(57)【要約】    【課題】  系統電源の停電時又は復電時における運転切換えまでの時間を短縮する。    【解決手段】  自立運転時には、燃料電池の発電電力を、定格最大電力より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力より大きい、一定の自立時発電電力に設定する。系統電源の停電時には、自立運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を前記自立時発電電力に維持する。系統電源の復電時には、需要電力に合わせた出力までの待機時間の間、同様の手法で、需要電力に合わせた発電電力に維持する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源の停電時又は復電時に、系統電源と連系しての連系運転、又は、系統電源から解列しての自立運転のいずれか一方から他方に切換える際の、燃料電池システムの運転方法であって、
自立運転時に、燃料電池の発電電力を、定格最大電力より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力より大きい、一定の自立時発電電力に設定する場合に、
系統電源の停電時又は復電時に、切換後の運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を前記自立時発電電力、或いは需要電力に合わせた発電電力に維持することを特徴とする、燃料電池システムの運転方法。
【請求項２】
系統電源の停電時に、系統電源と連系しての連系運転から、系統電源から解列しての自立運転に切換える際の、燃料電池システムの運転方法であって、
自立運転時に、燃料電池の発電電力を、定格最大電力より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力より大きい、一定の自立時発電電力に設定する場合に、
系統電源の停電時に、自立運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を前記自立時発電電力に維持することを特徴とする、燃料電池システムの運転方法。
【請求項３】
系統電源の復電時に、系統電源から解列しての自立運転から、系統電源と連系しての連系運転に切換える際の、燃料電池システムの運転方法であって、
自立運転時に、燃料電池の発電電力を、定格最大電力より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力より大きい、一定の自立時発電電力に設定する場合に、
系統電源の復電時に、連系運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を需要電力に合わせた発電電力に維持することを特徴とする、燃料電池システムの運転方法。
【請求項４】
前記待機時間中の余剰電力は、余剰電力消費用のヒータに供給して、消費することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項５】
前記待機時間中の余剰電力は、蓄電池に供給して、蓄電することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料電池システムの運転方法。
【請求項６】
燃料電池と、燃料電池の発電電力を取り出し系統電源と連系して負荷に供給するパワーコンディショナーと、燃料電池及びパワーコンディショナーを制御する制御装置とを含んで構成され、
系統電源と連系しての連系運転と、系統電源から解列しての自立運転との切換えが可能で、自立運転時に、燃料電池の発電電力を、定格最大電力より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力より大きい、一定の自立時発電電力に設定する、燃料電池システムであって、
余剰電力を消費又は蓄電する機器を更に含んで構成され、
前記制御装置は、系統電源の停電時又は復電時に、切換後の運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を前記自立時発電電力、或いは需要電力に合わせた発電電力に維持する待機運転制御部を備えることを特徴とする、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムの運転方法に関し、特に、系統電源の停電時又は復電時に、系統電源と連系しての連系運転、又は、系統電源から解列しての自立運転のいずれか一方から他方へ切換える際の、切換時間短縮のための運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術としては、特許文献１に記載の技術がある。
特許文献１に記載の技術では、系統電源の停電時に、外部負荷への出力を遮断する一方、停電発生前の発電電力を維持して、補機の駆動に必要なアイドリング電力以外の余剰電力をヒータにより消費する。従って、停電継続時間が短い場合は、復電するまで、停電発生前の発電電力を維持する。停電継続時間が所定時間を超えた場合は、その時点で、発電電力をアイドリング電力まで低下させて、復電を待つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７２１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池システムは、系統電源と連系して運転されているが、系統電源の停電時には、自立運転に切換えることで、外部負荷、特に非常用の特定負荷（予め自立運転時に電力を供給するように定めた負荷）に電力を供給することができる。
