに進み、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ１７Ｂにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、第１の燃料電池ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ１が電力系統ＣＯ_２発生素量Ｂ_Ｅより大きければ、ステップＳ１６Ｂに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１８Ｂにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図３のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。
以上により、燃料電池の起動時において発生するＣＯ_２量も含めた燃料電池システムにおいて発生するＣＯ_２量と、電力系統において発生するＣＯ_２量とを比較して燃料電池システムの運転及び停止の判断を行うことができる。これによって、燃料電池システムが頻繁に起動・停止をくり返すような運転状態においても、ＣＯ_２の発生を抑制し、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして、燃料電池システムを運転させることが可能となる。
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態３は、実施の形態１における燃料電池システムの運転制御手段１９がコストにおいて比較をして起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３が発電して供給する場合にかかるコストを算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合にかかるコストを算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出する。
したがって、実施の形態３における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態１の図１及び図２と同じ構成であるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図５に示すように、ステップＳ１１Ｃにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔの発電に必要な原料ガス量Ｑ_{ＧＦＣＥｔ}を、燃料電池システムの発電効率Ｅ_ＷＥに基づいて（１）式により算出する。そして、原料ガスの従量料金Ｃ_ＧＦＣＢに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間を燃料電池システムが発電して電力供給する場合にかかるコストＣ_ＦＣＥｔを（２Ｃ）式により算出し、Ｃ_ＦＣＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を燃料電池発電コストＣ_ＦＣＥとする。
Ｃ_ＦＣＥｔ ＝ Ｑ_{ＧＦＣＥｔ} ・ Ｃ_ＧＦＣＢ （２Ｃ）
ステップＳ１２Ｃにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出し、燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電コストＣ_ＦＣＥと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳとを合計して第１の燃料電池コストＣ_ＦＣ１とする。
ステップＳ１３Ｃにおいて、第２の算出手段２１が、電力系統の従量料金Ｃ_ＥＢに基づいて、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔを電力系統が供給する場合にかかるコストＣ_Ｅｔを（３Ｃ）式により算出し、Ｃ_ＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を電力系統コストＣ_Ｅとする。
Ｃ_Ｅｔ ＝ Ｗ_ｔ ・ Ｃ_ＥＢ （３Ｃ）
ステップＳ１４Ｃにおいて、運転制御手段１９が、第１の燃料電池コストＣ_ＦＣ１と電力系統コストＣ_Ｅとを比較する。第１の燃料電池コストＣ_ＦＣ１が電力系統コストＣ_Ｅ以下ならば、ステップＳ１５Ｃに進み、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ１７Ｃにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、第１の燃料電池コストＣ_ＦＣ１が電力系統コストＣ_Ｅより大きければ、ステップＳ１６Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１８Ｃにおいて、運転制御手段１９は、時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図３のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。
以上により、燃料電池の起動時におけるコストも考慮した燃料電池システムのコストと、電力系統コストとを比較して燃料電池システムの運転及び停止の判断を行うことができる。これによって、燃料電池システムが頻繁に起動・停止をくり返すような運転状態においても、燃料電池システムを経済的に運転させることが可能となる。
また、制御装置２３は、切換スイッチ、キーボード、マウス等の入力手段（図示せず）と、実施の形態１乃至実施の形態３のそれぞれの第１乃至第３の算出手段と、運転制御手段１９と、表示手段４２とを備え、入力手段によって、実施の形態１乃至実施の形態３を選択できるようにするとよい。これによって、使用者の選好によって燃料電池システムの動作を切り換えることができる。
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における燃料電池システムを示す構成図である。実施の形態１と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
本実施の形態における燃料電池システムは、図１の燃料電池システムの構成に加えて、燃料電池１３を所定の温度に維持する冷却水を循環する冷却水経路２４と、冷却水経路２４に冷却水を通流する冷却水ポンプ２５と、蓄熱手段２７と、冷却水が燃料電池１３より回収した熱を貯湯水に伝熱する熱交換器２６と、貯湯水により燃料電池１３から熱を回収し温水として蓄熱手段２７に蓄積する貯湯水経路２８と、貯湯水経路２８に貯湯水を通流させる貯湯水ポンプ２９と、蓄熱手段２７から給湯や暖房などの熱負荷３０に供給する熱供給手段３１とをさらに備えている。
制御装置２３は、電力値データに基づく演算を行って演算結果を運転制御手段１９に提供する第４の算出手段３６をさらに備えている。
第４の算出手段３６は、電力値データの所定の時間帯の電力値に応じて燃料電池システムにおいて回収される熱量に相当する熱量を、熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。ここで、熱供給系統３５は、スチームラインやガス給湯器など外部の熱供給手段によって構成されている。
以上のように構成された実施の形態４について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図７は燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態４における燃料電池システムの動作は、ステップ１１１Ａ以前の動作は、ステップＳ１０までの燃料電池システムの制御の流れを示すフローチャート、すなわち実施の形態１の図２と同じであるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図２のステップＳ１０までにおいて、燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図２のＩに続く図７のＩ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定される。
ステップＳ１１１ＡからＳ１１３Ａまでは、実施の形態１、すなわち図３のステップＳ１１ＡからＳ１３Ａと同じであり、説明を省略する。
ステップＳ１１４Ａにおいて、第４の算出手段３６は、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの電力値Ｗ_ｔを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電に伴って回収される回収熱量Ｈ_ＦＣｔを、熱回収効率Ｅ_ＷＨに基づいて（４）式により算出する。
Ｈ_ＦＣｔ ＝ Ｗ_ｔ ／ Ｅ_ＷＥ ・ Ｅ_ＷＨ （４）
ステップＳ１１５Ａにおいて、第４の算出手段３６は、回収熱量Ｈ_ＦＣｔを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔを、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈに基づいて（５）式により算出する。ここで、熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔは都市ガスで供給される場合には都市ガス量、スチームで供給される場合にはスチーム量として算出される。そして、熱供給系統３５の単位熱量当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＨＢに基づいて、Ｈ_ＦＣｔを熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_Ｈｔを（６Ａ）式により算出し、Ａ_ＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Ｈとする。
Ｑ_ＧＨｔ ＝ Ｈ_ＦＣｔ ／ Ｅ_Ｈ （５）
Ａ_Ｈｔ ＝ Ｑ_ＧＨｔ ・ Ａ_ＧＨＢ （６Ａ）
ステップＳ１１６Ａにおいて、運転制御手段１９が、電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅ及び熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Ｈの和と、第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ１とを比較する。Ａ_ＦＣ１がＡ_Ｅ＋Ａ_Ｈ以下ならば、ステップＳ１１７Ａに進み、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ１１９Ａにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、Ａ_ＦＣ１がＡ_Ｅ＋Ａ_Ｈより大きければ、ステップＳ１２０Ａに進み、運転制御手段１９は起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１２０Ａにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図７のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃料電池システムでの発電に伴って発生する熱を回収して使用する場合においては、実施の形態１で述べた効果とともに、回収熱を供給することによって削減される熱供給系統の一次エネルギー量も反映させることができ、無駄なエネルギーの消費を抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態５は、実施の形態４における燃料電池システムの運転制御手段１９がＣＯ_２の発生量において比較をして起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３が発電して供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ_２量を算出する。第４の算出手段３６は、電力値データの所定の時間帯の電力値に応じて燃料電池システムにおいて回収される熱量に相当する熱量を、熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。
したがって、実施の形態５における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態４の図６及び実施の形態１の図２と同じであるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図２のステップＳ１０までにおいて、燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図２のＩに続く図８のＩ以降のステップに進み、発生するＣＯ_２量を考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定される。
ステップＳ１１１ＢからＳ１１３Ｂまでは、実施の形態２、すなわち図４のステップＳ１１ＢからＳ１３Ｂと同じであり、説明を省略する。
ステップＳ１１４Ｂは、実施の形態４、すなわち図７のステップＳ１１１４Ａと同じであり、説明を省略する。
ステップＳ１１５Ｂにおいて、第４の算出手段３６は、回収熱量Ｈ_ＦＣｔを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔを、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈに基づいて（５）式により算出する。そして、熱供給系統３５の単位熱量当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＨＢに基づいて、Ｈ_ＦＣｔを熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ_２量Ｂ_Ｈｔを（６Ｂ）式により算出し、Ｂ_ＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を熱供給系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｈとする。
Ｂ_Ｈｔ ＝ Ｑ_ＧＨｔ ・ Ｂ_ＧＨＢ （６Ｂ）
ステップＳ１１６Ｂにおいて、運転制御手段１９が、電力系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅ及び熱供給系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｈの和と、第１の燃料電池ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ１とを比較する。Ｂ_ＦＣ１がＢ_Ｅ＋Ｂ_Ｈ以下ならば、ステップＳ１１７Ｂに進み、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ１１９Ｂにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、Ｂ_ＦＣ１がＢ_Ｅ＋Ｂ_Ｈより大きければ、ステップＳ１２０Ｂに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１２０Ｂにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図８のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃料電池システムでの発電に伴って発生する熱を回収して使用する場合においては、実施の形態２で述べた効果とともに、回収熱を供給をすることによって削減される熱供給系統のＣＯ_２発生量も反映させることができ、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして燃料電池システムを運転させることが可能となる。
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態６は、実施の形態４における燃料電池システムの運転制御手段１９が、コストにおいて比較をして起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３が発電して供給する場合にかかるコストを算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合にかかるコストを算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出する。第４の算出手段３６は、電力値データの所定の時間帯の電力値に応じて燃料電池システムにおいて回収される熱量に相当する熱量を、熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストを算出する。
したがって、実施の形態６における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態４の図６及び実施の形態１の図２と同じであるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図２のステップＳ１０までにおいて、燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図２のＩに続く図９のＩ以降のステップに進み、費やされるコストを考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定される。
ステップＳ１１１ＣからＳ１１３Ｃまでは、実施の形態３、すなわち図５のステップＳ１１ＣからＳ１３Ｃと同じであり、説明を省略する。
ステップＳ１１４Ｃは、実施の形態４、すなわち図７のステップＳ１１１４Ａと同じであり、説明を省略する。
ステップＳ１１５Ｃにおいて、第４の算出手段３６は、回収熱量Ｈ_ＦＣｔを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔを、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈに基づいて（５）式により算出する。そして、熱供給系統の従量料金Ｃ_ＧＨＢに基づいて、Ｈ_ＦＣｔを熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストＣ_Ｈｔを（６Ｃ）式により算出し、Ｃ_ＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を熱供給系統コストＣ_Ｈとする。
