(57)【要約】【課題】ガスタービンと燃料電池の安定的運転を維持しつつ、ガスタービン側から燃料電池側への燃料の逆流とバックファイヤーの発生を防止する。【解決手段】燃料電池ガスタービン複合発電システムは、燃料電池５３と燃焼器２とタービン３と発電機４と第１燃料弁６と第２燃料弁７と圧力検出器１３、１４と第２燃料弁制御部６２とを具備する。燃焼器２は、空気と第１燃料と燃料電池５３の排燃料である第２燃料とを燃焼して燃焼ガスを発生する。タービン３は、燃焼ガスから回転動力を取り出す。発電機４は、タービン３で駆動される。第１燃料弁６は、第１燃料の流量を制御する。第２燃料弁７は、第２燃料の流量を制御する。圧力検出器１３、１４は、第２燃料弁７の一次側圧力、又は、一次側と二次側との差圧を圧力検出値として出力する。第２燃料弁制御部６２は、圧力検出値が圧力閾値以下のとき、第２燃料弁７の開度を絞るように制御する。【選択図】図２
2008251247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
空気と第１燃料と前記燃料電池の排燃料である第２燃料とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と、
前記第２燃料弁の一次側圧力、及び、前記一次側圧力と二次側圧力との差圧、のいずれか一方を検出し、圧力検出値として出力する圧力検出器と、
前記圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を絞るように制御する第２燃料弁制御部と
を具備する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記第２燃料弁制御部は、前記圧力検出値が前記圧力閾値としての第１圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を全閉になるように制御する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記第２燃料弁制御部は、
前記圧力検出値が、前記圧力閾値としての第２圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を全開よりも小さく全閉よりも大きい第１開度になるように制御し、
前記圧力検出値が、前記第２圧力閾値よりも小さい前記圧力閾値としての第３圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を前記第１開度よりも小さい第２開度になるように制御する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する回転数検出器と、
前記発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する発電出力検出器と、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて前記第１燃料弁の開度を制御する第１燃料弁制御部と、
前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を制御する発電出力制御部と
を更に具備し、
前記第２燃料弁制御部は、
前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて前記第２燃料弁の開度を制御し、
前記圧力検出値が前記圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を絞るように制御し、
前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さい
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記燃焼器が前記第１燃料と前記第２燃料とを用いる第２運転モード、及び、前記燃焼器が前記第１燃料のみを用いる第１運転モードのいずれかを示す運転モード信号を出力する中央制御部を更に具備し、
前記中央制御部は、前記圧力検出値が前記圧力閾値以下になったとき、前記第２運転モードから前記第１運転モードに切り替えるように前記運転モード信号を出力し、
前記第２燃料弁制御部は、前記運転モード信号に基づいて、前記第２燃料弁の開度を全閉するように制御する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する回転数検出器と、
前記発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する発電出力検出器と、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて前記第１燃料弁の開度を制御する第１燃料弁制御部と、
前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を制御する発電出力制御部と
を更に具備し、
前記第１燃料弁制御部は、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第１燃料弁操作発電出力制御部と、
前記回転数検出値と回転数目標値とに基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量を出力する第１燃料弁操作回転数制御部と
を備え、
前記第２燃料弁制御部は、
前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第２燃料弁操作発電出力制御部を備え、
前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さく、
前記発電出力制御部は、
前記回転数検出値と回転数目標値とに基づいて発電出力操作回転数制御操作量を出力する発電出力操作回転数制御部を備え、
前記運転モード信号が前記第１運転モードを示す場合、
前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作回転数制御操作量で前記第１燃料弁の開度を制御し、
前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁を全閉となるように制御し、
前記発電出力制御部は、所定の発電出力第１操作量で前記発電出力を制御し、
前記運転モード信号が前記第２運転モードを示す場合、
前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量で前記第１燃料弁の開度を制御し、
前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量で前記第２燃料弁の開度を制御し、
前記発電出力制御部は、前記発電出力操作回転数制御操作量で前記発電出力を制御する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記第２燃料を前記燃焼器に供給する燃料配管の途中に設けられ、前記第２燃料を分岐する第３燃料弁と、
前記圧力検出値としての前記一次側圧力が第１圧力設定値以下になったとき、前記第３燃料弁を開くように制御する第３燃料弁制御部と
を更に具備する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、
前記第３燃料弁制御部は、前記一次側圧力が第２圧力設定値以下になったとき、前記第３燃料弁を絞るように制御する
燃料電池ガスタービン複合発電システム。
【請求項９】
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法であって、
ここで、前記燃料電池ガスタービン複合発電システムは、
燃料電池と、
空気と第１燃料と前記燃料電池の排燃料である第２燃料とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と、
圧力検出器と、
第２燃料弁制御部と
を具備し、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、
（ａ）前記圧力検出器が、前記第２燃料弁の一次側圧力、及び、前記一次側圧力と二次側圧力との差圧、のいずれか一方を検出し、圧力検出値として出力するステップと、
（ｂ）前記第２燃料弁制御部が、前記圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を絞るように制御するステップと
を具備する
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ１）前記第２燃料弁制御部が、前記圧力検出値が前記圧力閾値としての第１圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を全閉になるように制御するステップを備える
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
前記（ｂ１）ステップは、
（ｂ１１）前記第２燃料弁制御部が、前記圧力検出値が前記圧力閾値としての第２圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を全開よりも小さく全閉よりも大きい第１開度になるように制御するステップと、
（ｂ１２）前記第２燃料制御部が、前記圧力検出値が前記第２圧力閾値よりも小さい前記圧力閾値としての第３圧力閾値以下になったとき、前記第２燃料弁の開度を前記第１開度よりも小さい第２開度になるように制御するステップと
を含む
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムは、
前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する回転数検出器と、
前記発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する発電出力検出器と、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて前記第１燃料弁の開度を制御する第１燃料弁制御部と、
前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を制御する発電出力制御部と
を更に具備し、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、
（ｃ）前記第２燃料弁制御部が、前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて前記第２燃料弁の開度を制御するステップを更に具備し、
前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さい
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムは、
前記燃焼器が前記第１燃料と前記第２燃料とを用いる第２運転モード、及び、前記燃焼器が前記第１燃料のみを用いる第１運転モードのいずれかを示す運転モード信号を出力する中央制御部を更に具備し、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ２）前記中央制御部が、前記圧力検出値が前記圧力閾値以下になったとき、前記第２運転モードから前記第１運転モードに切り替えるように前記運転モード信号を出力するステップと、
（ｂ３）前記第２燃料弁制御部が、前記運転モード信号に基づいて、前記第２燃料弁の開度を全閉するように制御するステップと
を備える
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムは、
前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する回転数検出器と、
前記発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する発電出力検出器と、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて前記第１燃料弁の開度を制御する第１燃料弁制御部と、
前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を制御する発電出力制御部と
を更に具備し、
前記第１燃料弁制御部は、
前記発電出力検出値と第１発電出力目標値とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第１燃料弁操作発電出力制御部と、
前記回転数検出値と回転数目標値とに基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量を出力する第１燃料弁操作回転数制御部と
を備え、
前記第２燃料弁制御部は、
前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第２燃料弁操作発電出力制御部を備え、
前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さく、
前記発電出力制御部は、
前記回転数検出値と回転数目標値とに基づいて発電出力操作回転数制御操作量を出力する発電出力操作回転数制御部を備え、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、
