KR20120013435A - 연료 전지 발전 시스템 - Google Patents

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KR20120013435A
KR20120013435A KR1020117030053A KR20117030053A KR20120013435A KR 20120013435 A KR20120013435 A KR 20120013435A KR 1020117030053 A KR1020117030053 A KR 1020117030053A KR 20117030053 A KR20117030053 A KR 20117030053A KR 20120013435 A KR20120013435 A KR 20120013435A
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히로아키 가쿠
모토미치 가토우
다카노리 시마다
요시카즈 다나카
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파나소닉 주식회사
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Abstract

누적 통전 시간을 계측하는 계측부(109)와, 일시를 특정하는 캘린더부(104)와, 1년을 분할한 시기 구분을 행으로 하고 누적 통전 시간의 목표값을 분할한 통전 시간 구분을 열로 하고 개개의 요소로서 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 모든 요소에 대하여 연산되는 발전 시간의 합이 미리 계측되어 있는 연료 전지 스택의 수명 시간에 일치하도록 설정된 매트릭스를 갖는 기억부(106)와, 일시와 누적 통전 시간을 매트릭스에 적용하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 연산부(107)와, 그 상한값의 범위 내에서 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 적어도 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하고 그 계획에 근거하여 연료 전지 스택(101)의 발전 운전을 행하도록 제어하는 운전 제어부(110)를 구비하는 연료 전지 발전 시스템(100).

Description

연료 전지 발전 시스템{FUEL-CELL POWER GENERATING SYSTEM}
본 발명은 운전 계획에 근거하여 제어되는 연료 전지 발전 시스템에 관한 것이다.
최근, 가정용 연료 전지 발전 시스템은, 그 보급 확대와 사업 확립을 향해서 연구 개발이 점점 가속되고 있다.
그 실현을 위한 과제의 하나로, 내구성(예컨대, 연료 전지 시스템의 주전원으로부터의 전력 공급이 온(ON)이 된 상태(발전 가능한 상태)를 10년 유지할 수 있는 내구성, 이하 「10년 내구성」이라고 한다)의 더한 향상이 요구되고 있다. 그리고, 10년 내구성 등 우수한 내구성을 실현하기 위한 다양한 제안, 내구성의 저하에 대한 원인 분석 등이 이루어지고 있다.
예컨대, 하기 특허 문헌 1에 기재된 연료 전지 시스템(본 발명에 있어서의 「연료 전지 발전 시스템」에 상당)에는, 1일당 연료 전지의 발전 시간을 소정의 범위로 규정함으로써, 내구성의 향상을 의도한 제안이 이루어져 있다. 구체적으로는, 매월의 열 수요의 변화, 또한, 1일당 열 수요의 변화에 대응하도록, 매월의 연료 전지 시스템의 허용 작동 시간(본 발명에 있어서의 「발전 시간」을 참조)을 규정하고 있다(특허 문헌 1의 도 3을 참조).
또한, 예컨대, 하기 특허 문헌 2에 기재된 코제너레이션 시스템(co-generation system : 본 발명에 있어서의 「연료 전지 발전 시스템」에 상당)에는, 연료 전지 발전 시스템에 구비되어 있는 연료 전지 스택의 발전 효율은, 발전 시간의 증가에 따라 저하된다(발전 시간의 증가에 따라 코제너레이션 시스템이 열화된다)는 지견이 개시되어 있다(특허 문헌 2의 도 3을 참조). 또한, 하기 특허 문헌 2에는, 이 발전 효율이 발전 시간의 증가에 따라 저하되는 한편, 열 회수 효율이 상승하는 것도 개시되어 있다. 그리고, 이들 발전 효율의 저하와, 열 회수 효율의 상승에 대응한 발전량을 결정하는 구성이 개시되어 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2007-323843호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2010-043936호 공보
그러나, 상기 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2를 비롯한 종래 기술에서도, 적어도 수요자의 열 수요에 대응하면서, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 충분한 내구성(예컨대, 10년 내구성)을 확보하는 관점에서는, 아직 개선의 여지가 있었다.
보다 구체적으로는, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2의 기재의 구성에서는, 요구되는 내구성의 목표 기간(예컨대, 10년)을 달성하기 위해, 그것을 1년의 기간 중에서, 1일당 발전 계획(발전 시간, 발전의 타이밍 등)을 어떻게 설정할 것인가 하는 것까지는 고려되어 있지 않아, 상기 관점에서는 개선의 여지가 있었다.
상기 종래의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 발전을 행하는 연료 전지 스택을 구비하고, 시스템 전체의 주전원으로부터 공급되는 전력으로 동작하는 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 상기 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적인 누적 통전 시간을 계측하는 계측부와, 시계 기능과 캘린더 기능을 갖고 있고 상기 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어 있을 때의 일시를 특정하는 캘린더부와, 1년을 분할하여 정해지는 시기 구분을 행으로 하고, 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 정해지는 통전 시간 구분을 열로 하는 매트릭스를 갖고 있고, 상기 매트릭스에는 개개의 요소로서 상기 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 있고, 상기 매트릭스 내의 모든 요소에 대하여 연산되는 발전 시간의 합은 미리 계측되어 있는 상기 연료 전지 스택의 수명 시간에 일치하도록 설정되어 있는 기억부와, 상기 캘린더부에 의해 특정되는 일시의 실측 데이터와, 상기 계측부에 의해 계측되는 상기 누적 통전 시간의 실측 데이터를, 상기 매트릭스에 적용하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 연산부와, 상기 연산부에서 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 적어도 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하고, 상기 계획에 근거하여 상기 연료 전지 스택의 발전 운전을 행하도록 제어하는 운전 제어부를 구비하고 있다.
이러한 구성에서는, 적어도 수요자의 열 수요에 대응하면서, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 충분한 내구성(예컨대, 10년 내구성)을 확보할 수 있다.