Ｃ_Ｈｔ ＝ Ｑ_ＧＨｔ ・ Ｃ_ＧＨＢ （６Ｃ）
ステップＳ１１６Ｃにおいて、運転制御手段１９が、電力系統コストＣ_Ｅ及び熱供給系統コストＣ_Ｈの和と、第１の燃料電池コストＣ_ＦＣ１とを比較する。Ｃ_ＦＣ１がＣ_Ｅ＋Ｃ_Ｈ以下ならば、ステップＳ１１７Ｃに進み、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ１１９Ｃにおいて、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、Ｃ_ＦＣ１がＣ_Ｅ＋Ｃ_Ｈより大きければ、ステップＳ１２０Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１２０Ｃにおいて、運転制御手段１９は、時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図９のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃料電池システムでの発電に伴って発生する熱を回収して使用する場合においては、実施の形態３で述べた効果とともに、回収熱を供給をすることによって削減される熱供給系統のコストも反映させることができ、燃料電池システムを経済的に運転させることが可能となる。
（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムを示す構成図である。実施の形態４と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
本実施の形態における燃料電池システムは、図６の燃料電池システムの電力値検出手段１６の代わりに、熱負荷３０で使用する熱量を検出する熱量値検出手段３２を備えている。そして、蓄熱手段２７に蓄えられた熱量を検出する蓄熱量検出手段３９をさらに備えている。
制御装置２３は、電力値蓄積手段１７及び電力値予測手段１８の代わりに、熱量値検出手段３２の検出値を蓄積する熱量値蓄積手段３３と、記憶された熱量値の履歴から熱負荷３０で使用される熱量値Ｈ_ｔ（ｔ分後の熱量値Ｈ_ｔ）を予測し、その熱量値Ｈ_ｔによって構成される熱量値データを記憶する熱量値予測手段３４とを備えている。そして、熱量値データに基づく演算を行って演算結果を運転制御手段１９に提供する第１乃至第５の算出手段２０，２１，２２，３６，４０を備えている。
第１の算出手段２０は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が蓄熱手段２７に供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第２の算出手段２１は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が供給する際に電力負荷１４へ電力供給する電力量を算出し、その電力量を電力系統が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出する。第４の算出手段３６は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第５の算出手段４０は、蓄熱量検出手段３９の検出値に基づいて取得される蓄熱手段２７の蓄熱量、熱量値データ等に基づいて蓄熱手段２７の蓄熱収支の予測値を算出する。
以上のように構成された本実施の形態について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図１１および図１２は燃料電池システムの制御の流れを示すフローチャートである。図１１において、ステップＳ２０２において、熱量値検出手段３２は、継続的に熱量値を検出し、熱量値蓄積手段３３が、その検出された熱量値を蓄積して記憶する。ここでは、熱量値検出手段３２は、１秒間隔毎に熱量値を検出する。
ステップＳ２０４において、熱量値予測手段３４は、熱量値蓄積手段３３に蓄積された熱量値の履歴に基づいて、今後２４時間先までに熱負荷３０で使用されるであろう１分単位の熱量値Ｈ_ｔを予測して、熱量値データとして記憶する。
次に、運転制御手段１９は、熱量値予測手段３４に記憶されている熱量値データに基づいて、蓄熱手段２７の蓄熱量が少なくなる時刻を起動予定時刻Ｔ_１に仮定する。
ここでは、ステップＳ２０５において、運転制御手段１９が、時刻Ｔに現在時刻Ｔ_０を代入する。
ステップＳ２０６において、第５の算出手段が、蓄熱量検出手段３９の検出値に基づいて現在時刻Ｔ_０の蓄熱量Ｇ_ＳＴ０を算出する。そして、時刻Ｔにおける蓄熱量Ｇ_Ｓｔに蓄熱量Ｇ_ＳＴ０を代入する。
ステップＳ２０７において、運転制御手段１９は、熱量値データの現在時刻Ｔ_０から時刻Ｔまでの間の熱量値Ｈ_ｔの積算値Ｈ_Ｔが、蓄熱量Ｇ_ＳｔのＹ_１％以上（例えば８０％以上）であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ２０８に進み、Ｔを起動予定時刻Ｔ_１と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ２０９に進み、Ｔから１分後の時刻をＴとし（Ｔ＝Ｔ＋１ｍｉｎ）、ステップＳ２０７に戻る。
ステップＳ２１０において、運転制御手段１９は、起動所要時間Ｔ_ｓ（例えば６０分間）を時刻Ｔに加え発電開始予定時刻Ｔ_２と仮定する。
次に、熱量値予測手段３４に記憶されている熱量値データに基づいて、蓄熱手段２７の蓄熱量が十分豊富になる時刻が停止予定時刻Ｔ_３に仮定される。
ここでは、ステップＳ２１１において、第５の算出手段４０は、起動予定時刻Ｔ_１から発電開始予定時刻Ｔ_２までの間の熱量値データの熱量値Ｈ_ｔを積算して起動時熱量値Ｈ_Ｔ１を算出し、Ｇ_ＳｔからＨ_ＴおよびＨ_Ｔ１を減算したものをＧ_Ｓｔに代入する。
ステップＳ２１２において、第５の算出手段４０は、時刻Ｔにおいて、蓄熱量Ｇ_Ｓｔに燃料電池からの熱回収量Ｈ_Ｒｔを加算し、時刻Ｔにおける熱量値データの熱量Ｈ_ｔを減算して、蓄熱量Ｇ_Ｓｔを算出する。
ステップＳ２１３において、運転制御手段１９は、時刻Ｔにおいて蓄熱量Ｇ_Ｓｔが蓄熱手段２７の最大蓄熱量Ｇ_Ｓｍａｘ以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ２１４で、運転制御手段１９は、Ｔを停止予定時刻Ｔ_３と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ２１５で、Ｔから１分後の時刻をＴとし、ステップＳ２１２に戻る。
以上のようにして燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図１１のＶに続く図１２のＶ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定される。
ステップＳ２１６Ａにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの熱量値Ｈ_ｔの発電に必要な原料ガス量Ｑ_{ＧＦＣＨｔ}を、燃料電池１３、燃料生成装置１１などを含めた燃料電池システムの熱回収効率Ｅ_ＷＨに基づいて（７）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＦＣＢに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間を燃料電池システムが発電して電力供給及び熱供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_ＦＣＨｔを（８Ａ）式により算出し、Ａ_ＦＣＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_ＦＣＨとする。
Ｑ_{ＧＦＣＨｔ} ＝ Ｈ_ｔ ／ Ｅ_ＷＨ （７）
Ａ_ＦＣＨｔ ＝ Ｑ_{ＧＦＣＨｔ} ・ Ａ_ＧＦＣＢ （８Ａ）
ステップＳ２１７Ａにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出し、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_ＦＣＨと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳとを合計して第２の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ２とする。
ステップＳ２１８Ａにおいて、第４の算出手段は、熱量値Ｈ_ｔを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔを、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈに基づいて（９）式により算出する。そして、熱供給系統の単位熱量当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＨＢに基づいて、Ｈ_ｔを熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_Ｈｔを（１０Ａ）式により算出し、Ａ_ＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Ｈとする。
Ｑ_ＧＨｔ ＝ Ｈ_ｔ ／ Ｅ_Ｈ （９）
Ａ_Ｈｔ ＝ Ｑ_ＧＨｔ ・ Ａ_ＧＨＢ （１０Ａ）
ステップＳ２１９Ａにおいて、第２の算出手段２０が、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの１分ごとの熱量値Ｈ_ｔを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電される電力値Ｗ_ＦＣｔを、発電効率Ｅ_ＷＥに基づいて（１１）式により算出し、Ｗ_ＦＣｔを電力系統が供給する場合の一次エネルギー量Ａ_Ｅｔを（１２Ａ）式から算出し、Ａ_ＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算して電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅとする。
Ｗ_ＦＣｔ ＝ Ｈ_ｔ ／ Ｅ_ＷＨ ・ Ｅ_ＷＥ （１１）
Ａ_Ｅｔ ＝Ｗ_ＦＣｔ ・ Ａ_ＥＢ （１２Ａ）
ステップＳ２２０Ａにおいて、運転制御手段１９が、電力系統一次エネルギー量Ａ_Ｅ及び熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Ｈの和と、第２の燃料電池一次エネルギー量Ａ_ＦＣ２とを比較する。Ａ_ＦＣ２がＡ_Ｅ＋Ａ_Ｈ以下ならば、ステップＳ２２１Ａに進み、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ２２３Ａにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、Ａ_ＦＣ２がＡ_Ｅ＋Ａ_Ｈより大きければ、ステップＳ２２２に進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ２２４において、運転制御手段１９が時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図１２のＶＩに続く図１１のＶＩからステップＳ２０７に戻り、以降のステップをくり返す。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、熱電併給をする燃料電池システムの熱追従運転時において、削減される電力系統一次エネルギー量も反映することができ、無駄なエネルギーの消費を抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。
また、図示しないが、燃料電池システムが、実施の形態７の構成と実施の形態４の構成とを両方兼ね備えるように構成され、制御装置２３に実施の形態７あるいは実施の形態４を選択する選択スイッチ（図示せず）を設けることもできる。このように構成すると、燃料電池システムの使用状況に応じて、熱負荷追従運転あるいは電力負荷追従運転を選択することができる。
さらに、電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に電力値及び熱量値を蓄積するにあたっては、在宅時あるいは留守時の区別をつけて蓄積しておくと、在宅時及び留守時の選択に応じて、電力値予測手段１８及び熱量値予測手段３４が電力値データ及び熱量値データを構築することができる。具体的には、制御装置２３に選択手段を設け、使用者が在宅時及び留守時を選択することによって、電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に在宅時及び留守時が区別されて電力値及び熱量値が蓄積されるように構成する。これによって、電力値及び熱量値の予測をより的確にすることができる。
さらに、制御装置２３に運転時刻入力手段（図示せず）を設け、使用者が起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を任意に設定できるように構成しても良い。これによって、使用者の行動予定も考慮して、より的確に燃料電池システムを運転させることができる。
（実施の形態８）
図１３は、本発明の実施の形態８における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態８は、実施の形態７における燃料電池システムの運転制御手段１９がＣＯ_２の発生量において比較をして起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が蓄熱手段２７に供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。第２の算出手段２１は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が供給する際に電力負荷１４へ電力供給する電力量を算出し、その電力量を電力系統が供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ_２量を算出する。第４の算出手段３６は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を、熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ_２量を算出する。
したがって、実施の形態８における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態７の図１０及び図１１と同じであるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図１３に示すように、ステップＳ２１６Ｂにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの熱量値Ｈ_ｔの発電に必要な原料ガス量Ｑ_{ＧＦＣＨｔ}を、燃料電池システムの熱回収効率Ｅ_ＷＨに基づいて（７）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＦＣＢに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間を燃料電池システムが発電して電力供給及び熱供給する場合に発生するＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＨｔを（８Ｂ）式により算出し、Ｂ_ＦＣＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を燃料電池発電ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＨとする。
Ｂ_ＦＣＨｔ ＝ Ｑ_{ＧＦＣＨｔ} ・ Ｂ_ＧＦＣＢ （８Ｂ）
ステップＳ２１７Ｂにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ_２量を算出し、燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＨと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳとを合計して第２の燃料電池ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ２とする。
ステップＳ２１８Ｂにおいて、第４の算出手段は、熱量値Ｈ_ｔを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔを、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈに基づいて（９）式により算出する。そして、熱供給系統３５の単位熱量当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＨＢに基づいて、Ｈ_ｔを熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ_２量Ｂ_Ｈｔを（１０Ｂ）式により算出し、Ｂ_ＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を熱供給系統発生ＣＯ_２量Ｂ_Ｈとする。
Ｂ_Ｈｔ ＝ Ｑ_ＧＨｔ ・ Ｂ_ＧＨＢ （１０Ｂ）
ステップＳ２１９Ｂにおいて、第２の算出手段が、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの１分ごとの熱量値Ｈ_ｔを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電される電力値Ｗ_ＦＣｔを、発電効率Ｅ_ＷＥに基づいて（１１）式により算出し、Ｗ_ＦＣｔを電力系統が供給する場合のＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅｔを（１２Ｂ）式から算出し、Ｂ_ＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算して電力系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅとする。