（ｄ）前記運転モード信号が前記第１運転モードを示す場合、前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作回転数制御操作量で前記第１燃料弁の開度を制御し、前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁を全閉となるように制御し、前記発電出力制御部は、所定の発電出力第１操作量で前記発電出力を制御するステップと、
（ｅ）前記運転モード信号が前記第２運転モードを示す場合、前記第１燃料弁制御部は、前記第１燃料弁操作発電出力制御操作量で前記第１燃料弁の開度を制御し、前記第２燃料弁制御部は、前記第２燃料弁操作発電出力制御操作量で前記第２燃料弁の開度を制御し、前記発電出力制御部は、前記発電出力操作回転数制御操作量で前記発電出力を制御するステップと
を更に具備する
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１５】
請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムは、
前記第２燃料を前記燃焼器に供給する燃料配管の途中に設けられ、前記第２燃料を分岐する第３燃料弁と、
第３燃料弁制御部と
を更に具備し、
前記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、
（ｆ）前記第３燃料弁制御部が、前記圧力検出値としての前記一次側圧力が第１圧力設定値以下になったとき、前記第３燃料弁を開くように制御するステップを更に具備する
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、
（ｇ）前記第３燃料弁制御部は、前記一次側圧力が第２圧力設定値以下になったとき、前記第３燃料弁を絞るように制御するステップを更に具備する
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法。
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか一項に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池ガスタービン複合発電システム及び燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＦＣ（ｓｏｌｉｄ−ｏｘｉｄｅ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ）とガスタービンとを組み合わせたＳＯＦＣ−ガスタービンコンバインドシステムが知られている。図１は、従来のＳＯＦＣ−ガスタービンコンバインドシステムを示すブロック図である。そのＳＯＦＣ−ガスタービンコンバインドシステムは、圧縮機１０１と、燃焼器１０２と、ガスタービン１０３と、直流発電機１０４と、第１燃料弁１０６と、第２燃料弁１０７と、インバータ１０８と、熱交換器１５１と、ＳＯＦＣ１５３とを、ポンプ１５４と具備する。ここで、燃焼器１０２は、圧縮機１０１から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する。ガスタービン１０３は、燃焼ガスから回転動力を取り出す。直流発電機１０４は、ガスタービン１０３に軸１０５で直結され、ガスタービン１０３により駆動される。インバータ１０８は、電力系統へ出力する電力を制御する。第１燃料弁１０６は、燃焼器１０２に供給される第１燃料の流量を制御する。第２燃料弁１０７は、燃焼器１０２に供給される第２燃料の流量を制御する。ただし、第１燃料はポンプ１５４により供給される燃料である。第２燃料は、ＳＯＦＣ１５３の排燃料ガスである。
【０００３】
このように、ＳＯＦＣ−ガスタービンコンバインドシステムにおいて、圧縮機１０１で圧縮した空気がＳＯＦＣ１５３のカソード１５３−１へ供給される。一方、ポンプ１５４により都市ガスが燃料としてＳＯＦＣ１５３のアノード１５３−２へ供給される。その結果、圧縮空気と燃料（都市ガス）とがＳＯＦＣ１５３で反応する。続いて、反応後の圧縮空気は燃焼器１０２へ供給される。一方、反応後の燃料は排燃料ガス（第２燃料）として燃焼器１０２へ供給される。燃焼器１０２は、第２燃料（サブ燃料、ＳＯＦＣ１５３からの排ガス）及び第１燃料（メイン燃料）の二つの燃料を圧縮空気と共に燃焼する。その燃焼器１０２の燃焼による燃焼ガスにより、タービン１０３で発電出力を取り出している。
【０００４】
ここで、ＳＯＦＣ１５３では、ＳＯＦＣ部材保護のために系内差圧（アノード１５３−２とカソード１５３−１との間の差圧）を低くした運転を行う。このとき、ＳＯＦＣ−ガスタービンコンバインドシステムの運転操作によっては、配管１４２における第２燃料弁１０７の一次側圧力（ＳＯＦＣ１５３側の圧力）Ｐ１の低下が起こる場合がある。または、ガスタービン１０３出力増加時に、配管１４２における第２燃料弁１０７の二次側圧力（ガスタービン１０３側の圧力）Ｐ２の上昇が起こる場合がある。それらの場合、相対的に、一次側圧力Ｐ１より二次側圧力Ｐ２の方が高くなることがある。そのため、第２燃料弁１０７が開いた状態で運転されている状態では、ガスタービン１０３側からＳＯＦＣ１５３側へ燃料が逆流するおそれがある。そうなると、ＳＯＦＣ１５３へのバックファイヤーが発生し、ＳＯＦＣ１５３が破損してしまう。このような現象は、燃料用の配管に特有の問題である。
【０００５】
これを避けるためには、例えば、運転員が第２燃料弁１０７の一次側圧力Ｐ１を監視し、その一次側圧力Ｐ１が二次側圧力Ｐ２より十分高いことを確認しながら運転を行う方法が考えられる。その場合、一次側圧力Ｐ１が低くなると、運転員が、第２燃料弁１０７を閉める操作を行う。それにより、ＳＯＦＣ１５３側への燃料の逆流とバックファイヤーの発生を回避することができる。しかし、運転員による常時監視には、労力がかかるため好ましい状態とはいえない。
【０００６】
また、逆流やバックファイヤーを防止する方策として、第２燃料弁１０７の一次側に逆止弁を取り付ける方法が考えられる。しかし、第２燃料弁１０７の一次側は、ＳＯＦＣ１５３の排燃料ガスが流れてくる。その排燃料ガスの温度は約１０００℃と高温であり、逆圧に対して精度良く作動する逆止弁の選定は困難である。自動的かつ適切にＳＯＦＣ１５３側への燃料の逆流及びバックファイヤーの発生を回避する技術が望まれる。
【０００７】
関連する技術として、特開２００４−１７６６８５号公報に燃料電池とガスタービンのコンバインド発電設備とその起動停止方法が開示されている。この燃料電池とガスタービンのコンバインド発電設備は、燃料電池モジュール（２０）と、ガスタービン発電機（２２）と、空気供給ライン（２４）と、カソード排ガスライン（２６）と、カソード排ガスライン遮断弁（２６ａ）と、系統間差圧計（２６ｂ）とを備える。燃料電池モジュール（２０）は、水素を含むアノードガスと酸素を含むカソードガスにより発電する燃料電池（１１）を有する。ガスタービン発電機（２２）は、圧縮機、燃焼器、タービン及び発電機を有する。空気供給ライン（２４）は、該ガスタービン発電機から圧縮空気を前記燃料電池モジュールに供給する。カソード排ガスライン（２６）は、燃料電池モジュールからガスタービン発電機にカソード排ガス（７）を供給する。カソード排ガスライン遮断弁（２６ａ）は、該カソード排ガスラインを開閉可能である。系統間差圧計（２６ｂ）は、該カソード排ガスライン遮断弁の前後差圧を検出する。この技術は、圧力の状態によって、ガスタービン発電機（２２）の運転に問題が発生することや、アノード／カソード間差圧により燃料電池モジュール（２０）にダメージが発生することを防止すること等を目的としている。そして、この技術では、カソード排ガスライン（２６）に系統間差圧計（２６ｂ）及び遮断弁（２６ａ）を設け、カソード排ガスが原因で発生する上記に問題に対処している。従って、この技術には、燃料の逆流及びバックファイヤーを防止する技術思想は無く、実際燃料の逆流及びバックファイヤーを防止することはこ出来ない。
【０００８】
特開２００７−２７６２号公報にスタービン発電プラント及びガスタービン発電プラントの制御方法が開示されている。このガスタービン発電プラントは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、直流発電機と、第１燃料弁と、第２燃料弁と、回転数検出器と、発電出力検出器と、第１燃料弁制御部と、第２燃料弁制御部と、発電出力制御部とを具備する。ここで、燃焼器は、前記圧縮機から供給される燃焼器用空気を用いて第１燃料と第２燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生する。タービンは、前記燃焼ガスから回転動力を取り出す。直流発電機は、前記タービンにより駆動される。第１燃料弁は、前記燃焼機に供給される前記第１燃料の流量を制御する。第２燃料弁は、前記燃焼機に供給される前記第２燃料の流量を制御する。回転数検出器は、前記タービンの回転数を検出し、回転数検出値として出力する。発電出力検出器は、前記直流発電機の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する。前記第１燃料弁制御部は、前記発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて、前記第１燃料弁の開度を操作する。前記第２燃料弁制御部は、前記発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて、前記第２燃料弁の開度を操作する。前記発電出力制御部は、前記回転数検出値に基づいて前記発電出力を操作する。前記第１発電出力目標値は前記第２発電出力目標値よりも小さい。
【０００９】
特開２００６−９７６３８号公報に固体酸化物形燃料電池を用いたコンバインド発電システムが開示されている。この固体酸化物形燃料電池を用いたコンバインド発電システムは、固体酸化物形燃料電池と、ガスタービンで駆動される発電機とを併用して発電する固体酸化物形燃料電池とを用いている。このコンバインド発電システムは、前記固体酸化物形燃料電池の空気極に、前記ガスタービンから排出されるガスタービン排気を導入し、前記ガスタービンのガスタービン燃焼器に、前記固体酸化物形燃料電池の燃料極から排出される未反応燃料を含む排燃料ガスを導入する。
【００１０】
特開２００６−１００２２３号公報に複合発電システム及び複合発電システムの運転方法が開示されている。この複合発電システムは、燃料ガス供給部と、燃料ガス圧力調整部と、酸化剤ガス供給部と、燃料電池モジュールと、燃料ガス再循環部とを具備する。燃料ガス供給部は、第１圧力の第１燃料ガスを供給する。燃料ガス圧力調整部は、前記第１燃料ガスを減圧して第２圧力の第２燃料ガスを供給する。酸化剤ガス供給部は、第１酸化剤ガスを供給する。燃料電池モジュールは、前記第２燃料ガスと前記第１酸化剤ガスとを用いて発電を行う。燃料ガス再循環部は、前記燃料電池モジュールから送出された排燃料ガスを昇圧して第３圧力の第３燃料ガスを供給する。前記第３燃料ガスの一部は、再循環して前記第１燃料ガスとともに前記燃料ガス圧力調整部へ供給される。前記第３燃料ガスの残りと前記燃料電池モジュール本体から送出された排酸化剤ガスとは、発電機用のガスタービンの燃焼器へ供給される。前記燃料電池モジュール内における前記第２燃料ガスと前記第１酸化剤ガスとの差圧は、予め設定された第１範囲内の値である。前記燃焼器近傍における前記第３燃料ガスと前記排酸化剤ガスとの差圧は、予め設定された第２範囲内の値である。
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−００２７６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６６８５号公報
【特許文献３】特開２００６−０９７６３８号公報
【特許文献４】特開２００６−１００２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、ガスタービン側から燃料電池側への燃料の逆流及びバックファイヤーの発生を確実に防止することが可能な燃料電池ガスタービン複合発電システム及び燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、ガスタービン及び燃料電池の安定的な運転を維持しながら、ガスタービン側から燃料電池側への燃料の逆流及びバックファイヤーの発生を確実に防止することが可能な燃料電池ガスタービン複合発電システム及び燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法を提供することにある。
【００１４】
この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムは、燃料電池（５３）と、燃焼器（２）と、タービン（３）と、発電機（４）と、第１燃料弁（６）と、第２燃料弁（７）と、圧力検出器（１３、１４）と、第２燃料弁制御部（６２）とを具備する。燃焼器（２）は、空気と第１燃料と燃料電池（５３）の排燃料である第２燃料とを燃焼して燃焼ガスを発生する。タービン（３）は、燃焼ガスから回転動力を取り出す。発電機（４）は、タービン（３）により駆動される。第１燃料弁（６）は、燃焼器（２）に供給される第１燃料の流量を制御する。第２燃料弁（７）は、燃焼器（２）に供給される第２燃料の流量を制御する。圧力検出器（１３、１４）は、第２燃料弁（７）の一次側圧力、及び、一次側圧力と二次側圧力との差圧、のいずれか一方を検出し、圧力検出値として出力する。第２燃料弁制御部（６２）は、圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を絞るように制御する。