본 발명의 연료 전지 발전 시스템에 의하면, 상술한 바와 같이, 기억부에 미리 저장되어 있는 매트릭스와, 일시의 실측 데이터와, 계측부에 의해 계측되는 누적 통전 시간의 실측 데이터를 이용하여, 단위 시간당(예컨대 1일당)의 연료 전지 스택의 발전 시간의 상한값을 결정한다. 그리고 또한, 이 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 단위 시간(예컨대 1일) 내에서의 발전 운전의 계획을 적어도 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하고, 그 계획에 근거하여 연료 전지 스택의 발전 운전을 행하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 요구되는 내구성의 목표 기간(예컨대, 10년)을 달성하기 위해, 미리 구한 연료 전지 스택의 수명 시간을 1년의 기간 중에서의 단위 시간(예컨대, 1일)당 발전 시간으로 분할하여 할당하고, 또한 할당된 단위 시간당 발전 시간 중에서 단위 시간의 발전 계획(발전 시간, 발전의 타이밍 등)을 어떻게 설정하는지를 정할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 적어도 수요자의 열 수요에 대응하면서, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 충분한 내구성(예컨대, 10년 내구성)을 확보할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 동작 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템에 있어서의 단위 시간당 발전 시간의 매트릭스의 일례이다.
도 4는 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템에 있어서의 단위 시간당 발전 시간의 산출에 이용하는 적산 계수의 매트릭스의 일례이다.
도 5는 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
제 1 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 발전을 행하는 연료 전지 스택을 구비하고, 시스템 전체의 주전원으로부터 공급되는 전력으로 동작하는 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적인 누적 통전 시간을 계측하는 계측부와, 시계 기능과 캘린더 기능을 갖고 있고 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어 있을 때의 일시를 특정하는 캘린더부와, 1년을 분할하여 정해지는 시기 구분을 행으로 하고, 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 정해지는 통전 시간 구분을 열로 하는 매트릭스를 갖고 있고, 매트릭스에는 개개의 요소로서 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 있고, 매트릭스 내의 모든 요소에 대하여 연산되는 발전 시간의 합은 미리 계측되어 있는 연료 전지 스택의 수명 시간에 일치하도록 설정되어 있는 기억부와, 캘린더부에 의해 특정되는 일시의 실측 데이터와, 계측부에 의해 계측되는 누적 통전 시간의 실측 데이터를, 매트릭스에 적용하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 연산부와, 연산부에서 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 적어도 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하고, 계획에 근거하여 연료 전지 스택의 발전 운전을 행하도록 제어하는 운전 제어부를 구비하고 있다.
이러한 구성에서는, 적어도 수요자의 열 수요에 대응하면서, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 충분한 내구성(예컨대, 10년 내구성)을 확보할 수 있다.
「주전원」이란, 연료 전지 발전 시스템이 동작하기 위해 필요한 주된 전력을 연료 전지 발전 시스템 외부로부터 공급하는 전원으로서, 예컨대, 상용 전원이 포함될 수 있다. 또, 연료 전지가 발전하고 있을 때에, 스스로 발전한 전력을 연료 전지 발전 시스템의 동작에 이용하는 경우에도, 기동할 때나 스탠바이할 때 등에 필요한 전력이, 외부의 전원으로부터 공급되는 경우가 있고, 그 경우의 외부의 전원은 주전원이 될 수 있다.
「누적 통전 시간의 목표값」이란, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 연료 전지 발전 시스템의 내구 시간으로서, 예컨대, 연료 전지 발전 시스템의 주전원으로부터의 전력 공급이 온인 상태(발전 가능한 상태)를 유지하는 시간의 목표값을 말한다. 구체적으로는 예컨대, 10년(87600시간)을 누적 통전 시간의 목표값으로 할 수 있다.
「단위 시간」이란, 연료 전지 발전 시스템의 운전이 반복될 때의 단락이 되는 시간을 말한다. 구체적으로는 예컨대, 1일, 1주일, 10일, 1개월 등을 단위 시간으로 할 수 있다.
「단위 시간당 발전 시간의 상한값」이란, 미리 측정되어 있는 연료 전지 스택의 수명(소정의 발전 효율로의 발전이 가능한 발전 시간)을 고려하여 설정되는 단위 시간당(예컨대 1일당)의 발전 시간의 상한값을 말한다. 본 발명에 있어서는, 발전 시간의 합계가 이러한 수명 이하가 되도록, 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 설정된다. 구체적으로는 예컨대, 4만 시간, 5만 시간, 6만 시간 등을 수명에 도달하는 발전 시간의 합계로 하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 산출할 수 있다.
운전 제어부가 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하는 것에 있어서, 그 열 수요는, 예컨대, 열 수요 계측부에 의해 자동적으로 운전 제어부에 보내지더라도 좋고, 조작자에 의해 입력되더라도 좋다.
제 2 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 발명의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 단위 시간당 발전 시간의 상한값이, 누적 통전 시간이 길어질수록 짧아지도록 설정되어 있다.
제 3 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 발명 또는 제 2 발명 중 어느 하나의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 단위 시간당 발전 시간의 상한값이, 1년 중 열 수요가 높은 시기일수록 길어지도록 설정되어 있다.
제 4 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 발명 또는 제 2 발명 중 어느 하나의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 단위 시간당 발전 시간의 상한값이, 일년간 중 1일의 평균 기온이 상대적으로 낮은 시기일수록 길어지도록 설정되어 있다.
제 5 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 설치 장소의 기온의 정보에 근거하여, 매트릭스에 저장되어 있는 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 재기입 가능한 재기입 처리부를 구비하고 있다.
제 6 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 설치 장소의 기온의 정보에 대응한 매트릭스를 미리 복수 구비하고 있고, 설치 장소의 기온의 정보에 근거하여, 기억부에 구비되어 있는 복수의 매트릭스를 선택하는 선택 처리부를 구비하고 있다.
제 7 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 5 발명 또는 제 6 발명의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 기온의 정보는, 기억부에 미리 저장된 설치 장소 정보, 설치 장소의 평균 기온 정보 및 설치 장소의 외기온을 검출하는 온도 검지기가 검지한 온도 정보 중 적어도 하나의 정보이다.