Ｂ_Ｅｔ ＝Ｗ_ＦＣｔ ・ Ｂ_ＥＢ （１２Ｂ）
ステップＳ２２０Ｂにおいて、運転制御手段１９が、電力系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｅ及び熱供給系統ＣＯ_２発生量Ｂ_Ｈの和と、燃料電池システムＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣ２とを比較する。Ｂ_ＦＣ２がＢ_Ｅ＋Ｂ_Ｈ以下ならば、ステップＳ２２１Ｂに進み、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ２２３Ｂにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、Ｂ_ＦＣ２がＢ_Ｅ＋Ｂ_Ｈより大きければ、ステップＳ２２２Ｂに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ２２４Ｂにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図１３のＶＩに続く図１１のＶＩからステップＳ２０７に戻り、以降のステップをくり返す。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、熱電併給をする燃料電池システムでの熱追従運転時において、削減される電力系統でのＣＯ_２発生量も反映することができ、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして燃料電池システムを運転させることが可能となる。
（実施の形態９）
図１４は、本発明の実施の形態９における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態９は、実施の形態７における燃料電池システムの運転制御手段１９がコストにおいて比較をして起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が蓄熱手段２７に供給する場合にかかるコストを算出する。第２の算出手段２１は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が供給する際に燃料電池１３が電力負荷１４へ電力供給する電力量を算出し、その電力量を電力系統が供給する場合にかかるコストを算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出する。第４の算出手段３６は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を、熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストを算出する。
したがって、実施の形態９における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態７の図１０及び図１１と同じであるので、説明は省略する。
以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。
図１４に示すように、ステップＳ２１６Ｃにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間の１分ごとの熱量値Ｈ_ｔの発電に必要な原料ガス量Ｑ_{ＧＦＣＨｔ}を、燃料電池システムの熱回収効率Ｅ_ＷＨに基づいて（７）式により算出する。そして、原料ガスの従量料金Ｃ_ＧＦＣＢに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの間を燃料電池システムが発電して電力供給及び熱供給する場合にかかるコストＣ_ＦＣＨｔを（８Ｂ）式により算出し、Ｃ_ＦＣＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を燃料電池発電コストＣ_ＦＣＨとする。
Ｃ_ＦＣＨｔ ＝ Ｑ_{ＧＦＣＨｔ} ・ Ｃ_ＧＦＣＢ （８Ｃ）
ステップＳ２１７Ｃにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出し、燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電コストＣ_ＦＣＨと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳとを合計して第２の燃料電池コストＣ_ＦＣ２とする。
ステップＳ２１８Ｃにおいて、第４の算出手段は、熱量値Ｈ_ｔを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_ＧＨｔを、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈに基づいて（９）式により算出する。そして、熱供給系統の従量料金Ｃ_ＧＨＢに基づいて、Ｈ_ｔを熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストＣ_Ｈｔを（１０Ｃ）式により算出し、Ｃ_ＨｔをＴ_２からＴ_３まで積算した値を熱供給系統コストＣ_Ｈとする。
Ｃ_Ｈｔ ＝ Ｑ_ＧＨｔ ・ Ｃ_ＧＨＢ （１０Ｃ）
ステップＳ２１９Ｃにおいて、第２の算出手段が、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ_２から停止予定時刻Ｔ_３までの１分ごとの熱量値Ｈ_ｔを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電される電力値Ｗ_ＦＣｔを、発電効率Ｅ_ＷＥに基づいて（１１）式により算出し、Ｗ_ＦＣｔを電力系統が供給する場合のコストＣ_Ｅｔを（１２Ｃ）式から算出し、Ｃ_ＥｔをＴ_２からＴ_３まで積算して電力系統コストＣ_Ｅとする。
Ｃ_Ｅｔ ＝Ｗ_ＦＣｔ ・ Ｃ_ＥＢ （１２Ｃ）
ステップＳ２２０Ｃにおいて、運転制御手段１９が、電力系統コストＣ_Ｅ及び熱供給系統コストＣ_Ｈの和と、燃料電池システムコストＣ_ＦＣ２とを比較する。Ｃ_ＦＣ２がＣ_Ｅ＋Ｃ_Ｈ以下ならば、ステップＳ２２１Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３を決定し、ステップＳ２２３Ｃにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ_１に燃料電池システムを起動する。他方、Ｃ_ＦＣ２がＣ_Ｅ＋Ｃ_Ｈより大きければ、ステップＳ２２２Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ_１における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ２２４Ｃにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ_３を代入し、図１４のＶＩに続く図１１のＶＩからステップＳ２０７に戻り、以降のステップをくり返す。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、熱電併給をする燃料電池システムの熱追従運転時において、削減される電力系統のコストも反映することができ、燃料電池システムをより経済的に運転させることが可能となる。
（実施の形態１０）
図１５は、本発明の実施の形態１０における燃料電池システムを示す構成図である。実施の形態４と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
本実施の形態における燃料電池システムは、図６の燃料電池システムの構成に加えて、燃料電池の起動時に、燃料電池の起動を律速する部位の温度を直接的もしくは間接的に検出する温度検出手段を備えている。ここでは、燃料生成装置１１の燃料生成装置温度検出手段４１を備えている。あるいは、燃料電池１３に燃料電池温度検出手段を備えるようにしても同様の効果が得られる。
以上のように構成された実施の形態１０について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図１６は燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。図１６において、ステップＳ３０１乃至Ｓ３０８は、実施の形態１、すなわち図２のステップＳ１乃至Ｓ６と同じであり、説明を省略する。
ステップＳ３０９において、第３の算出手段２２が、燃料生成装置温度検出手段４１が現在時刻Ｔ_０に検出した検出温度Ｋ_０に基づいて起動モードを判別する。ここでは、検出温度Ｋ_０が所定温度Ｋ_Ｆ以上の場合は短期起動モード、Ｋ_Ｆ以下の場合は長期起動モードとする。なお、燃料生成装置１１や燃料電池１３の起動予定時刻Ｔ_１における温度は、外気温度と現在時刻Ｔ_０から起動予定時刻Ｔ_１までの時間との関数である放熱量から推測することが可能である。そこで、起動モードの判別には、それらの関数を用いて推測される起動予定時刻Ｔ_１における燃料生成装置１１の温度（起動時温度）Ｋ_１と所定温度Ｋ_Ｆとを比較させるようにしてもよい。あるいは、検出温度Ｋ_０と外気温度との温度差と現在時刻Ｔ_０から起動予定時刻Ｔ_１までの時間とを変数とする起動モード対応表を予め作成して第３の算出手段２２に記憶させておいて、第３の算出手段が起動モード対応表から起動モードを選択するようにしてもよい。あるいは、第３の算出手段２２が、起動時温度Ｋ_１と発電開始時に必要な温度（発電開始時温度）Ｋ_２との温度差に基づいて、起動所要時間Ｔ_Ｓを算出するようにしてもよい。
ステップＳ３１０−１において、運転制御手段１９が、各起動モードに応じてあらかじめ設定された起動所要時間Ｔ_ｓ（例えば長期起動モード時６０分間、短期起動モード時３０分間）を時刻Ｔに加え、発電開始予定時刻Ｔ_２と仮定する。
ステップＳ３１０−２において、運転制御手段１９が、Ｔに発電開始予定時刻Ｔ_２を代入する。
ステップＳ３１０−３において、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ_１（例えば３０分間）後までの電力値Ｗ_ｔ（Ｗ_Ｔ〜Ｗ_Ｔ＋３０までの３０個）のＹ_１％以上（例えば８０％、２４個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_ｍｉｎ以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ３１１に進む。Ｎｏならば、ステップＳ３１０−４で、Ｔから（起動所要時間Ｔ_ｓ−１分）前の時刻をＴとし、ステップＳ３０６に戻る。
ステップＳ３１１乃至Ｓ３１３は、実施の形態１、すなわち図２のステップＳ８乃至Ｓ１０と同じであり、説明を省略する。
以上のようにして燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図１６のＶＩＩに続く図１７のＶＩＩ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定される。
具体的には、実施の形態４、すなわち図７のステップＳ１１１Ａ乃至Ｓ１２０Ａと同じであり、説明を省略する。
ただし、ステップＳ１１２Ａにおいては、第３の算出手段２２は、起動所要時間Ｔ_ｓあるいは起動モードに応じて、燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出あるいは決定し、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳとする。
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、実施の形態４で述べた効果とともに、燃料電池システムの温度状態に応じて、起動所要時間Ｔ_ｓ及び燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳが予測されて算出されるので、無駄なエネルギーの消費をより一層抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。
なお、燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図１７のＶＩＩ以降のステップにおいて、実施の形態５、すなわち図８のステップＳ１１１Ｂ乃至Ｓ１２０Ｂと同じ動作によって、発生するＣＯ_２の量を考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定されてもよい。ただし、ステップＳ１１２Ｂにおいては、第３の算出手段２２は、起動所要時間Ｔ_ｓあるいは起動モードに応じて、燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ_２量を算出あるいは決定し、燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳとする。
これによって、実施の形態５で述べた効果とともに、燃料電池システムの温度状態に応じて、起動所要時間Ｔ_ｓ及び燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳが予測されて算出されるので、ＣＯ_２発生量を抑制し、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして燃料電池システムを運転させることが可能となる。
また、燃料電池の起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が仮定された後、図１７のＶＩＩ以降のステップにおいて、実施の形態６、すなわち図９のステップＳ１１１Ｃ乃至Ｓ１２０Ｃと同じ動作によって、コストを考慮して起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３が決定されてもよい。ただし、ステップＳ１１２Ｃにおいては、第３の算出手段２２は、起動所要時間Ｔ_ｓあるいは起動モードに応じて、燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出あるいは決定し、燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳとする。
これによって、実施の形態６で述べた効果とともに、燃料電池システムの温度状態に応じて、起動所要時間Ｔ_ｓ及び燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳが予測されて算出されるので、燃料電池システムをより経済的に運転させることが可能となる。
ここで、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して制御を実行する制御装置群をも含んで意味する。よって、制御装置２３は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して燃料電池システムの動作を制御するように構成されていてもよい。
なお、発電効率Ｅ_ＷＥ、熱回収効率Ｅ_ＷＨ、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＦＣＢ、単位電力当たりの一次エネルギー量Ａ_ＥＢ、単位原料ガス当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＦＣＢ、単位電力当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＥＢ、原料ガスの従量料金Ｃ_ＧＦＣＢ、電力系統の従量料金Ｃ_ＥＢ、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_ＦＣＳ、燃料電池起動ＣＯ_２発生量Ｂ_ＦＣＳ、燃料電池起動コストＣ_ＦＣＳ、熱供給系統３５の単位熱量当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＨＢ、熱供給系統３５の単位熱量当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＨＢ、熱供給系統の従量料金Ｃ_ＧＨＢ、熱供給系統熱効率Ｅ_Ｈおよび起動所要時間Ｔ_ｓは制御装置２３に予め設定されていてもよいし、あるいは制御装置２３に入力手段（図示せず）を備え、入力して制御装置２３内のそれらが使用されるそれぞれの手段に記憶、更新できるようにしてもよい。
また、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_ＧＦＣＢは、Ａ_ＥＢ、石油換算当たりの重量単位でもよいし、熱量単位でもよい。
単位原料ガス当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＧＦＣＢは、石油換算当たりの重量単位でもよいし、熱量単位でもよい。
単位電力当たりのＣＯ_２発生量Ｂ_ＥＢは、電力系統の発電設備の種類、発電設備の及び送電設備の熱効率に応じて、予め算出あるいは、電力系統会社から入手することができる。
なお、電力値予測手段１８及び熱量値予測手段３４が電力値データ及び熱量値データを構築するには、電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に電力値及び熱量値を蓄積する必要がある。この蓄積には、通常、電力値及び熱量値の検出開始後半月から一ヶ月程度の期間を要するので、運転制御手段による起動予定時刻Ｔ_１、発電開始予定時刻Ｔ_２および停止予定時刻Ｔ_３の決定は、燃料電池システム設置後約半月から一ヶ月経過後となる。あるいは、燃料電池システム設置前に、供給対象の電力値及び熱量値を検出しておき、その履歴を電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に予め記憶させておいてもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
〔産業上の利用の可能性〕
本発明に係るは、エネルギー資源、環境負荷あるいは経済性に配慮した運転をすることができる燃料電池システム及び燃料電池コージェネレーションシステムとして有用である。