自立運転時の発電電力は、定格最大電力（例えば８００Ｗ）より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力（例えば１００Ｗ）より大きい、一定の自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に設定される。この自立時発電電力は、非常用の特定負荷の需要電力を賄うことができ、しかも突入電流を生じても電力を安定して供給できる、自立運転可能な発電電力である。
【０００５】
従来の燃料電池システムの一般的な制御では、系統電源の停電を検知すると、系統電源を切り離し、系統側一般負荷への出力を遮断する。同時に、発電電力をアイドリング電力まで瞬時に低下させる。そして、所定の待機時間（例えば、停電を確認するための停電判定時間）経過後に、発電電力をアイドリング電力から自立時発電電力まで増大させる。そして、自立時発電電力に達したところで、自立運転を開始、すなわち自立運転による特定負荷への電力供給を開始する。
【０００６】
しかしながら、燃料電池システムでの発電電力増大速度には、燃料の改質応答遅れによる制約があり、アイドリング電力から自立時発電電力まで増大させるのには、時間（例えば３〜５分程度）がかかる。従って、停電から自立運転開始までに時間がかかり、この時間の短縮化が望まれている。
尚、特許文献１に記載の技術は、停電継続時間が長い場合、言い換えれば、所定の待機時間内に復電しない場合には、発電電力をアイドリング電力まで低下させて復電を待つものであり、自立運転に移行させることは開示されていない。
【０００７】
また、系統電源の復電時についても、同様に、復電から需要電力に合わせた出力までに時間がかかり、この時間の短縮化も望まれている。
【０００８】
本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたもので、系統電源の停電時における自立運転開始までの時間、又は、系統電源の復電時における需要電力に合わせた出力までの時間を短縮することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、系統電源の停電時又は復電時に、系統電源と連系しての連系運転、又は、系統電源から解列しての自立運転のいずれか一方から他方へ切換える際の、燃料電池システムの運転方法を提供するもので、自立運転時に、燃料電池の発電電力を、定格最大電力より小さく、補機の駆動に必要なアイドリング電力より大きい、一定の自立時発電電力に設定することを前提とする。
ここにおいて、本発明は、系統電源の停電時又は復電時に、切換後の運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を前記自立時発電電力、或いは需要電力に合わせた発電電力に維持する構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、系統電源の停電時には、所定の待機時間の間、発電電力を自立時発電電力に維持することで、待機時間の経過後、すぐさま、自立運転（自立運転での電力供給）を開始でき、停電から自立運転開始までの時間を短縮することができる。
また、系統電源の復電時には、所定の待機時間の間、発電電力を需要電力に合わせた発電電力に維持することで、待機時間の経過後、すぐさま、連系運転（連系運転での電力供給）を開始でき、復電から連系運転開始までの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料電池システムの構成図
【図２】燃料電池システムの運転制御（その１）のフローチャート
【図３】燃料電池システムの運転制御（その２）のフローチャート
【図４】停電時の発電電力の推移を示す図
【図５】復電時の発電電力の推移を示す図
【図６】本発明の他の実施形態を示す燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す燃料電池システムの構成図である。家庭用（定置式）の燃料電池システムは、コージェネレーションシステムとして、発電ユニットの他、発電時に発生した排熱を利用してお湯を備蓄する貯湯ユニットを備えるが、図には発電ユニットのみを示している。
【００１３】
本実施形態の燃料電池システム（発電ユニット）は、燃料電池１と、パワーコンディショナー２と、制御装置１００とを含んで構成される。
【００１４】
燃料電池１は、複数の燃料電池セルの組立体（セルスタック）である。各燃料電池セルは、燃料極（アノード）と、酸化剤極（カソード）と、これらの間に配置された電解質層とを有している。燃料極には、水素含有燃料が供給され、酸化剤極には、酸化剤として空気（酸素を含む）が供給される。