本発明では、第２燃料弁（７）の一次側圧力、又は、一次側圧力と二次側圧力との差圧、のいずれか一方が圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を絞る。そのため、第２燃料弁（７）の一次側圧力が二次側圧力よりも低くなることが無い。そのため、第２燃料の逆流やバックファイヤーの発生を確実に防止することができる。
【００１７】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、第２燃料弁制御部（６２）は、圧力検出値が圧力閾値としての第１圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を全閉になるように制御する。
【００１８】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、第２燃料弁制御部（６２）は、圧力検出値が、圧力閾値としての第２圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を全開よりも小さく全閉よりも大きい第１開度になるように制御する。圧力検出値が、第２圧力閾値よりも小さい圧力閾値としての第３圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を第１開度よりも小さい第２開度になるように制御する。
【００１９】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、回転数検出器（１２）と、発電出力検出器（１１）と、第１燃料弁制御部（６１）と、発電出力制御部（６３）とを更に具備する。回転数検出器（１２）は、タービン（３）の回転数を検出し、回転数検出値として出力する。発電出力検出器（１１）は、発電機（４）の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する。第１燃料弁制御部（６１）は、発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて第１燃料弁（６）の開度を制御する。発電出力制御部（６３）は、回転数検出値に基づいて発電出力を制御する。第２燃料弁制御部（６２）は、発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁（７）の開度を制御し、圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を絞るように制御する。第１発電出力目標値は第２発電出力目標値よりも小さい。
【００２０】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、燃焼器（２）が第１燃料と第２燃料とを用いる第２運転モード、及び、燃焼器（２）が第１燃料のみを用いる第１運転モードのいずれかを示す運転モード信号を出力する中央制御部（６０）を更に具備する。中央制御部（６０）は、圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、第２運転モードから第１運転モードに切り替えるように運転モード信号を出力する。第２燃料弁制御部（６２）は、運転モード信号に基づいて、第２燃料弁（７）の開度を全閉するように制御する。
【００２１】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、回転数検出器（１２）と、発電出力検出器（１１）と、第１燃料弁制御部（６１）と、発電出力制御部（６３）とを更に具備する。回転数検出器（１２）は、タービン（３）の回転数を検出し、回転数検出値として出力する。発電出力検出器（１１）は、発電機（４）の発電出力を検出し、発電出力検出値として出力する。第１燃料弁制御部（６１）は、発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて第１燃料弁（６）の開度を制御する。発電出力制御部（６３）は、回転数検出値に基づいて発電出力を制御する。第１燃料弁制御部（６１）は、発電出力検出値と第１発電出力目標値とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第１燃料弁操作発電出力制御部（２１ａ）と、回転数検出値と回転数目標値とに基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量を出力する第１燃料弁操作回転数制御部（２５）とを備える。第２燃料弁制御部（６２）は、発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第２燃料弁操作発電出力制御部（２２ａ）を備える。第１発電出力目標値は第２発電出力目標値よりも小さい。発電出力制御部（６３）は、回転数検出値と回転数目標値とに基づいて発電出力操作回転数制御操作量を出力する発電出力操作回転数制御部（２３ａ）を備える。運転モード信号が第１運転モードを示す場合、第１燃料弁制御部（６１）は第１燃料弁操作回転数制御操作量で第１燃料弁（６）の開度を制御し、第２燃料弁制御部（６２）は第２燃料弁（７）を全閉となるように制御し、発電出力制御部（６３）は所定の発電出力第１操作量で発電出力を制御する。運転モード信号が第２運転モードを示す場合、第１燃料弁制御部（６１）は第１燃料弁操作発電出力制御操作量で第１燃料弁（６）の開度を制御し、第２燃料弁制御部（６２）は第２燃料弁操作発電出力制御操作量で第２燃料弁（７）の開度を制御し、発電出力制御部（６３）は発電出力操作回転数制御操作量で発電出力を制御する。
【００２２】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、第２燃料を燃焼器（２）に供給する燃料配管（４２ｂ）の途中に設けられ、第２燃料を分岐する第３燃料弁（１５）と、圧力検出値としての一次側圧力が第１圧力設定値以下になったとき、第３燃料弁（１５）を開くように制御する第３燃料弁制御部（６４）とを更に具備する。
【００２３】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいて、第３燃料弁制御部（６４）は、一次側圧力が第２圧力設定値以下になったとき、第３燃料弁（１５）を絞るように制御する。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明は、燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法である。ここで、燃料電池ガスタービン複合発電システムは、燃料電池（５３）と、空気と第１燃料と燃料電池（５３）の排燃料である第２燃料とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、燃焼ガスから回転動力を取り出すタービン（３）と、タービン（３）により駆動される発電機（４）と、燃焼器（２）に供給される第１燃料の流量を制御する第１燃料弁（６）と、燃焼器（２）に供給される第２燃料の流量を制御する第２燃料弁（７）と、圧力検出器（１３、１４）と、第２燃料弁制御部（６２）とを具備する。燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、（ａ）圧力検出器（１３、１４）が、第２燃料弁（７）の一次側圧力、及び、一次側圧力と二次側圧力との差圧、のいずれか一方を検出し、圧力検出値として出力するステップと、（ｂ）第２燃料弁制御部（６２）が、圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を絞るように制御するステップとを具備する。
【００２５】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、（ｂ）ステップは、（ｂ１）第２燃料弁制御部（６２）が、圧力検出値が圧力閾値としての第１圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を全閉になるように制御するステップを備える。
【００２６】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、（ｂ１）ステップは、（ｂ１１）第２燃料弁制御部（６２）が、圧力検出値が圧力閾値としての第２圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を全開よりも小さく全閉よりも大きい第１開度になるように制御するステップと、（ｂ１２）第２燃料制御部（６２）が、圧力検出値が第２圧力閾値よりも小さい圧力閾値としての第３圧力閾値以下になったとき、第２燃料弁（７）の開度を第１開度よりも小さい第２開度になるように制御するステップとを含む。
【００２７】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、燃料電池ガスタービン複合発電システムは、タービン（３）の回転数を検出し回転数検出値として出力する回転数検出器（１２）と、発電機（４）の発電出力を検出し発電出力検出値として出力する発電出力検出器（１１）と、発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて第１燃料弁（６）の開度を制御する第１燃料弁制御部（６１）と、回転数検出値に基づいて発電出力を制御する発電出力制御部（６３）とを更に具備する。燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、（ｃ）第２燃料弁制御部（６２）が、発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁（７）の開度を制御するステップを更に具備する。第１発電出力目標値は第２発電出力目標値よりも小さい。
【００２８】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、燃料電池ガスタービン複合発電システムは、燃焼器（２）が第１燃料と第２燃料とを用いる第２運転モード、及び、燃焼器（２）が第１燃料のみを用いる第１運転モードのいずれかを示す運転モード信号を出力する中央制御部（６０）を更に具備する。燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、（ｂ）ステップは、（ｂ２）中央制御部（６０）が、圧力検出値が圧力閾値以下になったとき、第２運転モードから第１運転モードに切り替えるように運転モード信号を出力するステップと、（ｂ３）第２燃料弁制御部（６２）が、運転モード信号に基づいて、第２燃料弁（７）の開度を全閉するように制御するステップとを備える。
【００２９】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、燃料電池ガスタービン複合発電システムは、タービン（３）の回転数を検出し回転数検出値として出力する回転数検出器（１２）と、発電機（４）の発電出力を検出し発電出力検出値として出力する発電出力検出器（１１）と、発電出力検出値と第１発電出力目標値に基づいて第１燃料弁（６）の開度を制御する第１燃料弁制御部（６１）と、回転数検出値に基づいて発電出力を制御する発電出力制御部（６３）とを更に具備する。第１燃料弁制御部（６１）は、発電出力検出値と第１発電出力目標値とに基づいて第１燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第１燃料弁操作発電出力制御部（２１ａ）と、回転数検出値と回転数目標値とに基づいて第１燃料弁操作回転数制御操作量を出力する第１燃料弁操作回転数制御部（２５）とを備える。第２燃料弁制御部（６２）は、発電出力検出値と第２発電出力目標値とに基づいて第２燃料弁操作発電出力制御操作量を出力する第２燃料弁操作発電出力制御部（２２ａ）を備える。第１発電出力目標値は第２発電出力目標値よりも小さい。発電出力制御部（６３）は、回転数検出値と回転数目標値とに基づいて発電出力操作回転数制御操作量を出力する発電出力操作回転数制御部（２３ａ）を備える。燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、（ｄ）運転モード信号が第１運転モードを示す場合、第１燃料弁制御部（６１）は、第１燃料弁操作回転数制御操作量で第１燃料弁（６）の開度を制御し、第２燃料弁制御部（６２）は、第２燃料弁（７）を全閉となるように制御し、発電出力制御部（６３）は、所定の発電出力第１操作量で発電出力を制御するステップと、（ｅ）運転モード信号が第２運転モードを示す場合、第１燃料弁制御部（６１）は、第１燃料弁操作発電出力制御操作量で第１燃料弁（６）の開度を制御し、第２燃料弁制御部（６２）は、第２燃料弁操作発電出力制御操作量で第２燃料弁（７）の開度を制御し、発電出力制御部（６３）は、発電出力操作回転数制御操作量で発電出力を制御するステップとを更に具備する。
【００３０】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、燃料電池ガスタービン複合発電システムは、第２燃料を燃焼器（２）に供給する燃料配管（４２ｂ）の途中に設けられ、第２燃料を分岐する第３燃料弁（１５）と、第３燃料弁制御部（６４）とを更に具備する。燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法は、（ｆ）第３燃料弁制御部（６４）が、圧力検出値としての一次側圧力が第１圧力設定値以下になったとき、第３燃料弁（１５）を開くように制御するステップを更に具備する。