本発明は、燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムに関する。

従来の燃料電池システムとしては、経済的に発電運転を行うため、電力負荷や熱負荷の状況に応じて運転を変更するものがあった。例えば、電力負荷で必要とする電力を供給する場合に、その電力を燃料電池が発電するために要するコストと電力系統が供給するために要するコストを比較して、燃料電池が供給するか否かを判断して燃料電池の運転の是非を判断する燃料電池システムが記載されている（例えば、特許文献１）。

図１７は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。図１７において、燃料生成装置１１は、天然ガスなどの原料を水蒸気を含む雰囲気下で改質反応を行い水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池１３に供給する。燃料電池１３は、燃料生成装置１１から供給された燃料ガスと酸化剤供給手段１２により供給された空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生させる。発生した電力は、電力供給手段１５により電力負荷１４に供給される。電力値検出手段１６は、電力負荷１４で使用される電力を検出し、制御装置２３は、検出された電力を燃料電池１３が発電し供給する場合のコストと電力系統が供給する場合のコストとを比較し、安い電力供給源を判定する。燃料電池１３が発電する場合の方が安ければ、電力供給手段１５は電力負荷１４に燃料電池１３から電力を供給する。
特開２００２−１９０３０８号公報

他方で、燃料電池システムは、発電を開始するまでに燃料電池などを含む各部の温度を発電可能な温度まで上げる必要があり、そのためのエネルギーが必要となる。しかしながら、上記のような従来の燃料電池システムでは、起動に必要とされるエネルギーが考慮されておらず、起動及び停止の回数が多い場合には実際のコストと算出されるコストとの乖離が大きくなるという問題があった。

本発明は、起動に係るエネルギーを考慮して合理的に燃料電池を運転させる燃料電池システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、第１の本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池システムの供給対象が発生させる電力又は熱の負荷の負荷値を検出する負荷値検出手段と、前記負荷値検出手段によって検出される前記負荷値の履歴を記憶する負荷値蓄積手段と、前記負荷値の履歴に基づいて、今後発生しうる負荷値を予測して、その予測負荷値を負荷値データとして記憶する負荷値予測手段と、前記負荷値データに基づいて、前記燃料電池の起動予定時刻を決定する、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムは、電力供給対象の電力負荷を予測して起動予定時刻を決定することができるので、省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転する燃料電池システムを提供することができる。ここで、燃料電池の起動には、燃料電池自体のみならず燃料電池の起動に必要な諸設備、例えば、燃料生成装置、酸化剤供給手段等の起動も含まれる。

第２の発明は、前記負荷値は、前記燃料電池システムの電力供給対象の電力負荷である電力値であり、前記負荷値データが電力値データである、燃料電池システムである。

第３の発明は、電力供給に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する算出手段をさらに備え、前記算出手段が、所定の時間帯の前記電力値データに基づいて、前記燃料電池によって電力供給をする場合と電力系統によって電力供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統によって電力供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、燃料電池システムである。

第４の発明及び第１６の発明は、前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給、あるいは電力供給及び熱供給をする場合における電力供給、あるいは電力供給及び熱供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、燃料電池システムである。また、第５の発明及び第１７の発明は、前記算出手段は、前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムは、燃料電池の起動から発電開始までに費やされる一次エネルギー等を予測することができるので、より的確な運転の判断を行う燃料電池システムを提供することができる。

第６の発明及び第１８の発明は、原料から水素を含む燃料を生成する燃料生成装置をさらに備え、前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給、あるいは電力供給及び熱供給をする場合における電力供給あるいは電力供給及び熱供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する燃料電池システムである。また、第７の発明及び第１９の発明は、前記算出手段は、前記燃料生成装置の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムは、燃料生成装置の暖機も含めて、燃料電池の起動から発電開始までに費やされる一次エネルギー等を予測することができるので、より的確な運転の判断を行う燃料電池システムを提供することができる。

第８の発明及び第２０の発明は、入力手段をさらに備え、前記入力手段によって、前記算出手段の算出項目を一次エネルギー、二酸化炭素あるいはコストから選択することができる、燃料電池システムである。これによって、使用者が選好して燃料電池システムの動作を切り換えることができるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。

第９の発明及び第２１の発明は、表示手段をさらに備え、前記算出手段の算出値を用いて、前記燃料電池によって電力供給、あるいは電力供給及び熱供給をする場合と、電力系統によって電力供給、あるいは電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける一次エネルギー、二酸化炭素量あるいはコストのいずれかの差分を算出し、前記表示手段が、その差分を表示する、燃料電池システムである。これによって、使用者は、省エネルギー、地球温暖化の防止あるいは経済性を具体的な数字によって認知できるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。

第１０の発明は、前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段とをさらに備え、前記算出手段は、前記時間帯の前記電力値データに基づいて、前記蓄熱手段によって回収される熱量と、該熱量が外部の熱供給手段によって供給される場合において該熱量の供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかとをさらに算出することによって、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、燃料電池システムである。これによって、熱電併給をする燃料電池システムにおいても、燃料電池の起動から停止までが省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転する燃料電池システムを提供することができる。

第１１の発明は、前記起動予定時刻は、所定の更新時間毎に更新される、燃料電池システムである。これによって、定期的に動作の適否が判断されるので、より的確な運転の判断を行う燃料電池システムを提供することができる。

第１２の発明は、表示手段をさらに備え、前記表示手段は、前記起動予定時刻を表示する、燃料電池システムである。これによって、使用者は、燃料電池の起動停止を把握できるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。

第１３の発明は、前記表示手段は、過去の運転履歴を表示する、燃料電池システムである。これによって、使用者は、燃料電池の起動及び停止を把握できるので、使用者の省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面への関心を呼び起こすことができる。

第１４の発明は、前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段と、前記蓄熱手段の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段とをさらに備え、前記負荷値は、前記燃料電池システムの熱供給対象の熱負荷である熱量値である、燃料電池システムである。これによって、熱電併給をする燃料電池システムが熱負荷に追従して燃料電池を運転する場合においても、燃料電池の起動から停止までが省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転する燃料電池システムを提供することができる。

第１５の発明は、熱供給及び電力供給に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する算出手段をさらに備え、前記算出手段が、所定の時間帯の前記熱量値データに基づいて、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、燃料電池システムである。

第２２の発明は、前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段と、前記蓄熱手段の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段と、選択手段とをさらに備え、前記選択手段によって、前記負荷値を、前記燃料電池システムの熱供給対象の熱負荷である熱量値、あるいは前記燃料電池システムの電力供給対象の電力負荷である電力値から選択し、該選択によって前記負荷値データが電力値データあるいは熱量値データのいずれかから選択される、燃料電池システムである。これによって、燃料電池システムの使用状況に応じて、熱負荷追従運転あるいは電力負荷追従運転を選択することができる。

第２３の発明は、前記負荷値蓄積手段は、在宅時及び留守時を区別して前記負荷値を蓄積し、前記選択手段によって、前記燃料電池の起動予定時刻の決定を、在宅時における前記電力値データに基づく決定と、留守時における前記電力値データに基づく決定と、在宅時における前記熱量値データに基づく決定と、留守時における前記熱量値データに基づく決定とから任意に選択することができる、燃料電池システムである。これによって、電力値及び熱量値の予測をより的確にすることができる。

第２４の発明は、前記燃料電池の起動予定時刻を任意に設定することができる運転時刻設定手段をさらに備える、燃料電池システムである。これによって、使用者の行動予定も考慮して燃料電池の起動を設定することができるので、より的確に燃料電池システムを運転させることができる。

以上のように、本発明に係る燃料電池システムは、省エネルギー、地球温暖化の防止及び経済性の面で有利な場合に燃料電池を運転させることができるという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す構成図である。本実施の形態における燃料電池システムは、天然ガスなどの原料から水素を含む燃料ガスを生成する燃料生成装置１１と、酸化剤を供給する酸化剤供給手段１２と、燃料生成装置１１から供給される燃料ガスと酸化剤供給手段１２から供給される空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により電力と熱を発生させる燃料電池１３と、燃料電池１３で発生した電力をエアコンや冷蔵庫などの電力負荷１４に供給する電力供給手段１５と、電力負荷１４で使用する電力を検出する電力値検出手段１６と、燃料電池システムの動作を制御する制御装置２３とで構成されている。

電力供給手段１５は、インバーター、開閉器などによって構成されている。
制御装置２３は、電力値検出手段１６の検出値を蓄積する電力値蓄積手段１７と、記憶された電力値の履歴から電力負荷１４で使用される電力値Ｗ_t（ｔ分後の電力値Ｗ_t）を予測し、その電力値Ｗ_tによって構成される電力値データを記憶する電力値予測手段１８と、運転制御手段１９と、表示手段４２とを有する。ここで、燃料電池１３の起動には、燃料電池１３自体のみならず燃料電池の起動に必要な諸設備、例えば、燃料生成装置１１、酸化剤供給手段１２等も含まれる。

運転制御手段１９は、電力値予測手段１８により記憶された電力値データに基づいて燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂及び停止予定時刻Ｔ₃を決定するとともに、これら時刻Ｔ₁、Ｔ₂及びＴ₃に基づいて、燃料電池１３を起動、発電開始及び停止させる。

さらに、ここでは、制御装置２３は、電力値データに基づく演算を行って演算結果を運転制御手段１９に提供する算出手段２０、２１、２２を備えている。第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３により発電して供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出する。

また、運転制御手段１９は、タイマー（図示せず）を備え、所定の更新時間毎に、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を更新するように動作させる。これによって、定期的に動作の適否が判定されるので、より的確な燃料電池システムの動作を実現することができる。

表示手段４２は、運転制御手段１９に設定されている起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を表示する。さらに、表示手段４２は、電力値蓄積手段１７に蓄積されている電力値の履歴の中から、過去の発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の間、すなわち燃料電システムの発電による電力値履歴を表示する。さらに、表示手段４２は、後述するステップＳ１４Ａ、Ｓ１４ＢあるいはＳ１４Ｃにおいて比較される値の間の差分を運転制御手段１９が演算し、その演算結果を表示する。これによって、使用者のエネルギー資源、環境負荷あるいは経済性への関心を呼び起こすことができる。

制御装置２３内は、例えばマイコンで構成されている。そして、制御装置２３が有する各手段１７乃至２２は、このマイコンの内部メモリに格納された所定のプログラム（以下時刻決定プログラムという）をＣＰＵが実行することによって実現される。そして、この時刻決定プログラムの実行において、必要なデータは、例えば、マイコンの内部メモリに記憶される。

以上のように構成された本実施の形態について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図２および図３は燃料電池システムの制御の流れ、すなわち時刻決定プログラムの内容を示すフローチャートである。

図２に示すように、ステップＳ１において、電力値検出手段１６は、継続的に電力値を検出し、電力値蓄積手段１７が、その検出された電力値を蓄積して記憶する。ここでは、電力値検出手段１６は、１秒間隔毎に電力値を検出する。

ステップＳ２において、電力値予測手段１８は、電力値蓄積手段１７に蓄積された電力値の履歴に基づいて、今後２４時間先までに電力負荷１４で使用されるであろう１分単位の電力値Ｗ_tを予測して、電力値データとして記憶する。

次に、運転制御手段１９は、電力値予測手段１８に記憶されている電力値データに基づいて、所定の値、ここでは燃料電池１３の最低発電量Ｗ_minより高い電力値が多く分布する時間帯を選定する。

ここでは、ステップＳ３において、運転制御手段１９が、時刻Ｔに現在時刻Ｔ₀を代入する。

ステップＳ４において、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ₁（例えば３０分間）後までの電力値Ｗ_t（Ｗ_T〜Ｗ_T+30までの３０個）のＹ₁％以上（例えば８０％、２４個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_min以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ５で、Ｔを起動予定時刻Ｔ₁と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ６で、Ｔから１分後の時刻をＴとし（Ｔ＝Ｔ＋１min）、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ７−１では、運転制御手段１９が、起動所要時間Ｔ_s（例えば６０分間）を時刻Ｔに加え発電開始予定時刻Ｔ₂と仮定する。

ステップＳ７−２において、運転制御手段１９が、Ｔに発電開始予定時刻Ｔ₂を代入する。

ステップＳ７−３において、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ₁（例えば３０分間）後までの電力値Ｗ_t（Ｗ_T〜Ｗ_T+30までの３０個）のＹ₁％以上（例えば８０％、２４個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_min以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ８に進む。Ｎｏならば、ステップＳ７−４で、Ｔから（起動所要時間Ｔ_s―１分）前の時刻をＴとし、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ８では、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ₂（例えば６０分間）後までの電力値Ｗ_t（Ｗ_T〜Ｗ_T+60までの６０個）のＹ₂％以上（例えば８０％、４８個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_min未満であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ９で、Ｔを停止予定時刻Ｔ₃と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ１０で、Ｔから１分後の時刻をＴとし、ステップＳ８に戻る。