제 8 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 내지 제 7 발명 중 어느 하나의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 운전 제어부에 의해 결정되는 발전 운전의 계획에 의해 정해진 실제의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 시간을 표시하는 표시부를 구비하고 있다.
제 9 발명의 연료 전지 발전 시스템은, 특히, 제 1 내지 제 8 발명 중 어느 하나의 연료 전지 발전 시스템에 있어서, 계측부, 기억부 및 운전 제어부는, 상용 전원으로부터 전력이 공급되는 구성으로 되어 있고, 캘린더부는, 상용 전원 및 연료 전지 스택으로부터 독립된 전력 공급 수단으로부터 전력이 공급되도록 구성되어 있다.
「상용 전원 및 연료 전지 스택으로부터 독립되었다」란, 상용 전원으로부터의 전력 공급이 정지하고, 또한, 연료 전지 스택에 있어서의 발전도 정지하고 있는 상태에서도, 전력 공급 수단으로부터 캘린더부에 전력을 공급할 수 있는 것을 의미한다. 또, 캘린더부는, 전력 공급 수단뿐만 아니라, 상용 전원이나 연료 전지 스택으로부터도 전력이 공급되도록 구성되어 있더라도 좋다.
제 10 발명의 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법은, 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법으로서, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적을 누적 통전 시간이라고 할 때, 1년을 분할하여 시기 구분을 정하고, 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 통전 시간 구분을 정하고, 시기 구분과 통전 시간 구분의 조합의 각각에 대하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하기 위한 매트릭스를 미리 정하는 단계와, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어 있을 때의 일시를 특정하는 단계와, 누적 통전 시간을 계측하는 단계와, 특정된 일시가 어느 쪽의 시기 구분에 속하는지를 결정함과 아울러, 계측된 누적 통전 시간이 어느 쪽의 통전 시간 구분에 속하는지를 결정하고, 그 결정한 결과와 매트릭스에 근거하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 단계와, 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 설정하는 단계와, 설정된 계획에 근거하여 연료 전지 시스템을 운전하는 단계를 갖는다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(제 1 실시 형태)
도 1은 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템(100)은, 적어도, 발전을 행하는 연료 전지 스택(101)과, 계측부(109)와, 캘린더부(104)와, 기억부(106)와, 연산부(107)와, 운전 제어부(110)를 구비하고 있다
연료 전지 발전 시스템(100)은, 시스템 전체의 주전원인 상용 전원(150)으로부터 공급되는 전력으로 동작한다. 또, 주전원은 반드시 상용 전원일 필요는 없고, 다른 전원이더라도 좋다. 주전원으로부터의 전력 공급의 온/오프는, 도시되지 않는 메인 스위치에 의해 제어될 수 있다.
연료 전지 스택(101)은, 임의의 연료 전지 스택에 의해 구성될 수 있다. 구체적으로는 예컨대, PEFC 스택, SOFC 스택 등을 들 수 있다.
계측부(109)는, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적인 누적 통전 시간을 계측한다. 계측부(109)는, 예컨대, 클록 카운터(clock counter)와 CPU와 메모리로 구성되고, 누적 통전 시간을 계측 및 기억함과 아울러, 연산부(107)로부터의 요구에 따라, 누적 통전 시간을 연산부(107)에 출력한다.
캘린더부(104)는, 시계 기능과 캘린더 기능을 갖고 있고 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어 있을 때의 일시를 특정한다. 캘린더부(104)는, 예컨대, 전지(105)로부터 전력 공급되는 캘린더 회로, 리얼타임 클록(real time clock) 등으로 구성되고, 연산부(107)로부터의 요구에 따라, 그 시점의 일시 및 시각을 연산부(107)에 출력한다. 캘린더부(104)는, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있더라도, 오프의 상태에 있더라도, 전지(105)로부터 공급되는 전력을 이용하여, 일시를 관리한다.
기억부(106)는, 1년을 분할하여 정해지는 시기 구분을 행(row)으로 하고 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 정해지는 통전 시간 구분을 열(column)로 하는 매트릭스(테이블)를 갖고 있고, 매트릭스에는 개개의 요소로서 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 있고, 매트릭스 내의 모든 요소에 대하여 연산되는 발전 시간의 합은 미리 계측되어 있는 연료 전지 스택의 수명 시간에 일치하도록 설정되어 있다. 기억부(106)는, 예컨대, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 등으로 구성되고, 연산부(107)로부터의 요구에 따라, 특정한 행 및 열에 저장된 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 연산부(107)에 출력한다.
연산부(107)는, 캘린더부에 의해 특정되는 일시의 실측 데이터와, 계측부(109)에 의해 계측되는 누적 통전 시간의 실측 데이터를, 기억부(106)가 갖는 매트릭스에 적용하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정한다. 연산부(107)는, 예컨대, CPU와 메모리로 구성될 수 있다.
운전 제어부(110)는, 연산부(107)에서 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 적어도 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하고, 계획에 근거하여 연료 전지 스택의 발전 운전을 행하도록 제어한다. 운전 제어부(110)는, 예컨대, CPU와 메모리로 구성될 수 있다.
이러한 구성에서는, 적어도 수요자의 열 수요에 대응하면서, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 충분한 내구성(예컨대, 10년 내구성)을 확보할 수 있다. 특히, 누적 통전 시간을 이용하는 것에 의해 사용 개시로부터의 경과 연수를, 또한, 일시를 이용하는 것에 의해 예컨대 계절 등 1년에 있어서의 환경의 변화를, 각각 반영시켜 운전 계획이 결정된다. 따라서, 안정적으로 효율이 좋은 운전을 계속할 수 있다.
운전 제어부(110)는, 입력부(108), 캘린더부(104), 계측부(109), 기억부(106)로부터의 정보를 바탕으로 발전 개시 시각, 종료 시각을 결정함과 아울러, 운전 중에는 전력 수요, 열 수요로부터 발전해야 할 전력량(발전 전력량)을 결정하고, 결정한 발전 개시 시각, 종료 시각, 발전 전력량을 바탕으로 연료 전지 발전 시스템(100)의 운전을 제어하더라도 좋다.
