(57)【要約】【課題】電力系統の異常時に発電機能を損なうことなく、電力系統からの解列、単独運転への移行を行い、電力系統の復旧後は速やかに電力系統へ並列することが可能な燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】燃料電池１が発電した直流電力をインバータ１６で交流電力に変換し、この交流電力をインバータ１６の出力側が接続されている出力用母線８を介して電力系統１０に供給するように構成した燃料電池発電システムにおいて、電力系統１０での異常を感知した系統異常時に電力系統１０と出力用母線８との間を高速に開放するための系統連係遮断器１９と、系統連係遮断器１９の開放後、電流制御から電圧制御に切り替えて出力用母線８の電圧を所定値に維持するインバータ１６と、電力系統１０に連係している通常時に燃料電池１が発電していた直流電力と同量の電力を系統連係遮断器１９の開放後も発電させるように電力を消費する負荷設備IIとを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池が発電した直流電力をインバータで交流電力に変換し、この交流電力を前記インバータの出力側が接続されている出力用母線を介して電力系統に供給するように構成した燃料電池発電システムにおいて、
前記電力系統での異常を感知した系統異常時に前記電力系統と前記出力用母線との間を高速に開放するための高速遮断器と、
前記高速遮断器の開放後、電流制御から電圧制御に切り替えて前記出力用母線の電圧を所定値に維持するインバータと、
前記電力系統に連係している通常時に前記燃料電池が発電していた前記直流電力と同量の電力を前記高速遮断器の開放後も発電させるように電力を消費する負荷設備とを有することを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載する燃料電池発電システムにおいて、
前記負荷設備は前記出力用母線に接続されており前記インバータの出力である交流電力を介して前記電力を消費するものであることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載する燃料電池発電システムにおいて、
前記負荷設備は、前記出力用母線に接続された電流調整器と、この電流調整器に接続された負荷抵抗器とを具備するとともに、前記電流調整器は前記インバータの出力電力が所定値に維持されるように前記負荷抵抗器に供給する電流を調整するものであることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載する燃料電池発電システムにおいて、
前記電流調整器は前記出力用母線に接続されたコンバータとこのコンバータに接続されるとともに前記負荷抵抗器に接続されたチョッパとを具備することを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載する燃料電池発電システムにおいて、
前記負荷設備は前記燃料電池の出力側と前記インバータの入力側との間に接続されており、前記燃料電池の出力である直流電力を直接消費するものであることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項６】
請求項５に記載する燃料電池発電システムにおいて、
前記負荷設備は、前記燃料電池の出力側に接続された電流調整器と、この電流調整器に接続された負荷抵抗器とを具備するとともに、前記電流調整器は前記通常時に前記燃料電池が発電していた前記直流電力と同量の電力を前記系統異常時にも発電させるように前記負荷抵抗器に供給する電流を調整するものであることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載する燃料電池発電システムにおいて、
前記電流調整器はチョッパで構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載する何れか一つの燃料電池発電システムにおいて、
前記負荷設備は自身が発生したジュール熱を、前記燃料電池の廃熱を回収する廃熱回収手段に回収させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電システムに関し、特に燃料電池と直流／交流変換装置であるインバータとから成る分散型の燃料電池発電システムとが連係された電力系統の異常時に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に係る燃料電池発電システムを図７に示す。同図に示すように、燃料電池発電ユニットＩは、燃料電池１、燃料改質器２、空気予熱器３、触媒燃焼器４及び廃熱回収器５を備えており、燃料改質器２で燃料を改質して得る水素と、空気予熱器３を介して取り込んだ空気の酸素とを燃料電池１で反応させて直流電力を得るものである。ここで、燃料電池１内で電力に変換されない燃料は、触媒燃焼器４で燃焼されて熱に変換され、燃料改質器２及び空気予熱器３を介して廃熱回収器５に回収される。