以上のようにして、燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図２のＩに続く図３のＩ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定される。

ステップＳ１１Ａにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tの発電に必要な原料ガス量Ｑ_GFCEtを、燃料電池１３、燃料生成装置１１などを含めた燃料電池システムの発電効率Ｅ_WEに基づいて（１）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_GFCBに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間を燃料電池システムが発電して電力供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_FCEtを（２Ａ）式により算出し、Ａ_FCEtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_FCEとする。

Ｑ_GFCEt ＝ Ｗ_t ／ Ｅ_WE （１）
Ａ_FCEt ＝ Ｑ_GFCEt ・ Ａ_GFCB （２Ａ）
ステップＳ１２Ａにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出し、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCSとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_FCEと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCSとを合計して第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC1とする。

ステップＳ１３Ａにおいて、第２の算出手段２１が、電力系統の単位電力当たりの一次エネルギー量Ａ_EBに基づいて、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tを電力系統が供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_Etを（３Ａ）式により算出し、Ａ_EtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を電力系統一次エネルギー量Ａ_Eとする。

Ａ_Et ＝ Ｗ_t ・ Ａ_EB （３Ａ）
ステップＳ１４Ａにおいて、運転制御手段１９が、第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC1と電力系統一次エネルギー量Ａ_Eとを比較する。第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC1が電力系統一次エネルギー量Ａ_E以下ならば、ステップＳ１５Ａに進み、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ１７Ａにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC1が電力系統一次エネルギー量Ａ_Eより大きければ、ステップＳ１６Ａに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１８Ａにおいて運転制御手段１９が時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図３のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。

以上により、燃料電池の起動時において費やされる一次エネルギー量も含めた燃料電池システムによって消費される一次エネルギー量と、電力系統によって消費される一次エネルギー量とを比較して燃料電池システムの運転及び停止の判断を行うことができる。これによって、燃料電池システムが頻繁に起動・停止をくり返すような運転状態においても、無駄なエネルギーの消費を抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態２は、実施の形態１における燃料電池システムの運転制御手段１９が二酸化炭素（以下ＣＯ₂と略す）の発生量において比較をして起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３により発電して供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ₂量を算出する。

したがって、実施の形態２における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態１の図１及び図２と同じ構成であるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図４に示すように、ステップＳ１１Ｂにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tの発電に必要な原料ガス量Ｑ_GFCEtを、燃料電池システムの発電効率Ｅ_WEに基づいて（１）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GFCBに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間を燃料電池システムが発電して電力供給する場合に発生するＣＯ₂量Ｂ_FCEtを（２Ｂ）式により算出し、Ｂ_FCEtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を燃料電池発電ＣＯ₂発生量Ｂ_FCEとする。

Ｂ_FCEt ＝ Ｑ_GFCEt ・ Ｂ_GFCB （２Ｂ）
ステップＳ１２Ｂにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ₂量を算出し、燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCSとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電ＣＯ₂発生量Ｂ_FCEと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCSとを合計して第１の燃料電池ＣＯ₂発生量Ｂ_FC1とする。

ステップＳ１３Ｂにおいて、第２の算出手段２１が、電力系統の単位電力当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_EBに基づいて、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tを電力系統が供給する場合に発生するＣＯ₂量Ｂ_Etを（３Ｂ）式により算出し、Ｂ_EtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を電力系統ＣＯ₂発生量Ｂ_Eとする。

Ｂ_Et ＝ Ｗ_t ・ Ｂ_EB （３Ｂ）
ステップＳ１４Ｂにおいて、運転制御手段１９が、第１の燃料電池ＣＯ₂発生量Ｂ_FC1と電力系統ＣＯ₂発生量Ｂ_Eとを比較する。第１の燃料電池ＣＯ₂発生量Ｂ_FC1が電力系統ＣＯ₂発生量Ｂ_E以下ならば、ステップＳ１５Ｂに進み、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ１７Ｂにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、第１の燃料電池ＣＯ₂発生量Ｂ_FC1が電力系統ＣＯ₂発生素量Ｂ_Eより大きければ、ステップＳ１６Ｂに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１８Ｂにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図３のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。

以上により、燃料電池の起動時において発生するＣＯ₂量も含めた燃料電池システムにおいて発生するＣＯ₂量と、電力系統において発生するＣＯ₂量とを比較して燃料電池システムの運転及び停止の判断を行うことができる。これによって、燃料電池システムが頻繁に起動・停止をくり返すような運転状態においても、ＣＯ₂の発生を抑制し、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして、燃料電池システムを運転させることが可能となる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態３は、実施の形態１における燃料電池システムの運転制御手段１９がコストにおいて比較をして起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３が発電して供給する場合にかかるコストを算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合にかかるコストを算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出する。

したがって、実施の形態３における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態１の図１及び図２と同じ構成であるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図５に示すように、ステップＳ１１Ｃにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tの発電に必要な原料ガス量Ｑ_GFCEtを、燃料電池システムの発電効率Ｅ_WEに基づいて（１）式により算出する。そして、原料ガスの従量料金Ｃ_GFCBに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間を燃料電池システムが発電して電力供給する場合にかかるコストＣ_FCEtを（２Ｃ）式により算出し、Ｃ_FCEtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を燃料電池発電コストＣ_FCEとする。

Ｃ_FCEt ＝ Ｑ_GFCEt ・ Ｃ_GFCB （２Ｃ）
ステップＳ１２Ｃにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出し、燃料電池起動コストＣ_FCSとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電コストＣ_FCEと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動コストＣ_FCSとを合計して第１の燃料電池コストＣ_FC1とする。
ステップＳ１３Ｃにおいて、第２の算出手段２１が、電力系統の従量料金Ｃ_EBに基づいて、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tを電力系統が供給する場合にかかるコストＣ_Etを（３Ｃ）式により算出し、Ｃ_EtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を電力系統コストＣ_Eとする。

Ｃ_Et ＝ Ｗ_t ・ Ｃ_EB （３Ｃ）
ステップＳ１４Ｃにおいて、運転制御手段１９が、第１の燃料電池コストＣ_FC1と電力系統コストＣ_Eとを比較する。第１の燃料電池コストＣ_FC1が電力系統コストＣ_E以下ならば、ステップＳ１５Ｃに進み、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ１７Ｃにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、第１の燃料電池コストＣ_FC1が電力系統コストＣ_Eより大きければ、ステップＳ１６Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１８Ｃにおいて、運転制御手段１９は、時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図３のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。

以上により、燃料電池の起動時におけるコストも考慮した燃料電池システムのコストと、電力系統コストとを比較して燃料電池システムの運転及び停止の判断を行うことができる。これによって、燃料電池システムが頻繁に起動・停止をくり返すような運転状態においても、燃料電池システムを経済的に運転させることが可能となる。

また、制御装置２３は、切換スイッチ、キーボード、マウス等の入力手段（図示せず）と、実施の形態１乃至実施の形態３のそれぞれの第１乃至第３の算出手段と、運転制御手段１９と、表示手段４２とを備え、入力手段によって、実施の形態１乃至実施の形態３を選択できるようにするとよい。これによって、使用者の選好によって燃料電池システムの動作を切り換えることができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における燃料電池システムを示す構成図である。実施の形態１と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。

本実施の形態における燃料電池システムは、図１の燃料電池システムの構成に加えて、燃料電池１３を所定の温度に維持する冷却水を循環する冷却水経路２４と、冷却水経路２４に冷却水を通流する冷却水ポンプ２５と、蓄熱手段２７と、冷却水が燃料電池１３より回収した熱を貯湯水に伝熱する熱交換器２６と、貯湯水により燃料電池１３から熱を回収し温水として蓄熱手段２７に蓄積する貯湯水経路２８と、貯湯水経路２８に貯湯水を通流させる貯湯水ポンプ２９と、蓄熱手段２７から給湯や暖房などの熱負荷３０に供給する熱供給手段３１とをさらに備えている。

制御装置２３は、電力値データに基づく演算を行って演算結果を運転制御手段１９に提供する第４の算出手段３６をさらに備えている。

第４の算出手段３６は、電力値データの所定の時間帯の電力値に応じて燃料電池システムにおいて回収される熱量に相当する熱量を、熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。ここで、熱供給系統３５は、スチームラインやガス給湯器など外部の熱供給手段によって構成されている。

以上のように構成された実施の形態４について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図７は燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態４における燃料電池システムの動作は、ステップ１１１Ａ以前の動作は、ステップＳ１０までの燃料電池システムの制御の流れを示すフローチャート、すなわち実施の形態１の図２と同じであるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図２のステップＳ１０までにおいて、燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図２のＩに続く図７のＩ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定される。

ステップＳ１１１ＡからＳ１１３Ａまでは、実施の形態１、すなわち図３のステップＳ１１ＡからＳ１３Ａと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ１１４Ａにおいて、第４の算出手段３６は、電力値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの電力値Ｗ_tを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電に伴って回収される回収熱量Ｈ_FCtを、熱回収効率Ｅ_WHに基づいて（４）式により算出する。

Ｈ_FCt ＝ Ｗ_t ／ Ｅ_WE ・ Ｅ_WH （４）
ステップＳ１１５Ａにおいて、第４の算出手段３６は、回収熱量Ｈ_FCtを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_GHtを、熱供給系統熱効率Ｅ_Hに基づいて（５）式により算出する。ここで、熱供給系統熱量Ｑ_GHtは都市ガスで供給される場合には都市ガス量、スチームで供給される場合にはスチーム量として算出される。そして、熱供給系統３５の単位熱量当たりの一次エネルギー量Ａ_GHBに基づいて、Ｈ_FCtを熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_Htを（６Ａ）式により算出し、Ａ_HtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Hとする。

Ｑ_GHt ＝ Ｈ_FCt ／ Ｅ_H （５）
Ａ_Ht ＝ Ｑ_GHt ・ Ａ_GHB （６Ａ）
ステップＳ１１６Ａにおいて、運転制御手段１９が、電力系統一次エネルギー量Ａ_E及び熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Hの和と、第１の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC1とを比較する。Ａ_FC1がＡ_E＋Ａ_H以下ならば、ステップＳ１１７Ａに進み、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ１１９Ａにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、Ａ_FC1がＡ_E＋Ａ_Hより大きければ、ステップＳ１２０Ａに進み、運転制御手段１９は起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１２０Ａにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図７のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃料電池システムでの発電に伴って発生する熱を回収して使用する場合においては、実施の形態１で述べた効果とともに、回収熱を供給することによって削減される熱供給系統の一次エネルギー量も反映させることができ、無駄なエネルギーの消費を抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。

（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態５は、実施の形態４における燃料電池システムの運転制御手段１９がＣＯ₂の発生量において比較をして起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３が発電して供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ₂量を算出する。第４の算出手段３６は、電力値データの所定の時間帯の電力値に応じて燃料電池システムにおいて回収される熱量に相当する熱量を、熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。

したがって、実施の形態５における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態４の図６及び実施の形態１の図２と同じであるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図２のステップＳ１０までにおいて、燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図２のＩに続く図８のＩ以降のステップに進み、発生するＣＯ₂量を考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定される。

ステップＳ１１１ＢからＳ１１３Ｂまでは、実施の形態２、すなわち図４のステップＳ１１ＢからＳ１３Ｂと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ１１４Ｂは、実施の形態４、すなわち図７のステップＳ１１１４Ａと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ１１５Ｂにおいて、第４の算出手段３６は、回収熱量Ｈ_FCtを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_GHtを、熱供給系統熱効率Ｅ_Hに基づいて（５）式により算出する。そして、熱供給系統３５の単位熱量当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GHBに基づいて、Ｈ_FCtを熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ₂量Ｂ_Htを（６Ｂ）式により算出し、Ｂ_HtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を熱供給系統ＣＯ₂発生量Ｂ_Hとする。