캘린더부(104)와 기억부(106)와 연산부(107)와 계측부(109)와 운전 제어부(110)가, 각각 CPU, MPU, PLC(Programmable Logic Controller), 논리 회로 등의 연산 장치를 구비하는 경우, 그들 연산 장치는 전체적으로 1개 마련되어 있더라도 좋고, 각 부마다 1개 마련되어 있더라도 좋고, 각 부의 임의의 조합마다 1개 마련되어 있더라도 좋다.
캘린더부(104)와 기억부(106)와 연산부(107)와 계측부(109)와 운전 제어부(110)가, 각각 DRAM이나 플래시 메모리, 하드디스크 등의 기억 장치를 구비하는 경우, 그들 기억 장치는 전체적으로 1개 마련되어 있더라도 좋고, 각 부마다 1개 마련되어 있더라도 좋고, 각 부의 임의의 조합마다 1개 마련되어 있더라도 좋다.
연료 전지 발전 시스템(100)은, 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 갱신부(111)와, 전지(105)와, 입력부(108)와, 표시부(112)와, 전력 수요 계측부(102)와, 열 수요 계측부(103)를 구비하고 있다.
갱신부(111)는, 예컨대, 설치 장소의 기온의 정보에 근거하여, 상기 매트릭스에 저장되어 있는 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 재기입 가능한 재기입 처리부이더라도 좋고, 연료 전지 발전 시스템(100)이 설치 장소의 기온의 정보에 대응한 매트릭스를 미리 복수 구비하고 있는 경우에 있어서, 설치 장소의 기온의 정보에 근거하여, 기억부(106)에 구비되어 있는 복수의 매트릭스를 선택하는 선택 처리부이더라도 좋다. 재기입 처리부는, 매트릭스의 요소인 발전 시간의 상한값뿐만 아니라, 예컨대, 춘계를 2개월, 동계를 4개월로 하도록, 시기 구분을 구분하는 형태나, 통전 시간 구분을 구분하는 형태를 변경 가능하게 구성되어 있더라도 좋다.
상기 기온의 정보는, 기억부(106)에 미리 저장된 설치 장소 정보, 설치 장소의 평균 기온 정보 및 설치 장소의 외기온을 검출하는 온도 검지기(도시하지 않음)가 검지한 온도 정보 중 적어도 하나의 정보이더라도 좋다. 상기 복수의 매트릭스는, 단일 기억부(106)에 기억되어 있더라도 좋고, 복수의 기억부(106)에 기억되어 있더라도 좋다. 갱신부(111)는, 예컨대, 터치 패널이나 키 스위치 등의 입력 장치와 CPU와 메모리를 구비하고 있더라도 좋다.
전지(105)는, 예컨대, 건전지나 축전지 등으로 구성될 수 있다. 입력부(108)는, 예컨대, I/O 회로 등으로 구성될 수 있다.
전력 수요 계측부(102)는, 예컨대, 연료 전지 발전 시스템(100)이 설치된 가정과 전력 계통(상용 전원)의 접속부에 마련되는 전력 미터 등으로 구성될 수 있다. 전력 수요 계측부(102)는, 입력부(108)를 통해 운전 제어부(110)에, 예컨대, 상기 가정에서의 전력 수요를 출력한다.
열 수요 계측부(103)는, 예컨대, 연료 전지 발전 시스템(100)이 설치된 가정에서 소비되는 온수량을 계측하는 온수 미터나, 연료 전지 발전 시스템(100)에 의해 간접 혹은 직접 가열된 온수가 저류되는 저탕조(貯湯槽)(도시하지 않음)의 내부에 마련되는 온도 센서 등으로 구성될 수 있다. 열 수요 계측부(103)는, 입력부(108)를 통해 운전 제어부(110)에, 예컨대, 상기 가정에서의 열 수요를 출력한다.
표시부(112)는, 운전 제어부(110)에 의해 결정되는 발전 운전의 계획에 의해 정해진 실제의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 시간을 표시한다. 표시부(112)는, 운전 제어부(110)가 결정하는 발전 개시 시각이나 종료 시각, 현재의 발전 전력량을 표시하더라도 좋다. 표시부(112)는, 예컨대, 액정 패널 등으로 구성될 수 있다.
기억부(106)와 연산부(107)와 계측부(109)와 운전 제어부(110)는 상용 전원(150)으로부터 전력이 공급되고, 캘린더부(104)는 상용 전원(150) 및 연료 전지 스택(101)으로로부터 독립된 전력 공급 수단으로부터 전력이 공급되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 기억부(106)와 연산부(107)와 계측부(109)와 운전 제어부(110)와 갱신부(111)와 입력부(108)와 전력 수요 계측부(102)와 열 수요 계측부(103)와 표시부(112)가, 상용 전원(150)으로부터 공급되는 전력으로 동작하고, 캘린더부(104)가, 전지(105)로부터 공급되는 전력으로 동작한다. 이러한 구성에서는, 상용 전원 및 연료 전지 스택으로부터 전력이 공급되지 않는 경우에도, 캘린더부(104)는 전지(105)로부터 공급되는 전력으로 동작할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템(100)의 운전 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5에 예시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법은, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적을 누적 통전 시간이라고 할 때, 1년을 분할하여 시기 구분을 정하고, 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 통전 시간 구분을 정하고, 시기 구분과 통전 시간 구분의 조합의 각각에 대하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하기 위한 매트릭스를 미리 정하는 단계(STEP 11)와, 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어 있을 때의 일시를 특정하는 단계(STEP 12)와, 누적 통전 시간을 계측하는 단계(STEP 13)와, 특정된 일시가 어느 쪽의 시기 구분에 속하는지를 결정함과 아울러, 계측된 누적 통전 시간이 어느 쪽의 통전 시간 구분에 속하는지를 결정하고, 그 결정한 결과와 매트릭스에 근거하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 단계(STEP 14)와, 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 설정하는 단계(STEP 15)와, 설정된 계획에 근거하여 연료 전지 시스템을 운전하는 단계(STEP 16)를 갖는다.
