(57)【要約】【課題】燃料電池の運転に際して、負荷変動が大きい場合にフィードフォワード制御で制御することにより負荷変動に早急に追従できる電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法及びシステムを得る。【解決手段】  電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法およびシステムであって、前記燃料電池における、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）と目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）の差をΔＰとし、ある閾値Ｐ１を定めたとき、ΔＰの絶対値がＰ１以下のときはフィードバック制御を行い、ΔＰの絶対値がＰ１より大きいときはフィードフォワード制御を行う電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法およびそのためのシステム。【選択図】図３
2011233439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法であって、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）とし、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）を用いたフィードバック制御と、目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）を用いたフィードフォワード制御とを組み合わせて、電力負荷追従を行うことを特徴とする燃料電池の運転制御方法。
【請求項２】
電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法であって、前記燃料電池における、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）と目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）の差をΔＰとし、ΔＰに対しある閾値Ｐ１を定めたとき、ΔＰの絶対値がＰ１以下のときはフィードバック制御を行い、ΔＰの絶対値がＰ１より大きいときはフィードフォワード制御を行うことを特徴とする電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法。
【請求項３】
電力負荷追従による燃料電池の運転制御システムであって、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）とし、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）を用いたフィードバック制御と、目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）を用いたフィードフォワード制御とを組み合わせて、電力負荷追従を行うようにしてなることを特徴とする燃料電池の運転制御システム。
【請求項４】
電力負荷追従による燃料電池の運転制御システムであって、前記燃料電池における、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）と目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）の差をΔＰとし、ΔＰに対しある閾値Ｐ１を定めたとき、ΔＰの絶対値がＰ１以下のときはフィードバック制御を行い、ΔＰの絶対値がＰ１より大きいときはフィードフォワード制御を行うようにしてなることを特徴とする電力負荷追従による燃料電池の運転制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の運転制御方法及びシステムに関し、より詳しくは、電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に燃料電池システムでは、電流制御装置に対しガス供給制御装置の方が変動に対する追従が遅いため、両者に同時に指示を与えながら発電出力を変化させていくと、出力上昇時においては、先に電流値が上昇し後からガス流量が上昇することになる。このため、セルスタックにおいて燃料枯れ状態を起し、劣化を起す要因になる。
【０００３】
そこで、これを回避するために、出力上昇の際は、出力の増加速度を抑制し、ガスの応答速度に合うように電流の応答速度を下げる手法がとられていた。具体的には、燃料電池からの直流電流を交流に変換する電力変換器と、各種供給ガスの流量を制御する流量演算制御部を一括制御する燃料電池システムが提案されており、このシステムでは、負荷指令値の急増を燃料電池の直流出力電流によって検知し、燃料電池の電流増加速度をあらかじめ上限値以下に保持するよう抑制信号を出力することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、電力設定値の上昇の際、ガス流量の設定信号は瞬時に送るが、ガス流量が目標値に達するまで電力変化率制御部は応答しない応答速度調整手段を設けた燃料電池システムが提案されている（特許文献２）。