【００３１】
上記の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法において、（ｇ）第３燃料弁制御部（６４）は、一次側圧力が第２圧力設定値以下になったとき、第３燃料弁（１５）を絞るように制御するステップを更に具備する。
【００３２】
本発明のプログラムは、上記のいずれか一項に記載の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、ガスタービン及び燃料電池の安定的な運転を維持しながら、ガスタービン側から燃料電池側への燃料の逆流及びバックファイヤーの発生を確実に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システム及び燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法における実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００３５】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。この燃料電池ガスタービン複合発電システムは、圧縮機１、燃焼器２、タービン３、直流発電機４、軸５、第１燃料弁６、第２燃料弁７、インバータ８、発電出力検出器１１、回転数検出器１２、圧力計１３、圧力計１４、第３燃料弁１５、第１燃料供給管４１、第２燃料供給管４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）、再生熱交換器５１、空気予熱器５２、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）５３、コンプレッサ５４及び制御ユニット６００を具備している。
【００３６】
圧縮機１と、タービン３と、直流発電機４とは、軸５により接続されている。圧縮機１はフィルタを介して吸い込んだ空気を圧縮し、再生熱交換器５１と空気予熱器５２を介してＳＯＦＣ５３に供給する。燃焼器２は、ＳＯＦＣ５３から排出された空気を利用して燃料を燃焼し、高温の燃焼ガスを発生する。タービン３は、燃焼ガスの膨張により得られる回転動力により、圧縮機１と直流発電機４とを駆動する。直流発電機４は、タービン３（例示：ガスタービン）により駆動されて発電を行う。インバータ８は、直流発電機４が発電した電力を交流に変換し、電力系統に供給する。
【００３７】
この燃料電池ガスタービン複合発電システムは、燃焼器２の燃料として、第１燃料と、第２燃料との２種類の燃料を使用する。ここで、第１燃料は、第１燃料供給源（図示されず）から、この燃料電池ガスタービン複合発電システムの運転に必要な量が安定して供給される。第１燃料供給源としては燃料タンクが例示される。そして、第１燃料としては、都市ガス又はＬＰガスが例示される。本実施の形態では都市ガスである。一方、第２燃料は、ＳＯＦＣ５３のアノード５３−２から排出される排燃料ガスである。
【００３８】
再生熱交換器５１は、タービン３から排出されるタービン排ガスと、圧縮機１からＳＯＦＣ５３に供給される空気とを熱交換し、ＳＯＦＣ５３に供給される空気を加熱する。空気予熱器５２は、再生熱交換器５１によって加熱された空気を更に加熱する。コンプレッサ５４は、都市ガス（第１燃料）を、第１燃料供給管４１を介して燃焼器２に供給すると共に、第２燃料供給管４２ａを介してＳＯＦＣ５３のアノード５３−２に供給する。ＳＯＦＣ５３は、カソード５３−１に供給される空気中の含有酸素と、アノード５３−２に供給される都市ガスとの化学反応により発電する。ＳＯＦＣ５３のカソード５３−１から排出された空気は燃焼器２に供給される。ＳＯＦＣ５３のアノード５３−２から排出された排燃料ガス（第２燃料）は、第２燃料供給管４２ｂにより燃焼器２に供給される。
【００３９】
第１燃料弁６は、第１燃料供給管４１の途中に設けられ、制御ユニット６００の制御により、燃焼器２への第１燃料の供給を調節する。第２燃料弁７は、第２燃料供給管４２ｂの途中に設けられ、制御ユニット６００の制御により、燃焼器２への第２燃料の供給を調節する。第３燃料弁１５は、第２燃料供給管４２ｂから枝分かれした第２燃料供給管４２ｃに設けられた放風弁である。第３燃料弁１５は、制御ユニット６００の制御により、燃焼器２への第２燃料の供給及び第２燃料供給管４２ｂにおける第２燃料弁７の一次側圧力（ＳＯＦＣ５３側の圧力）Ｐ１を調節する。
【００４０】
回転数検出器１２は、タービン３の回転数を検出し、回転数検出値ＰＶ２を出力する。発電出力検出器１１は、直流発電機４の発電出力Ｗを検出し、発電出力検出値ＰＶ１を出力する。圧力計１３は、第２燃料供給管４２ｂにおける第２燃料弁７の一次側圧力（ＳＯＦＣ５３側の圧力）Ｐ１を検出し、一次側圧力検出値ＰＶ４１を出力する。圧力計１４は、第２燃料供給管４２ｂにおける第２燃料弁７の二次側圧力（タービン３側の圧力）Ｐ２を検出し、二次側圧力検出値ＰＶ４２を出力する。なお、圧力計１３、１４は、一つの圧力計測器として、一次側圧力Ｐ１、二次側圧力Ｐ２、及びそれらの差圧（Ｐ１−Ｐ２）を出力する構成としても良い。
【００４１】
制御ユニット６００は、中央制御部６０、第１燃料弁制御部６１、第２燃料弁制御部６２、発電出力制御部６３及び第３燃料弁制御部６４を備えている。中央制御部６０は、発電出力指令Ｓ、回転数検出値ＰＶ２、発電出力検出値ＰＶ１、一次側圧力検出値ＰＶ４１及び二次側圧力検出値ＰＶ４２のうちの少なくとも一つに基づいて、第１燃料弁制御部６１、第２燃料弁制御部６２、発電出力制御部６３及び第３燃料弁制御部６４を制御する。
【００４２】
第１燃料弁制御部６１は、中央制御部６０からの各種制御信号、回転数検出値ＰＶ２、発電出力検出値ＰＶ１、一次側圧力検出値ＰＶ４１及び二次側圧力検出値ＰＶ４２の各種入力信号うちの少なくとも一つに基づいて、第１燃料弁６を制御する。第２燃料弁制御部６２は、上記各種入力信号のうちの少なくとも一つに基づいて、第２燃料弁７を制御する。発電出力制御部６３は、上記各種入力信号のうちの少なくとも一つに基づいて、インバータ８を制御する。第３燃料弁制御部６４は、上記各種入力信号のうちの少なくとも一つに基づいて、第３燃料弁１５を制御する。
【００４３】
図３及び図４は、制御ユニットの各構成と他の機器との接続関係とを示すブロック図である。
【００４４】
図３（Ａ）は、中央制御部６０と第１燃料弁制御部６１と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力指令Ｓに基づいて、第１発電出力目標値ＳＶ１を出力する。第１発電出力目標値ＳＶ１は、ガスタービン発電プラントを適切に運転することが可能な発電出力の下限値に等しい。
【００４５】
第１燃料弁制御部６１は調節部２１を有している。調節部２１は、発電出力検出値ＰＶ１と第１発電出力目標値ＳＶ１とに基づいて制御演算ＨＣ１により第１燃料弁操作量ＭＶ１を出力する。第１燃料弁６の開度は第１燃料弁操作量ＭＶ１に応じて調節される。すなわち、調節部２１は、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させる制御を行う（発電電力下限値制御）。
【００４６】
図３（Ｂ）は、中央制御部６０と第２燃料弁制御部６２と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力指令Ｓに基づいて第２発電出力目標値ＳＶ２を出力する。第２発電出力目標値ＳＶ２は、ガスタービン発電プラントを適切に運転することが可能な発電出力の上限値に等しい。
【００４７】
中央制御部６０は、更に、一次側圧力検出値ＰＶ４１が第１圧力閾値ＰＳＥＴ１以下、又は、一次側圧力検出値ＰＶ４１と二次側圧力検出値ＰＶ４２との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）が第２圧力閾値ＰＳＥＴ２以下の場合、運転モード信号Ａと第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂとを出力する。ここで、第１圧力閾値ＰＳＥＴ１及び第２圧力閾値ＰＳＥＴ２は、それ以下の圧力で第２燃料弁７の二次側（タービン３側）から一次側（ＳＯＦＣ５３側）へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれのある圧力を設定する。第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂは、第２燃料弁７の開度を全閉とする操作量である。
【００４８】
第２燃料弁制御部６２は、調節部２２と切替部３１とを有している。調節部２２は、発電出力検出値ＰＶ１と第２発電出力目標値ＳＶ２とに基づいて制御演算ＨＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ２ａを出力する。切替部３２は、運転モード信号Ａが入力されない場合には第２燃料弁操作量ＭＶ２ａを第２燃料弁操作量ＭＶ２として出力する。この場合、第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２に応じて調節される。すなわち、調節部２２は、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させる制御を行う（発電電力上限値制御）。
【００４９】
一方、運転モード信号Ａが入力された場合には第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂを第２燃料弁操作量ＭＶ２として出力する。これにより、第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂに応じて全閉となる。このような中央制御部６０及び切替部３１の動作により、第２燃料弁７の二次側（タービン３側）から一次側（ＳＯＦＣ５３側）へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれのある圧力になったとき、第２燃料弁７を全閉にすることができる。その第２燃料弁７を全閉にすることにより、燃料の逆流やバックファイヤーを防止することが可能となる。
【００５０】
図４（Ａ）は、中央制御部６０と発電出力制御部６３と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力指令Ｓに基づいて、回転数目標値ＳＶ３を出力する。発電出力制御部６３は、調節部２３を有している。調節部２３は、回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて制御演算ＸＣ１により発電出力操作量ＭＶ３を出力する。インバータ８は、発電出力操作量ＭＶ３に応じて直流発電機４の発電出力を調節する。発電出力が増加すると、直流発電機４を駆動するために必要となる動力が増加する。その結果、タービン３の回転数が減少する。逆に、発電出力が減少すると、直流発電機４を駆動するために必要となる動力が減少する。その結果、タービン３の回転数が増加する。つまり調節部２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させる制御を行う。
【００５１】
図４（Ｂ）は、中央制御部６０と第３燃料弁制御部６４と他の機器との接続関係を示している。第３燃料弁制御部６４は、発電出力指令Ｓに基づいて、圧力設定値ＳＶ４を出力する。中央制御部６０は、調節部２４を有している。調節部２４は、一次側圧力検出値ＰＶ４１に基づいて制御演算ＨＣ３により第３燃料弁操作量ＭＶ４を出力する。ここで、制御演算ＨＣ３は、一次側圧力検出値ＰＶ４１≧圧力設定値ＳＶ４の場合、第３燃料弁１５を全開とする第３燃料弁操作量ＭＶ４を出力する。一次側圧力検出値ＰＶ４１＜圧力設定値ＳＶ４の場合、第３燃料弁１５を全閉とする第３燃料弁操作量ＭＶ４を出力する。第３燃料弁１５の開度は第３燃料弁操作量ＭＶ４に応じて調節される。圧力設定値ＳＶ４は、ＳＯＦＣ５３において許容される燃料の圧力の上限値に設定される。それ以上の圧力になると、ＳＯＦＣ５３が破損するおそれがあるため、放風弁である第３燃料弁１５を全開として圧力を逃がす。
【００５２】
一次側圧力検出値ＰＶ４１が圧力設定値ＳＶ４以上になったとき第３燃料弁１５を全開とすることで、第２燃料供給管４２ｂの圧力を第３燃料弁１５から逃がすことができる。それにより、ＳＯＦＣ５３において許容される燃料の圧力以上の圧力が、第２燃料供給管４２ｂを介してＳＯＦＣ５３にかかることがほとんど無くなる。それにより、ＳＯＦＣ５３の破損を防止することが可能となる。
【００５３】
ここで、中央制御部６０、第１燃料弁制御部６１、第２燃料弁制御部６２、発電出力制御部６３及び第３燃料弁制御部６４は、制御装置に用いられる制御回路や調節器や切替器のような回路・機器を組み合わせたハードウエアで構成しても良いし、パーソナルコンピュータのような情報処理装置とそれに搭載されたソフトウエア（プログラム）で構成しても良し、それらハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで構成しても良い。
【００５４】
