KR101855268B1 - 연료 전지 시스템 및 그 운전 방법 - Google Patents

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Abstract

연료 전지 시스템의 출력 전환 방법 및 장치가 개시된다. 연료 전지 시스템의 출력 전환 방법은 상용 계통으로의 전력의 공급 여부가 결정되는 단계, 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 복수의 스위치의 on/off를 설정하는 단계, 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 BOP(balance of plant)와 부하로의 전력 공급을 결정하는 단계와 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 인버터의 동작 모드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

연료 전지 시스템 및 그 운전 방법{SYSTEM OF FUEL CELL AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 발명은 시스템의 출력 전환 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지 시스템의 출력 전환 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 직접 변환하는 발전장치로서 연료전지 스택(Stack), 연료변환장치, 주변보조기기(Balance of Plant) 및 제어기술을 포함하는 통합기술이다. 즉, 수소와 산소가 발생하는 물 전기분해원리와 반대로 연료가스인 수소와 공기 중의 산소를 각각 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 전기화학적 발전장치이다.
연료전지에서는 전기와 열이 동시에 발생한다. 연료전지의 기본 구성은 연료극/전해질층/공기극으로 접합되어 있는 셀(cell)이며, 다수의 셀을 적층하여 스택을 구성함으로써 원하는 전압 및 전류를 얻을 수 있다.
일반적으로 연료전지 기본 셀에서 전기를 발생시키기 위하여 연료인 수소가스를 연료극 쪽으로 공급하면, 수소는 연료극의 촉매층에서 수소이온(H+)과 전자(e-)로 산화되며, 공기극에서는 공급된 산소와 전해질을 통해 이동한 수소이온과 외부 도선을 통해 이동한 전자가 결합하여 물을 생성시키는 산소 환원 반응이 일어난다. 이 과정에서 전자의 외부 흐름이 전류를 형성하여 전기를 발생시킨다.
이러한 작동원리를 토대로 연료전지 시스템은 연료개질장치, 연료전지 본체, 전력변환 장치, 열 회수시스템으로 구성되었다. 연료개질장치는 수소를 함유한 탄화수소계 연료를 수소가 농후한 가스로 변환하여 연료전지에 적합하도록 만들고 연료전지 본체는 수소와 산소 반응을 통해 직류전기, 물 및 열을 발생시킨다. 전력변환장치는 직류를 교류로 변화하며 열회수시스템은 본체에서 나오는 폐열을 회수하여 연료개질장치를 예열하거나 열병합발전 시스템에 열을 공급한다.
현재는 연료 전지 시스템을 구성하고 있는 복수개의 구성부(예를 들어, BOP(balance of plant) 및 각종 부품)들 각각에 대한 이상 유무의 확인이 어려워 연료 전지 시스템의 내구성 저하 및 유지 보수 비용의 증가가 예상된다.
KR 10-2009-0133277
본 발명의 일 측면은 연료 전지 시스템의 출력 전환 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 출력 전환을 수행하는 연료 전지 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지 시스템의 출력 전환 방법은 상용 계통으로의 전력의 공급 여부가 결정되는 단계, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 복수의 스위치의 on/off를 설정하는 단계, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 BOP(balance of plant)와 부하로의 전력 공급을 결정하는 단계와 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 인버터의 동작 모드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 상기 복수의 스위치의 on/off를 설정하는 단계는 상기 상용 계통으로 전력이 공급되지 않는 경우, 비상 부하로의 전력을 공급하기 위한 제1 스위치 및 제2 스위치를 on 상태로 설정하는 단계와 상기 상용 계통으로 전력이 공급되는 경우, 일반 부하, 상기 비상 부하 및 상기 상용 계통으로 전력을 공급하기 위한 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 제3 스위치를 on 상태로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 상기 BOP와 상기 부하로의 전력 공급을 결정하는 단계는 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 비상 부하로 전력의 공급을 결정하는 단계와 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되는 경우, 상기 일반 부하, 상기 비상 부하 및 상기 상용 계통으로의 전력의 공급을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 상기 인버터의 상기 동작 모드를 결정하는 단계는 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 인버터가 독립 운전 모드로 설정되어 상기 비상 부하로 전력의 공급을 결정하는 단계와 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되는 경우, 상기 인버터가 계통 연계 모드로 설정되어 상기 비상 부하 및 상기 일반 부하로 전력의 공급을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 연료 전지 시스템의 출력 전환 방법은 개질기로의 연료 공급의 가능 여부를 판단하는 단계, 상기 연료 공급이 가능한 경우, 연료 전지 구동 절차를 수행하는 단계와 상기 연료 공급이 불가능한 경우, 저장 용기의 압력과 정지 조건 압력을 비교하여 상기 연료 전지 시스템의 구동의 중단 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있되, 상기 저장 용기는 개질기에 의해 생성된 상기 완전 조성 개질 가스를 저장 용기에 저장하도록 구현되고, 상기 저장 용기에 저장된 상기 완전 조성 개질 가스는 상기 개질기의 상기 완전 조성 개질 가스의 생성을 위한 다음 번 웜-업 기간 동안 상기 연료 전지 시스템의 즉시 구동을 위해 상기 연료 전지 스택으로 전달될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 출력 전환을 수행하는 연료 전지 시스템은 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상용 계통으로의 전력의 공급 여부를 결정하고, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 