【０００５】
さらに、直流電力を出力する固体酸化物形燃料電池と、該燃料電池からの直流電力を交流電力に変換する電力変換システムとを具備する燃料電池システムにおいて、電力変換システムは、負荷からの要求交流電力に応じて燃料電池から直流電力を引き出す際に、負荷からの要求交流電力が変化するまでの間、燃料電池からの直流出力電圧の変化速度を一定にして燃料電池から直流電力を引き出すことを特徴とする固体酸化物形燃料電池システムが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５７７５３号公報
【特許文献２】特開平７−１４５９８号公報
【特許文献３】特開２００８−８４７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記技術では、燃料電池の直流出力電流を検出し、そこから、必要な燃料ガスや空気流量を計算し指示するというフィードバック制御を行っているため、出力上昇時には、電流に対しガスの供給がどうしても遅れてしまう。そのため、電流変化速度を抑制するか、ガス流量を常に余裕気味に設定する必要がある。
【０００８】
また、これらの技術では、直流出力電流を検出し、その瞬間の電流値を基にガス流量を計算し指示しているため、徐々に増加していく直流出力電流に対し、ガスの流量指示も徐々に段階的に増加していくことになり、ガス流量の追従速度低下を招く。この負荷変動への追従遅れにより、効率低下、経済性低下、省エネ性低下を招くという課題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、燃料電池を運転するに際して、負荷変動が大きい場合にフィードフォワード制御で制御することにより負荷変動に早急に追従することができる電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法及びそのためのシステムを提供することを目的とするものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、（１）電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法であって、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）とし、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）を用いたフィードバック制御と、目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）を用いたフィードフォワード制御とを組み合わせて、電力負荷追従を行うことを特徴とする燃料電池の運転制御方法である。
【００１１】
本発明は、（２）電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法であって、前記燃料電池における、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）と目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）の差をΔＰとし、ΔＰに対しある閾値Ｐ１を定めたとき、ΔＰの絶対値がＰ１以下のときはフィードバック制御を行い、ΔＰの絶対値がＰ１より大きいときはフィードフォワード制御を行うことを特徴とする電力負荷追従による燃料電池の運転制御方法である。
【００１２】
本発明は、（３）電力負荷追従による燃料電池の運転制御システムであって、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）とし、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）を用いたフィードバック制御と、目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）を用いたフィードフォワード制御とを組み合わせて、電力負荷追従を行うようにしてなることを特徴とする燃料電池の運転制御システムである。
【００１３】