次に、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第１の実施の形態の動作（燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法）について、図２〜図５を参照して説明する。ここで、図５は、第２燃料供給源の第２燃料供給能力が高い場合、中間の場合、低い場合について、定常状態となったのちの第１燃料弁６の開度、第２燃料弁７の開度、及び発電出力Ｗを示す表である。ここで、第２燃料供給能力が「高い」とは、調節部２３による制御のみを行い、調節計２１及び２２による制御を行わずに第１燃料弁６の開度を０％、第２燃料弁７の開度を１００％に固定したとき、発電出力Ｗが第２発電出力目標値ＳＶ２を超える第２燃料の供給がなされることをいう。同様に、第２燃料供給能力が「中間」とは、第１燃料弁６の開度を０％、第２燃料弁７の開度を１００％に固定したとき、発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下となる第２燃料の供給がなされることをいう。第２燃料供給能力が「低い」とは、第１燃料弁６の開度を０％、第２燃料弁７の開度を１００％に固定したとき、発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１未満となる第２燃料の供給がなされることをいう。
【００５５】
燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御では、定常状態において、調節部２１は、発電出力Ｗを第１発電出力目標値ＳＶ１に近づけようとして第１燃料弁６の開度を操作する。調節部２２は、発電出力Ｗを第２発電出力目標値ＳＶ２に近づけようとして第２燃料弁７の開度を操作する。調節部２３は、回転数を回転数目標値ＳＶ３に保持しようとして直流発電機４の発電出力Ｗを操作する。必要に応じて、調整部２４は、差圧検出値ＰＶ４を圧力設定値ＳＶより大きくするように第３燃料弁１５を制御する。
【００５６】
このため、第２燃料供給能力が「高い」場合、定常状態において第１燃料弁開度が０％となり、第２燃料弁開度が０％と１００％の中間の開度となり、発電出力Ｗが第２発電出力目標値ＳＶ２に等しくなり、回転数が回転数目標値ＳＶ３に等しくなる（発電電力上限値制御）。また、第２燃料供給能力が「中間」の場合、定常状態において第１燃料弁開度が０％となり、第２燃料弁開度が１００％となり、発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下の値となり、回転数が回転数目標値ＳＶ３と等しくなる。また、第２燃料供給能力が「低い」場合、定常状態において第１燃料弁開度が０％より高い開度となり（追い焚きし）、第２燃料弁開度が１００％となり、発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１と等しくなり、回転数が回転数目標値ＳＶ３と等しくなる（発電電力下限値制御）。
【００５７】
上記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御においては、第２燃料を利用して発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下となる発電が行われる。そして、第２燃料だけでは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１に達しない場合にのみ、第２燃料の不足分を補うために第１燃料が利用される。このため、この燃料電池ガスタービン複合発電システムにおいては、第２燃料の利用効率が高い。また、第２燃料の供給量が時間的に変動し、第２燃料供給能力が低い状態となる場合であっても、ガスタービン発電プラントの運転は安定される。さらに、回転数を一定に保持することにより、ガスタービンがトリップすることが防がれる。
【００５８】
ここで、上記燃料電池ガスタービン複合発電システムの定常状態において、中央制御部６０は、第２燃料弁７の一次側圧力Ｐ１（一次側圧力検出値ＰＶ４１）を監視している。そして、一次側圧力検出値ＰＶ４１が第１圧力閾値ＰＳＥＴ１以下になった場合、中央制御部６０は、運転モード信号Ａと第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂとを出力する。第２燃料弁７の二次側から一次側へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれがあるからである。運転モード信号Ａと第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂとにより、第２燃料弁制御部６２が第２燃料弁７を全閉にする。その結果、第２燃料弁７の二次側と一次側とが完全に遮断されるため、燃料の逆流やバックファイヤーを確実に防止することが可能となる。
【００５９】
又は、上記燃料電池ガスタービン複合発電システムの定常状態において、中央制御部６０は、第２燃料弁７の一次側圧力Ｐ１（一次側圧力検出値ＰＶ４１）と二次側圧力Ｐ２（二次側圧力検出値ＰＶ４２）との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）を監視している。そして、その差圧が第２圧力閾値ＰＳＥＴ２以下になった場合、中央制御部６０は、運転モード信号Ａと第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂとを出力する。第２燃料弁７の二次側から一次側へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれがあるからである。運転モード信号Ａと第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂとにより、第２燃料弁制御部６２が第２燃料弁７を全閉にする。その結果、第２燃料弁７の二次側と一次側とが完全に遮断されるため、燃料の逆流やバックファイヤーを確実に防止することが可能となる。
【００６０】
このとき、第２燃料弁７が全閉になり第２燃料の流量がゼロになる。すなわち、図５において、第２燃料供給源の第２燃料供給能力が「低い」になる。しかし、この場合でも、上記のように、第１燃料弁制御部６１が第１燃料弁６を適当な開度に制御する。すなわち、発電出力Ｗは下限値で制御され（発電電力下限値制御）、回転数は低下しないので、タービン３がトリップすることを防止することができる。
【００６１】
ここで、上記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における第２燃料弁７の全閉になると、第２燃料供給管４２ｂの一次側圧力Ｐ１が急激に上昇するおそれがある。そのような場合、第３燃料弁制御部６４は、一次側圧力検出値ＰＶ４１≧圧力設定値ＳＶ４を検知して、第３燃料弁１５を全開とする第３燃料弁操作量ＭＶ４を出力する。その結果、放風弁である第３燃料弁１５が全開となり、第２燃料供給管４２ｂにおける第２燃料弁７の一次側圧力を逃がすことができる。それにより、一次側圧力の上昇を抑制することが可能となる。そして、ＳＯＦＣ５３のアノード５３−２での燃料の圧力変動や、ＳＯＦＣ５３の破損を防止することが可能となる。
【００６２】
また、この燃料電池ガスタービン複合発電システムは、ＳＯＦＣ５３の副生成物である第２燃料を利用して発電を行うために経済的に優れている。ここで第２燃料は、ＳＯＦＣ５３において副生成物として発生するために供給量をタービン３の発電に適するようにコントロールすることがない。しかも第２燃料は、容積当り発熱量が低いためにタンクに貯留して使用することは効率的ではない。したがって、副生成物として発生する可燃性ガスを燃料として発電するために適している。特に、第２燃料を貯留せずに発電に使用することにより、第２燃料の熱エネルギーも利用することができる。
【００６３】
この燃料電池ガスタービン複合発電システムは、ガスタービンとして小型のマイクロガスタービンを使用することがより好ましい。第２燃料供給源における第２燃料の発生量が少ない場合にも適用することができるからである。第２燃料供給源における第２燃料の発生量が多い場合には、一つの第２燃料供給源に対して複数の燃料電池ガスタービン複合発電システムを設置することが好ましい。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。図２については、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、第２燃料弁制御部６２が第１の実施の形態と異なる。
【００６５】
図６は、制御ユニットの各構成と第２燃料弁制御部６２と他の機器の接続関係とを示すブロック図である。なお、第１燃料弁制御部６１、発電出力制御部６３及び第３燃料弁制御部６４と中央制御部６０と他の機器との接続関係については、それぞれ図３（Ａ）、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
図６を参照して、中央制御部６０は、発電出力指令Ｓに基づいて第２発電出力目標値ＳＶ２を出力する。第２発電出力目標値ＳＶ２は、ガスタービン発電プラントを適切に運転することが可能な発電出力の上限値に等しい。
【００６７】
中央制御部６０は、更に、一次側圧力検出値ＰＶ４１と二次側圧力検出値ＰＶ４２との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）、又は、一次側圧力検出値ＰＶ４１が、閾値以下の所定の圧力範囲になった場合、それら圧力範囲に対応した第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃを出力する。同時に、アラーム３９を発報して外部に知らせる。ここで、所定の圧力範囲は、例えば、以下のように設定される。
（ａ）差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２）で判断する場合の一例
第１閾値圧力：０．０３ＭＰａ、第２閾値圧力：０．０１ＭＰａ
０．０３ＭＰａ＜差圧のとき、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ：１００％（全開）
０．０１ＭＰａ＜差圧≦０．０３ＭＰａのとき、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ：５０％
差圧≦０．０１ＭＰａのとき、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ：０％（全閉）
（ｂ）一次側圧力検出値ＰＶ４１で判断する場合の一例
第１閾値圧力：１．０３ＭＰａ、第２閾値圧力１．０１ＭＰａ
１．０３ＭＰａ＜ＰＶ４１のとき、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ：１００％（全開）
１．０１ＭＰａ＜ＰＶ４１≦１．０３ＭＰａのとき、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ：５０％
ＰＶ４１≦１．０１ＭＰａのとき、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ：０％（全閉）
ただし、上記の例において、（ａ）の場合は０．０１ＭＰａ、（ｂ）の場合は１．０１ＭＰａが、それ以下の圧力で第２燃料弁７の二次側（タービン３側）から一次側（ＳＯＦＣ５３側）へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれのある圧力である。第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃは、第２燃料弁７の開度を示す操作量である。なお、アラーム３９において、上記（ａ）の差圧の変化や（ｂ）の圧力の変化に対応してアラームレベルの設定を変化させる。
【００６８】
第２燃料弁制御部６２は、調節部２２と切替部３２と変化率リミッタ３３とを有している。調節部２２は、発電出力検出値ＰＶ１と第２発電出力目標値ＳＶ２とに基づいて制御演算ＨＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ２ａを出力する。変化率リミッタ３３は、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃが所定の変化率（操作量／時間）に収まるように、その変化率を制限する。それにより、第２燃料弁７は徐々に所定開度まで締まって行く。切替部３２は、第２燃料弁操作量ＭＶ２ａと第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃのうち、その操作量の値がより小さい方を第２燃料弁操作量ＭＶ２として出力する。この場合、第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２に応じて調節される。ただし、変化率の変化を制限する必要がなければ、変化率リミッタ３３は不要である。
【００６９】
すなわち、第２燃料弁操作量ＭＶ２ａ＜第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃならば、第２燃料弁操作量ＭＶ２ａに基づいた発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させる制御が行われる（発電電力上限値制御）。