【０００３】
燃料電池発電ユニットＩで発電した直流電力はインバータ６で交流電力に変換され、出力遮断器７を介して出力用母線８に供給される。かかる交流電力は出力用母線８から系統連係遮断器９を介して電力系統１０に供給される。また、当該燃料電池発電システムのブロワ等のシステム補機１１は出力用母線８に接続されており、出力用母線８を介して供給されるインバータ６の交流電力で駆動される。
【０００４】
かかる燃料電池発電システムにおけるインバータ６は電流制御型（出力制御型）であり、電力系統１０側での電圧にインバータ６の出力電圧を合わせながら、燃料電池１から取り出す電流の大きさで電力系統１０への送電出力量を制御している。電流の位相に関しては、系統電圧の位相にほぼ同期（送電電力の力率≒１）させることにより、インバータ６の通電量を抑え、電力機器としての効率化を図っている。上記状況における三相交流でのインバータ６の送電電力は、下式（１）となる。
【０００５】
送電電力＝√３×線間電圧×電流              ・・・（１）
【０００６】
かかる燃料電池発電システムにおいて、電力系統１０での地絡、短絡事故により線間電圧が低下すると、（１）式に従い送電電力が低下する。この送電電力の低下を補うためには、（１）式における燃料電池１からの電流を増加させなければならない。ところが、燃料電池１から電流を取り出すインバータ６は、コスト的な観点から定格電流容量に対して、通常１０％程度の裕度しか有さない設計となっている。このため、電力系統１０での線間電圧が１０％以上低下した場合には、分散電源としての燃料電池発電システムは定格出力を送電できない状況に陥る。
【０００７】
また、周波数低下などの電力系統異常時においても、インバータ６から供給される電流が増加し、上記電圧低下の場合と同様、インバータ６の電流裕度の観点から、燃料電池発電システムは定格出力を送電できない状況に陥る。さらに詳言すると、インバータ６の出力側に設置される変圧器あるいは電源高調波抑制用フィルターであるリアクトルにおいて、誘導起電力と磁束の関係は（２）式となる。
【０００８】
誘導起電力∝コイルの巻数×周波数×コイル内での磁束  ・・・（２）
【０００９】
（２）式において、誘導起電力が一定で周波数が低下した場合、コイル内での磁束は周波数に反比例して増加する。変圧器等に用いられるコイル内の鉄心は、定格周波数に応じた経済設計がなされており、磁束が増加すると、鉄心が過励磁となり磁気飽和状態に近くなる。この磁気飽和状態では、鉄心の自己インダクタンスが減少するため、インバータから供給される励磁電流が増加してインバータ６の電流容量を超える事態となる。
【００１０】
電力系統での事故等により燃料電池１の定格出力を電力系統１０へ送電できなくなった場合、燃料電池１は送電量に見合った出力まで絞ることになるが、燃料電池発電ユニットＩに燃料を供給している燃料制御系は、電力系統異常に伴う急激な燃料電池１の出力変動（負荷変動）に追従することが難しいため、燃料電池１内で電力に変換されなくなった燃料は、燃料電池１の後段の触媒燃焼器４にて燃焼され、熱に変換されることになる。このため、燃料が急増した触媒燃焼器４では、動作温度（通常７００〜８００℃）が急上昇し、仕様上限の９５０℃を超える場合には、燃料電池発電ユニットＩの全体を緊急停止させる事態となる。
【００１１】
図８は燃料電池発電ユニットＩ内におけるエネルギーバランス例を示す説明図であり、（ａ）が送電量急変前（通常時）、（ｂ）が送電量急変時（電力系統１０の異常時）である。同図は、（ａ）に示す送電量急変前（通常時）に５３パーセントであった直流出力が、（ｂ）に示す送電量急変時（電力系統１０の異常時）には２５パーセントに急減するとともに、（ａ）に示す送電量急変前（通常時）に２０パーセントであった未反応燃料が、（ｂ）に示す送電量急変時（電力系統１０の異常時）には６０パーセントに急増していることを示している。
【００１２】
インバータ６の電流裕度以外においても、事故等により電力系統１０の電圧が瞬間的に低下した場合、上述した電流制御型のインバータ６の動作では参照する電力系統１０の電圧に合わせて、インバータ６の出力電圧が低下する。この結果、前記出力電圧の低下が当該燃料電池発電システム内の電気系統に波及すれば、燃料電池発電システムを構成する補機である冷却ブロワ、コンプレッサ等が停止し、当該燃料電池発電システム全体の緊急停止を招くことになる。
【００１３】
上述の点に鑑み、従来技術に係る燃料電池発電システムでは、電力系統１０での電圧あるいは周波数が１０％〜２０％低下すると、当該燃料電池発電システムを緊急停止させるインタロックが組まれている。
【００１４】