복수의 스위치의 on/off를 설정하고, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 BOP(balance of plant)와 부하로의 전력 공급을 결정하고, 상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 인버터의 동작 모드를 결정하도록 구현될 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 상기 상용 계통으로 전력이 공급되지 않는 경우, 비상 부하로의 전력을 공급하기 위한 제1 스위치 및 제2 스위치를 on 상태로 설정하고, 상기 상용 계통으로 전력이 공급되는 경우, 일반 부하, 상기 비상 부하 및 상기 상용 계통으로 전력을 공급하기 위한 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 제3 스위치를 on 상태로 설정하도록 구현될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 비상 부하로 전력의 공급을 결정하고, 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되는 경우, 상기 일반 부하, 상기 비상 부하 및 상기 상용 계통으로의 전력의 공급을 결정하도록 구현될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 인버터가 독립 운전 모드로 설정되어 상기 비상 부하로 전력의 공급을 결정하고, 상기 상용 계통으로의 전력이 공급되는 경우, 상기 인버터가 계통 연계 모드로 설정되어 상기 비상 부하 및 상기 일반 부하로 전력의 공급을 결정하도록 구현될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 개질기로의 연료 공급의 가능 여부를 판단하고, 상기 연료 공급이 가능한 경우, 연료 전지 구동 절차를 수행하고, 상기 연료 공급이 불가능한 경우, 저장 용기의 압력과 정지 조건 압력을 비교하여 상기 연료 전지 시스템의 구동의 중단 여부를 결정하도록 구현될 수 있되, 상기 저장 용기는 개질기에 의해 생성된 상기 완전 조성 개질 가스를 저장 용기에 저장하도록 구현되고, 상기 저장 용기에 저장된 상기 완전 조성 개질 가스는 상기 개질기의 상기 완전 조성 개질 가스의 생성을 위한 다음 번 웜-업 기간 동안 상기 연료 전지 시스템의 즉시 구동을 위해 상기 연료 전지 스택으로 전달될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 출력 전환 방법 및 장치가 사용되는 경우, 상용 계통으로의 전력 공급 여부에 따라 연료 전지 시스템에 의해 생성된 출력이 서로 다른 장치 및 부하로 전달될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 운전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 개질 가스의 압축 저장 절차를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저장 용기로 개질 가스를 저장하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 개질기의 웜-업 시간에 따른 개질 가스의 공급 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 개질 가스의 저장 용기의 분할 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비상 전원의 공급시의 연료 전지 시스템의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 즉시 운전 방법 및 연료 전지 시스템의 독립 전원에 따른 동작을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 즉시 구동 방법 및 장치에서는 개질 가스를 사용하는 연료 전지 시스템에 있어 개질 가스 조성에 필요한 웜-업 시간(Warm-up time) 및 준비 시간 없이 즉시 발전하여 운전이 가능하도록 하기 위한 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 즉시 구동 방법 및 장치에서는 연료 전지 시스템의 구동(또는 운전) 이후 연료를 개질한 개질 가스와 저장된 연료의 연료 절체 및 개질 가스의 일부의 저장을 기반으로 웜-업 시간 및 준비 시간 없이 즉시 발전하여 운전(또는 즉시 구동)이 가능하도록 하기 위한 연료 전지 시스템이 개시된다.
개질 가스를 기반으로 구동되는 연료 전지 시스템은 연료(LNG, LPG, 디젤, 휘발유 등)의 개질을 위해 촉매의 반응 활성화 온도까지 시스템을 웜-업(warm-up) 또는 준비 상태로 기동해야 한다.
연료 전지 시스템은 시스템의 웜-업을 위한 시간 동안 발전이 되지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 즉시 구동 방법 및 장치에서는 연료 전지 시스템이 운전 중 연료 전지 스택에서 사용하고 남은 개질 가스의 일부(또는 별도의 개질 가스의 일부)를 연료 전지 시스템 내부의 별도의 저장 공간에 저장할 수 있다. 별도로 저장된 개질 가스는 연료 전지 시스템의 다음 구동을 위한 웜-업 기간 동안 연료 전지 시스템의 즉시 발전을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 연료 전지 시스템은 유량계A(100), 연료 승압기(105), 개질기(110), 밸브A(115), 밸브B(120), 밸브C(125), 밸브D(130), 유량계B(135), 압축기(140), 저장 용기(145), 압력계(150), 릴리프 밸브(155), 연료 전지 스택(160), 밸브E(165), 전원 공급 장치(170), 배터리(175), 제어 장치 및 BOP(180), 인버터(183), 비상 부하(186), 일반 부하(189), 스위치 A(193), 스위치 B(196), 스위치 C(199) 및 상용 계통(163)을 포함할 수 있다.
유량계A(100)는 입력되는 연료의 양을 체크하기 위해 구현될 수 있다.
연료 승압기(105)는 유량계A(100)의 이후, 개질기(110)의 전단에 구혀되어 입력되는 연료의 압력을 높이기 위해 구현될 수 있다.
개질기(110)는 입력되는 연료를 다른 성질의 성분으로 변환시키기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 개질기(110)는 입력되는 수소를 함유한 연료(LPG(liquefied petroleum gas), LNG(liquid natural gas), 메탄, 석탄가스, 메탄올 등)를 일반 전지가 요구하는 수소를 많이 포함하는 가스로 변환하기 위해 구현될 수 있다. 개질기(110)는 탄화수소와 수증기의 반응을 기반으로 수소가 풍부한 합성 가스(또는 개질 가스)를 생산하기 위한 수소 생산 핵심 공정을 수행할 수 있다.
밸브A(115), 밸브B(120), 밸브C(125), 밸브D(130) 및 밸브E(165)는 개질 가스를 각각의 구성부로의 전달 여부를 제어하기 위해 구현될 수 있다.
밸브A(115)는 불완전 개질 가스에 대한 배출을 위해 개질기(110)의 배출구와 유입구 사이에 구현될 수 있다.