一方、第２燃料弁操作量ＭＶ２ａ＞第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃならば、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃに基づいた第２燃料弁７の開度を絞り込む制御が行われる。このような第２燃料弁７の絞り込みの動作により、第２燃料弁７の二次側から一次側へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれのある圧力に近づいたとき、又は、その圧力になったとき、第２燃料弁７を適切な開度に絞ること、又は、全閉にすることができる。その第２燃料弁７の絞り込み、又は、全閉により、燃料の逆流やバックファイヤーを防止することが可能となる。
【００７０】
ただし、上記所定の圧力範囲の設定（（ａ）及び（ｂ））については例であり、本発明がこれらの値に限定されるものではない。例えば、圧力範囲を３段階ではなく４段階以上に増やしても良いし、圧力の刻みを更に細かくしても良い。
【００７１】
次に、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第１の実施の形態の動作（燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法）について、図２〜図６を参照して説明する。ただし、第１の実施の形態と異なる第２燃料弁制御部６２の動作についてのみここで説明する。
【００７２】
上記燃料電池ガスタービン複合発電システムの定常状態において、中央制御部６０は、第２燃料弁７の一次側圧力Ｐ１（一次側圧力検出値ＰＶ４１）と二次側圧力Ｐ２（二次側圧力検出値ＰＶ４２）との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）を監視している。そして、その差圧が上記“（ａ）差圧で判断する場合の一例”に記載のいずれかの範囲になった場合、中央制御部６０は、その範囲に対応する第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃを出力する。燃料第２燃料弁７の二次側から一次側へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれがあるからである。それと共に、アラーム３９を発報し差圧が小さくなっていることを警告する。
【００７３】
又は、燃料電池ガスタービン複合発電システムの定常状態において、中央制御部６０は、第２燃料弁７の一次側圧力Ｐ１（一次側圧力検出値ＰＶ４１）を監視している。そして、一次側圧力検出値ＰＶ４１が上記“（ｂ）一次側圧力検出値ＰＶ４１で判断する場合の一例”に記載のいずれかの範囲になった場合、中央制御部６０は、その範囲に対応する第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃを出力する。燃料第２燃料弁７の二次側から一次側へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれがあるからである。それと共に、アラーム３９を発報し一次側圧力Ｐ１が小さくなっていることを警告する。
【００７４】
このとき、第２燃料弁７は、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃ及び第２燃料弁操作量ＭＶ２ｂのいずれか、より小さい方で制御される。それにより、第２燃料弁７の開度がより小さくなり、第２燃料弁７の二次側と一次側との流路が絞られる、又は、遮断されるため、燃料の逆流やバックファイヤーを適切に防止することが可能となる。上記操作により、差圧又は一次側圧力Ｐ１が回復すれば、中央制御部６０は、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｃの出力を停止し、通常の運転に戻す。
【００７５】
このとき、図５において、第２燃料供給源の第２燃料供給能力が「中間」又は「低い」になる。しかし、この場合でも、上記のように、第１燃料弁制御部６１が第１燃料弁６を適当な開度に制御する。すなわち、発電出力Ｗは発電出力制御の中間値又は下限値で制御され、回転数は低下しないので、タービン３がトリップすることを防止することができる。
【００７６】
この場合にも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、第２燃料弁７を全閉するという急激な操作を行わずに、差圧又は一次側圧力Ｐ１の異常に対応することができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
図２は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。図２については、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、第１燃料弁制御部６１、第２燃料弁制御部６２及び発電出力制御部６３が第１の実施の形態と異なる。
【００７８】
この燃料電池ガスタービン複合発電システムでは、はじめに都市ガス（第１燃料）のみを使用してタービン３を運転し、空気をＳＯＦＣ５３のカソード５３−１に供給する。次に都市ガスをＳＯＦＣ５３のアノード５３−２に供給してＳＯＦＣ５３による発電を行う。そしてＳＯＦＣ５３から排出されるＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）を利用して直流発電機４による発電を行う。したがって、この燃料電池ガスタービン複合発電システムでは、都市ガス（第１燃料）のみを燃料とする第１運転モードから、ＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）を燃料として利用して直流発電機４により発電する第２運転モードに切り替える必要がある。そのための制御系の構成と制御方法とについて以下に説明する。
【００７９】
まず、中央制御部６０と、第１燃料弁制御部６１と、第２燃料弁制御部６２と、発電出力制御部６３について図７を用いて説明する。なお、第３燃料弁制御部６４については、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。図７は、制御ユニットの各構成と他の機器の接続関係とを示すブロック図である。
【００８０】
図７（Ａ）は、中央制御部６０と第１燃料弁制御部６１と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力検出値ＰＶ１と、発電出力指令Ｓとに基づいて、運転モード信号Ｃと、第１発電出力目標値ＳＶ１と、回転数目標値ＳＶ３とを出力する。
【００８１】
第１燃料弁制御部６１は、調節部２１ａ、２５と、切替部３４とを有している。調節部２１ａは、発電出力検出値ＰＶ１と、運転モード信号Ｃと、第１発電出力目標値ＳＶ１と、第１燃料弁操作量ＭＶ１とに基づいて、第１燃料弁操作量ＭＶ１ｂを出力する。調節部２５は、回転数検出値ＰＶ２と、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３とに基づいて、第１燃料弁操作量ＭＶ１ａを出力する。切替部３４は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、第１燃料弁操作量ＭＶ１ａ及び第１燃料弁操作量ＭＶ１ｂのいずれか一方を第１燃料弁操作量ＭＶ１として出力する。第１燃料弁６の開度は第１燃料弁操作量ＭＶ１に応じて調節される。
【００８２】
図７（Ｂ）は、中央制御部６０と第２燃料弁制御部６２と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力検出値ＰＶ１と、発電出力指令Ｓと、第２燃料弁操作量ＭＶ２とに基づいて、運転モード信号Ｃと、第２発電出力目標値ＳＶ２とを出力する。
【００８３】
中央制御部６０は、更に、一次側圧力検出値ＰＶ４１が第３圧力閾値ＰＳＥＴ３以下、又は、一次側圧力検出値ＰＶ４１と二次側圧力検出値ＰＶ４２との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）が第４圧力閾値ＰＳＥＴ４以下の場合、運転モード２から運転モード１とする運転モード信号Ｃと、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｅとを出力する。ここで、第３圧力閾値ＰＳＥＴ３及び第４圧力閾値ＰＳＥＴ４は、それ以下の圧力で第２燃料弁７の二次側（タービン３側）から一次側（ＳＯＦＣ５３側）へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれのある圧力を設定する。
【００８４】
第２燃料弁制御部６２は、調節部２２ａと、切替部３５とを有している。調節部２２ａは、発電出力検出値ＰＶ１と、運転モード信号Ｃと、第２発電出力目標値ＳＶ２と、第２燃料弁操作量ＭＶ２とに基づいて、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｄを出力する。切替部３５は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｄ及び第２燃料弁操作量ＭＶ２ｅのいずれか一方を第２燃料弁操作量ＭＶ２として出力する。第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２に応じて調節される。
【００８５】
図７（Ｃ）は、中央制御部６０と電出力制御部６３と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力検出値ＰＶ１と、発電出力指令Ｓと、発電出力操作量ＭＶ３とに基づいて、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３とを出力する。
【００８６】
中央制御部６０は、更に、一次側圧力検出値ＰＶ４１が第３圧力閾値ＰＳＥＴ３以下、又は、一次側圧力検出値ＰＶ４１と二次側圧力検出値ＰＶ４２との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）が第４圧力閾値ＰＳＥＴ４以下の場合、運転モード２から運転モード１とする運転モード信号Ｃと、発電出力操作量ＭＶ３ｂとを出力する。
【００８７】
発電出力制御部６３は、調節部２３ａと、切替部３６とを有している。調節部２３ａは、回転数検出値ＰＶ２と、運転モード信号Ｃと、回転数目標値ＳＶ３と、発電出力操作量ＭＶ３とに基づいて、発電出力操作量ＭＶ３ａを出力する。切替部３６は、入力される運転モード信号Ｃに応じて、発電出力操作量ＭＶ３ａ及び発電出力操作量ＭＶ３ｂのいずれか一方を発電出力操作量ＭＶ３として出力する。インバータ８は、発電出力操作量ＭＶ３に応じて直流発電機４の発電出力を調節する
【００８８】
本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御においては、運転モード信号Ｃが「０」のときの第１運転モードと、運転モード信号Ｃが「１」のときの第２運転モードとの二つの運転モードが存在する。ただし、第１運転モードは、第１燃料弁６の開度を調整することによるタービン３の回転数を一定にする制御する運転を行う。第２燃料弁７の開度は固定または全閉であり、発電出力は入力される。第１運転モードは、例えば、燃料電池ガスタービン複合発電システムの起動時におけるＳＯＦＣ５３の運転開始前の第１燃料のみでタービン３を運転する場合である。一方、第２運転モードは、発電出力を調整することによるタービン３の回転数を一定に制御する運転を行う。第２燃料弁７の開度は開であり、第１燃料弁６の開度は発電出力下限値制御により発電出力が下限値以下にならないように制御される（追い焚きする）。第２運転モードは、例えば、燃料電池ガスタービン複合発電システムの起動時におけるＳＯＦＣ５３の運転開始後の第１燃料と第２燃料でタービン３を運転するモードである。
運転モード信号Ｃにより、第１運転モードから第２運転モードへの切替えがなされる。
【００８９】
通常運転の場合における運転モードの切替えについて図５、及び図８〜図１０を用いて説明する。ここで、図８は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における制御状態の遷移を示すフロー図である。図９は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における各制御状態の内容を示す表である。図１０は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における運転制御の一例を示す。
【００９０】
図８に示すように、通常運転の場合における制御状態には、制御状態Ａから制御状態Ｇまでがある。各制御状態において条件Ｔ１〜Ｔ６が満たされれば、次の制御状態に遷移する。
【００９１】
通常運転の制御状態Ａにおける制御内容について図８（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。運転モードは制御状態Ａ〜Ｃにおいて第１運転モードである。制御状態Ａ〜Ｃにおいて、中央制御部６０は運転モード信号Ｃ＝「０」を出力している。調節部２５は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて、回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて、制御演算ＸＣ２により第１燃料弁操作量ＭＶ１ａを決定する。中央制御部６０は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第１発電出力目標値ＳＶ１に発電出力検出値ＰＶ１をトラッキングさせる。調節部２１ａは、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第１燃料弁操作量ＭＶ１ｂに第１燃料弁操作量ＭＶ１をトラッキングさせる。第１燃料弁操作量ＭＶ１は、制御状態Ａ〜Ｃにおいては、第１燃料弁操作量ＭＶ１ａと同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、切替部３４が発電出力操作量ＭＶ１ａを発電出力操作量ＭＶ１として出力するからである。