매트릭스를 미리 정하는 단계(STEP 11)는, 예컨대, 연료 전지 발전 시스템의 출하 전에, 공장에서, 기억부(106)에 기억되는 것에 의해 행해지더라도 좋고, 연료 전지 발전 시스템이 이미 설치되어 있는 경우에 있어서, 사용자나 유지 보수 직원에 의해, 도시되지 않는 입력 장치나, 갱신부(111)를 이용하여 행해지더라도 좋다.
STEP 12~14는, 예컨대, 이후에 설명하는 도 2의 STEP 101과 같게 할 수 있다.
STEP 15는, 예컨대, 이후에 설명하는 도 2의 STEP 102와 같게 할 수 있다.
STEP 16은, 예컨대, 이후에 설명하는 도 2의 STEP 104~107과 같게 할 수 있다.
연료 전지 발전 시스템(100)은, 연료 전지 스택(101)에 있어서의 전기 화학 반응에 의해 발생하는 전력을 이용함과 아울러, 열도 회수 이용함으로써, 높은 에너지 효율을 실현한다. 운전 제어부(110)는, 보다 에너지 절약성, 경제성을 발휘할 수 있는 시간대에 발전이 행해지도록, 소정의 단위 시간마다, 연료 전지 발전 시스템(100)의 운전을 계획한다. 여기서, 운전을 계획한다는 것은, 예컨대, 발전을 개시하는 시간과, 발전을 정지하는 시간을 결정하는 것, 혹은 덧붙여, 각 시간대에서의 발전량을 결정하는 것을 말한다.
소정의 단위 시간은, 예컨대 1일로 하더라도 좋고, 1주일, 10일, 1개월이라고 하는 긴 기간으로 하더라도 좋다. 보다 구체적으로는 예컨대, 1일 단위로 사용자의 가정에서의 전력 수요와 열 수요의 데이터를 수집하고, 가장 수요가 큰 시간대를 특정한다. 그 후, 그 특정된 시간대에서, 최적의 양의 온수가 축적되고, 또한, 최적의 양의 전력이 발전되도록, 발전 개시 시각과 종료 시각이 산출된다. 운전 중에는, 전력 수요와 열 수요에 근거하여, 각 시간대에서의 발전량이 산출된다.
이 운전 계획에 따라 연료 전지 발전 시스템(100)이 운전되는 것에 의해, 연료 전지 발전 시스템(100)은, 사용자의 가정의 전력 부하, 열부하가 클 때, 즉 열 수요와 전력 수요가 클 때에 충분한 열과 발전에 의한 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 연료 전지 발전 시스템(100) 이외의 급탕기 등에서의 가스의 연소에 의한 열의 생성과, 전력 계통으로부터의 전력의 구입을 삭감할 수 있어, 에너지 절약성과 경제성이 향상된다.
여기서, 표준적인 가정의 전력 수요 및 열 수요를 기초로 최적의 운전을 행한 경우, 연료 전지 스택(101)의 수명이 불변이라고 하면, 운전 가능한 연수는 6~7년 정도가 된다. 운전 가능한 연수를 10년 확보하기 위해서는, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 설정하고, 그 범위 내에서 연료 전지 발전 시스템(100)을 운전할 필요가 있다.
도 2는 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템의 동작 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 3은 제 1 실시 형태의 연료 전지 발전 시스템에 있어서의 단위 시간당 발전 시간의 매트릭스의 일례이다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 연료 전지 발전 시스템(100)의 운전 방법에 대하여 설명한다.
우선, 연산부(107)에 의해 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 결정된다(STEP 101). 이 설정은, 기억부(106)에 기억되어 있는 매트릭스에 근거하여 행해진다.
도 3에 예시하는 바와 같이, 매트릭스는, 1년을 분할하여 정해지는 시기 구분을 행으로 하고 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 정해지는 통전 시간 구분을 열로 하는 매트릭스이다. 그 매트릭스에는 개개의 요소로서 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 있고, 매트릭스 내의 모든 요소에 대하여 연산되는 발전 시간의 합은 미리 계측되어 있는 연료 전지 스택의 수명 시간에 일치하도록 설정되어 있다
도 3의 예시에 따라 보다 구체적으로 설명한다. 4개의 시기 구분의 일수는, 동계(12~2월)가 90일간이며, 춘계(3월~5월)가 92일간이며, 하계(6월~8월)가 92일간이며, 추계(9월~11월)가 91일간이다. 매트릭스의 각각의 요소(예컨대, 동계 및 제 1 통전 시간 구분에 대해서는 24시간)와 각각의 시기 구분의 일수의 곱을, 모든 요소에 대하여 합계하면, 36328시간이 된다. 이것이 연료 전지 스택의 수명 시간으로 되어있다. 또, 「미리 계측되어 있는 연료 전지 스택의 수명 시간」이란, 예컨대, 설계상의 연료 전지 스택의 수명을 가리키고, 반드시 엄밀하게 계측되어 있을 필요는 없다. 수명 시간은 어림수이더라도 좋다.
매트릭스의 개개의 요소는, 이하와 같이 설정되는 것이 바람직하다.
행에 대해서는, 동일한 통전 시간 구분에 있어서, 열 수요가 높은 시기 구분(예컨대, 동계(예컨대, 12월부터 2월))일수록, 연료 전지 스택(101)의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 길어지도록 설정되는 것이 바람직하다. 혹은, 동일한 통전 시간 구분에 있어서, 1년 중 1일의 평균 기온이 상대적으로 낮은 시기 구분(예컨대, 동계(예컨대, 12월부터 2월))일수록, 연료 전지 스택(101)의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 길어지도록 설정되는 것이 바람직하다.