밸브B(120)는 개질기(110)와 연료 전지 스택(160) 사이의 개질 가스의 전달을 제어하기 위해 개질기(110)와 연료 전지 스택(160) 사이에 구현될 수 있다.
밸브C(125)는 개질기(110)와 저장 용기(145) 사이의 개질 가스의 전달을 제어하기 위해 개질기(110)와 유량계B(135) 사이에 구현될 수 있다.
밸브D(130)는 저장 용기(145)에 저장된 개질 가스의 연료 전지 스택(160)으로의 전달을 제어하기 위해 압력 조정기(133)와 연료 전지 스택(160) 사이에 구현될 수 있다.
밸브E(165)는 연료 전지 스택(160)으로부터 개질기(110)로의 개질 가스의 전달을 제어하기 위해 연료 전지 스택(160)과 개질기(110) 사이에 구현될 수 있다.
유량계B(135)는 압축기(140)를 통해 저장 용기(145)로 전달되는 개질 가스의 양을 체크하기 위해 구현될 수 있다.
압축기(140)는 저장 용기(145)로 전달되는 개질 가스의 압축을 위해 구현될 수 있다.
저장 용기(145)는 압축기(140)에 의해 압축되어 전달되는 개질 가스를 저장하기 위해 구현될 수 있다.
압력계(150)는 저장 용기(145)의 압력을 체크하기 위해 구현될 수 있다.
릴리프 밸브(155)는 저장 용기(145)에 저장된 개질 가스를 외부로 유출하기 위해 구현될 수 있다.
연료 전지 스택(160)은 전기 화학 반응이 일어나는 단위 전지(single cell)를 수십 또는 수백개 적층한 구조로 구현될 수 있다. 연료극, 공기극, 고분자 전해질 막, 전해질막/전극 접합체(membrane-electrode assembly, MEA), 바이폴라판으로 단위 전지가 구성될 수 있다. 단위 전지가 적층된 스택은 구성 요소 간의 접촉 저항을 줄이기 위하여 양쪽 끝의 조임판을 조임쇠나 공기압으로 압착할 수 있다. 양쪽 끝의 조임판에는 반응 기체의 출구 및 입구, 냉각구 순환구, 전기출력용 소켓이 설치될 수 있다.
전원 공급 장치(170)는 연료 전지 시스템의 각 구성부로의 전력의 공급을 제어하기 위해 구현될 수 있다.
배터리(175)는 전원 공급 장치(170)로의 전력의 공급을 위해 구현될 수 있다.
제어 장치 및 BOP(balance of plant)(180)는 전원 공급 장치(170)로부터 전원을 공급받아 동작하는 연료 전지 시스템의 구성부를 포함할 수 있다. 연료 전지 시스템의 구성부는 전장 및 제어보드, 펌프류, 블로워류, 동력 밸브류 등을 포함할 수 있다.
인버터(183)는 연료 전지 스택에 의해 전원을 공급받고 운동 에너지를 발생시키기 위해 구현될 수 있다.
비상 부하(186)는 독립 운전 모드에서 전력을 공급받을 수 있다.
일반 부하(189)는 계통 연계 모드에서 전력을 공급받을 수 있다.
스위치 A(193), 스위치 B(196) 및 스위치 C(199)는 비상 부하(186), 일반 부하(189) 및 상용 계통(163)에 에너지를 공급하기 위해 구현될 수 있다. 스위치A(193)는 인버터(183)와 비상 부하(186) 사이의 연결을 위해 구현될 수 있고, 스위치B(196)는 인버터(183)와 비상 부하(186) 사이의 연결 및 인버터(183)와 상용 계통(163) 간의 연결을 위해 구현될 수 있다. 스위치C(199)는 인버터(183)와 일반 부하(189) 사이의 연결 및 인버터(183)와 상용 계통(163) 간의 연결을 위해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작은 프로세서(또는 제어기)를 기반으로 수행될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에서는 연료 전지 시스템의 구체적인 동작이 개시된다.
개질기(110)는 유량계A(100) 및 연료 승압기(105)를 통해 입력되는 연료를 개질 촉매 반응이 가능한 소정의 온도까지 올려 개질 반응 조건을 확보하고 연료를 개질하여 개질 가스를 생성하여 연료 전지 스택(160)으로 공급할 수 있다.
개질기(110)에서 개질 반응이 시작되는 경우, 밸브A(115)의 개방을 기반으로 불완전한 조성의 개질 가스가 배출(vent)될 수 있다.
개질 가스에 대한 조성이 완벽하게 진행되면 밸브A(115)를 폐쇄하고 밸브B(120), 밸브E(165)를 열어 연료 전지 스택(160)으로 개질 가스를 공급하여 발전을 시작할 수 있다.
연료 전지 시스템에서는 별도의 저장 용기(145)에 개질 가스를 저장하기 위한 절차가 동시에 수행될 수 있다. 연료 전지 시스템은 개질기(110)로 유입되는 연료의 입력 양을 저장 용기(145)에 저장하고자 하는 크기만큼 늘려 개질 가스를 충분히 만들 수 있다. 이후, 밸브C(125)를 열어 압축기(140)를 통해 소정의 압력으로 개질 가스가 저장 용기(145)에 소정의 양으로 저장될 수 있다.
저장 용기(145)에 저장되는 개질 가스의 양은 개질 반응 준비 시간 및 백업 전원 용량을 기반으로 결정될 수 있다.
이후, 연료 전지 시스템의 즉시 운전이 필요한 경우, 저장 용기(145)에 기저장된 소정의 개질 가스를 압력 조정기(133)와 밸브D(130), 밸브E(165)를 열어 연료 전지 스택(160)으로 공급하여 정격 운전이 수행될 수 있다.