本発明は、（４）電力負荷追従による燃料電池の運転制御システムであって、前記燃料電池における、実際の発電出力をＰａｃ（ｎ）、目標発電出力をＰａｃ（ｎ＋１）、実際の発電出力Ｐａｃ（ｎ）と目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）の差をΔＰとし、ΔＰに対しある閾値Ｐ１を定めたとき、ΔＰの絶対値がＰ１以下のときはフィードバック制御を行い、ΔＰの絶対値がＰ１より大きいときはフィードフォワード制御を行うようにしてなることを特徴とする電力負荷追従による燃料電池の運転制御システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料電池において、負荷変動が大きい場合にフィードフォワード制御を行うため、負荷変動に早急に追従することができ、また、負荷変動が小さい場合はフィードバック制御を行うため、負荷変動に精緻に追従することができる。これにより、負荷変動への電気出力追従を従来よりも速くし、効率、経済性、省エネ性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の燃料電池システムの構成例を説明する図である。
【図２】本発明に係る電力負荷追従の制御ブロック図である。
【図３】本発明に係る電力負荷追従の制御フローを説明する図である。
【図４】直流出力電流と燃料ガス、空気、改質水の各流量との関係を示す図である。
【図５】ＳＯＦＣセルスタックにおけるＩ−Ｖ特性例を示した図である。
【図６】本発明の燃料電池システムの構成として４系統の例を説明する図である。
【図７】本発明に係る電力負荷追従シーケンスの工程について説明する図である。
【図８】本発明に係る電力負荷追従シーケンスの工程について説明する図である。
【図９】本発明に係る電力負荷追従シーケンスの工程について説明する図である。
【図１０】本発明に係る電力負荷追従シーケンスの工程について説明する図である。
【図１１】図７〜１０の工程をまとめて示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明においては、燃料電池システムの発電出力制御に「燃料電池の端子電圧と電流密度の関係」（Ｉ−Ｖ特性）として知られた特性を適用することによって、フィードフォワード制御を組み込む。フィードフォワード制御を組み込むことにより、燃料枯れを抑制するとともに、負荷変動への追従を従来よりも速くし、効率、経済性、省エネ性を向上させることが可能になる。
【００１７】
図１は本発明における電力負荷追従による固体酸化物形燃料電池システムの構成例を説明する図である。セルスタック（例えばＳＯＦＣセルスタック）から取り出した直流出力電力（電流：Ｉｄｃ、電圧：Ｖｄｃ）は直流変換器で直流変換、電圧の調整を行い、インバータで交流電力に変換することで、燃料電池システムの発電出力（Ｐａｃ）となる。発電出力（Ｐａｃ）は、電力会社からの系統受電電力（Ｐｇｒｉｄ）と連系し、負荷（電力負荷）へ供給する。
【００１８】
燃料電池システムにおける補機駆動電力（Ｐｂｏｐ）は、セルスタック直流電力の一部から賄われている。制御部においては、セルスタック直流出力電流（Ｉｄｃ）や電圧（Ｖｄｃ）、各種電力や温度や補機類の状態から、セルスタック直流出力電流や燃料ガス、空気、改質水（改質水＝燃料ガスを水蒸気改質して水素を製造するための水蒸気発生用の水）の流量を制御する。
【００１９】
図２は本発明における電力負荷追従による固体酸化物形燃料電池システムの制御ブロック図である。目標とする発電出力〔Ｐａｃ（ｎ＋１）〕に対し、実際の発電出力〔Ｐａｃ（ｎ）〕からのフィードバック信号と、目標発電出力〔Ｐａｃ（ｎ＋１）〕を出力するために必要な目標直流出力電流〔Ｉｄｃ（ｎ＋１）〕や燃料ガス、空気、改質水の流量を予め予想するフィードフォワード信号を基に、これら補機類への制御量を演算し信号を出力する。
【００２０】
図３は本発明における電力負荷追従による固体酸化物形燃料電池システムの制御フローを説明する図である。負荷追従運転が始まると、まず、実際の発電出力〔Ｐａｃ（ｎ）〕と電力会社からの受電電力である系統受電電力〔Ｐｇｒｉｄ（ｎ）〕から電力負荷量を計測し、目標発電出力〔Ｐａｃ（ｎ＋１）〕の計算を行う。この目標発電出力〔Ｐａｃ（ｎ＋１）〕と実際の発電出力〔Ｐａｃ（ｎ）〕との差がΔＰであり〔式（１）〕、ΔＰの値によりフィードバック制御を行うか、フィードフォワード制御を行うかの判別をする。
【００２１】
【数１】
2011233439.tif 000003
【００２２】
従来技術ではフィードバック制御のみを行っている。これに対して、本発明においては、フィードバック制御とともに、フィードフォワード制御を組み込んだ点が特徴である。ΔＰが閾値Ｐ１以下の場合、セルスタックから取り出す直流出力電流（Ｉｄｃ）の目標値〔Ｉｄｃ（ｎ＋１）〕は、実際の直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ）に対し、前値保持〔式（２）〕、または一様な一定電流値（ｉ）だけ増減させた値に設定する〔式（３−１）、（３−２）〕、またはＰＩＤ制御を適用しΔＰとＰＩＤ定数の関数であるΔＩだけ変化させた値に設定〔式（４）〕し、直流出力電流（Ｉｄｃ）への指示値を更新する。
【００２３】
【数２】
2011233439.tif 000004
【数３】
2011233439.tif 000005