【００９２】
中央制御部６０は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ２ｅを弁開度０％で一定に保持する。中央制御部６０は、制御状態Ａ〜Ｃにおいて発電出力目標値ＳＶ２に発電出力検出値ＰＶ１をトラッキングさせる。調節部２２ａは、制御状態Ａ〜Ｃにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ２ｄに第２燃料弁操作量ＭＶ２をトラッキングさせる。第２燃料弁操作量ＭＶ２は制御状態Ａ〜Ｃにおいては第２燃料弁操作量ＭＶ２ｅと同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、切替部３５が発電出力操作量ＭＶ２ｅを発電出力操作量ＭＶ２として出力するからである。
【００９３】
中央制御部６０は、発電出力操作量ＭＶ３ｂを０ｋＷで一定に保持する。調節部２３ａは、制御状態Ａ〜Ｃにおいて発電出力操作量ＭＶ３ａに発電出力操作量ＭＶ３をトラッキングさせる。回転数目標値ＳＶ３は、制御状態Ａ〜Ｇを通して６３，０００ｒｐｍで一定である。発電出力操作量ＭＶ３は、制御状態Ａ〜Ｃにおいては発電出力操作量ＭＶ３ｂと同一である。制御状態Ａ〜Ｃにおいては、切替部３６が発電出力操作量ＭＶ３ｂを発電出力操作量ＭＶ３として出力するからである。
【００９４】
制御状態Ａにおける運転制御について図１０を用いて説明する。制御状態Ａにおいては、都市ガス（第１燃料）のみによってガスタービンが運転され、直流発電機４は発電を行っていない。タービン３の回転数について見ると、回転数目標値ＳＶ３は６３，０００ｒｐｍで一定である。回転数検出値ＰＶ２は、調節部２５が回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させるように第１燃料弁６の開度を操作するために、６３，０００ｒｐｍで一定である。発電出力について見ると、発電出力検出値ＰＶ１と、第１発電出力目標値ＳＶ１と、第２発電出力目標値ＳＶ２と、発電出力操作量ＭＶ３（＝ＭＶ３ｂ）は、０ｋＷで一定である。第１燃料弁６の開度について見ると、第１燃料弁操作量ＭＶ１（＝ＭＶ１ａ）は、４０％で一定である。第２燃料弁開度について見ると、第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｅ）は、０％で一定である。
【００９５】
制御状態Ａにおいて、中央制御部６０が発電出力指令Ｓを受け取ると（条件Ｔ１）、制御状態は制御状態Ｂに遷移する（図８参照）。制御状態Ｂに遷移すると、中央制御部６０は、発電出力操作量ＭＶ３ｂを５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に増加させる（図９（Ｃ）参照）。
【００９６】
制御状態Ｂにおける運転制御について図１０を用いて説明する。発電出力操作量ＭＶ３ｂが５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に増加するため、発電出力操作量ＭＶ３（＝ＭＶ３ｂ）が増加し、発電出力検出値ＰＶ１が増加する。第１発電出力目標値ＳＶ１及び第２発電出力目標値ＳＶ２は、発電出力検出値ＰＶ１をトラッキングしているため、発電出力操作量ＭＶ３と同様に増加する。タービン３の回転数について見ると、回転数検出値ＰＶ２は６３，０００ｒｐｍから一旦減少して上昇し、再び６３，０００ｒｐｍで保持されている。これは、発電出力を徐々に上昇させたために回転数検出値ＰＶ２が一旦減少し、調節部２５が回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に保持しようとして第１燃料弁操作量ＭＶ１ａを増加させたからである。この調節部２５による制御のため、第１燃料弁操作量ＭＶ１（＝ＭＶ１ａ）は、ほぼ一定のペースで増加する。
【００９７】
制御状態Ｂにおいて、中央制御部６０が出力する発電出力操作量ＰＶ３ｂが所定の値である３０ｋＷ（＝Ｗ０）に達すると（条件Ｔ２）、制御状態は制御状態Ｃに遷移する（図８参照）。制御状態Ｃに遷移すると、中央制御部６０は、発電出力操作量ＭＶ３ｂを３０ｋＷ（＝Ｗ０）で一定に保持する（図９（Ｃ）参照）。
【００９８】
制御状態Ｃにおける運転制御について図１０を用いて説明する。発電出力操作量ＭＶ３ｂが３０ｋＷ（＝Ｗ０）で一定に保持されるため、発電出力操作量ＭＶ３（＝ＭＶ３ｂ）と、発電出力検出値ＰＶ１と、第１発電出力目標値ＳＶ１（＝ＰＶ１）と、第２発電出力目標値ＳＶ２（ＰＶ＝１）も３０ｋＷ（＝Ｗ０）で一定に保持される。タービン回転数について見ると、回転数検出値ＰＶ２は６３，０００ｒｐｍで一定に保持されている。第１燃料弁６の開度について見ると、第１燃料弁操作量ＭＶ１（＝ＭＶ１ａ）は６０％で一定である。第２燃料弁７の開度について見ると、第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｅ）は０％で一定である。
【００９９】
制御状態Ｃにおいて、制御部６０が制御状態Ｃとなってから所定の時間が経過したことを検知すると（条件Ｔ３）、制御状態は制御状態Ｄに遷移する（図８参照）。ここで、所定の時間とは、ガスタービンの運転を安定させるために必要な時間である。ガスタービンの安定運転が確保されるのであれば、制御状態Ｃとなったあとすぐに制御状態Ｄに遷移してもよい。
【０１００】
制御状態Ｄにおける制御内容について図９（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。制御状態Ｄに遷移すると、運転モードが第１運転モードから第２運転モードに切替わる。このため、中央制御部６０は、運転モード信号Ｃ＝「０」に替えて運転モード信号Ｃ＝「１」を出力する。調節部２５は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第１燃料弁操作量ＭＶ１ａに第１燃料弁操作量ＭＶ１をトラッキングさせる。中央制御部６０は、第１発電出力目標値ＳＶ１を制御状態Ｃにおける最終の値から５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に減少させる。調節部２１ａは、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力検出値ＰＶ１と第１発電出力目標値ＳＶ１とに基づいて制御演算ＨＣ１ａにより第１燃料弁操作量ＭＶ１ｂを決定する。第１燃料弁操作量ＭＶ１は制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第１燃料弁操作量ＭＶ１ｂと同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、切替部３４が第１燃料弁操作量ＭＶ１ｂを第１燃料弁操作量ＭＶ１として出力するからである。
【０１０１】
中央制御部６０は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ２ｅに第２燃料弁操作量ＭＶ２をトラッキングさせる。中央制御部６０は、第２発電出力目標値ＳＶ２を制御状態Ｃにおける最終の値である３０ｋＷ（Ｗ０）で一定に保持する。調節部２２ａは、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力検出値ＰＶ１と第２発電出力目標値ＳＶ２とに基づいて制御演算ＨＣ２ａにより第２燃料弁操作量ＭＶ２ｄを決定する。第２燃料弁操作量ＭＶ２は制御状態Ｄ〜Ｇにおいて第２燃料弁操作量ＭＶ２ｄと同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、切替部３５が第２燃料弁操作量ＭＶ２ｄを第２燃料弁操作量ＭＶ２として出力するからである。
【０１０２】
中央制御部６０は、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて発電出力操作量ＭＶ３ｂに発電出力操作量ＭＶ３をトラッキングさせる。調節部２３ａは、制御状態Ｄ〜Ｇにおいて回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて制御演算ＸＣ１ａにより発電出力操作量ＭＶ３ａを決定する。発電出力操作量ＭＶ３は制御状態Ｄ〜Ｇにおいては発電出力操作量ＭＶ３ａと同一である。制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、切替部３６が発電出力操作量ＭＶ３ａを発電出力操作量ＭＶ３として出力するからである。
【０１０３】
制御状態Ｄにおける運転制御について図１０を用いて説明する。中央制御部６０は、第１発電出力目標値ＳＶ１を制御状態Ｃにおける最終の値（＝Ｗ０）から５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に減少させる。調節部２１ａが発電出力検出値ＰＶ１を発電出力目標値ＳＶ１に一致させる制御をおこなうため、第１燃料弁操作量ＭＶ１（＝ＭＶ１ｂ）が減少する。調節部２２ａが発電出力検出値ＰＶ１を発電出力目標値ＳＶ２に一致させる制御を行うため、第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｄ）が増加する。調節部２３ａは、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させようとして発電出力を操作する。調節部２１ａ〜２３ａによる制御の結果として、発電出力検出値ＰＶ１は多少の変動があるものの第２発電出力目標値ＳＶ２（＝Ｗ０）で一定に保たれ、回転数検出値ＰＶ２は多少の変動があるものの回転数目標値ＳＶ３で一定に保たれる。発電出力目標値ＳＶ１がランプ状に変化しているために、タービン３の回転数と発電出力の変動が最小限に抑えられている。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）の制御状態Ｄ〜Ｇにおいては、発電出力検出値ＰＶ１と発電出力操作量ＭＶ３（＝ＭＶ３ａ）のグラフは、重なり合っているために区別できない。
【０１０４】
制御状態Ｄにおいて、中央制御部６０が出力する第１発電出力目標値ＳＶ１が所定の値である１５ｋＷ（＝ＷＬ）まで減少したら（条件Ｔ４）、制御状態は制御状態Ｅに遷移する（図８参照）。制御状態Ｅにおいては、中央制御部６０は、第１発電出力目標値ＳＶ１を所定の値である１５ｋＷ（＝ＷＬ）で保持する（図９（Ａ）参照）。ここで、ＷＬはＷ０よりも小さい値である。
【０１０５】
制御状態Ｅにおける運転制御について図１０を用いて説明する。第１発電出力目標値ＳＶ１は、１５ｋＷ（＝ＷＬ）で一定に保持されている。調節部２１ａ〜２３ａによる制御が実行される結果、回転数検出値ＰＶ２は回転数目標値ＳＶ３に保持され、発電出力検出値ＰＶ１も多少の変動があるものの第２発電出力目標値ＳＶ２（＝Ｗ０）に保持される。制御状態Ｅにおいては、第１燃料弁操作量ＭＶ１（＝ＭＶ１ｂ）は０％で一定である。一方、第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｄ）は５０％程度である。
【０１０６】
制御状態Ｅにおいて、中央制御部６０が制御状態Ｅとなってから所定の時間が経過したことを検知すると（条件Ｔ５）、制御状態は制御状態Ｆに遷移する（図８参照）。ここで、所定の時間とは、ガスタービンの運転を安定させるために必要な時間である。ガスタービンの安定運転が確保されるのであれば、制御状態Ｅとなったあとすぐに制御状態Ｆに遷移してもよい。
【０１０７】
制御状態Ｆにおける制御内容について図９（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。中央制御部６０は、第２発電出力目標値ＳＶ２を５ｋｍ／ｍｉｎでランプ状に増加させる。
【０１０８】
制御状態Ｆにおける運転制御について図１０を用いて説明する。中央制御部６０は第２発電出力目標値ＳＶ２を５ｋＷ／ｍｉｎでランプ状に増加させる。調節部２１ａは、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させようとして第１燃料弁６の開度を０％に保持する。調節部２２ａは、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させようとして第２燃料弁７の開度を徐々に増加させる。調節部２３ａは、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させようとして発電出力を操作する。調節部２１ａ〜２３ａによる制御の結果として、第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｄ）が除々に増加する。ＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）の供給量が増加すると回転数検出値ＰＶ２が増加するため、調節部２３ａによる制御が働いて発電出力操作量ＭＶ３（＝ＭＶ３ａ）が増加する。したがって、発電出力は第２発電出力目標値ＳＶ２に追従して増加する。第２発電出力目標値ＳＶ２がランプ状に変化しているために、タービン回転数と発電出力の変動が最小限に抑えられている。