一方、電力系統１０に関しては、日本の電力供給信頼度は高く安定であり、長時間の停電は極めて少ないが、落雷等による自然災害での瞬時停電／瞬時電圧低下は避けられないのが実情である。これに対し、高精度の加工技術が要求される電子機器、半導体などの生産ライン工場では、この瞬時電圧低下（瞬低）に極めて敏感な生産ライン構成となっており、瞬低による被害は大きな損益をもたらすことが報告されている。このため瞬低対策として、無停電電源装置（ＵＰＳ）および非常用自家発電設備の設置が上記工場では実施されており、生産工場内に設置されることも想定される分散型電源においては、瞬低等の電力系統異常に強い設備構成が望まれる。
【００１５】
電圧低下率２０％以上の瞬低は、日本では年平均５回程度と報告されている（電気協同研究４６巻３号  瞬時電圧低下対策）。このことは分散電源である現状の燃料電池発電システムが年間５回程度、電力系統１０の異常により緊急停止することを意味する。実際の燃料電池発電システムの運転事例においても緊急停止の多くは、落雷等による瞬低が原因といわれている。
【００１６】
緊急停止後の燃料電池発電システムでは、燃料系の窒素パージ、燃料電池周りの再昇温といった安全停止・再起動操作が必要となるが、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）といった高温形燃料電池システムでは再昇温工程に長時間（数時間〜１日程度）を要する場合もあり、瞬低等の電力系統１０の異常によるシステム緊急停止は、分散電源としての稼働率および信頼性低下を招き、最終的に設備のランニングコストの上昇を招来する。このため、瞬低等の電力系統異常時においても緊急停止することなく、電力系統からの解列、単独運転への移行を行い、電力系統復旧後は速やかに電力系統へ並列することを可能とする燃料電池発電システムの構築が望まれる。
【００１７】
直交変換装置であるインバータを介して電力系統と連係される直流発電設備としては、燃料電池の他に太陽光発電が挙げられ、この太陽光発電による分散電源が、電力系統側からの制約条件により出力制限を受け、稼働率あるいは発電効率低下を生じる場合の予防対策としては、特許文献１を挙げることができる。また、同じくインバータと直流電力を貯蔵する２次電池およびキャパシタから構成される設備での急激な負荷変動を緩和する電力バッファ装置としては、特許文献２を挙げることができる。
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−１３４６６８号公報
【特許文献２】特開２００７−６０７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述の如く従来技術においては、瞬低などの電力系統異常時、燃料電池発電システムは緊急停止する設計思想となっており、この緊急停止が分散電源としての燃料電池発電システムの信頼性低下やランニングコストの上昇を招く要因となっている。
【００２０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、電力系統の異常時に発電機能を損なうことなく、電力系統からの解列、単独運転への移行を行い、電力系統の復旧後は速やかに電力系統へ並列することが可能な燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、燃料電池が発電した直流電力をインバータで交流電力に変換し、この交流電力を前記インバータの出力側が接続されている出力用母線を介して電力系統に供給するように構成した燃料電池発電システムにおいて、前記電力系統での異常を感知した系統異常時に前記電力系統と前記出力用母線との間を高速に開放するための高速遮断器と、前記高速遮断器の開放後、電流制御から電圧制御に切り替えて前記出力用母線の電圧を所定値に維持するインバータと、前記電力系統に連係している通常時に前記燃料電池が発電していた前記直流電力と同量の電力を前記高速遮断器の開放後も発電させるように電力を消費する負荷設備とを有することを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する燃料電池発電システムにおいて、前記負荷設備は前記出力用母線に接続されており前記インバータの出力である交流電力を介して前記電力を消費するものであることを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２３】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載する燃料電池発電システムにおいて、前記負荷設備は、前記出力用母線に接続された電流調整器と、この電流調整器に接続された負荷抵抗器とを具備するとともに、前記電流調整器は前記インバータの出力電力が所定値に維持されるように前記負荷抵抗器に供給する電流を調整するものであることを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２４】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載する燃料電池発電システムにおいて、前記電流調整器は前記出力用母線に接続されたコンバータとこのコンバータに接続されるとともに前記負荷抵抗器に接続されたチョッパとを具備することを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２５】