【数４】
2011233439.tif 000006
【００２４】
図４は直流出力電流と燃料ガス、空気、改質水の各流量との関係を示す図である。図４（ａ）は直流出力電流（Ｉｄｃ）に対する燃料ガス流量（Ｑｆ）の関係図、図４（ｂ）は燃料ガス流量（Ｑｆ）に対する空気流量（Ｑａ）の関係図、図４（ｃ）は燃料ガス流量に対する改質水流量（Ｑｗ）の関係図である。
【００２５】
燃料ガス、空気、改質水の各流量は、図４に示す関係図より、直流出力電流Ｉｄｃが定まれば全ての流量値が一様に定まるよう設定しておき、Ｉｄｃの変化と共に、それらガス類の流量も追従変化させる。直流出力電流Ｉｄｃが増加して行く出力上昇の状態では、電流変化が先行し、ガス流量変化の方が遅れるため、燃料枯れに陥る可能性があるが、ｉやΔＩの値を燃料枯れが起きない程度に小さく設定することで、回避することができる。
【００２６】
ΔＰが閾値  Ｐ１より大きい場合、後述のＩ−Ｖ特性式（式８）より、直流出力電流Ｉｄｃの目標値〔Ｉｄｃ（ｎ＋１）〕の計算をまず行う。次に、ΔＰの正負から出力上昇か減少かの判別を行う。出力減少の場合は、セルスタックから取り出す直流出力電流（Ｉｄｃ）への指示値を目標値Ｉｄｃ（ｎ＋１）へ更新し、燃料ガス、空気、改質水の流量も、図４の関係図から、直流出力電流Ｉｄｃに合った値へ追従変化させる。
【００２７】
一方、出力上昇の場合は、セルスタックから取り出す直流出力電流Ｉｄｃの目標値Ｉｄｃ（ｎ＋１）に合った、燃料ガス、空気、改質水の流量を、図４の関係図から計算し、これらガス類の流量指示を先行して行う。その後、燃料ガスや空気の実流量を見ながら、直流出力電流Ｉｄｃへの指示値をＩｄｃ（ｎ＋１）へ更新する。ΔＰの値に応じ上記手順でＩｄｃへの指示値を更新した後、冒頭の発電出力（Ｐａｃ）並びに系統受電電力（Ｐｇｒｉｄ）計測に戻り、再度ΔＰ計算に進む。
【００２８】
次に、ΔＰが大きい場合（フィードフォワード制御）における、セルスタックから取り出す直流出力電流Ｉｄｃへの目標値〔Ｉｄｃ（ｎ＋１）〕の導出方法について説明する。
【００２９】
図５はＳＯＦＣセルスタックにおけるＩ−Ｖ特性例を示した図である。一般的に、Ｉ−Ｖ特性は、燃料ガス流量、空気流量、セルスタック温度、セルスタック劣化具合により変化する複雑なものである。しかし、この特性をより簡易な式に近似することで、フィードフォワード制御に用いることができる。図５は、一例として、１次式に近似させたものである。
【００３０】
セルスタックの開回路電圧から活性化過電圧を差し引いた値（Ｖｏｃｖ）は、セルスタックの状態変化に対し、その値の変動が比較的小さく、その値はセルスタックのタイプや燃料種毎にそれぞれ、ほぼ決まった一定の値を定めることができる。そこで、出力変動直前の時点でのセルスタックの直流出力電流〔Ｉｄｃ（ｎ）〕並びに出力電圧〔Ｖｄｃ（ｎ）〕を計測し、この点を通りＶｏｃｖをｙ切片とする直線（式５）を、この時点におけるＩ−Ｖ特性近似線とする。なお、Ｒはセルスタックにおける電気抵抗を表す。
【００３１】
【数５】
2011233439.tif 000007
【００３２】
出力変動後はセルスタック温度も変わり、電気抵抗〔Ｒ（ｎ）〕も変化していくが、この変化は電気出力の変化に対して十分遅いため、電気出力変動の直後におけるＩ−Ｖ特性は、ほぼ式６で近似できる。式６に対し、交流出力と直流出力の関係式（式７）、および直流出力電流・電圧・出力の関係式（式８）を挿入することで、目標発電出力〔Ｐａｃ（ｎ＋１）〕から目標直流出力電流〔Ｉｄｃ（ｎ＋１）〕を求める式（式９）を作成することが可能となる。なお、ηｉｎｖはインバータでの変換効率であり、直流変換器での変換効率はほぼ１００％と仮定している。
【００３３】
【数６】
2011233439.tif 000008
【数７】
2011233439.tif 000009
【数８】
2011233439.tif 000010
【数９】
2011233439.tif 000011
【００３４】
式５は、Ｉ−Ｖ特性近似の一例である。その他にも例えば、予め幾つかの温度毎にセルスタックのＩ−Ｖ特性を計測し、関係図として記憶させておき、出力変動の瞬間におけるセルスタック温度の測定値から、適切なＩ−Ｖ特性を選び出し、Ｉｄｃの目標値算出を行うことも可能である。
【００３５】
〈電力負荷追従シーケンスの工程〉
以下、さらに、本発明に係る電力負荷追従シーケンスの工程について説明する。図６は、本シーケンスを適用可能な燃料電池システムの構成例である。このシステムにおいては、４系統のセルスタックと４系統の直流変換器を備えており、各々のセルスタックにおける直流電流を各々の直流変換器において制御する。図７〜１０に各工程を示し、それらをまとめて図１１に示している。図７〜１１において、符号Ｓ１〜Ｓ２１は、以下における各ステップ１〜ステップ２１に相当している。
【００３６】
１．スタートボタンを押す。
２．起動モードをスタートにする。
３．起動モード中に、温度、電圧の値を測定する。