연료 전지 시스템에서 저장 용기(145)를 기반으로 즉시 운전이 수행됨과 동시에 개질기(110)를 연료를 개질할 수 있는 조건으로 운전하여 개질이 완료되면 밸브B(120)를 열고, 밸브D(130)를 닫아 연료 전지 스택(160)에 입력되는 연료를 절체하여 지속적으로 연료 전지 시스템이 구동될 수 있다.
유사시 스위치B(196)와 스위치C(199)를 사용하여 비상 부하에 저장된 개질 가스를 통해 연료 전지 스택(160)을 가동하여 전력을 공급하거나 계통으로부터 전력을 공급받을 수도 있다.
연료에 의한 전력 및 계통에 의한 전력이 둘 다 공급되지 않는 경우, 기저장된 개질 가스와 축전된 배터리(175)를 이용하여 연료 전지 스택(160), 가동 인버터(183)와 스위치B(196)를 통해 비상 부하(186)에 소정의 시간만큼 전력과 열 에너지를 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 운전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2에서는 연료 전지 시스템의 기본 운전 로직이 개시된다.
도 2를 참조하면, 개질기로 연료가 공급되고, 연료의 공급에 따라 개질기가 운전을 시작한다(단계 S200).
개질기에서 개질 반응을 위한 조건의 만족 여부가 판단될 수 있다(단계 S210).
개질기에서 개질 반응을 위한 조건이 만족되는 경우, 밸브A을 열 수 있다(단계 S220).
밸브A는 개질기로부터 배출되는 불완전한 조성의 개질 가스를 처리하기 위해 구현될 수 있다.
개질기에서 개질 공정이 완료되었는지 여부가 판단되고(단계 S225), 밸브를 개폐를 통해 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다(단계 S230).
구체적으로, 밸브A, 밸브D는 폐쇄되고, 밸브B, 밸브E는 개방될 수 있다. 밸브A, 밸브D의 폐쇄 및 밸브B, 밸브E의 개방을 기반으로 개질기에서 배출되는 개질 가스가 연료 전지 스택으로 전달될 수 있다.
스택 에어 블로워가 동작된다(단계 S240).
스택 에어 블로워는 개질 가스의 연료 전지 스택으로의 전달을 위해 구현될 수 있다.
개질 가스를 기반으로 연료 전지 스택의 운전이 수행되고, 인버터가 동작되고, 스위치A, 스위치B, 스위치C가 연결되어 일반 부하 및 비상 부하로 전력이 공급된다(단계 S250).
기본 운전 로직에서는 연료 전지 스택이 구동되고, 스위치A, 스위치B, 스위치C가 on 상태로 전환되어 일반 부하 및 비상 부하로 전력이 공급될 수 있다.
배터리 충전이 완료되었는지 여부에 대해 판단할 수 있다(단계S260).
배터리의 충전이 완료되지 않은 경우, 전원 공급 장치를 통해 연료 전지 스택으로부터 배터리가 충전될 수 있다(단계 S270).
배터리의 충전이 완료된 경우, 개질 가스의 저장 장치로의 저장이 완료되었는지 여부가 판단될 수 있다(단계 S280).
개질 가스의 저장 장치로의 저장이 완료된 경우, 기본 운전 로직을 기반으로 연료 전지 시스템의 동작이 수행될 수 있다.
개질 가스의 저장 장치로의 저장이 완료되지 않은 경우, 저장 장치로의 개질 가스의 압축 저장 프로세스가 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 개질 가스의 압축 저장 절차를 나타낸 순서도이다.
도 3에서는 연료 전지 시스템의 개질 가스의 압축 저장 절차가 개시된다.
도 3을 참조하면, 유량계A와 연료 승압기를 통해 개질 가스 저장을 위한 개질기로의 연료 입력량이 증가될 수 있다(단계 S300).
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템에서는 별도의 저장 용기에 개질 가스를 저장하기 위한 절차가 수행될 수 있다. 개질기로 유입되는 연료의 입력 양을 저장 용기에 저장하고자 하는 크기만큼 늘려 개질 가스를 충분히 만들 수 있다.
이후, 밸브C를 열고, 밸브D를 폐쇄하여 압축기를 통해 소정의 압력으로 개질 가스를 저장 용기에 전달할 수 있다(단계S310).
저장 용기에 저장되는 개질 가스의 양은 개질 반응 준비 시간 및 백업 전원 용량을 기반으로 결정될 수 있다.
연료 전지 시스템은 유량계B와 압축기를 통해 연료 입력량 증대에 따른 소정의 개질 가스 증분만큼 개질 가스를 저장 용기에 압축 저장할 수 있다(단계 S320).
저장 용기의 압력이 설정 압력보다 큰지 여부에 대해 판단할 수 있다(단계 S330).
저장 용기의 압력이 설정 압력보다 크지 않은 경우, 단계 S300 내지 단계 S330의 절차를 수행하여 계속적으로 개질 가스에 대한 저장 절차가 진행될 수 있다.
저장 용기의 압력이 설정 압력보다 커진 경우, 밸브C를 폐쇄하고, 압축기가 OFF 상태로 전환될 수 있다(단계 S340).
밸브C의 폐쇄를 통해 저장 용기로의 압축 가스의 유입이 중단될 수 있다.
개질기로의 연료 입력량이 유량계A와 연료 승압기를 통해 운전에 필요한 저장 용기로 유입되는 개질 가스를 제외한 크기로 설정될 수 있다(단계 S350).