Ｂ_Ht ＝ Ｑ_GHt ・ Ｂ_GHB （６Ｂ）
ステップＳ１１６Ｂにおいて、運転制御手段１９が、電力系統ＣＯ₂発生量Ｂ_E及び熱供給系統ＣＯ₂発生量Ｂ_Hの和と、第１の燃料電池ＣＯ₂発生量Ｂ_FC1とを比較する。Ｂ_FC1がＢ_E＋Ｂ_H以下ならば、ステップＳ１１７Ｂに進み、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ１１９Ｂにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、Ｂ_FC1がＢ_E＋Ｂ_Hより大きければ、ステップＳ１２０Ｂに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１２０Ｂにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図８のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃料電池システムでの発電に伴って発生する熱を回収して使用する場合においては、実施の形態２で述べた効果とともに、回収熱を供給をすることによって削減される熱供給系統のＣＯ₂発生量も反映させることができ、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして燃料電池システムを運転させることが可能となる。

（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態６は、実施の形態４における燃料電池システムの運転制御手段１９が、コストにおいて比較をして起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、電力値データの所定の時間帯の電力値を燃料電池１３が発電して供給する場合にかかるコストを算出する。第２の算出手段２１は、電力値データの所定の時間帯の電力値を電力系統が供給する場合にかかるコストを算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出する。第４の算出手段３６は、電力値データの所定の時間帯の電力値に応じて燃料電池システムにおいて回収される熱量に相当する熱量を、熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストを算出する。

したがって、実施の形態６における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態４の図６及び実施の形態１の図２と同じであるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図２のステップＳ１０までにおいて、燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図２のＩに続く図９のＩ以降のステップに進み、費やされるコストを考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定される。

ステップＳ１１１ＣからＳ１１３Ｃまでは、実施の形態３、すなわち図５のステップＳ１１ＣからＳ１３Ｃと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ１１４Ｃは、実施の形態４、すなわち図７のステップＳ１１１４Ａと同じであり、説明を省略する。

ステップＳ１１５Ｃにおいて、第４の算出手段３６は、回収熱量Ｈ_FCtを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_GHtを、熱供給系統熱効率Ｅ_Hに基づいて（５）式により算出する。そして、熱供給系統の従量料金Ｃ_GHBに基づいて、Ｈ_FCtを熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストＣ_Htを（６Ｃ）式により算出し、Ｃ_HtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を熱供給系統コストＣ_Hとする。

Ｃ_Ht ＝ Ｑ_GHt ・ Ｃ_GHB （６Ｃ）
ステップＳ１１６Ｃにおいて、運転制御手段１９が、電力系統コストＣ_E及び熱供給系統コストＣ_Hの和と、第１の燃料電池コストＣ_FC1とを比較する。Ｃ_FC1がＣ_E＋Ｃ_H以下ならば、ステップＳ１１７Ｃに進み、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ１１９Ｃにおいて、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、Ｃ_FC1がＣ_E＋Ｃ_Hより大きければ、ステップＳ１２０Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ１２０Ｃにおいて、運転制御手段１９は、時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図９のＩＩに続く図２のＩＩからステップＳ４に戻り、以降のステップをくり返す。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃料電池システムでの発電に伴って発生する熱を回収して使用する場合においては、実施の形態３で述べた効果とともに、回収熱を供給をすることによって削減される熱供給系統のコストも反映させることができ、燃料電池システムを経済的に運転させることが可能となる。

（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムを示す構成図である。実施の形態４と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。

本実施の形態における燃料電池システムは、図６の燃料電池システムの電力値検出手段１６の代わりに、熱負荷３０で使用する熱量を検出する熱量値検出手段３２を備えている。そして、蓄熱手段２７に蓄えられた熱量を検出する蓄熱量検出手段３９をさらに備えている。

制御装置２３は、電力値蓄積手段１７及び電力値予測手段１８の代わりに、熱量値検出手段３２の検出値を蓄積する熱量値蓄積手段３３と、記憶された熱量値の履歴から熱負荷３０で使用される熱量値Ｈ_t（ｔ分後の熱量値Ｈ_t）を予測し、その熱量値Ｈ_tによって構成される熱量値データを記憶する熱量値予測手段３４とを備えている。そして、熱量値データに基づく演算を行って演算結果を運転制御手段１９に提供する第１乃至第５の算出手段２０，２１，２２，３６，４０を備えている。

第１の算出手段２０は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が蓄熱手段２７に供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第２の算出手段２１は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が供給する際に電力負荷１４へ電力供給する電力量を算出し、その電力量を電力系統が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出する。第４の算出手段３６は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量を算出する。第５の算出手段４０は、蓄熱量検出手段３９の検出値に基づいて取得される蓄熱手段２７の蓄熱量、熱量値データ等に基づいて蓄熱手段２７の蓄熱収支の予測値を算出する。

以上のように構成された本実施の形態について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図１１および図１２は燃料電池システムの制御の流れを示すフローチャートである。図１１において、ステップＳ２０２において、熱量値検出手段３２は、継続的に熱量値を検出し、熱量値蓄積手段３３が、その検出された熱量値を蓄積して記憶する。ここでは、熱量値検出手段３２は、１秒間隔毎に熱量値を検出する。

ステップＳ２０４において、熱量値予測手段３４は、熱量値蓄積手段３３に蓄積された熱量値の履歴に基づいて、今後２４時間先までに熱負荷３０で使用されるであろう１分単位の熱量値Ｈ_tを予測して、熱量値データとして記憶する。

次に、運転制御手段１９は、熱量値予測手段３４に記憶されている熱量値データに基づいて、蓄熱手段２７の蓄熱量が少なくなる時刻を起動予定時刻Ｔ₁に仮定する。

ここでは、ステップＳ２０５において、運転制御手段１９が、時刻Ｔに現在時刻Ｔ₀を代入する。

ステップＳ２０６において、第５の算出手段が、蓄熱量検出手段３９の検出値に基づいて現在時刻Ｔ₀の蓄熱量Ｇ_ST0を算出する。そして、時刻Ｔにおける蓄熱量Ｇ_Stに蓄熱量Ｇ_ST0を代入する。

ステップＳ２０７において、運転制御手段１９は、熱量値データの現在時刻Ｔ₀から時刻Ｔまでの間の熱量値Ｈ_tの積算値Ｈ_Tが、蓄熱量Ｇ_StのＹ₁％以上（例えば８０％以上）であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ２０８に進み、Ｔを起動予定時刻Ｔ₁と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ２０９に進み、Ｔから１分後の時刻をＴとし（Ｔ＝Ｔ＋１min）、ステップＳ２０７に戻る。

ステップＳ２１０において、運転制御手段１９は、起動所要時間Ｔ_s（例えば６０分間）を時刻Ｔに加え発電開始予定時刻Ｔ₂と仮定する。

次に、熱量値予測手段３４に記憶されている熱量値データに基づいて、蓄熱手段２７の蓄熱量が十分豊富になる時刻が停止予定時刻Ｔ₃に仮定される。

ここでは、ステップＳ２１１において、第５の算出手段４０は、起動予定時刻Ｔ₁から発電開始予定時刻Ｔ₂までの間の熱量値データの熱量値Ｈ_tを積算して起動時熱量値Ｈ_T1を算出し、Ｇ_StからＨ_TおよびＨ_T1を減算したものをＧ_Stに代入する。

ステップＳ２１２において、第５の算出手段４０は、時刻Ｔにおいて、蓄熱量Ｇ_Stに燃料電池からの熱回収量Ｈ_Rtを加算し、時刻Ｔにおける熱量値データの熱量Ｈ_tを減算して、蓄熱量Ｇ_Stを算出する。

ステップＳ２１３において、運転制御手段１９は、時刻Ｔにおいて蓄熱量Ｇ_Stが蓄熱手段２７の最大蓄熱量Ｇ_Smax以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ２１４で、運転制御手段１９は、Ｔを停止予定時刻Ｔ₃と仮定する。Ｎｏならば、ステップＳ２１５で、Ｔから１分後の時刻をＴとし、ステップＳ２１２に戻る。

以上のようにして燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図１１のＶに続く図１２のＶ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定される。

ステップＳ２１６Ａにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの熱量値Ｈ_tの発電に必要な原料ガス量Ｑ_GFCHtを、燃料電池１３、燃料生成装置１１などを含めた燃料電池システムの熱回収効率Ｅ_WHに基づいて（７）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_GFCBに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間を燃料電池システムが発電して電力供給及び熱供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_FCHtを（８Ａ）式により算出し、Ａ_FCHtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_FCHとする。

Ｑ_GFCHt ＝ Ｈ_t ／ Ｅ_WH （７）
Ａ_FCHt ＝ Ｑ_GFCHt ・ Ａ_GFCB （８Ａ）
ステップＳ２１７Ａにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出し、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCSとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電一次エネルギー量Ａ_FCHと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCSとを合計して第２の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC2とする。

ステップＳ２１８Ａにおいて、第４の算出手段は、熱量値Ｈ_tを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_GHtを、熱供給系統熱効率Ｅ_Hに基づいて（９）式により算出する。そして、熱供給系統の単位熱量当たりの一次エネルギー量Ａ_GHBに基づいて、Ｈ_tを熱供給系統３５が供給する場合に費やされる一次エネルギー量Ａ_Htを（１０Ａ）式により算出し、Ａ_HtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Hとする。

Ｑ_GHt ＝ Ｈ_t ／ Ｅ_H （９）
Ａ_Ht ＝ Ｑ_GHt ・ Ａ_GHB （１０Ａ）
ステップＳ２１９Ａにおいて、第２の算出手段２０が、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの１分ごとの熱量値Ｈ_tを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電される電力値Ｗ_FCtを、発電効率Ｅ_WEに基づいて（１１）式により算出し、Ｗ_FCtを電力系統が供給する場合の一次エネルギー量Ａ_Etを（１２Ａ）式から算出し、Ａ_EtをＴ₂からＴ₃まで積算して電力系統一次エネルギー量Ａ_Eとする。

Ｗ_FCt ＝ Ｈ_t ／ Ｅ_WH ・ Ｅ_WE （１１）
Ａ_Et ＝Ｗ_FCt ・ Ａ_EB （１２Ａ）
ステップＳ２２０Ａにおいて、運転制御手段１９が、電力系統一次エネルギー量Ａ_E及び熱供給系統一次エネルギー量Ａ_Hの和と、第２の燃料電池一次エネルギー量Ａ_FC2とを比較する。Ａ_FC2がＡ_E＋Ａ_H以下ならば、ステップＳ２２１Ａに進み、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ２２３Ａにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、Ａ_FC2がＡ_E＋Ａ_Hより大きければ、ステップＳ２２２に進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ２２４において、運転制御手段１９が時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図１２のＶＩに続く図１１のＶＩからステップＳ２０７に戻り、以降のステップをくり返す。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、熱電併給をする燃料電池システムの熱追従運転時において、削減される電力系統一次エネルギー量も反映することができ、無駄なエネルギーの消費を抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。

また、図示しないが、燃料電池システムが、実施の形態７の構成と実施の形態４の構成とを両方兼ね備えるように構成され、制御装置２３に実施の形態７あるいは実施の形態４を選択する選択スイッチ（図示せず）を設けることもできる。このように構成すると、燃料電池システムの使用状況に応じて、熱負荷追従運転あるいは電力負荷追従運転を選択することができる。

さらに、電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に電力値及び熱量値を蓄積するにあたっては、在宅時あるいは留守時の区別をつけて蓄積しておくと、在宅時及び留守時の選択に応じて、電力値予測手段１８及び熱量値予測手段３４が電力値データ及び熱量値データを構築することができる。具体的には、制御装置２３に選択手段を設け、使用者が在宅時及び留守時を選択することによって、電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に在宅時及び留守時が区別されて電力値及び熱量値が蓄積されるように構成する。これによって、電力値及び熱量値の予測をより的確にすることができる。