従って、燃料電池１は、電解質層の一端側の燃料極に水素が供給され、電解質層の他端側の酸化剤極に酸素が供給されることで、水素と酸素との電気化学反応により、発電（直流電力を発生）する。
【００１５】
燃料極への水素含有燃料の供給のため、一般的には、炭化水素系の燃料（例えば都市ガス、ＬＰＧ、灯油、メタノール、バイオ燃料など）を、改質触媒を用いて、水蒸気改質反応、部分酸化反応、自己熱改質反応などにより改質し、水素リッチな改質ガスを生成する燃料改質装置が用いられるが、図示は省略した。但し、燃料として改質処理を必要としない燃料（例えば、純水素ガス、水素富化ガス、水素吸蔵剤など）を用いる場合は、燃料改質装置自体を省略することができる。
【００１６】
パワーコンディショナー２は、燃料電池１で発生した直流電力を取り出すものであり、また、直流電力を交流電力に変換する。従って、パワーコンディショナー２は、燃料電池１で発生した直流電力を取り出して昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ３と、その後段で直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ４とを含んで構成される。
【００１７】
パワーコンディショナー２の出力側（インバータ４の出力側）は、系統連系リレー５を介して、系統電源６に接続されている。そして、系統連系リレー５と系統電源６との間から分岐させた系統連系ラインＬ１が、家庭内負荷７に接続されている。
従って、系統連系時（系統連系リレー５のオン時）には、燃料電池１の発電電力がＤＣ／ＤＣコンバータ３及びＤＣ／ＡＣインバータ４を介して家庭内負荷７に供給され、燃料電池１の発電電力が家庭内負荷７の需要電力に満たない場合は、不足分として、系統電源６からの系統電力が家庭内負荷７に供給される。
【００１８】
パワーコンディショナー２は、更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３とＤＣ／ＡＣインバータ４との間からの分岐ラインに介装されるＤＣ／ＤＣコンバータ８を含んで構成される。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、補機駆動用の降圧コンバータであり、その出力側は燃料電池システムの各種補機９に接続される。これにより、補機９は燃料電池１により駆動可能である。補機９には、発電ユニット側の機器（燃料供給ポンプ、空気供給ポンプ等）の他、排熱回収用の機器（発電ユニットと貯湯ユニットとの間で熱回収用の湯水を循環させるポンプ等）も含まれる。
【００２０】
パワーコンディショナー２にはまた、余剰電力消費用の内部負荷として、余剰電力ヒータ１１が接続される。余剰電力ヒータ１１としては、ＤＣヒータ又はＡＣヒータのいずれでもよいが、ここではＡＣヒータを例示している。本例の余剰電力ヒータ（ＡＣヒータ）１１は、ＤＣ／ＡＣインバータ４の出力側に、後述の自立出力リレー１６を介し、更に位相制御型ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）１０を介して、接続される。この余剰電力ヒータ１１は、逆潮流を防止すべく余剰電力を消費することも可能である。また、余剰電力ヒータ１１は、余剰電力を熱に変換し、図外の貯湯ユニット内の湯水を温めるのに利用される。但し、熱利用についてはこれに限定されるものではない。
尚、余剰電力ヒータとしてＤＣヒータを使用する場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力側に降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続する。
【００２１】
制御装置１００は、マイクロコンピュータにより構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスなどを備えており、系統連系時には、家庭内負荷７の需要電力に応じて、燃料電池１の発電電力を制御し、これに合わせてパワーコンディショナー２（ＤＣ／ＤＣコンバータ３、ＤＣ／ＡＣインバータ４等）を制御する。尚、パワーコンディショナー２との間ではデータの送受信が可能である。
【００２２】
制御装置１００による制御には、燃料電池１の発電電力の検知のため、燃料電池１から出力される電流・電圧を計測する電流・電圧計測器１２等が用いられる。
制御装置１００による制御には、更に、ＤＣ／ＡＣインバータ４から出力される電流・電圧を計測する電流・電圧計測器１３、系統電源６の電圧を計測する電圧計測器１４、発電電力が系統電源６に逆潮流していないことを検知する電流計測器１５等が用いられる。
【００２３】
制御装置１００による発電電力の制御は、燃料電池１への燃料及び空気の供給量を制御することによって行う。多くの場合は燃料改質装置を備えるので、燃料供給量の制御は燃料改質装置へ供給する燃料量を制御することになる。
【００２４】
従って、制御装置１００は、家庭内負荷７の需要電力に応じて設定される燃料電池１の発電電力目標値に従って（発電電力目標値を得るように）、燃料及び空気の供給量を制御することにより、燃料電池１の発電電力を制御する。
【００２５】