즉, 연료 입력량이 개질 가스의 저장 용기로의 저장 여부를 고려하여 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저장 용기로 개질 가스를 저장하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 연료 전지 시스템의 동작 모드에 따라 연료 전지 스택으로 전달되는 개질 가스의 양을 조정하는 방법이 개시된다.
도 4를 참조하면, 연료 전지 시스템은 일반 동작 모드(400) 및 고속 동작 모드(420)로 운용될 수 있다.
일반 동작 모드(400)는 사용 계통, 비상 부하 및 일반 부하에서 정상 범위의 전력 발전량이 요구되는 경우, 사용되는 동작 모드이고, 고속 동작 모드(420)는 사용 계통, 비상 부하 및 일반 부하에서 정상 범위보다 큰 전력 발전량이 요구되는 경우, 사용되는 동작 모드일 수 있다.
일반 동작 모드(400)에서 밸브D가 폐쇄 상태를 유지하고, 개질기에 의해 전달되는 개질 가스만이 전력 발전을 위해 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다.
반면 고속 동작 모드(420)에서는 밸브D가 개방 상태로 전환되고, 개질기에서 전달되는 개질 가스 및 저장 용기에 의해 전달되는 개질 가스가 전력 발전을 위해 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다.
고속 동작 모드(420)에서 연료 전지 스택으로 추가적으로 공급되어야 하는 추가 개질 가스의 양을 고려하여 밸브D의 개방 정도가 결정될 수 있다.
예를 들어, 연료 전지 스택으로 제공되어야 할 추가 개질 가스의 양이 70~100 범위인 경우, 밸브D의 개방 정도가 70%~100% 사이로 결정될 수 있다. 연료 전지 스택으로 제공되어야 할 추가 개질 가스의 양이 40~70 범위인 경우, 밸브D의 개방 정도가 40%~70% 사이로 결정될 수 있다. 연료 전지 스택으로 제공되어야 할 추가 개질 가스의 양이 0~40 범위인 경우, 밸브D의 개방 정도가 0~40% 사이로 결정될 수 있다.
이러한 추가 개질 가스의 양에 대한 정보가 제어기(미도시)로 전달되고, 제어기로 전달된 추가 개질가스의 양에 대한 정보를 기반으로 밸브의 개방 정도가 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 개질기의 웜-업 동작 이후 전달되는 개질 가스의 양을 고려하여 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 전달되는 개질 가스의 양이 조정될 수 있다.
초기 웜-업 동작 이후, 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 증가할 수 있다. 웜-업 동작 이후, 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양은 밸브B 후단에 설치된 측정부(미도시)를 통해 측정될 수 있다.
측정부에 의해 측정된 전달되는 개질 가스의 양에 대한 정보는 제어기(미도시)로 전달될 수 있고, 제어기는 개질 가스의 양에 대한 정보를 고려하여 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 전달되는 개질 가스의 양을 결정할 수 있다.
개질 가스의 양에 대한 정보에 따라 웜-업 절차의 초기에 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 작으므로, 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 클 수 있다. 하지만, 웜-업 절차의 초기 이후부터는 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 계속적으로 증가될 수 있고, 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양의 증가에 따라 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 클 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 개질기의 웜-업 시간에 따른 개질 가스의 공급 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 개질기가 웜-업되는 시간 및 개질기로 공급되는 연료의 양을 고려한 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로의 개질 가스의 공급 방법이 개시된다.
도 5를 참조하면, 개질기가 웜-업되는 시간은 주변 환경의 온도에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 개질기의 웜-업을 위해 개질기 내부의 80도까지가 올라가기 위해서는 여름보다 겨울에 더 많은 시간이 필요할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템에서는 외부 온도 측정을 통해 개질기의 웜-업까지의 예상 시간인 예상 웜-업 시간이 결정될 수 있다(단계 S500).
예상 웜-업 시간은 현재 연료 전지 시스템의 외부 환경의 온도가 높을수록 짧고, 현재 연료 전지 시스템의 외부 환경의 온도가 낮을수록 길 수 있다.
제어기는 외부 환경의 온도에 대한 정보를 기반으로 예상 웜-업 시간을 결정하고, 예상 웜-업 시간에 따라 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로의 개질 가스의 공급 시간이 결정될 수 있다(단계 S510).
예상 웜업 시간 동안은 저장 용기의 밸브D의 개방 정도가 100%로 설정되어 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 개질 가스가 공급될 수 있고, 예상 웜업 시간 이후는 개질기로부터 연료 전지 스택으로 고급되는 개질 가스의 양을 고려하여 저장 용기의 밸브D의 개방 정도가 100%보다 작은 일정 %로 설정되어 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 개질 가스가 공급될 수 있다.
이후, 일반 동작 모드이고, 개질기로부터 연료 전지 스택으로 고급되는 개질 가스의 양이 충분한 경우, 밸브D가 폐쇄되고, 다시 개질기로부터 저장 용기로의 개질 가스의 저장 절차가 진행될 수 있다.
이뿐만 아니라 제어기는 유량계A에 의해 측정된 유입되는 연료의 양을 고려하여 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 연료의 양을 조정할 수도 있다. 연료 전지 시스템이 일반 동작 모드인 경우에도 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 충분하지 않을 수 있다. 개질기로부터 연료 전지 스택으로 공급되는 개질 가스의 양이 충분하지 않은 경우, 제어기는 일반 동작 모드에서도 저장 용기에 저장된 개질 가스를 연료 전지 스택으로 공급하도록 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 개질 가스의 저장 용기의 분할 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6에서는 개질 가스를 저장하기 위한 저장 용기를 분할하여 서로 다른 압력으로 개질 가스를 저장하기 위한 방법이 개시된다.
