(57)【要約】【課題】系統の停電発生時に、受電系統を系統から遮断し、受電系統の自立負荷に非常用電源として燃料電池発電装置より電源を供給する方法において、停電の発生時に、燃料電池発電装置のインバータを一旦運転停止ししかるのち再起動する際に、燃料電池発電装置の緊急停止を招く要因をできるだけ少なくする。【解決手段】連系用遮断器を遮断すると共にインバータを一旦停止させ、燃料電池発電装置が自立負荷に供給できる最大の電気出力に相当する原燃料、反応空気及び改質用蒸気を予め供給し、かつ自立負荷の接続を確認したのちに、インバータの再起動を行わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統の停電発生時に、受電系統を系統から遮断し、受電系統の自立負荷に非常用電源として燃料電池発電装置より電源を供給する方法において、
停電の発生時に、連系用遮断器を遮断すると共にインバータを一旦停止させ、燃料電池発電装置が自立負荷に供給できる最大の電気出力に相当する原燃料、反応空気及び改質用蒸気を予め供給し、かつ自立負荷の接続を確認したのちに、インバータの再起動を行わせることを特徴とする燃料電池発電装置における自立負荷への給電方法。
【請求項２】
燃料電池発電装置の内部補機と同じ電源系統より自立負荷へ電源の供給を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電池発電装置における自立負荷への給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の停電時に、受電系統の自立負荷に対して非常用の燃料電池発電装置より電源を供給する場合の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電装置に組み込まれる燃料電池は直流の電源であるため、系統に連系する場合にはインバータで交流電源に変換してから連系を行うことにより電力を送電する。インバータは、連系運転状態においては、有効電力と無効電力を一定に出力する制御を行い、電圧、電流および周波数等が、規定値を超えた場合、たとえば系統に停電事故が発生した場合には、瞬時にインバータを停止し、連系用遮断器を開放して燃料電池発電装置と系統を切り離す。系統からの解列後、インバータを再起動させ、出力電圧を一定に保つ制御を行い、異常がない場合は燃料電池発電装置内部の内部補機に電源を供給して運転を継続させる。
【０００３】
かかる燃料電池発電装置のインバータ瞬時停止−再起動操作は、一般にインバータリトライと称され、特許文献１などにて公知の技術である。
【０００４】
ところがこの種の燃料電池発電装置は、燃料電池自体が非常用電源として即応するような機能や別途の電源供給回路を備えていない場合には、系統の停電時に受電系統内の負荷に安定して電源の供給を継続することができないという問題があった。
【０００５】
また、系統電源と受電系統を切り離した状態で、インバータ起動後に自立負荷に電源を供給する場合、燃料電池発電装置は、原燃料ガスや改質用蒸気の供給が俊敏に行えないため、瞬時の急激な負荷変動や誘導負荷の突入電流に対応が取れず、燃料電池発電装置が緊急停止してしまう問題があった。
【特許文献１】特開２００１−３５１６６１号公報第３欄段落００１４他
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のごとき問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、   系統の停電発生時に、受電系統を系統から遮断し、受電系統の自立負荷に非常用電源として燃料電池発電装置より電源を供給する方法において、停電の発生時に、燃料電池発電装置のインバータを一旦運転停止ししかるのち再起動する際に、燃料電池発電装置の緊急停止を招く要因をできるだけ少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては、系統の停電発生時に、受電系統を系統から遮断し、受電系統の自立負荷に非常用電源として燃料電池発電装置より電源を供給する方法において、連系用遮断器を遮断すると共にインバータを一旦停止させ、燃料電池発電装置が自立負荷に供給できる最大の電気出力に相当する原燃料、反応空気及び改質用蒸気を予め供給し、かつ自立負荷の接続を確認したのちに、インバータの再起動を行わせる（請求項１記載の発明）。
【０００８】
また、自立負荷へ電源の供給は、燃料電池発電装置の内部補機と同じ電源系統より行わせる（請求項２記載の発明）。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、インバータ２を再起動させる場合に、自立負荷を接続した状態で起動させるため、出力電圧がステップ的に上昇せずに連続的に規定電圧まで上昇するので、誘導負荷に流入する突入電流値を抑制する効果があり、インバータ２が過電流状態にならないため保護停止を回避することができ、一度に自立負荷に電力を供給することができる。
【００１０】
さらに、自立負荷に電源を供給する前に、燃料電池発電装置として自立負荷に供給可能な最大の電気出力の供給に必要な原燃料、反応空気及び改質用蒸気を予め供給しておくことで、急激な負荷変動に対する対応が取れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき、本発明の種々の実施形態について説明する。
