專利名稱：燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)及其運行控制方法。更詳細(xì)地說，涉及判定流體供給裝置是否發(fā)生劣化，根據(jù)劣化程度在可能的范圍繼續(xù)發(fā)電或停止運行的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)及其運行控制方法。
背景技術(shù)：
在使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行的情況下，必須將空氣和水等流體沒有過量或不足地按照所需要的數(shù)量提供給重整器和燃料電池等。在這里，在已有的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，利用鼓風(fēng)機(jī)和泵等流體供給裝置提供流體，利用流量計測定流體的流量(參照例如專利文獻(xiàn) 1)。圖20是上述專利文獻(xiàn)1記載的已有的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略方框圖。如圖 20所示，已有的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具備燃料電池、燃料處理裝置、對燃料處理裝置提供原料氣體的鼓風(fēng)機(jī)、對燃料處理裝置提供水的泵、以及檢測水的流量的流量計。又，在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，在燃料電池組等發(fā)生異常的情況下，如果原封不動繼續(xù)運行，則裝置可能發(fā)生故障。因此有時在已有的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中具有監(jiān)視燃料電池組的性能的裝置等(參照例如專利文獻(xiàn)2)。在上述專利文獻(xiàn)2中，提出了在檢測出燃料電池組有異常的情況下將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)與負(fù)載切斷開來等應(yīng)對方法。燃料電池由于發(fā)電反應(yīng)而發(fā)熱，利用泵等使冷卻水循環(huán)以去除熱。一旦泵等發(fā)生異常冷卻水停止流動，燃料電池會由于發(fā)熱而受到嚴(yán)重的損傷。因此為例保護(hù)燃料電池，提出了檢測冷卻水路的壓差，在有異常的情況下報告異?；驈?qiáng)制停止的方法(專利文獻(xiàn)3)、在冷卻水的溫度、冷卻水流量等工藝值有異常時，使燃料電池的輸出降低，以使工藝值恢復(fù)正常，以繼續(xù)運行的方法(專利文獻(xiàn)4)、以及檢測致冷劑流量或致冷劑壓力，在有異常的情況下限制燃料電池的輸出或停止運行的方法(專利文獻(xiàn)5 )。專利文獻(xiàn)1 日本特開2003 - 257463號公報； 專利文獻(xiàn)2 日本特開2000 - 67896號公報；
專利文獻(xiàn)3 日本特開2003 - 168454號公報； 專利文獻(xiàn)4 日本特開平8 - 195208號公報； 專利文獻(xiàn)5 日本特開2002 - 184435號公報。

發(fā)明內(nèi)容
如專利文獻(xiàn)3 5所述，在冷卻水系統(tǒng)發(fā)生異常的情況下，一旦停止燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行，電力供應(yīng)就停止。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起著生命線的作用，突然停止運行會對家庭生活產(chǎn)生深刻的影響。而且在使用燃料電池的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的情況下，持續(xù)運行的時間越長則能量成本越低，能夠提高經(jīng)濟(jì)效果。如果每次發(fā)生異常都停止運行，則由于在系統(tǒng)啟
4動時需要能量，會降低經(jīng)濟(jì)效果。在這里，在如專利文獻(xiàn)3 5所述冷卻水系統(tǒng)發(fā)生異常的情況下，如果限制燃料電池的輸出而繼續(xù)運行，則有時候會提高經(jīng)濟(jì)效果。但是在冷卻水系統(tǒng)的異常嚴(yán)重，或劣化進(jìn)一步發(fā)展的情況下，如果根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)極度降低輸出，則有時候反而會使經(jīng)濟(jì)效果惡化。本發(fā)明是為解決上述存在問題而作出的，其目的在于提供根據(jù)燃料電池的冷卻水等與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)的流體供給裝置的劣化或異常程度進(jìn)行能夠確保經(jīng)濟(jì)效果的運行控制的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