さらに、制御装置２３に運転時刻入力手段（図示せず）を設け、使用者が起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を任意に設定できるように構成しても良い。これによって、使用者の行動予定も考慮して、より的確に燃料電池システムを運転させることができる。

（実施の形態８）
図１３は、本発明の実施の形態８における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態８は、実施の形態７における燃料電池システムの運転制御手段１９がＣＯ₂の発生量において比較をして起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が蓄熱手段２７に供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。第２の算出手段２１は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が供給する際に電力負荷１４へ電力供給する電力量を算出し、その電力量を電力系統が供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ₂量を算出する。第４の算出手段３６は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を、熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ₂量を算出する。

したがって、実施の形態８における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態７の図１０及び図１１と同じであるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図１３に示すように、ステップＳ２１６Ｂにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの熱量値Ｈ_tの発電に必要な原料ガス量Ｑ_GFCHtを、燃料電池システムの熱回収効率Ｅ_WHに基づいて（７）式により算出する。そして、単位原料ガス当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GFCBに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間を燃料電池システムが発電して電力供給及び熱供給する場合に発生するＣＯ₂発生量Ｂ_FCHtを（８Ｂ）式により算出し、Ｂ_FCHtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を燃料電池発電ＣＯ₂発生量Ｂ_FCHとする。

Ｂ_FCHt ＝ Ｑ_GFCHt ・ Ｂ_GFCB （８Ｂ）
ステップＳ２１７Ｂにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ₂量を算出し、燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCSとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電ＣＯ₂発生量Ｂ_FCHと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCSとを合計して第２の燃料電池ＣＯ₂発生量Ｂ_FC2とする。

ステップＳ２１８Ｂにおいて、第４の算出手段は、熱量値Ｈ_tを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_GHtを、熱供給系統熱効率Ｅ_Hに基づいて（９）式により算出する。そして、熱供給系統３５の単位熱量当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GHBに基づいて、Ｈ_tを熱供給系統３５が供給する場合に発生するＣＯ₂量Ｂ_Htを（１０Ｂ）式により算出し、Ｂ_HtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を熱供給系統発生ＣＯ₂量Ｂ_Hとする。

Ｂ_Ht ＝ Ｑ_GHt ・ Ｂ_GHB （１０Ｂ）
ステップＳ２１９Ｂにおいて、第２の算出手段が、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの１分ごとの熱量値Ｈ_tを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電される電力値Ｗ_FCtを、発電効率Ｅ_WEに基づいて（１１）式により算出し、Ｗ_FCtを電力系統が供給する場合のＣＯ₂発生量Ｂ_Etを（１２Ｂ）式から算出し、Ｂ_EtをＴ₂からＴ₃まで積算して電力系統ＣＯ₂発生量Ｂ_Eとする。

Ｂ_Et ＝Ｗ_FCt ・ Ｂ_EB （１２Ｂ）
ステップＳ２２０Ｂにおいて、運転制御手段１９が、電力系統ＣＯ₂発生量Ｂ_E及び熱供給系統ＣＯ₂発生量Ｂ_Hの和と、燃料電池システムＣＯ₂発生量Ｂ_FC2とを比較する。Ｂ_FC2がＢ_E＋Ｂ_H以下ならば、ステップＳ２２１Ｂに進み、運転制御手段１９が、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ２２３Ｂにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、Ｂ_FC2がＢ_E＋Ｂ_Hより大きければ、ステップＳ２２２Ｂに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ２２４Ｂにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図１３のＶＩに続く図１１のＶＩからステップＳ２０７に戻り、以降のステップをくり返す。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、熱電併給をする燃料電池システムでの熱追従運転時において、削減される電力系統でのＣＯ₂発生量も反映することができ、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして燃料電池システムを運転させることが可能となる。

（実施の形態９）
図１４は、本発明の実施の形態９における燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。実施の形態９は、実施の形態７における燃料電池システムの運転制御手段１９がコストにおいて比較をして起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定するように構成されている。すなわち、第１の算出手段２０は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が蓄熱手段２７に供給する場合にかかるコストを算出する。第２の算出手段２１は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を燃料電池１３が供給する際に燃料電池１３が電力負荷１４へ電力供給する電力量を算出し、その電力量を電力系統が供給する場合にかかるコストを算出する。第３の算出手段２２は、燃料電池１３、燃料生成装置１１など燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出する。第４の算出手段３６は、熱量値データの所定の時間帯の熱量値を、熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストを算出する。

したがって、実施の形態９における燃料電池システムの構成及び燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートは、実施の形態７の図１０及び図１１と同じであるので、説明は省略する。

以下、燃料電池システムの制御の流れの後半部を説明する。

図１４に示すように、ステップＳ２１６Ｃにおいて、第１の算出手段２０は、燃料電池１３が発電して供給する場合に、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間の１分ごとの熱量値Ｈ_tの発電に必要な原料ガス量Ｑ_GFCHtを、燃料電池システムの熱回収効率Ｅ_WHに基づいて（７）式により算出する。そして、原料ガスの従量料金Ｃ_GFCBに基づいて、発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの間を燃料電池システムが発電して電力供給及び熱供給する場合にかかるコストＣ_FCHtを（８Ｂ）式により算出し、Ｃ_FCHtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を燃料電池発電コストＣ_FCHとする。

Ｃ_FCHt ＝ Ｑ_GFCHt ・ Ｃ_GFCB （８Ｃ）
ステップＳ２１７Ｃにおいて、第３の算出手段２２は、燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出し、燃料電池起動コストＣ_FCSとする。そして、運転制御手段１９が、第１の算出手段２０から出力された燃料電池発電コストＣ_FCHと第３の算出手段２２から出力された燃料電池起動コストＣ_FCSとを合計して第２の燃料電池コストＣ_FC2とする。

ステップＳ２１８Ｃにおいて、第４の算出手段は、熱量値Ｈ_tを熱供給系統３５が供給する場合に必要な熱供給系統熱量Ｑ_GHtを、熱供給系統熱効率Ｅ_Hに基づいて（９）式により算出する。そして、熱供給系統の従量料金Ｃ_GHBに基づいて、Ｈ_tを熱供給系統３５が供給する場合にかかるコストＣ_Htを（１０Ｃ）式により算出し、Ｃ_HtをＴ₂からＴ₃まで積算した値を熱供給系統コストＣ_Hとする。

Ｃ_Ht ＝ Ｑ_GHt ・ Ｃ_GHB （１０Ｃ）
ステップＳ２１９Ｃにおいて、第２の算出手段が、熱量値データの発電開始予定時刻Ｔ₂から停止予定時刻Ｔ₃までの１分ごとの熱量値Ｈ_tを燃料電池システムが発電して供給する場合に、発電される電力値Ｗ_FCtを、発電効率Ｅ_WEに基づいて（１１）式により算出し、Ｗ_FCtを電力系統が供給する場合のコストＣ_Etを（１２Ｃ）式から算出し、Ｃ_EtをＴ₂からＴ₃まで積算して電力系統コストＣ_Eとする。

Ｃ_Et ＝Ｗ_FCt ・ Ｃ_EB （１２Ｃ）
ステップＳ２２０Ｃにおいて、運転制御手段１９が、電力系統コストＣ_E及び熱供給系統コストＣ_Hの和と、燃料電池システムコストＣ_FC2とを比較する。Ｃ_FC2がＣ_E＋Ｃ_H以下ならば、ステップＳ２２１Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃を決定し、ステップＳ２２３Ｃにおいて、運転制御手段１９が起動予定時刻Ｔ₁に燃料電池システムを起動する。他方、Ｃ_FC2がＣ_E＋Ｃ_Hより大きければ、ステップＳ２２２Ｃに進み、運転制御手段１９は、起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の仮定を取り消し、すなわち起動予定時刻Ｔ₁における燃料電池の起動を禁止し、ステップＳ２２４Ｃにおいて、運転制御手段１９は時刻Ｔに運転停止予定時刻Ｔ₃を代入し、図１４のＶＩに続く図１１のＶＩからステップＳ２０７に戻り、以降のステップをくり返す。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、熱電併給をする燃料電池システムの熱追従運転時において、削減される電力系統のコストも反映することができ、燃料電池システムをより経済的に運転させることが可能となる。

（実施の形態１０）
図１５は、本発明の実施の形態１０における燃料電池システムを示す構成図である。実施の形態４と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
本実施の形態における燃料電池システムは、図６の燃料電池システムの構成に加えて、燃料電池の起動時に、燃料電池の起動を律速する部位の温度を直接的もしくは間接的に検出する温度検出手段を備えている。ここでは、燃料生成装置１１の燃料生成装置温度検出手段４１を備えている。あるいは、燃料電池１３に燃料電池温度検出手段を備えるようにしても同様の効果が得られる。

以上のように構成された実施の形態１０について、燃料電池の起動を開始するまでの動作を説明する。図１６は燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。図１６において、ステップＳ３０１乃至Ｓ３０８は、実施の形態１、すなわち図２のステップＳ１乃至Ｓ６と同じであり、説明を省略する。

ステップＳ３０９において、第３の算出手段２２が、燃料生成装置温度検出手段４１が現在時刻Ｔ₀に検出した検出温度Ｋ₀に基づいて起動モードを判別する。ここでは、検出温度Ｋ₀が所定温度Ｋ_F以上の場合は短期起動モード、Ｋ_F以下の場合は長期起動モードとする。なお、燃料生成装置１１や燃料電池１３の起動予定時刻Ｔ₁における温度は、外気温度と現在時刻Ｔ₀から起動予定時刻Ｔ₁までの時間との関数である放熱量から推測することが可能である。そこで、起動モードの判別には、それらの関数を用いて推測される起動予定時刻Ｔ₁における燃料生成装置１１の温度（起動時温度）Ｋ₁と所定温度Ｋ_Fとを比較させるようにしてもよい。あるいは、検出温度Ｋ₀と外気温度との温度差と現在時刻Ｔ₀から起動予定時刻Ｔ₁までの時間とを変数とする起動モード対応表を予め作成して第３の算出手段２２に記憶させておいて、第３の算出手段が起動モード対応表から起動モードを選択するようにしてもよい。あるいは、第３の算出手段２２が、起動時温度Ｋ₁と発電開始時に必要な温度（発電開始時温度）Ｋ₂との温度差に基づいて、起動所要時間Ｔ_Sを算出するようにしてもよい。

ステップＳ３１０−１において、運転制御手段１９が、各起動モードに応じてあらかじめ設定された起動所要時間Ｔ_s（例えば長期起動モード時６０分間、短期起動モード時３０分間）を時刻Ｔに加え、発電開始予定時刻Ｔ₂と仮定する。

ステップＳ３１０−２において、運転制御手段１９が、Ｔに発電開始予定時刻Ｔ₂を代入する。

ステップＳ３１０−３において、運転制御手段１９が、Ｔから所定時間Ｘ₁（例えば３０分間）後までの電力値Ｗ_t（Ｗ_T〜Ｗ_T+30までの３０個）のＹ₁％以上（例えば８０％、２４個以上）が燃料電池システムの最低発電量Ｗ_min以上であるかどうかを判定する。ＹｅｓならばステップＳ３１１に進む。Ｎｏならば、ステップＳ３１０−４で、Ｔから（起動所要時間Ｔ_s―１分）前の時刻をＴとし、ステップＳ３０６に戻る。

ステップＳ３１１乃至Ｓ３１３は、実施の形態１、すなわち図２のステップＳ８乃至Ｓ１０と同じであり、説明を省略する。

以上のようにして燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図１６のＶＩＩに続く図１７のＶＩＩ以降のステップに進み、消費される一次エネルギー量を考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定される。