４．温度、電圧の値が負荷追従モードに移動できる値になったら、負荷追従モードに移動させる。
【００３７】
５．ステップ１（Ｓ１）：ステップ１の負荷追従モードでは、現時点での系統受電電力である「受電電力Ｐｇｒｉｄ（ｎ）」を計測する。この受電電力Ｐｇｒｉｄ（ｎ）は電力会社から購入している電力であるので、燃料電池を発電しているときにはできるだけ小さい値であることが望ましい。
６．ステップ２（Ｓ２）：次に、現時点での実際の発電出力である「発電出力Ｐａｃ（ｎ）」を計測する。
【００３８】
７．ステップ３（Ｓ３）：次に「目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）」を算出する。この算出には、「受電電力Ｐｇｒｉｄ（ｎ）」と「発電出力Ｐａｃ（ｎ）」を用いて、「Ｐａｃ（ｎ＋１）＝  Ｐｇｒｉｄ（ｎ）＋Ｐａｃ（ｎ）−Ｐｏｆｆｓｅｔ」と表すことができる。ここでＰｏｆｆｓｅｔは、例えば５０Ｗ程度の小さな値である。例えば５０Ｗ程度の小さな値は、燃料電池側から電力会社の系統側へ電力が逆流することを防ぐために設定している。なお、燃料電池側から電力会社の系統側へ電力が逆流することが許される場合はＰｏｆｆｓｅｔ＝０としてよい。
【００３９】
８．ステップ４（Ｓ４）：次に、「目標発電出力Ｐａｃ（ｎ＋１）」と「発電出力Ｐａｃ（ｎ）」の差「ΔＰ」〔＝Ｐｇｒｉｄ（ｎ）−Ｐｏｆｆｓｅｔ〕を算出する。このΔＰの値によって、どのような制御をするかの判別を行う。
９．ステップ４（Ｓ４）・右：ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜の値がごく（極）小さいところの、Ｐ０未満（例えば２０Ｗ未満）の場合は、電力負荷の変化量が非常に小さいことを表している。この場合には、直流出力電流やガス流量を一切変化させること無く、ステップ１に戻る。これは、発電出力の過敏な変動を防ぐために設けた、制御の不感帯である。
１０．ステップ４（Ｓ４）・下：ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜の値が中程度、つまりＰ０以上Ｐ１（例えば１００Ｗ）未満の場合は、電力負荷は変化しているが、変化量は比較的小さいことを表している。この場合には、出力の追従速度よりも追従の正確性を優先し、従来一般的に行われている、フィードバック制御によって燃料電池による発電出力を制御する。
【００４０】
１１．ステップ５（Ｓ５）：ΔＰが正か負かを判断する。正か負如何によりステップ６（Ｓ６）またはステップ７（Ｓ７）とする。
【００４１】
１２．ステップ６（Ｓ６）：ΔＰが正の場合は、実際の直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ）に一定電流量ｉ（例えば４ｍＡ）を加えたものを目標直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ＋１）とする。
１３．ステップ７（Ｓ７）：ΔＰが負の場合は、実際の直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ）に一定電流量ｉ（例えば４ｍＡ）を引いたものを目標直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ＋１）とする。
【００４２】
１４．ステップ８（Ｓ８）：この目標直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ＋１）を基に、図４（ａ）から目標燃料ガス流量を決定し、図４（ｂ）から目標空気流量を決定し、さらに、図４（ｃ）から目標改質水流量を決定する。
【００４３】
１５．ステップ９（Ｓ９）：次に、各セルスタックに繋がっている直流変換器に対し、目標直流出力電流値の指示を行い、発電出力を変化させる。具体的には、各セルスタックの直流出力電流Ｉｄｃ１〜Ｉｄｃ４をＩｄｃ（ｎ＋１）へと更新する。
【００４４】
１６．ステップ１０（Ｓ１０）：次に、燃料ガス流量、空気流量、改質水流量がそれぞれ、目標燃料ガス流量、目標空気流量、目標改質水流量になるよう、補機類に対し指示を行う。補機類への、電流、燃料ガス、空気、改質水の流量指示完了後、ステップ１に戻る。
【００４５】
１７．ステップ４（Ｓ４）・左：ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜の値が大きい、つまりＰ１（例えば１００Ｗ）以上の場合は、電力負荷が大きく変化していることを表している。この場合には、従来一般的に行われている、フィードバック制御によってのみ燃料電池の発電出力を制御していては、制御に時間がかかりすぎるという問題がある。このため、このような場合にはフィードフォワード制御を行う。つまり、
１８．ステップ１１（Ｓ１１）：各セルスタックの直流出力電流Ｉｄｃ１〜Ｉｄｃ４を測定する。