本発明の第５の態様は、第１の態様に記載する燃料電池発電システムにおいて、前記負荷設備は前記燃料電池の出力側と前記インバータの入力側との間に接続されており、前記燃料電池の出力である直流電力を直接消費するものであることを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載する燃料電池発電システムにおいて、前記負荷設備は、前記燃料電池の出力側に接続された電流調整器と、この電流調整器に接続された負荷抵抗器とを具備するとともに、前記電流調整器は前記通常時に前記燃料電池が発電していた前記直流電力と同量の電力を前記系統異常時にも発電させるように前記負荷抵抗器に供給する電流を調整するものであることを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２７】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載する燃料電池発電システムにおいて、前記電流調整器はチョッパで構成したことを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【００２８】
本発明の第８の態様は、第１乃至第７の態様に記載する何れか一つの燃料電池発電システムにおいて、前記負荷設備は自身が発生したジュール熱を、前記燃料電池の廃熱を回収する廃熱回収手段に回収させるように構成したことを特徴とする燃料電池発電システムにある。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば電力系統の異常時においても燃料電池発電システムを緊急停止させることなく、電力系統からの解列、単独運転への移行を実施し、電力系統の復旧後には速やかに電力系統へ並列し、通常時の連係運転に復帰することができる。このため、従来の燃料電池発電システムに比べて、高い信頼性やランニングコストの抑制を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムを示すブロック線図である。同図に示すように、燃料電池発電ユニットＩは図７に示す燃料電池発電ユニットＩと全く同様に構成してある。インバータ１６は、通常時には従来と同様に電流制御型として駆動される一方、系統異常時には電圧制御型として駆動される。ここで、通常時とは、当該燃料電池発電システムが電力系統１０に連係されている状態であり、系統異常時とは電力系統１０での瞬低等の異常が検知された状態である。また、電圧制御型のインバータ１６とは、参照すべき電圧波形（規定周波数の交流波形）の情報を内部に有し、その出力電圧は前記電圧波形を参照して所定値に制御するものをいう。
【００３２】
インバータ１６の出力側は、従来と同様に、出力遮断器７を介して出力用母線８に接続され、出力用母線８は系統連係遮断器１９を介して電力系統１０に接続されている。また、ブロワ等のシステム補機１１は出力用母線８に接続されている。
【００３３】
ここで、系統連係遮断器１９は電力系統１０における電圧及び周波数の変動に基づきその異常を検知し、分散型電源としての当該燃料電池発電システムとの連係を瞬時に開放することを可能にした高速遮断器であり、その開放時間ｔｂは１０ｍｓｅｃ程度である。
【００３４】
さらに、出力用母線８には負荷設備IIが接続されている。この負荷設備IIは、通常時に燃料電池１が発電していた直流電力と同量の電力を高速遮断器である系統連係遮断器１９の開放後も発電させるように電力を消費するもので、本形態においては出力用母線８に接続された電流調整器１２と、この電流調整器１２に接続された負荷抵抗器１３とからなる。ここで、電流調整器１２は、インバータ１６からの出力が系統連係遮断器１９の開放後も力率１近傍を保持しながら開放前と同じになるようにその出力を負荷抵抗器１３で消費させるものである。負荷抵抗器１３は、系統連係遮断器１９の開放による電力系統１０の解列時に燃料電池１の発電電力を消費する負荷であり、燃料電池１の定格出力を十分吸収できる抵抗容量及び冷却能力（空冷あるいは水冷）を具備する。ここで、この場合の負荷抵抗器１３を燃料電池発電ユニットＩの廃熱回収器５内に付設し、解列時における当該燃料電池発電システムの単独運転において、負荷抵抗器１３で発生するジュール熱を回収することも可能である。
【００３５】