하계는 열 수요가 적기 때문에, 저탕량에 열을 축적하더라도 낭비가 많아진다. 반대로, 동계는 열 수요가 많기 때문에, 낭비가 적어진다. 에너지 절약성을 향상시키기 위해, 열 수요가 적은 계절(하계)일수록 발전 시간이 짧고, 열 수요가 많은 계절(동계)일수록 발전 시간이 길어지도록 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 설정되는 것이 바람직하다.
또, 도 3에 나타내는 예에서는, 계절 단위로 1년을 4개의 시기 구분에 분할했지만, 동계, 하계, 춘계와 추계를 합친 중간기의 3개의 시기 구분으로 나누거나, 주 단위(52개의 시기 구분)나 월 단위(12개의 시기 구분)로 나누더라도 좋다. 또한, 장치가 설치되는 주변 환경에 맞춰 미리 입수한 평균 기온의 분포에 근거하여 1년을 복수의 시기 구분으로 분할하고, 각각의 시기 구분마다, 평균 기온이 높을 때일수록 발전 시간이 짧고, 평균 기온이 낮을 때일수록 발전 시간이 길어지도록, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 설정하더라도 좋다.
열(列)에 대해서는, 동일한 시기 구분에 있어서, 누적 통전 시간이 길어질수록 연료 전지 스택(101)의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 짧아지도록 설정되는 것이 바람직하다.
연료 전지 발전 시스템(100)의 특성으로서, 일반적으로, 총 발전 시간이 길어질수록 배열(排熱) 회수 효율이 상승하는 것이 알려져 있다. 동일한 시기 구분에 있어서, 누적 통전 시간이 길어질수록 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 짧게 하는 것에 의해, 열 수요와 열 공급의 밸런스를 보다 적합하게 유지하는 것이 가능해진다.
도 3에 나타내는 예에 있어서, 누적 통전 시간은, 내용(耐用) 통전 시간을 상한으로 하여 누적 통전 시간의 1구분이 1년 상당(365일×24시간=8760시간)이 되도록, 누적 통전 시간의 목표값(10년=87600시간)이 10개의 통전 시간 구분으로 구분되어 있다.
또, 총 발전 시간이 길어질수록 발전 효율이 상승하고, 배열 회수 효율이 저하하는 경우에는, 동일한 시기 구분에 있어서, 누적 통전 시간이 길어질수록 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 길어지도록 설정하더라도 좋다. 또한, 누적 통전 시간의 목표값을 10년으로 하고, 이것을, 각각 1년씩의 통전 시간 구분으로 같은 간격으로 10개로 구분했다. 그러나, 장치의 특성과 열 수요에 맞춰, 열 수요와 열 공급의 밸런스를 유지하도록, 동일한 시기 구분에 있어서, 보다 작게, 보다 크게, 또한 같지 않은 간격으로 구분하더라도 좋다.
여기서, 도 3에 나타내는 매트릭스는, 일반적인 일본의 계절에 맞춰 설정한 것이다. 일본에서는 예컨대 북부와 남부, 지구 규모에 있어서는 예컨대 북반구와 남반구와 같이, 지역마다 연간의 기후는 크게 다르다. 또한, 지역마다 생활 양식도 다르다. 따라서, 설치되는 환경에서 열 수요도 크게 다르다. 따라서, 설치된 환경에 적합한 매트릭스를 개별적으로 작성하고, 갱신부(111)를 이용하여 자동, 또는 수동으로 기억부(106)의 매트릭스를 갱신하는 것이 바람직하다. 또, 자동이란, 예컨대, 미리 입력된 평균 기온의 분포, 또는 캘린더부(104)의 일시 정보와 외기온을 계측하는 온도 센서를 바탕으로 작성하는 평균 기온의 분포 등으로부터 매트릭스를 작성하고, 갱신하는 것 등을 말한다.
STEP 101에 있어서, 운전 제어부(110)는, 캘린더부(104)에 의해 특정되는 일시의 실측 데이터와, 계측부(109)에 의해 계측되는 누적 통전 시간의 실측 데이터를, 기억부(106)에 기억되어 있는 매트릭스(예컨대, 도 3)에 적용하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정한다.
예컨대, 일시의 실측 데이터가 2월 24일(시기 구분=동계)이고, 또한, 누적 통전 시간의 실측 데이터가 3000시간(제 1 통전 시간 구분)인 경우, 단위 시간당 발전 시간의 상한값은 24시간으로 설정된다.
한편, 예컨대, 일시가 3월 1일이고, 또한, 누적 통전 시간이 3100시간일 때에, 사용자가 장기간 외출하기 위해 연료 전지 발전 시스템(100)의 메인 스위치를 오프하고, 다음해의 6월 1일에 다시 메인 스위치를 온한 경우, 운전 제어부(110)는, 일시의 실측 데이터인 6월 1일과, 통전 누적 시간의 실측 데이터인 3100시간에 근거하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 10시간으로 설정한다.
주전원으로부터의 전력 공급의 온/오프에 의존하지 않는 일시의 실측값에 의해, 매트릭스의 어느 하나의 열을 특정하고, 주전원으로부터의 전력 공급의 온/오프에 의존하는 누적 통전 시간의 실측값에 의해, 매트릭스의 어느 하나의 행을 특정하는 것에 의해, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 적절히 설정할 수 있어, 누적 통전 시간의 목표값에 달할 때까지 연료 전지 발전 시스템(100)의 수명을 연장시키는(발전 가능한 상태로 유지하는) 것을 실현하기 쉬워진다.