具体的には、実施の形態４、すなわち図７のステップＳ１１１Ａ乃至Ｓ１２０Ａと同じであり、説明を省略する。

ただし、ステップＳ１１２Ａにおいては、第３の算出手段２２は、起動所要時間Ｔ_sあるいは起動モードに応じて、燃料電池システムを起動する際に費やされる一次エネルギー量を算出あるいは決定し、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCSとする。

本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、実施の形態４で述べた効果とともに、燃料電池システムの温度状態に応じて、起動所要時間Ｔ_s及び燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCSが予測されて算出されるので、無駄なエネルギーの消費をより一層抑制して燃料電池システムを運転させることが可能となる。

なお、燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図１７のＶＩＩ以降のステップにおいて、実施の形態５、すなわち図８のステップＳ１１１Ｂ乃至Ｓ１２０Ｂと同じ動作によって、発生するＣＯ₂の量を考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定されてもよい。ただし、ステップＳ１１２Ｂにおいては、第３の算出手段２２は、起動所要時間Ｔ_sあるいは起動モードに応じて、燃料電池システムを起動する際に発生するＣＯ₂量を算出あるいは決定し、燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCSとする。

これによって、実施の形態５で述べた効果とともに、燃料電池システムの温度状態に応じて、起動所要時間Ｔ_s及び燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCSが予測されて算出されるので、ＣＯ₂発生量を抑制し、ひいては地球温暖化の防止に貢献するようにして燃料電池システムを運転させることが可能となる。

また、燃料電池の起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が仮定された後、図１７のＶＩＩ以降のステップにおいて、実施の形態６、すなわち図９のステップＳ１１１Ｃ乃至Ｓ１２０Ｃと同じ動作によって、コストを考慮して起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃が決定されてもよい。ただし、ステップＳ１１２Ｃにおいては、第３の算出手段２２は、起動所要時間Ｔ_sあるいは起動モードに応じて、燃料電池システムを起動する際にかかるコストを算出あるいは決定し、燃料電池起動コストＣ_FCSとする。

これによって、実施の形態６で述べた効果とともに、燃料電池システムの温度状態に応じて、起動所要時間Ｔ_s及び燃料電池起動コストＣ_FCSが予測されて算出されるので、燃料電池システムをより経済的に運転させることが可能となる。

ここで、制御装置とは、単独の制御装置だけでなく、複数の制御装置が協働して制御を実行する制御装置群をも含んで意味する。よって、制御装置２３は、単独の制御装置から構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して燃料電池システムの動作を制御するように構成されていてもよい。

なお、発電効率Ｅ_WE、熱回収効率Ｅ_WH、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_GFCB、単位電力当たりの一次エネルギー量Ａ_EB、単位原料ガス当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GFCB、単位電力当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_EB、原料ガスの従量料金Ｃ_GFCB、電力系統の従量料金Ｃ_EB、燃料電池起動一次エネルギー量Ａ_FCS、燃料電池起動ＣＯ₂発生量Ｂ_FCS、燃料電池起動コストＣ_FCS、熱供給系統３５の単位熱量当たりの一次エネルギー量Ａ_GHB、熱供給系統３５の単位熱量当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GHB、熱供給系統の従量料金Ｃ_GHB、熱供給系統熱効率Ｅ_Hおよび起動所要時間Ｔ_sは制御装置２３に予め設定されていてもよいし、あるいは制御装置２３に入力手段（図示せず）を備え、入力して制御装置２３内のそれらが使用されるそれぞれの手段に記憶、更新できるようにしてもよい。

また、単位原料ガス当たりの一次エネルギー量Ａ_GFCBは、Ａ_EB、石油換算当たりの重量単位でもよいし、熱量単位でもよい。

単位原料ガス当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_GFCBは、石油換算当たりの重量単位でもよいし、熱量単位でもよい。

単位電力当たりのＣＯ₂発生量Ｂ_EBは、電力系統の発電設備の種類、発電設備の及び送電設備の熱効率に応じて、予め算出あるいは、電力系統会社から入手することができる。

なお、電力値予測手段１８及び熱量値予測手段３４が電力値データ及び熱量値データを構築するには、電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に電力値及び熱量値を蓄積する必要がある。この蓄積には、通常、電力値及び熱量値の検出開始後半月から一ヶ月程度の期間を要するので、運転制御手段による起動予定時刻Ｔ₁、発電開始予定時刻Ｔ₂および停止予定時刻Ｔ₃の決定は、燃料電池システム設置後約半月から一ヶ月経過後となる。あるいは、燃料電池システム設置前に、供給対象の電力値及び熱量値を検出しておき、その履歴を電力値蓄積手段１７及び熱量値蓄積手段３３に予め記憶させておいてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、エネルギー資源、環境負荷あるいは経済性に配慮した運転をすることができる燃料電池システム及び燃料電池コージェネレーションシステムとして有用である。

本発明の実施の形態１による燃料電池システムの構成図である。 本発明の実施の形態１による燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４による燃料電池システムの構成図である。 本発明の実施の形態４による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態７による燃料電池システムの構成図である。 本発明の実施の形態７による燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態７による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態８による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態９による燃料電池システムの制御の流れの後半部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１０による燃料電池システムの構成図である。 本発明の実施の形態１０による燃料電池システムの制御の流れの前半部を示すフローチャートである。 従来の燃料電池システムの構成図である。

符号の説明

１１ 燃料生成装置
１２ 酸化剤供給手段
１３ 燃料電池
１４ 電力負荷
１５ 電力供給手段
１６ 電力値検出手段
１７ 電力値蓄積手段
１８ 電力値予測手段
１９ 時刻決定手段
２０ 第１の算出手段
２１ 第２の算出手段
２２ 第３の算出手段
２３ 制御装置
２４ 冷却水経路
２５ 冷却水ポンプ
２６ 熱交換器
２７ 蓄熱手段
２８ 貯湯水経路
２９ 貯湯水ポンプ
３０ 熱負荷
３１ 熱供給手段
３２ 熱量値検出手段
３３ 熱量値蓄積手段
３４ 熱量値予測手段
３５ 熱供給系統
３６ 第４の算出手段
３８ 運転制御手段
３９ 蓄熱量検出手段
４０ 第５の算出手段
４１ 燃料生成装置温度検出手段

Claims (24)

1. 燃料電池と、
   燃料電池システムの供給対象が発生させる電力又は熱の負荷の負荷値を検出する負荷値検出手段と、
   前記負荷値検出手段によって検出される前記負荷値の履歴を記憶する負荷値蓄積手段と、
   前記負荷値の履歴に基づいて、今後発生しうる負荷値を予測して、その予測負荷値を負荷値データとして記憶する負荷値予測手段と、
   前記負荷値データに基づいて、前記燃料電池の起動予定時刻を決定する、燃料電池システム。
2. 前記負荷値は、前記燃料電池システムの電力供給対象の電力負荷である電力値であり、前記負荷値データが電力値データである、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。
3. 電力供給に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する算出手段をさらに備え、
   前記算出手段が、所定の時間帯の前記電力値データに基づいて、前記燃料電池によって電力供給をする場合と電力系統によって電力供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、
   前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統によって電力供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、請求の範囲第２項に記載の燃料電池システム。
4. 前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給をする場合における電力供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、請求の範囲第３項に記載の燃料電池システム。
5. 前記算出手段は、前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、請求の範囲第４項に記載の燃料電池システム。
6. 原料から水素を含む燃料を生成する燃料生成装置をさらに備え、
   前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給をする場合における電力供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する請求の範囲第３項に記載の燃料電池システム。
7. 前記算出手段は、前記燃料生成装置の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、請求の範囲第６項に記載の燃料電池システム。
8. 入力手段をさらに備え、
   前記入力手段によって、前記算出手段の算出項目を一次エネルギー、二酸化炭素あるいはコストから選択することができる、請求の範囲第３項に記載の燃料電池システム。
9. 表示手段をさらに備え、
   前記算出手段の算出値を用いて、前記燃料電池によって電力供給する場合と電力系統によって電力供給する場合とにおける一次エネルギー、二酸化炭素量あるいはコストのいずれかの差分を算出し、
   前記表示手段が、その差分を表示する、請求の範囲第３項に記載の燃料電池システム。
10. 前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、
    前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段とをさらに備え、
    前記算出手段は、前記時間帯の前記電力値データに基づいて、前記蓄熱手段によって回収される熱量と、該熱量が外部の熱供給手段によって供給される場合において該熱量の供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかとをさらに算出することによって、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、
    前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、請求の範囲第３項に記載の燃料電池システム。
11. 前記起動予定時刻は、所定の更新時間毎に更新される、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。
12. 表示手段をさらに備え、
    前記表示手段は、前記起動予定時刻を表示する、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。
13. 前記表示手段は、過去の運転履歴を表示する、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。
14. 前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、
    前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段と、
    前記蓄熱手段の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段とをさらに備え、
    前記負荷値は、前記燃料電池システムの熱供給対象の熱負荷である熱量値であり、前記負荷値データが熱量値データである、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。
15. 熱供給及び電力供給に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する算出手段をさらに備え、
    前記算出手段が、所定の時間帯の前記熱量値データに基づいて、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける、それぞれの前記一次エネルギー量、前記二酸化炭素量あるいは前記コストのいずれかを算出し、
    前記算出手段による算出値を比較し、前記電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合の方が算出値が大きい場合には、前記時間帯の開始時刻を前記起動予定時刻として決定する、請求の範囲第１４項に記載の燃料電池システム。
16. 前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合における電力供給及び熱供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する請求の範囲第１５項に記載の燃料電池システム。
17. 前記算出手段は、前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、請求の範囲第１６項に記載の燃料電池システム。
18. 原料から水素を含む燃料を生成する燃料生成装置をさらに備え、
    前記算出手段は、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを考慮して、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合における電力供給及び熱供給に費やされる一次エネルギー、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する請求の範囲第１５項に記載の燃料電池システム。
19. 前記算出手段は、前記燃料生成装置の温度に基づいて、前記燃料電池の起動に費やされる一次エネルギー量、それによって発生する二酸化炭素量、あるいはそれに費やされるコストのいずれかを算出する、請求の範囲第１８項に記載の燃料電池システム。
20. 入力手段をさらに備え、
    前記入力手段によって、前記算出手段の算出項目を一次エネルギー、二酸化炭素あるいはコストから選択することができる、請求の範囲第１５項に記載の燃料電池システム。
21. 表示手段をさらに備え、
    前記算出手段の算出値を用いて、前記燃料電池によって電力供給及び熱供給をする場合と電力系統及び外部の熱供給手段によって電力供給及び熱供給をする場合とにおける一次エネルギー、二酸化炭素量あるいはコストのいずれかの差分を算出し、
    前記表示手段が、その差分を表示する、請求の範囲第１５項に記載の燃料電池システム。
22. 前記燃料電池の排熱を回収して蓄える蓄熱手段と、
    前記蓄熱手段の蓄熱を外部に熱供給する熱供給手段と、
    前記蓄熱手段の蓄熱量を検出する蓄熱量検出手段と、
    選択手段とをさらに備え、
    前記選択手段によって、前記負荷値を、前記燃料電池システムの熱供給対象の熱負荷である熱量値、あるいは前記燃料電池システムの電力供給対象の電力負荷である電力値から選択し、該選択によって前記負荷値データが電力値データあるいは熱量値データのいずれかから選択される、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。
23. 前記負荷値蓄積手段は、在宅時及び留守時を区別して前記負荷値を蓄積し、
    前記選択手段によって、前記燃料電池の起動予定時刻の決定を、在宅時における前記電力値データに基づく決定と、留守時における前記電力値データに基づく決定と、在宅時における前記熱量値データに基づく決定と、留守時における前記熱量値データに基づく決定とから任意に選択することができる、請求の範囲第２２項に記載の燃料電池システム。
24. 前記燃料電池の起動予定時刻を任意に設定することができる運転時刻設定手段をさらに備える、請求の範囲第１項に記載の燃料電池システム。

Images