制御装置１００はまた、燃料電池１の発電電力の制御と並行し、パワーコンディショナー２を制御する。具体的には、燃料電池１の発電電力目標値に基づいて、燃料電池１から取り出す電流を設定・制御する。より詳しくは、燃料電池１の発電電力目標値を燃料電池１の出力電圧で除算して、電流目標値を設定し、この電流目標値に従って、燃料電池１から取り出す電流（掃引電流）を制御する。
【００２６】
本実施形態の燃料電池システムは、系統電源６の停電時に、系統電源６と連系しての連系運転（系統連系運転）から、系統電源６から解列しての自立運転（系統解列運転）に切換えることができる。
【００２７】
自立運転のため、パワーコンディショナー２には、自立運転時の出力ラインとして、ＤＣ／ＡＣインバータ４から自立出力リレー１６及び自立負荷リレー１７を介して特定負荷１８に電力を供給する自立出力ラインＬ２が設けられる。尚、特定負荷１８は自立運転時に専用で使われる負荷である。
【００２８】
自立運転時は、燃料電池１の発電電力を、定格最大電力（例えば８００Ｗ）より小さく、補機９の駆動に必要なアイドリング電力（例えば１００Ｗ）より大きい、一定の自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に設定する。この自立時発電電力は、非常用の特定負荷の需要電力を賄うことができ、しかも突入電流を生じても過負荷状態となることを回避できる、自立運転可能な発電電力である。
【００２９】
次に、系統電源６の停電時に、連系運転から自立運転に切換える過程について、図２の運転制御のフローチャートを参照しつつ、説明する。
連系運転（Ｓ１）では、燃料電池１の発電電力は需要電力に応じて制御される。従って、需要電力が燃料電池１の定格最大電力（例えば８００Ｗ）を上回っている限り、燃料電池１の発電電力は定格最大電力（例えば８００Ｗ）に制御され、不足分は系統電源６より供給される。
連系運転中は、停電したか否かを監視している（Ｓ２）。
【００３０】
系統電源６が停電すると、系統電圧が無くなる。これを電圧計測器１４により検知する。
停電の検知（Ｓ２）により、系統電源６から解列すべく、系統連系リレー５をオフにする（Ｓ３）。そして、待機運転（Ｓ４）に移行する。
待機運転（Ｓ４）は、停電を確認するために、所定の時間（待機時間）行われる。
【００３１】
待機運転（Ｓ４）では、燃料電池１の発電電力は自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に制御される。このとき、自立出力リレー１６はオンとなるが、自立負荷リレー１７はオフ状態で、特定負荷１８に電力は供給されず、補機９の駆動に必要なアイドリング電力以外の余剰電力が余剰電力ヒータ１１に供給されて消費される。
待機運転中は、復電したか否か、停電判定時間が経過したか否かを監視している（Ｓ５、Ｓ６）。
【００３２】
待機時間中に復電した場合（例えば、瞬停だった場合）は、その時点で、復電処理（Ｓ１０）へ進む。復電処理では、適宜のタイミングで系統連系リレー５をオンにして、連系運転を再開し、燃料電池１の発電電力を徐々に増加させる。
【００３３】
停電判定時間（待機時間）が経過した場合に、停電状態であれば、停電が確定する。停電確定により、自立負荷リレー１７をオンにする（Ｓ７）。そして、自立運転（Ｓ８）に移行する。
自立運転（Ｓ８）では、燃料電池１の発電電力は自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に制御される。このとき、自立負荷リレー１７はオンとなっているので、非常用の特定負荷１８に電力が供給される。すなわち、自立運転への切換えにより、燃料電池１の発電電力を自立専用コンセントなどに供給し、これに接続された各種外部負荷を作動させることができる。尚、このときは系統電源６と解列しているため、系統への逆潮流の心配はなく、また、系統との周波数同期の必要もない。
【００３４】
自立運転（Ｓ８）では、需要電力が自立時発電電力を超える場合、すなわち、過負荷の場合は、原則的に、外部負荷への電力供給を停止する。すなわち、自立負荷リレー１７をオフにして、自立専用コンセントなどへの電力供給を停止する。このときも一定電力の発電は継続し、余剰分は、全て、システム内の余剰電力ヒータ１１で消費する。
【００３５】
自立運転中は、復電したか否かを監視している（Ｓ９）。
自立運転中に復電した場合は、その時点で、図３の運転制御のフローチャートによる復電処理へ進む。これについては後述する。
【００３６】
図４は停電が発生した場合の燃料電池１の発電電力の推移を示している。（Ａ）は従来の場合、（Ｂ）は本実施形態の場合である。
停電発生前は、燃料電池１の発電電力は定格最大電力（例えば８００Ｗ）に制御されている。
【００３７】
停電が発生すると、系統連系リレー５がオフとなって、待機運転に移行し、外部負荷への電力供給がなくなる。このため、従来は、図４（Ａ）に示されるように、停電の発生と同時に、燃料電池の発電電力は、補機の駆動に必要なアイドリング電力（例えば１００Ｗ）まで瞬時に低下される。
【００３８】
これに対し、本実施形態では、図４（Ｂ）に示されるように、停電の発生と同時に、燃料電池の発電電力は、低下されるが、自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に維持される。アイドリング電力以外の余剰電力（図４（Ｂ）のハッチング部分）は、余剰電力ヒータ１１により消費される。