STEP 101이 완료되면, 운전 제어부(110)에 의해, 운전 계획이 작성된다(STEP 102). 운전 계획은, 예컨대, 운전 제어부(110)가 기억하고 있는 과거의 운전 실적에 근거하여, 전력 수요 및 열 수요가 발생하는 시간대를 예측하고, 이것에 근거하여, 발전 시간이 단위 시간당 발전 시간의 상한값 이하가 되도록, 연료 전지 발전 시스템(100)의 발전 개시 시각과 발전 종료 시각을 결정한다. 이때, 표시부(112)에 있어서, 발전 개시 시각 및/또는 발전 종료 시각이 표시되면, 사용자가 장치의 운전 상황을 확인할 수 있다. 또한, 사용자가, 전력 및 열(온수)을 이용하는 시간대를, 연료 전지 발전 시스템(100)의 운전 중에 집중시키는 것에 의해 에너지 효율을 더 향상시킬 수 있다. 또, 운전 계획은, 적어도 열 수요를 고려하여 설정되면 좋고, 반드시 전력 수요를 고려하지 않더라도 좋다.
운전 계획을 작성하면, 운전 제어부(110)는, 작성한 운전 계획에 근거하여 발전 개시 시각이 되면 연료 전지 발전 시스템(100)에 있어서의 발전을 개시한다(STEP 103, 104). 연료 전지 발전 시스템(100)에 있어서의 발전은, 작성된 운전 계획대로 행하는 것은 아니고, 실제의 전력 수요 및 열 수요에 따라 최적의 출력으로 행하는 것으로 하더라도 좋다.
연료 전지 발전 시스템(100)의 운전 중에는, 발전 종료 시각이 도래하면, 혹은, 운전 중에 발생하는 열을 저축하는 저탕조(도시하지 않음)의 축열량이 상한값에 도달하면, 운전 제어부(110)가, 발전을 종료한다(STEP 105~107).
연료 전지 발전 시스템(100)의 발전 종료 후에는, 발전 시간이 단위 시간당 발전 시간의 상한값 미만인지 여부를 운전 제어부(110)가 판단한다(STEP 108). 발전 시간이 단위 시간당 발전 시간의 상한값 미만이 아니면, 운전 제어부(110)는, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 설정하는 공정(STEP 101)으로 되돌아가, 상술한 공정을 다시 반복한다.
발전 시간이 단위 시간당 발전 시간의 상한값 미만이면, 운전 제어부(110)는, 단위 시간당 발전 시간의 상한값과 실제의 발전 시간의 차분을 산출한다(STEP 109). 그리고, 상술한 공정으로 되돌아가, 운전 제어부(110)는, 다음 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 설정할 때(STEP 101)에, STEP 109에서 산출된 차분을 가산한다.
[변형예]
상술한 설명에서는, 도 3에 나타낸, 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 그대로 저장된 매트릭스를 이용하는 경우를 예시했다. 그러나, 매트릭스는, 도 4에 나타내는, 단위 시간(예컨대, 단위 시간이 1일인 경우에는 24시간)에 대한, 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 비율(계수 : 예컨대, 단위 시간이 24시간, 상한값이 6시간인 경우에는, 6/24=25%)을 저장하는 것이더라도 좋다. 이 경우, 운전 제어부(110)는, 단위 시간과 비율의 곱을 연산하는 것에 의해, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하더라도 괜찮다.
즉, 매트릭스에 있어서, 「개개의 요소로서 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 있다」는 것은, 상한값 그 자체가 저장되어 있는 경우에 한정되지 않고, 상한값을 취득하기 위한 다른 정보가 저장되어 있는 경우를 포함한다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 전력 수요와 열 수요를 기초로 발전 개시 시각과 발전 종료 시각을 설정하고, 운전을 행했지만, 운전 제어를 보다 간편하게 하기 위해, 미리 정해진 발전 개시 시각으로부터 운전하고, 발전 개시 시각으로부터 시간 단위당 발전 시간의 상한값에 상당하는 시간이 경과하면 운전을 종료하더라도 괜찮다.
또한, 상술한 설명에서는, 캘린더부(104)는 전지(105)로부터 전원을 공급하는 것에 의해 연료 전지 발전 시스템(100)에 있어서의 주전원으로부터의 전력 공급의 온/오프에 의존하지 않고 일시를 관리했다. 캘린더부(104)의 다른 형태로서, 전파 시계나, 통신 등을 이용하여, 연료 전지 발전 시스템(100)에 있어서의 주전원으로부터의 전력 공급의 온/오프에 의존하지 않고 일시를 취득하고, 혹은 관리하더라도 괜찮다.
캘린더부(104)에 의해 특정되는 일시의 실측 데이터와 계측부(109)에 의해 계측되는 누적 통전 시간의 실측 데이터를 기초로, 기억부(106)의 기억 내용과 대조하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하고, 그 상한값의 범위 내에서 발전 계획을 설정하여, 연료 전지 발전 시스템(100)의 발전 운전을 행한다. 이 경우에는, 연료 전지 발전 시스템(100)에 있어서의 주전원으로부터의 전력 공급의 온/오프에 의존하지 않고, 누적 통전 시간의 목표값에 달할 때까지 연료 전지 발전 시스템(100)의 수명을 연장시키는(발전 가능한 상태로 유지하는) 것을 실현하기 쉬워진다.
기억부(106)에 기억된 단위 시간당 발전 시간의 상한값이, 동일한 시기 구분에 있어서 누적 통전 시간이 길어질수록 짧아지게 되어 있는 경우에는, 총 발전 시간에 따른 배열 회수 효율의 변화에 따라, 열 공급이 과잉이 되지 않도록 발전 시간의 상한값이 결정된다. 따라서, 열 수요와 열 공급의 밸런스를 유지하면서, 효율이 좋은 운전을 할 수 있다.
기억부(106)에 기억된 단위 시간당 발전 시간의 상한값이, 동일한 통전 시간 구분에 있어서 연간의 열 수요가 높다고 예측되는 시기 구분일수록 길어지게 되어 있는 경우에는, 열 수요에 대하여 밸런스 좋게 열 공급할 수 있어, 효율이 좋은 운전을 할 수 있다.
기억부(106)에 기억된 단위 시간당 발전 시간의 상한값이, 동일한 통전 시간 구분에 있어서 1일의 평균 기온이 낮은 시기 구분일수록 길어지게 되어 있는 경우에는, 열 수요에 대하여 밸런스 좋게 열 공급할 수 있어, 효율이 좋은 운전을 할 수 있다.