１９．ステップ１２（Ｓ１２）：各セルスタックの直流出力電圧Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ４を測定する。
【００４６】
２０．ステップ１３（Ｓ１３）：各セルスタックを単電池とみなして、各セルスタックのみなし内部抵抗Ｒ１〜Ｒ４を算出する。
【００４７】
２１．ステップ１４（Ｓ１４）：ステップ１４で算出した各セルスタックの内部抵抗Ｒ１〜Ｒ４、スタックのタイプ及び燃料種により定まる定数Ｖｏｃｖ、インバータにおける直流交流変換特性の係数α及びβ、発電時における補機動力Ｐｂｏｐより、目標直流出力電流計算式を用いて、目標直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ＋１）を算出する。
【００４８】
２２．ステップ１５（Ｓ１５）この目標直流出力電流Ｉｄｃ（ｎ＋１）を基に、図４（ａ）から目標燃料ガス流量を決定し、図４（ｂ）から目標空気流量を決定し、さらに、図４（ｃ）から目標改質水流量を決定する。
【００４９】
２３．ステップ１６（Ｓ１６）：ΔＰが正か負かを判断する。正か負如何によりステップ１９（Ｓ１９）またはステップ１７（Ｓ１７）とする。
【００５０】
２４．ステップ１７（Ｓ１７）：ΔＰが負の場合、電力負荷は大きく減少していることを意味し、発電出力をそれに追従させるためには、電流や各種ガス流量を減少させる必要がある。そこで、セルスタックにおける燃料枯れ状態を回避するため、初めに直流出力電流を減少させ、その後、燃料ガスや空気や改質水の流量を減少させる。既にステップ１４で目標直流出力電流は算出されているので、各セルスタックに繋がっている直流変換器に対し、この電流値の指示を行い、発電出力を変化させる。具体的には、各セルスタックの直流出力電流Ｉｄｃ１〜Ｉｄｃ４をＩｄｃ（ｎ＋１）へと更新する。
【００５１】
２５．ステップ１８（Ｓ１８）：ステップ１７において直流出力電流を減少させた後、各種ガス類の流量を減少させる。既にステップ１５において、各種ガス類の目標流量は算出されているので、燃料ガス流量、空気流量、改質水流量がそれぞれ、目標燃料ガス流量、目標空気流量、目標改質水流量になるよう、補機類に対し指示を行う。補機類への、電流、燃料ガス、空気、改質水の流量指示完了後、ステップ１に戻る。
【００５２】
２６．ステップ１９（Ｓ１９）：ΔＰが正の場合、電力負荷は大きく増加していることを意味し、発電出力をそれに追従させるためには、電流や各種ガス流量を増加させる必要がある。そこで、スタックにおける燃料枯れ状態を回避するため、初めに、燃料ガスや空気や改質水の流量を増加させ、その後、直流出力電流を増加させる。既にステップ１５において、各種ガス類の目標流量は算出されているので、燃料ガス流量、空気流量、改質水流量がそれぞれ、目標燃料ガス流量、目標空気流量、目標改質水流量になるよう、補機類に対し指示を行う。
【００５３】
２７．ステップ２０（Ｓ２０）：ステップ１９において各種ガス類の流量を増加させる指示を行うが、燃料ガスや空気や改質水の流量が実際に変化し、セルスタックにこれらのガスが十分に行き渡るまでには、一般に多少の時間差が生じる。セルスタックに十分な量のガスが行き渡る前に直流出力電流を増やしてしまうと、スタックにおいて燃料枯れ状態が生じてしまう。そこで、燃料ガスや空気や改質水の流量や供給圧力を確認し、十分に増加するまで、直流出力電流の増加指示を待機させる。燃料ガスや空気や改質水の流量や供給圧力が十分に増加したことを確認できればステップ２１へ進み、ある程度の時間（例えば５秒）待機しても流量や圧力の増加が十分でなければ、このサイクルにおける発電出力の増加は断念し、直流出力電流の増加は行わずにステップ１に戻る。
【００５４】
２８．ステップ２１（Ｓ２１）：ステップ２０において燃料ガスや空気や改質水の流量や供給圧力が十分に増加したことを確認できた後、直流出力電流を増加させる。既にステップ１４で目標直流出力電流は算出されているので、各セルスタックに繋がっている直流変換器に対し、この電流値の指示を行い、発電出力を変化させる。具体的には、各セルスタックの直流出力電流Ｉｄｃ１〜Ｉｄｃ４をＩｄｃ（ｎ＋１）へと更新する。直流出力電流を更新後、ステップ１に戻る。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ１〜Ｓ２１  ステップ１〜ステップ２１
【図１】
2011233439.tif 000012
【図２】
2011233439.tif 000013
【図３】
2011233439.tif 000014
【図４】
2011233439.tif 000015
【図５】
2011233439.tif 000016
【図６】
2011233439.tif 000017
【図７】
2011233439.tif 000018
【図８】
2011233439.tif 000019
【図９】
2011233439.tif 000020
【図１０】
2011233439.tif 000021
【図１１】
2011233439.tif 000022