【００３９】
所定の待機時間（停電判定時間）が終了すると、従来は、図４（Ａ）に示されるように、燃料電池の発電電力はアイドリング電力（例えば１００Ｗ）から自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）まで増大される。しかしながら、燃料電池システムでの発電電力増大速度には制約があり、アイドリング電力から自立時発電電力まで増大させるのには、時間（例えば３〜５分程度）がかかる。そして、自立時発電電力に達したところで、自立運転が可能となる。従って、停電から自立運転開始までの時間は図示Ｔ１となり、時間がかかる。
【００４０】
これに対し、本実施形態では、図４（Ｂ）に示されるように、所定の待機時間が終了した時点で、燃料電池の発電電力は自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に維持されているので、待機時間が終了した時点で、自立運転が可能となる。従って、停電から自立運転までの時間は図示Ｔ２となり、大幅に短縮できる。
【００４１】
言い換えれば、停電時に、連系運転から自立運転に切換える場合、従来は、停電であることを確認するための待機時間と、燃料電池の発電電力をアイドリング電力から自立発電電力まで上昇させるための電力上昇時間とが必要で、実際の停電から自立運転開始（自立運転での電力供給開始）までに、数分程度の待ち時間が必要であった。
これに対し、本実施形態では、停電であることを確認するための待機時間のみが必要で、電力上昇時間が不要となるため、実際の停電から自立運転開始（自立運転での電力供給開始）までの時間を大幅に短縮可能となるのである。
【００４２】
以上のような制御により、本実施形態では、系統電源の停電時における自立運転開始までの時間を短縮することができる。これにより、例えば、夜間の停電発生時に電気がなくなっても、すぐに自立電力を得て、灯りを得ることができたり、地震などが発生した場合は、いち早くテレビを点けるなどして、情報を入手することができるようになる。
【００４３】
次に、系統電源６の復電時に、自立運転から連系運転に切換える過程について、図２のフローチャートに続く図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
自立運転（Ｓ８）中は、復電したか否かを監視し（Ｓ９）、復電した場合は、復電を確認するための復電判定時間が経過したか否かを監視する（Ｓ１１）。復電判定時間中は自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）での自立運転（Ｓ８）が継続される。
【００４４】
復電判定時間が経過した場合に、復電状態であれば、復電が確定する。復電確定により、自立負荷リレー１７をオフにする（Ｓ１２）。そして、復電用の待機運転（Ｓ１３）に移行する。
復電用の待機運転（Ｓ１３）は、所定の時間（待機時間；約３分）行われる。この時間は、典型的には、系統電源を供給する事業者と、燃料電池システム等の分散電源を供給する事業者との取り決め（電気事業者間の取り決め）によって定められる復電後の一定時間の遮断時間である。
【００４５】
待機運転（Ｓ１３）では、燃料電池１の発電電力は、自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）からシステム固有の速度で徐々に増加され、最終的には、需要電力に合わせた発電電力（需要電力が定格最大電力を超えていれば、定格最大電力である８００Ｗ）に維持される。このとき、系統連系リレー５はオフのままで、系統連系ラインＬ１に電力は供給されず、補機９の駆動に必要なアイドリング電力以外の余剰電力が余剰電力ヒータ１１に供給されて消費される。
待機運転中は、所定の遮断時間が経過したか否かを監視している（Ｓ１４）。
【００４６】
所定の遮断時間が経過した場合は、その時点で、瞬時にＤＣ／ＡＣインバータ４を系統連系に切換え、系統連系リレー５をオンにする（Ｓ１５）。そして、連系運転（図２のＳ１）に移行する。
【００４７】
図５は復電時の燃料電池１の発電電力の推移を示している。
復電前の自立運転では、燃料電池１の発電電力は自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に制御されている。
【００４８】
復電が検知されると、復電判定時間となり、復電判定時間中は自立発電電力（例えば４５０Ｗ）での自立運転が継続される。
復電判定時間が経過して、復電が確定すると、自立負荷リレー１７がオフとなって、待機運転に移行する。
従来では、復電時に系統電力へ接続する際に燃料電池システムの出力電力の周波数を系統電力の周波数に同期させるために、パワーコンディショナー２内のＤＣ／ＡＣインバータ４の出力を一旦停止し、補機９の駆動に必要なアイドリング電力に低下させる動作が必要となる。