도 6에서는 설명의 편의상 개질 가스의 저장 용기가 복수개의 공간으로 분할되고, 분할된 공간 상에 개질 가스가 저장되는 방법이 개시되나, 개질 가스의 저장 용기가 복수 개로 설정되고, 복수개의 저장 용기 상에 서로 다른 압력의 개질 가스가 저장될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 개질 가스의 저장 용기는 복수개의 공간으로 분할되고, 분할된 복수개의 공간 각각에 서로 다른 압력의 개질 가스가 저장될 수 있다.
예를 들어, 개질 가스의 저장 용기의 제1 분할 공간(610)에서는 제1 압력의 개질 가스가 저장되고, 개질 가스의 저장 용기의 제2 분할 공간(620)에서는 제2 압력의 개질 가스가 저장될 수 있다. 제1 압력은 제2 압력보다 높은 압력일 수 있다.
웜-업 초기에는 제1 분할 공간(610)에 위치한 제1 압력의 개질 가스가 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 전달될 수 있다. 웜-업 초기 이후, 일부의 개질 가스가 개질기에서 연료 전지 스택으로 전달되는 경우, 제2 분할 공간(620)에 위치한 제2 압력의 개질 가스가 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 전달될 수 있다.
이러한 방법을 통해 초기에 저장 용기로부터 개질기로의 많은 개질 가스의 전달이 필요한 경우, 제1 압력의 개질 가스가 연료 전지 스택으로 입력되기 위한 설정 압력의 개질 가스로 변압되어 많은 양의 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다.
웜-업 중/후반기에 저장 용기로부터 개질기로의 상대적으로 적은 개질 가스의 전달이 필요한 경우, 제2 압력의 개질 가스가 연료 전지 스택으로 입력되기 위한 설정 압력의 개질 가스로 변압되어 상대적으로 적은 양의 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 압력의 개질 가스가 웜-업 초기에 저장 용기로부터 연료 전지 스택으로 공급되고, 제2 압력의 개질 가스의 공급에 따라 제2 압력이 작아지는 경우, 제1 분할 공간(610)에 위치한 제1 압력의 개질 가스가 제2 압력의 개질 가스가 위치한 제2 분할 공간(620)으로 이동하여 제2 분할 공간 상의 개질 가스의 압력을 제2 압력으로 유지할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 압력과 제2 압력은 연료 전지 시스템의 동작/연료의 양에 따라 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어, 저장 용기로 공급되는 연료의 양이 임계 값보다 많은 경우, 제1 압력은 상대적으로 높은 값으로 설정될 수 있다. 저장 용기로 공급되는 연료의 양이 많은 경우, 보다 많은 양의 개질 가스를 저장하기 위해 제1 압력을 상대적으로 높게 설정하여 보다 많은 개질 가스가 저장 용기 상에 보관될 수 있다.
다른 예를 들어, 저장 용기로 공급되는 연료의 양이 임계 값보다 작거나 같은 경우, 제1 압력은 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다. 저장 용기로 공급되는 연료의 양이 적은 경우, 연료 전지 스택으로의 개질 가스의 공급을 위한 불필요한 압력 변화를 피하기 위해 제1 압력이 상대적으로 작은 값으로 설정되어 개질 가스가 저장 용기 상에 보관될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비상 전원의 공급시의 연료 전지 시스템의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 7에서는 연료 전지 시스템의 비상 전원의 공급시의 동작이 개시된다.
도 7을 참조하면, 운전 중 계통 정전이 발생하였는지 여부가 판단될 수 있다(단계 S700).
운전 중 계통 정전이 발생하지 않은 경우, 연료 전지 시스템은 단계 S700을 통해 계통 정전의 발생 여부를 판단할 수 있다.
운전 중 계통 정전이 발생한 경우, 연료 전지 시스템은 상용 계통으로 연결되는 스위치 C를 오프 상태로 전환하여 상용 계통으로의 전류의 공급을 중단할 수 있다(단계 S710).
인버터를 독립 운전 모드로 구동하고, 비상 부하로의 전력 공급이 수행될 수 있다(단계 S720).
계통 정전이 발생한 경우, 인버터가 독립 운전 모드로 구동되어 상용 계통으로의 전력의 공급이 중단될 수 있다. 또한, 일반 부하로의 전력/에너지의 공급은 중단되고, 비상 부하로만 전력/에너지의 공급이 수행될 수 있다.
계통 전원에 대한 복원이 수행되었는지 여부가 판단될 수 있다(단계 S730).
계통 전원에 대한 복원이 수행된 경우, 연료 전지 시스템은 스위치 C를 on 상태로 전환시키고 인버터의 동작 모드를 독립 운전 모드에서 계통 연계 모드로 전환시키고, 비상 부하 및 일반 부하로 전력을 공급할 수 있다(단계 S740).
계통 전원에 대한 복원이 수행되지 않은 경우, 계속적으로 인버터를 독립 운전 모드로 구동시키고, 비상 부하로의 전력 공급을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 즉시 운전 방법 및 연료 전지 시스템의 독립 전원에 따른 동작을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 계통 전원이 공급되는지 여부가 판단될 수 있다(단계 S800).
상용 계통으로 전원이 공급되는 경우, 스위치 A, 스위치 B 및 스위치 C가 on 상태로 설정될 수 있다(단계S810).
스위치 A, 스위치 B 및 스위치C가 on 상태로 설정되는 경우, 배터리에서 연료 전지 시스템의 전원 공급 장치로 전원이 공급되어 제어 장치 및 BOP로 전력이 공급되고, 비상 부하 및 일반 부하로 전력이 공급될 수 있다(단계 S820).