電流調整器１２の詳細な構成例を図２に示す。同図に示すように、本形態に係る電流調整器１２はコンバータ１４とチョッパ１５とを有している。コンバータ１４ではインバータ１６の出力を再度、直流へと変換するとともに、チョッパ１５ではコンバータ１４の直流出力を電圧調整した後、負荷抵抗器１３で消費させる。ここで、チョッパ１５による電圧調整は、インバータ１６の出力が系統連係遮断器１９の開放前後で一定となるよう制御される。負荷抵抗器１３での消費電力が遮断器開放前の電力系統１０への送電電力量と同一になるまでに要する負荷上昇時間ｔｌは数１０ｍｓｅｃ程度である。系統連係遮断器１９の開放、閉止に伴う負荷抵抗器１３と出力用母線８との開閉動作（電力系統１０の異常時における系統連係遮断器１９の開で負荷抵抗器１３は出力用母線８と並列、電力系統１０の復旧時の系統連係遮断器１９の閉で負荷抵抗器１３は出力用母線８と解列）は、コンバータ１４、チョッパ１５内のスイッチング素子として用いられるＩＧＢＴをオン、オフをさせることにより、高速の開閉動作を行うことが可能であるが、図２においては上流側に設置されるコンバータ１４のＩＧＢＴにより開閉動作を行うことが望ましい。
【００３６】
かかる実施の形態において、インバータ１６は、電力系統１０と連係している通常時には、電力系統１０の電圧を参照した電流位相制御により力率１近傍に制御された電力を電力系統１０及びシステム補機１１に送電するが、電力系統１０の異常時での系統連係遮断器１９の開放後には、制御を電流制御から内部に具備する参照電圧を基に出力電圧を保持する電圧制御に切り替え、システム補機１１の冷却ブロワ、コンプレッサ等を安定に動作させる電圧を確保する。なお、インバータ１６内のＩＧＢＴのゲート制御用演算回路に電力系統１０の電圧と同期させた電圧制御時の参照用電圧波形を常に入力させておけば、通常時の電流制御から異常時の電圧制御に変動も少なく、高速に切り替えることができる。ここで、電流制御では、電力系統１０の電圧での位相を参照して電流位相を制御する。また、電圧制御では、系統連係遮断器１９の開放前に同期させていた参照用電圧波形を参照して電圧位相を制御する。
【００３７】
かくして、系統異常時に系統連係遮断器１９が開放されてもインバータ１６が電流制御から電圧制御に切り換えられることにより、出力用母線８の電圧は、系統連係時と同じ所定電圧に維持される結果、システム補機１１を継続して定格駆動することができる。一方、余剰のインバータ１６の出力は負荷設備IIで吸収される結果、燃料電池１の発電電力は変える必要がない。
【００３８】
図３は本形態に係る燃料電池発電システム内におけるエネルギーバランス例を示す説明図であり、（ａ）が送電量急変前（通常時）、（ｂ）が送電量急変時（異常時）である。図３（ｂ）に示す系統異常時においては、図３（ａ）に示す通常時に電力系統１０へと送り出していた送電電力量（４５％）を負荷抵抗器１３で消費することにより、燃料電池発電ユニットＩにおけるエネルギーバランスは電力系統１０の異常前後において一定に保たれる。
【００３９】
図４は本形態に係る燃料電池発電システムにおける系統異常時の際の各部の時系列的な動作の様子を示すタイミングチャートである。同図に示すように、電力系統１０の電圧が急変する系統異常発生時には、これを検知した系統連係遮断器１９がその開放時間ｔｂ（例えば１０ｍｓｅｃ程度）で高速開放される。これに伴い、インバータ１６の制御が電流制御から電圧制御に切り替わる。この結果、出力用母線８の電圧は、開放時間ｔｂに対応して一旦低下するもののすぐ異常発生前の電圧に戻る。
【００４０】
一方、負荷抵抗器１３はインバータ１６が電圧制御に切り替わり、且つ負荷上昇時間ｔｌ（例えば数１０ｍｓｅｃ程度）が経過した後、インバータ１６の余剰出力を吸収する。この結果、燃料電池１の出力は、開放時間ｔｂ及び負荷上昇時間ｔｌに一旦低下するもののすぐ異常発生前の出力に戻る。このように、系統異常発生の直後には開放時間ｔｂ及び負荷上昇時間ｔｌの間は、燃料電池１の発電出力が一時的に減少し、燃料電池１内で電力に変換されなくなった未反応燃料分が後段の触媒燃焼器４に流れ込むが、この時間は数１０ｍｓｅｃ（＝ｔｂ＋ｔｌ）と短時間であるため、触媒燃焼器４の温度を急上昇させる程の影響はない。
【００４１】
一方、系統異常が解消された場合には、当該燃料電池発電システムを電力系統１０へ並列する。この並列時においては、電力系統１０の電圧が正常値に復電後、系統連係遮断器１９を閉止し、インバータ１６の制御を電圧制御から通常時の電流制御に切り替え、負荷抵抗器１３での消費電力低下と電力系統１０への送電電力増加をバランスさせつつ、最終的に通常時の送電電力量まで回復させる。このため、並列時も燃料電池発電ユニットＩにおけるエネルギーバランスを一定に保ちつつ、通常の連係運転にまで回復することができる。
【００４２】
なお、電力系統１０の異常が当該燃料電池発電システムが想定する時間よりも長期に及んだ場合は、負荷抵抗器１３にて燃料電池１の発電電力を消費させながら、徐々に燃料電池１の出力を低下させ、緊急停止ではない通常の停止動作にて当該燃料電池発電システムを停止させ、電力系統１０の復旧後の速やかな並列動作に備えるようにしても良い。
【００４３】
＜第２の実施の形態＞
図１に示す燃料電池発電システムでは、系統異常時の余剰の電力を出力用母線８を介して負荷設備IIで吸収するようにしているが、出力用母線８からは最小限システム補機１１等（広い意味での構内負荷）に電力を供給できれば良いので、余剰の電力は燃料電池１から直接負荷設備IIに供給するようにしても良い。