本実施形態では、このときの燃料電池１の発電電力は、アイドリング電力に低下させること無しに、自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）からシステム固有の速度で徐々に増加され、最終的には、需要電力に合わせた発電電力（需要電力が定格最大電力を超えていれば、定格最大電力である８００Ｗ）に維持される。このときのアイドリング電力以外の余剰電力（図５のハッチング部分）は、余剰電力ヒータ１１により消費される。
【００４９】
所定の遮断時間が経過すると、連系運転が可能となる。本実施形態では、所定の遮断時間が経過した時点で、燃料電池の発電電力は需要電力に見合った発電電力に維持されているので、所定の遮断時間が終了した時点で、瞬時にＤＣ／ＡＣインバータ４を系統連系に切換え、系統連系リレー５をオンにすることで、連系運転が可能となる。
【００５０】
これに対し、従来は、所定の遮断時間中に、燃料電池の発電電力をアイドリング電力に制御しているので、所定の遮断時間経過後に発電電力を上昇させてから、連系運転に切換えることになる。
従って、本実施形態では、復電時に需要電力に合わせた出力までの時間を短縮できる。
【００５１】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図６は本発明の他の実施形態を示す燃料電池システムの構成図であり、図１と異なる部分について説明する。
【００５２】
図１の実施形態では、系統電源６の停電時又は復電時に、運転切換えまでの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、アイドリング電力以外の余剰電力を余剰電力ヒータ１１に供給して消費することにより、燃料電池１の発電電力を自立時発電電力又は需要電力に合わせた発電電力に維持する。
【００５３】
これに対し、図６の実施形態では、系統電源６の停電時又は復電時に、運転切換えまでの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、アイドリング電力以外の余剰電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介し蓄電池２２に供給して蓄電することにより、燃料電池１の発電電力を自立時発電電力又は需要電力に合わせた発電電力に維持する。
すなわち、余剰電力を余剰電力ヒータ１１に供給して消費する代わりに、余剰電力を蓄電池２２に供給して蓄電するようにしている。
【００５４】
余剰電力ヒータ１１を用いて消費する場合は、余剰電力を熱利用することができるのに対し、蓄電池２２を用いて蓄電する場合は、蓄電池２２に蓄電した電力をそのまま利用することができる。
従って、蓄電池２２の前段に介在させるＤＣ／ＤＣコンバータ２１としては、双方向コンバータを用いる。
【００５５】
本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池１と、燃料電池１の発電電力を取り出し系統電源６と連系して負荷に供給するパワーコンディショナー２と、燃料電池１及びパワーコンディショナー２を制御する制御装置１００とを含んで構成され、系統電源６と連系しての連系運転と、系統電源６から解列しての自立運転との切換えが可能で、自立運転時に、燃料電池１の発電電力を、定格最大電力（例えば８００Ｗ）より小さく、補機９の駆動に必要なアイドリング電力（例えば１００Ｗ）より大きい、一定の自立時発電電力（例えば４５０Ｗ）に設定する。
ここにおいて、本発明に係る燃料電池システムは、余剰電力を消費又は蓄電する機器（電力ヒータ１１又は蓄電池２２）を更に含んで構成される。そして、前記制御装置１００は、系統電源６の停電時又は復電時に、切換後の運転開始までの待機時間の間、外部負荷に電力を供給することなく、前記アイドリング電力以外の余剰電力を消費又は蓄電することにより、燃料電池の発電電力を前記自立時発電電力、或いは需要電力に合わせた発電電力に維持する待機運転制御部を備える。
従って、前記制御装置１００は、連系運転制御部と、自立運転制御部と、待機運転制御部とを備える。
尚、図２のＳ１の部分が連系運転制御部に相当し、図２のＳ８の部分が自立運転制御部に相当し、図２のＳ４の部分及び図３のＳ１３の部分が待機運転制御部に相当する。
【００５６】
尚、上記の説明では、発電電力や、時間等について、数値を示して説明したが、これは理解を容易にするためであり、数値限定する趣旨ではない。
また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１  燃料電池
２  パワーコンディショナー
３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４  ＤＣ／ＡＣインバータ
５  系統連系リレー
６  系統電源
７  家庭内負荷
８  ＤＣ／ＤＣコンバータ
９  補機
１０  位相型ＳＳＲ
１１  余剰電力ヒータ（ＡＣヒータ）
１２〜１５  計測器
１６  自立出力リレー
１７  自立負荷リレー
１８  特定負荷
２１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２  蓄電池
１００  制御装置
【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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