이후, 밸브D 및 밸브E가 on 상태로 설정되고, 스택 에어 블로워가 on 상태로 설정될 수 있다(단계 S830).
밸브D가 on 상태로 설정되는 경우, 저장 용기에 저장된 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다. 밸브E가 on 상태로 설정되고, 스택 에어 블로워가 on 상태로 설정되는 경우, 연료 전지 스택으로부터 개질기로 개질 가스가 전달될 수 있다.
연료 전지 스택이 구동되고, 인버터가 계통 연계 모드로 동작하고, 비상 부하 및 일반 부하로 부하 전력 공급이 수행될 수 있다(단계 S840).
계통 연계 모드로의 동작시 on 상태의 스위치A, 스위치B 및 스위치C를 통해 상용 계통, 일반 부하 및 비상 부하로 전력이 공급될 수 있다.
연료 공급이 가능한지 여부가 판단될 수 있다(단계 S850).
연료 전지 시스템으로의 연료 공급이 가능한 경우, 연료 전지 시스템의 구동 프로세스가 계속적으로 수행될 수 있다(단계 S860).
저장 용기 압력이 정지 조건 압력보다 작거나 같은지 여부가 판단될 수 있다(단계 S870).
연료 전지 시스템으로의 연료 공급이 가능하지 않고 저장 용기의 압력이 정지 조건 압력보다 작거나 같은 경우, 연료 전지 시스템의 구동이 중단될 수 있다(단계 S880).
연료 전지 시스템으로의 연료 공급이 가능하지 않고 저장 용기의 압력이 정지 조건 압력보다 큰 경우, 연료 전지 시스템의 구동이 유지되어 인버터가 계통 연계 모드로 동작하고, 비상 부하 및 일반 부하로 부하 전력 공급이 수행될 수 있다.
상용 계통으로 전원이 공급되지 않는 경우, 스위치 A 및 스위치 B가 on 상태로 설정될 수 있다(단계S815).
스위치 A 및 스위치 B가 on 상태로 설정되는 경우, 배터리에서 연료 전지 시스템의 전원 공급 장치로 전원이 공급되어 제어 장치 및 BOP로 전력이 공급되고, 비상 부하로 전력이 공급될 수 있다(단계 S825).
이후, 밸브D 및 밸브E가 on 상태로 설정되고, 스택 에어 블로워가 on 상태로 설정될 수 있다(단계 S835).
밸브D가 on 상태로 설정되는 경우, 저장 용기에 저장된 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급될 수 있다. 밸브E가 on 상태로 설정되고, 스택 에어 블로워가 on 상태로 설정되는 경우, 연료 전지 스택으로부터 개질기로 개질 가스가 전달될 수 있다.
연료 전지 스택이 구동되고, 인버터가 계통 연계 모드로 동작하고, 비상 부하로 부하 전력 공급이 수행될 수 있다(단계 S845).
계통 연계 모드로의 동작시 on 상태의 스위치A 및 스위치B를 통해 상용 계통, 비상 부하로 전력이 공급될 수 있다.
연료 공급이 가능한지 여부가 판단될 수 있다(단계 S855).
연료 전지 시스템으로의 연료 공급이 가능한 경우, 연료 전지 시스템의 구동 프로세스가 계속적으로 수행될 수 있다(단계 S865).
저장 용기 압력이 정지 조건 압력보다 작거나 같은지 여부가 판단될 수 있다(단계 S875).
연료 전지 시스템으로의 연료 공급이 가능하지 않고 저장 용기의 압력이 정지 조건 압력보다 작거나 같은 경우, 연료 전지 시스템의 구동이 중단될 수 있다(단계 S885).
연료 전지 시스템으로의 연료 공급이 가능하지 않고 저장 용기의 압력이 정지 조건 압력보다 큰 경우, 연료 전지 시스템의 구동이 유지되어 인버터가 계통 연계 모드로 동작하고, 비상 부하 및 일반 부하로 부하 전력 공급이 수행될 수 있다.
이와 같은 연료 전지 시스템 진단 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 연료 전지 시스템의 운전 방법에서,
    상기 연료 전지 시스템의 즉시 운전이 필요하면, 밸브D와 밸브E를 개방하여 저장 용기에 저장되어 있는 개질 가스가 연료 전지 스택으로 전달되도록 하는 단계;
    밸브D와 밸브E의 개방 후, 개질기의 동작 상태가 연료를 개질할 수 있는 조건으로 운전하면, 밸브B를 열고 밸브D를 닫아 상기 개질기에서 출력되는 개질 가스를 상기 연료 전지 스택으로 전달하도록 하는 단계;
    상용 계통으로의 전력의 공급 여부가 결정되는 단계;
    상기 상용 계통으로 전력이 공급되는 경우, 비상 부하와 일반 부하로 전력을 공급하기 위해 스위치A, 스위치B 및 스위치C를 모두 온 상태로 설정하는 단계;
    상기 스위치A, 스위치B 및 스위치C를 모두 온 상태로 설정한 후, 밸브D와 밸브E를 온 상태로 설정하여, 상기 밸브D가 온 됨에 따라 저장 용기에 저장된 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급되도록 하고, 상기 밸브E가 온 됨에 따라 상기 연료 전지 스택으로부터 개질기로 개질 가스가 전달되도록 하는 단계;
    상기 상용 계통으로 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 비상 부하와 상기 일반 부하 중에서 상기 비상 부하로만 전력을 공급하기 위해 상기 스위치A와 상기 스위치B를 온 상태로 설정하고 상기 스위치C를 오프 상태로 설정하는 단계;
    상기 스위치A와 상기 스위치B를 온 상태로 설정하고 상기 스위치C를 오프 상태로 설정한 후, 밸브D와 밸브E를 온 상태로 설정하여, 상기 밸브D가 온 됨에 따라 저장 용기에 저장된 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급되도록 하고, 상기 밸브E가 온 됨에 따라 상기 연료 전지 스택으로부터 상기 개질기로 개질 가스가 전달되도록 하는 단계; 그리고
    상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 인버터의 동작 모드를 결정하는 단계
    를 포함하는 연료 전지 시스템의 운전 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상용 계통으로의 전력의 공급 여부에 따라 상기 인버터의 상기 동작 모드를 결정하는 단계는,
    상기 상용 계통으로의 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 인버터가 독립 운전 모드로 설정되어 상기 비상 부하로 전력의 공급을 결정하는 단계; 및
    상기 상용 계통으로의 전력이 공급되는 경우, 상기 인버터가 계통 연계 모드로 설정되어 상기 비상 부하 및 상기 일반 부하로 전력의 공급을 결정하는 단계를 포함하는 연료 전지 시스템의 운전 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    개질기로의 연료 공급의 가능 여부를 판단하는 단계;
    상기 연료 공급이 가능한 경우, 연료 전지 구동 절차를 수행하는 단계; 및
    상기 연료 공급이 불가능한 경우, 저장 용기의 압력과 정지 조건 압력을 비교하여 상기 연료 전지 시스템의 구동의 중단 여부를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 연료 전지 시스템의 운전 방법.