【００１２】
図１の燃料電池発電システムは、大別して燃料電池１を含む燃料電池電気盤９、系統連系・遮断を司る電気盤１５、系統１６及び負荷３１〜３４から成っている。
【００１３】
燃料電池電気盤９における燃料電池１は、一般に単電池がスタック状に積み上げられる構成で直流電力を発生するものであるので、インバータ２を介してこれを交流電力に変換し、絶縁変圧器３にて昇圧して系統連系用遮断器としての電磁接触器４及び５、燃料電池制御盤遮断器６を介して電気盤１５に送る。燃料電池電気盤９にはさらにインバータ２の制御を司る燃料電池制御装置７が設けられ、この制御装置７は無停電電源３８から常時給電を受けている。８は内部補機であり、無停電電源３８と共に系統連系用電磁接触器４と系統連系用電磁接触器５との接続点から電源供給を受けるほか、電気盤１５内の自立運転系統用遮断器１３及び自立運転系統用電磁開閉器１４を介して系統からも受電できるようになっている。１２は電気盤１５の制御装置である。
【００１４】
一方、電力系統（たとえば商用電源系統）１６は、高圧交流負荷開閉器１７及び真空遮断器１９を介して、動力電源用変圧器２１及び電灯電源用変圧器２２に電力を供給している。高圧交流負荷開閉器１７と真空遮断器１９との接続点には、計器用変圧器１８を介して不足電圧保護リレー２０が接続されており、系統の停電その他の電圧低下を監視する。
【００１５】
動力電源用変圧器２１の二次側には燃料電池用遮断器２３及び電気盤１５内の主電源遮断器１１と燃料電池用遮断器１０とを介して燃料電池電気盤１９に給電する経路と、自立運転用遮断器２４及び前述の電気盤１５内の自立運転系統用遮断器１３及び自立運転系統用電磁開閉器１４を介して燃料電池電気盤１５に給電する経路とがあるほか、動力負荷用遮断器２５及び２６をそれぞれ介して動力負荷３１及び３２に給電する経路がある。
【００１６】
他方、電灯電源用変圧器２２の二次側には、同様に電灯負荷用遮断器２７及び２８をそれぞれ介して電灯負荷３３及び３４に給電する経路がある。
【００１７】
動力負荷及び電灯負荷の重要度に応じて、一部の負荷のみを選択的に遮断するようにすることも効果的であり、図の破線３５は、停電時に動力負荷３１及び電灯負荷３３が選択的に遮断されることを示している。
【００１８】
燃料電池制御装置７は、図で破線にて示すように、不足電圧保護リレー２０、真空遮断器１９、電気盤制御装置１２、自立運転系統用電磁開閉器１４、系統連系用電磁接触器５、インバータ２等と接続され、これらから不足電圧信号や開閉状態を示す信号を受信すると共に、これらに開閉指令や制御信号を送信する。
【００１９】
なお、ここでは図示しないが、燃料電池電気盤９と電気盤１５とを統合することもでき、その場合には燃料電池制御盤遮断器６や主電源遮断器１１は省略可能である。
【００２０】
系統電源１６にて停電が発生した場合、燃料電池発電装置は、系統の異常を、通常、電圧、電流の異常を検出する機能を併せ持っているインバータ２によって検出し、燃料電池制御装置７によってインバータ２を停止させる。インバータ２の停止と同時に、燃料電池制御装置７は、たとえば系統連系用遮断器としての電磁接触器５を開路させることで、系統と燃料電池発電装置を電気的に切り離す。内部補機８はインバータ２から電源の供給を得られないために停電するが、燃料電池制御装置７は、無停電電源３８によって電源の供給を受け、各機器への指令を継続する。また、連系用遮断器としての電磁接触器４は投入の状態を継続し、内部補機８と無停電電源３８を接続した状態に保つ。
【００２１】
この状態において、燃料電池発電装置は、図示しない燃料・空気系制御網の指令に基づいて、燃料電池発電装置が自立負荷に対して供給することができる最大の電気出力に相当する原燃料、反応空気及び改質器における改質用蒸気等を予め供給される。
【００２２】
次に燃料電池制御装置７は、連系用電磁接触器５の開放を確認した後、インバータ２に起動指令を送り、内部補機８や無停電電源３８を接続した状態で出力電圧を規定の電圧値まで上昇させ、燃料電池電気盤9の内部補機８や無停電電源３８に電源を供給する。
【００２３】
一方、系統電源１６の停電発生は、計器用変圧器１８を介して系統電圧を監視している不足電圧保護リレー２０によっても検出されるため、このリレーの動作に基づいて、遮断器（たとえば真空遮断器）１9が遮断され、自家用発電機３７が起動されて、受電系統に電源を継続供給する。
【００２４】
また、自立負荷へ電源を供給する回路においては、燃料電池発電装置の内部補機と同じ電源系統より、自立負荷へ電源を供給する回路を備えることで非常用電源の供給が可能となる。
【００２５】
このようにして、本発明によれば、インバータリトライ機能を最大限に活かしつつリトライ後の緊急停止要因を出来る限り少なくした運転方法を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例のブロック図
【符号の説明】
【００２７】
１  燃料電池
２  インバータ
５  系統連系用電磁接触器
７  燃料電池制御装置
８  内部補機
９  燃料電池電気盤
１２  電気盤制御装置
１３  自立運転系統用遮断器
１５  電気盤
１６  系統
２０  不足電圧保護リレー
２４  自立運転用遮断器
３１〜３４  負荷
【図１】
2005203145.tif 000003