【００４４】
図５は余剰の電力を直接負荷設備IIIに供給する本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システムを示すブロック線図である。同図に示すように、負荷設備IIIは燃料電池１の出力である直流電力が直接供給される電流調整器２２と負荷抵抗器１３からなる。この場合の電流調整器２２におけるコンバータ１４は不要となり、電流調整器２２はチョッパ１５のみで形成することができる。すなわち、負荷抵抗器１３の消費電力をチョッパ１５による電圧調整により、燃料電池１の出力が系統連係遮断器１９の開放前後で一定となるよう制御する。また、この場合の系統連係遮断器１９の開放、閉止に伴う負荷抵抗器１３での開閉動作は、電流調整器２２内のチョッパ１５に内蔵されるＩＧＢＴのオン・オフ制御により高速に行うことができる。
【００４５】
図６は図５に示す燃料電池発電システムにおける送電量急変時（異常時）のエネルギーバランス例を示す説明図である。なお、送電量急変前（通常時）のエネルギーバランスは図３（ａ）と同様である。
【００４６】
本形態においては、図３（ａ）に示す通常時にインバータ１６へと送り出していた燃料電池１の直流電力（５３％）をインバータ１６の入力側に挿入された負荷抵抗器１３で所定量を消費することにより、燃料電池発電ユニットＩにおけるエネルギーバランスを電力系統異常前後において一定に保つことができる。具体的には、インバータ１６を介して消費されるシステム補機１１の分（５％）＋インバータ１６部分でのロス分（１％）＝計６％」を燃料電池１の直流電力出力（５３％）から差し引いた分（４７％）が、負荷抵抗器１３での消費量となる。
【００４７】
なお、本形態におけるインバータ１６は、電力系統１０の異常時には電流制御から電圧制御へと切り替えられ、通常時に比べて大きく減少した負荷（システム補機１１の分５％のみ）に応じて電力を送電することになる。このため負荷であるシステム補機１１の特性により、送電電力の力率が１近傍から変動する可能性があるが、送電電力量自体が通常時の定格出力に比べて減少しているため、力率変動分によるインバータ１６の通電量増加は電流裕度を超える程の量には達しない。また、電力系統異常時直後の系統連係遮断器１９の開放時間ｔb及び負荷抵抗器１３での負荷上昇時間ｔｌ間は数１０ｍｓｅｃ（＝ｔb＋ｔｌ）と短時間であるため、本形態においても触媒燃焼器４の温度を急上昇させる程の影響はない。
【００４８】
なお、上記第１及び第２の実施の形態における燃料電池発電ユニットＩは燃料改質器２を燃料電池１とは別体として設置した、いわゆる外部改質型と呼称されるものであるが、これに限定するものではない。本発明の技術思想には燃料電池内に燃料改質器を内蔵する、いわゆる内部改質型と呼称されるものも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は分散型の電源設備を製造・販売するとともに、かかる電気設備を使用する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池発電システムを示すブロック線図である。
【図２】図１の電流調整器の部分を抽出して詳細に示すブロック線図である。
【図３】図１に示す燃料電池発電システム内におけるエネルギーバランス例を示す説明図であり、（ａ）が送電量急変前（通常時）、（ｂ）が送電量急変時（異常時）である。
【図４】図１に示す燃料電池発電システムにおける系統異常時の際のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池発電システムを示すブロック線図である。
【図６】図５に示す燃料電池発電システムにおける送電量急変時（異常時）のエネルギーバランス例を示す説明図である。
【図７】従来技術に係る燃料電池発電システムを示すブロック線図である。
【図８】図７に示す燃料電池発電ユニット内におけるエネルギーバランス例を示す説明図であり、（ａ）が送電量急変前（通常時）、（ｂ）が送電量急変時（異常時）である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｉ          燃料電池発電ユニット
II、III     負荷設備
１          燃料電池
８          出力用母線
１０          電力系統
１２、２２    電流調整器
１３          負荷抵抗器
１４          コンバータ
１５          チョッパ
１６          インバータ
１９          系統連係遮断器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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