  6. 연료 전지 시스템에서,
    제1 유입구로 입력되는 연료를 개질하는 개질기,
    상기 개질기의 배출구와 상기 개질기의 제2 유입구 사이에 위치하는 밸브A,
    상기 개질기의 배출구에 일측이 연결되어 있는 밸브B,
    상기 밸브B의 타측에 유입구가 연결되어 있는 연료 전지 스택,
    상기 개질기의 배출구에 일측이 연결되어 있는 밸브C,
    상기 밸브C의 타측에 연결되어 있고 개질 가스를 저장하고 있는 저장 용기,
    상기 저장 용기의 배출구와 상기 연료 전지 스택의 유입구 사이에 위치하는 밸브D,
    상기 연료 전지 스택에 연결된 비상 부하에 일측 단자가 연결된 스위치A,
    상기 연료 전지 스택에 연결되어 있고 상기 연료 전지 스택으로부터 전원을 공급받는 인버터,
    상기 인버터에 일측 단자가 연결되어 있고 상기 스위치 A의 타측 단자에 타측 단자가 연결되어 있는 스위치B,
    상기 스위치B의 타측 단자에 일측 단자가 연결되어 있고 상기 연료 전지 스택과 상용 계통에 연결된 일반 부하에 타측 단자가 연결되어 있는 스위치C, 그리고
    프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 연료 전지 시스템의 즉시 운전이 필요하면, 상기 밸브D와 밸브E를 개방하여 상기 저장 용기에 저장되어 있는 개질 가스가 상기 연료 전지 스택으로 전달되도록 하고,
    상기 밸브D와 상기 밸브E를 개방한 후, 상기 개질기의 동작 상태가 연료를 개질할 수 있는 조건으로 운전하면, 상기 밸브B를 열고 상기 밸브D를 닫아 상기 개질기에서 출력되는 개질 가스를 상기 연료 전지 스택으로 전달하도록 하며,
    상기 상용 계통으로 전력이 공급되는 경우, 상기 비상 부하와 상기 일반 부하로 전력을 공급하기 위해 스위치A, 스위치B 및 스위치C를 모두 온 상태로 설정하고,
    상기 스위치A, 스위치B 및 스위치C를 모두 온 상태로 설정한 후, 밸브D와 밸브E를 온 상태로 설정하여, 상기 밸브D가 온 됨에 따라 저장 용기에 저장된 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급되도록 하고, 상기 밸브E가 온 됨에 따라 상기 연료 전지 스택으로부터 개질기로 개질 가스가 전달되도록 하고,
    상기 상용 계통으로 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 비상 부하와 상기 일반 부하 중에서 상기 비상 부하로만 전력을 공급하기 위해 상기 스위치A와 상기 스위치B를 온 상태로 설정하고 상기 스위치C를 오프 상태로 설정하고,
    상기 스위치A와 상기 스위치B를 온 상태로 설정하고 상기 스위치C를 오프 상태로 설정한 후, 밸브D와 밸브E를 온 상태로 설정하여, 상기 밸브D가 온 됨에 따라 저장 용기에 저장된 개질 가스가 연료 전지 스택으로 공급되도록 하고, 상기 밸브E가 온 됨에 따라 상기 연료 전지 스택으로부터 상기 개질기로 개질 가스가 전달되도록 하는
    연료 전지 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 상용 계통으로의 전력이 공급되지 않는 경우, 상기 인버터를 독립 운전 모드로 설정하여 상기 비상 부하로 전력의 공급을 결정하고,
    상기 상용 계통으로의 전력이 공급되는 경우, 상기 인버터를 계통 연계 모드로 설정하여 상기 비상 부하 및 상기 일반 부하로 전력의 공급을 결정하는
    연료 전지 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    개질기로의 연료 공급의 가능 여부를 판단하고,
    상기 연료 공급이 가능한 경우, 연료 전지 구동 절차를 수행하고,
    상기 연료 공급이 불가능한 경우, 저장 용기의 압력과 정지 조건 압력을 비교하여 상기 연료 전지 시스템의 구동의 중단 여부를 결정하도록 구현되는
    연료 전지 시스템.
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