【０１０９】
制御状態Ｆにおいて、中央制御部６０が出力する第２発電出力目標値ＳＶ２が所定の値である５０ｋＷ（＝ＷＨ）に達すると（条件Ｔ６）、制御状態は制御状態Ｇに遷移する（図８参照）。制御状態Ｇにおける制御内容について図９（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。中央制御部６０は、第２発電出力目標値ＳＶ２を所定の値である５０ｋＷ（＝ＷＨ）で保持する。ここで、ＷＨ＞Ｗ０＞ＷＬである。
【０１１０】
制御状態Ｇにおける運転制御について図１０を用いて説明する。調節部２１ａは、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させようとして第１燃料弁６の開度を０％に保持する。調節部２２ａは、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させようとして第２燃料弁の開度を操作する。調節部２３ａは、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させようとして発電出力を操作する。調節計２１〜２３による制御の結果として、回転数検出値ＰＶ２が回転数目標値ＳＶ３で一定に保持され、発電出力検出値ＰＶ１が第２発電出力目標値ＳＶ２（＝ＷＨ）で一定に保持される。なお、図１０に示す運転制御においては、ＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）の供給が十分あるため、発電出力第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｄ）は多少の変動はあるものの８０％で一定である。
【０１１１】
この燃料電池ガスタービン複合発電システムは、第１運転モードにおいて、第１発電出力目標値ＳＶ１と、第２発電出力目標値ＳＶ２と、第１燃料弁操作量ＭＶ１と、第２燃料弁操作量ＭＶ２と、発電出力操作量ＭＶ３とについてトラッキングをしているため、第１運転モードから第２運転モードへの切替えがバンプレス切替えとなされている。また、第１燃料弁操作量ＭＶ１ａと、第２燃料弁操作量ＭＶ２ｅと、発電出力操作量ＭＶ３ｂとについてトラッキングをしているため、第２運転モードから第１運転モードへ運転モードを戻す場合にも運転が安定される。更に、第１発電出力目標値ＳＶ１をＷ０からＷＬへとランプ状に変化させているため、運転が安定している。同様に、第２発電出力目標値ＳＶ２をＷ０からＷＨへとランプ状に変化させているため、運転が安定している。
【０１１２】
上記のような通常運転における運転モード２運転中で、第２燃料弁７の開度が開で、ＳＯＦＣ５３から第２燃料（排燃料ガス）が供給されている場合において、中央制御部６０は、常時、一次側圧力検出値ＰＶ４１（一次側圧力Ｐ１）、を監視している。そして、一次側圧力検出値ＰＶ４１が第３圧力閾値ＰＳＥＴ３以下となった場合、中央制御部６０は、第２燃料弁７での燃料の逆流やバックファイヤーの発生を予測し、運転モード２から運転モード１に切替える。すなわち、運転モード信号Ｃを、運転モード２を示す「１」から運転モード１を示す「０」に切り替える。それにより、第１運転モード（制御状態Ａ〜Ｃ）になるので、発電出力第２燃料弁操作量ＭＶ２（＝ＭＶ２ｅ）＝一定（０％）となる。その結果、第２燃料弁７が全閉になる。このとき、第１燃料弁６の発電出力下限値制御により、発電出力は下限値で制御される。このように、運転モード切替えすることで、タービン３の回転数の低下を発生させずに、燃料の逆流やバックファイヤーを防止することができる。すなわち、第２燃料弁７が全閉になっても、自動的に運転モードが切替えられることで回転数制御をスムーズに継続することが可能となる。
【０１１３】
なお、中央制御部６０は、常時、一次側圧力検出値ＰＶ４１と二次側圧力検出値ＰＶ４２との差圧（ＰＶ４１−ＰＶ４２＞０）を監視していても良い。そのときは、一次側圧力検出値ＰＶ４１と二次側圧力検出値ＰＶ４２との差圧が第４圧力閾値ＰＳＥＴ４以下となった場合、中央制御部６０は、第２燃料弁７での燃料の逆流やバックファイヤーの発生を予測し、運転モード２から運転モード１に切替える。この場合にも、同様に、タービン３の回転数の低下を発生させずに、燃料の逆流やバックファイヤーを防止することができる。
【０１１４】
（第４の実施の形態）
図２は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。図２については、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、本実施の形態では、第３燃料弁制御部６４が第１の実施の形態と異なる。
【０１１５】
図１１は、制御ユニットの各構成と第３燃料弁制御部６４と他の機器の接続関係とを示すブロック図である。なお、第１燃料弁制御部６１、第２燃料弁制御部６２及び発電出力制御部６３と中央制御部６０と他の機器との接続関係については、それぞれ図３（Ａ）、図３（Ｂ）、及び図４（Ａ）と同様であるので、その説明を省略する。
【０１１６】
図１１は、中央制御部６０と第３燃料弁制御部６４と他の機器との接続関係を示している。中央制御部６０は、発電出力指令Ｓに基づいて、圧力設定値ＳＶ４を出力する。圧力設定値ＳＶ４は、ＳＯＦＣ５３において許容される燃料の圧力の上限値に設定される。それ以上の圧力になると、ＳＯＦＣ５３が破損するおそれがあるため、放風弁である第３燃料弁１５を全開として圧力を逃がすためである。
【０１１７】
中央制御部６０は、更に、一次側圧力検出値ＰＶ４１≧第５圧力閾値ＰＳＥＴ５の場合、運転モード信号Ｂと第３燃料弁操作量ＭＶ４ｂとを出力する。ここで、第５圧力閾値ＰＳＥＴ５は、それ以上の圧力で第２燃料弁７の二次側（タービン３側）から一次側（ＳＯＦＣ５３側）へ燃料が逆流又はバックファイヤーが発生するおそれのない圧力を設定する。第２燃料弁操作量ＭＶ４ｂは、第３燃料弁１５の開度を所定の開度（全閉、又は、より開度を小さくする方向）とする操作量である。
【０１１８】
第３燃料弁制御部６４は、調節部２４と切替部３７を有している。調節部２４は、一次側圧力検出値ＰＶ４１に基づいて制御演算ＨＣ３により第３燃料弁操作量ＭＶ４ａを出力する。ここで、制御演算ＨＣ３は、一次側圧力検出値ＰＶ４１≧圧力設定値ＳＶ４の場合、第３燃料弁１５を全開とする第３燃料弁操作量ＭＶ４ａを出力する。一次側圧力検出値ＰＶ４１＜圧力設定値ＳＶ４の場合、第３燃料弁１５を所定の開度とする第３燃料弁操作量ＭＶ４ａを出力する。
【０１１９】
切替部３７は、運転モード信号Ｂが入力されない場合、第２燃料弁操作量ＭＶ４ａを第３燃料弁操作量ＭＶ４として出力する。この場合、第３燃料弁１５の開度は第３燃料弁操作量ＭＶ４ａに応じて調節される。すなわち、調節部２４は、一次側圧力検出値ＰＶ４１≧圧力設定値ＳＶ４の場合に第３燃料弁１５を全開とする制御を行う。それにより、圧力設定値ＳＶ４以上の圧力になると、ＳＯＦＣ５３が破損するおそれがあるため、放風弁である第３燃料弁１５を全開として圧力を逃がすことができる。
【０１２０】
切替部３７は、運転モード信号Ｂが入力された場合、第２燃料弁操作量ＭＶ４ｂを第３燃料弁操作量ＭＶ４として出力する。この場合、第３燃料弁１５の開度は第３燃料弁操作量ＭＶ４ｂに応じて調節される。すなわち、第３燃料弁制御部６４は、一次側圧力検出値ＰＶ４１≦第５圧力閾値ＰＳＥＴ５の場合、第３燃料弁１５の開度を所定の開度（全閉、又は、より開度を小さくする方向）とする制御を行う。ただし、圧力設定値ＳＶ４＞第５圧力閾値ＰＳＥＴ５である。このようにすることで、第２燃料弁７の一次側の圧力を早く回復することができる。また、差圧も設定値以上確保することができる。その結果、低カロリー燃料（第２燃料）供給運転可能な状態へ早く復帰できる。
【０１２１】
ここで、第５圧力閾値ＰＳＥＴ５を複数のレベルの圧力に設定し、それら複数のレベルの各々に対応して第２燃料弁７の所定の開度を設定しても良い。その場合、第５圧力閾値ＰＳＥＴ５の変化に対応して、第３燃料弁１５の開度を徐々に変化させることが出来、ＳＯＦＣ５３に与える影響が少なくて済む。
【０１２２】
次に、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの第４の実施の形態の動作（燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御方法）について、図２〜図５、図１１を参照して説明する。ただし、第１の実施の形態と異なる第３燃料弁制御部６４の動作についてのみここで説明する。
【０１２３】
上記燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御において、燃料の逆流やバックファイヤーを防止するために第２燃料弁７が全閉になると、第２燃料供給管４２ｂの一次側圧力が急激に上昇するおそれがある。そのような場合、第３燃料弁制御部６４は、一次側圧力検出値ＰＶ４１≧圧力設定値ＳＶ４を検知して、第３燃料弁１５を全開とする第３燃料弁操作量ＭＶ４（ＭＶ４ａ）を出力する。その結果、放風弁である第３燃料弁１５が全開となり、第２燃料供給管４２ｂにおける第２燃料弁７の一次側圧力を逃がすことができる。それにより、一次側圧力の上昇を抑制することが可能となる。そして、ＳＯＦＣ５３のアノード５３−２での燃料の圧力変動や、ＳＯＦＣ５３の破損を防止することが可能となる。
【０１２４】
その後、第２燃料供給管４２ｂの一次側圧力が低下し、中央制御部６０が圧力設定値ＳＶ４＞第５圧力閾値ＰＳＥＴ５≧一次側圧力検出値ＰＶ４１を検知した場合、第３燃料弁制御部６４が第３燃料弁１５を所定の開度、又は、全閉とする第３燃料弁操作量ＭＶ４（ＭＶ４ｂ）を出力する。その結果、放風弁である第３燃料弁１５の開度が小さくなり、第２燃料供給管４２ｂにおける第２燃料弁７の一次側圧力を第３燃料弁１５から逃げ難くすることができる。それにより、第２燃料弁７の一次側の圧力を早く回復することができる。
【０１２５】
本実施の形態は、第１〜３の実施の形態に適用可能である。
【０１２６】
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】図１は、従来のＳＯＦＣ−ガスタービンコンバインドシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、制御ユニットの各構成と他の機器との接続関係とを示すブロック図である。
【図４】図４は、制御ユニットの各構成と他の機器との接続関係とを示すブロック図である。
【図５】図５は、第２燃料供給源の第２燃料供給能力と第１燃料弁の開度、第２燃料弁の開度、及び発電出力との関係を示す表である。
【図６】図６は、制御ユニットの各構成と第２燃料弁制御部と他の機器の接続関係とを示すブロック図である。
【図７】図７は、制御ユニットの各構成と他の機器の接続関係とを示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における制御状態の遷移を示すフロー図である。
【図９】図９は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における各制御状態の内容を示す表である。
【図１０】図１０は、本発明の燃料電池ガスタービン複合発電システムの制御における運転制御の一例を示す。
【図１１】図１１は、制御ユニットの各構成と第３燃料弁制御部と他の機器の接続関係とを示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１０１    圧縮機
２、１０２    燃焼器
３、１０３    タービン
４、１０４    直流発電機
５、    軸
６、１０６    第１燃料弁
７、１０７    第２燃料弁
８、１０８    インバータ
１１    発電出力検出器
１２    回転数検出器
１３、１４    圧力計
１５    第３燃料弁
２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２３ａ、２４、２５    調節部
３１、３２、３４、３５、３６、３７    切替部
３３    変化率リミッタ
４１    第１燃料供給管
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ    第２燃料供給管
５１、１５１    再生熱交換器
５２    空気予熱器
５３、１５３    固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）
５４    コンプレッサ
６０    中央制御部
６１    第１燃料弁制御部
６２    第２燃料弁制御部
６３    発電出力制御部
６４    第３燃料弁制御部
６００    制御ユニット
【図１】
2008251247.tif 000003
【図２】
2008251247.tif 000004
【図３】
2008251247.tif 000005
【図４】
2008251247.tif 000006
【図５】
2008251247.tif 000007
【図６】
2008251247.tif 000008
【図７】
2008251247.tif 000009
【図８】
2008251247.tif 000010
【図９】
2008251247.tif 000011
【図１０】
2008251247.tif 000012
【図１１】
2008251247.tif 000013