기억부(106)에 기억된 시기 구분마다 또한 통전 시간 구분마다의 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 갱신하는 갱신부(111)(재기입 처리부, 혹은, 선택 처리부)를 갖는 경우에는, 연료 전지 발전 시스템(100)이 설치된 환경에 적합한 정보를 기억부(106)에 기억시키는 것이 가능해져, 효율적인 운전을 할 수 있다.
운전 제어부(110)에 의해 결정되는 발전 운전의 계획에 의해 정해진 실제의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 시간을 표시하는 표시부(112)를 갖는 경우에는, 사용자는, 시시각각 변하는 연료 전지 발전 시스템(100)의 운전 상황을 확인할 수 있다.
(산업상이용가능성)
이상과 같이, 본 발명에 따른 연료 전지 발전 시스템은, 적어도 수요자의 열 수요에 대응하면서, 설치 장소나 설치 지역에서 요구되는 충분한 내구성(예컨대, 10년 내구성)을 확보 가능한 연료 전지 발전 시스템으로서 유용하다.
100 : 연료 전지 발전 시스템
101 : 연료 전지 스택
102 : 전력 수요 계측부
103 : 열 수요 계측부
104 : 캘린더부
105 : 전지
106 : 기억부
107 : 연산부
108 : 입력부
109 : 계측부
110 : 운전 제어부
111 : 갱신부
112 : 표시부
150 : 상용 전원

Claims (10)

  1. 발전을 행하는 연료 전지 스택을 구비하고, 시스템 전체의 주전원으로부터 공급되는 전력으로 동작하는 연료 전지 발전 시스템에 있어서,
    상기 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적인 누적 통전 시간을 계측하는 계측부와,
    시계 기능과 캘린더 기능을 갖고 있고 상기 주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어있을 때의 일시를 특정하는 캘린더부와,
    1년을 분할하여 정해지는 시기 구분을 행으로 하고, 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 정해지는 통전 시간 구분을 열로 하는 매트릭스를 갖고 있고, 상기 매트릭스에는 개개의 요소로서 상기 연료 전지 스택의 단위 시간당 발전 시간의 상한값이 저장되어 있고, 상기 매트릭스 내의 모든 요소에 대하여 연산되는 발전 시간의 합은 미리 계측되어 있는 상기 연료 전지 스택의 수명 시간에 일치하도록 설정되어 있는 기억부와,
    상기 캘린더부에 의해 특정되는 일시의 실측 데이터와, 상기 계측부에 의해 계측되는 상기 누적 통전 시간의 실측 데이터를, 상기 매트릭스에 적용하여, 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 연산부와,
    상기 연산부에서 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 적어도 수요자의 열 수요를 고려하여 설정하고, 상기 계획에 근거하여 상기 연료 전지 스택의 발전 운전을 행하도록 제어하는 운전 제어부
    를 구비하고 있는 연료 전지 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 시간당 상기 발전 시간의 상한값은, 상기 누적 통전 시간이 길어질수록 짧아지도록 설정되어 있는 연료 전지 발전 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 시간당 상기 발전 시간의 상한값은, 1년 중 열 수요가 높은 시기일수록 길어지도록 설정되어 있는 연료 전지 발전 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 시간당 상기 발전 시간의 상한값은, 1년 중 1일의 평균 기온이 상대적으로 낮은 시기일수록 길어지도록 설정되어 있는 연료 전지 발전 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    설치 장소의 기온의 정보에 근거하여, 상기 매트릭스에 저장되어 있는 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 재기입 가능한 재기입 처리부를 구비하고 있는 연료 전지 발전 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    설치 장소의 기온의 정보에 대응한 매트릭스를 미리 복수 구비하고 있고, 설치 장소의 기온의 정보에 근거하여, 상기 기억부에 구비되어 있는 상기 복수의 매트릭스를 선택하는 선택 처리부를 구비하고 있는 연료 전지 발전 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 기온의 정보는, 상기 기억부에 미리 저장된 설치 장소 정보, 상기 설치 장소의 평균 기온 정보 및 상기 설치 장소의 외기온을 검출하는 온도 검지기가 검지한 온도 정보 중 적어도 하나의 정보인 연료 전지 발전 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전 제어부에 의해 결정되는 상기 발전 운전의 계획에 의해 정해진 실제의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 시간을 표시하는 표시부를 구비하고 있는 연료 전지 발전 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측부, 상기 기억부 및 상기 운전 제어부는, 상기 상용 전원으로부터 전력이 공급되는 구성으로 되어 있고,
    상기 캘린더부는, 상기 상용 전원 및 상기 연료 전지 스택으로부터 독립된 전력 공급 수단으로부터 전력이 공급되도록 구성되어 있는
    연료 전지 발전 시스템.
  10. 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법으로서,
    주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태에 있는 시간의 누적을 누적 통전 시간이라고 할 때,
    1년을 분할하여 시기 구분을 정하고, 누적 통전 시간의 목표값을 분할하여 통전 시간 구분을 정하고, 시기 구분과 통전 시간 구분의 조합의 각각에 대하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하기 위한 매트릭스를 미리 정하는 단계와,
    주전원으로부터의 전력 공급이 온의 상태로 되어 있을 때의 일시를 특정하는 단계와,
    누적 통전 시간을 계측하는 단계와,
    상기 특정된 일시가 어느 쪽의 시기 구분에 속하는지를 결정함과 아울러, 상기 계측된 누적 통전 시간이 어느 쪽의 통전 시간 구분에 속하는지를 결정하고, 그 결정한 결과와 상기 매트릭스에 근거하여 단위 시간당 발전 시간의 상한값을 결정하는 단계와,
    상기 결정된 단위 시간당 발전 시간의 상한값의 범위 내에서, 각각의 단위 시간 내에서의 발전 운전의 계획을 설정하는 단계와,
    상기 설정된 계획에 근거하여 연료 전지 시스템을 운전하는 단계
    를 갖는 연료 전지 발전 시스템의 운전 방법.
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