為了解決上述存在問題，本發(fā)明提供一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，具備燃料電池、提供與所述燃料電池發(fā)電相關(guān)的流體的一個或一個以上的流體供給裝置中的至少一個，即劣化判定對象、所述劣化判定對象提供的流體的流量的檢測用的流量檢測裝置、控制所述劣化判定對象提供的流體的流量的流量控制裝置、控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行的運行控制裝置、以及維修報告裝置，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，包括在所述流量控制裝置對所述劣化判定對象提供規(guī)定的輸出指令值的情況下將所述流量檢測裝置檢測出的所述劣化判定對象提供的流體的流量作為判定流量，在所述判定流量處于第1劣化范圍，且處于劣化的初期階段時，所述運行控制裝置不減小燃料電池的極限功率輸出，所述維修報告裝置報告有必要維修的情況，在所述判定流量處于第 1劣化范圍，但超過劣化初期階段時，所述運行控制裝置使燃料電池的極限功率輸出減小， 以及在所述判定流量處于第2劣化范圍時，所述運行控制裝置使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行停止，其中，所述劣化判定對象是對所述燃料電池提供氧化劑氣體的氧化劑供給裝置和對所述燃料電池提供燃料的燃料供給裝置中的至少任一方。采用這種方式，可以在不需要設(shè)置運行的限制的劣化初期階段就向管理者報告需要維修保養(yǎng)，在劣化判定對象發(fā)生第1劣化，但超過劣化的初期階段的情況下能夠減少極限功率輸出，一邊防止流量不足一邊繼續(xù)運行。而且流體供給裝置發(fā)生第2劣化的情況下能夠停止運行。因此使運行停止保持于必要的最低限度，同時在必要時能夠停止運行，能夠確保經(jīng)濟(jì)效果。又，本發(fā)明提供又一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，具備利用水和原料生成燃料的燃料處理裝置、燃料電池、提供與所述燃料電池發(fā)電相關(guān)的流體的一個或一個以上的流體供給裝置中的至少一個，即劣化判定對象、所述劣化判定對象提供的流體的流量檢測用的流量檢測裝置、控制所述劣化判定對象提供的流體的流量的流量控制裝置、控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行的運行控制裝置、以及維修報告裝置，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，包括在所述流量控制裝置對所述劣化判定對象提供規(guī)定的輸出指令值的情況下將所述流量檢測裝置檢測出的所述劣化判定對象提供的流體的流量作為判定流量，在所述判定流量處于第1劣化范圍，且處于劣化的初期階段時，所述運行控制裝置不減小燃料電池的極限功率輸出，所述維修報告裝置報告有必要維修的情況，在所述判定流量處于第1劣化范圍，但超過劣化初期階段時，所述運行控制裝置使燃料電池的極限功率輸出減小，以及在所述判定流量處于第2劣化范圍時，所述運行控制裝置使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行停止，其中所述劣化判定對象是對所述燃料處理裝置提供水的水供給裝置和對所述燃料處理裝置提供原料的原料供給裝置中的至少任一方。采用這種方式時， 可以在不需要設(shè)置運行的限制的劣化初期階段就向管理者報告需要維修保養(yǎng)，在劣化判定對象發(fā)生第1劣化，但超過劣化的初期階段的情況下能夠減少極限功率輸出，一邊防止流量不足一邊繼續(xù)運行。而且流體供給裝置發(fā)生第2劣化的情況下能夠停止運行。因此使運行停止保持于必要的最低限度，同時在必要時能夠停止運行，能夠確保經(jīng)濟(jì)效果。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以在提供所述規(guī)定的輸出指令值的情況下所述劣化判定對象提供的流體的流量，是根據(jù)所述流體控制裝置實際提供的輸出指令值，和提供所述實際提供的輸出指令值時所述流量檢測裝置檢測得到的流量的檢測值，預(yù)測的預(yù)測值。采用這種方式時，實際上即使是不為判斷而改變輸出也能夠進(jìn)行判斷。上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以是所述規(guī)定的輸出指令值是與最大功率輸出對應(yīng)的輸出指令值。采用這種方式時，在不能夠?qū)崿F(xiàn)與最大輸出相應(yīng)的流量的情況下，判定為發(fā)生第1劣化。在第1劣化范圍內(nèi)，降低功率輸出，能夠有效地防止流量不足。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以是所述流量檢測裝置具有檢測所述劣化判定對象提供的所述流體的壓力的壓力檢測裝置，根據(jù)所述檢測出的壓力計算所述流體的流量。采用這種方式時，不直接檢測流量，而根據(jù)壓力推斷流量。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以是所述劣化判定對象是對所述燃料電池提供氧化劑氣體的氧化劑供給裝置和對所述燃料電池提供燃料的燃料供給裝置中的至少任一方。采用這種方式時，能夠防止氧化劑的流量的不足。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)也可以具備從水和原料生成燃料的燃料處理裝置，所述劣化判定對象是對所述燃料處理裝置提供水的水供給裝置和對所述燃料處理裝置提供原料的原料供給裝置中的至少任一方。采用這種方式， 能夠防止水或原料的流量不足。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，所述運行控制裝置如所述判定流量在所述第1劣化范圍內(nèi)時，進(jìn)行運行控制，以使燃料電池的功率輸出在與所述判定流量對應(yīng)的所述燃料電池的功率輸出的上限值以下。采用這種方式時，功率輸出根據(jù)劣化被變更， 能夠可靠地、高效率地防止流量不足。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以所述第1劣化范圍是如果繼續(xù)進(jìn)行所述限制運行則在經(jīng)濟(jì)上有利的范圍，所述第2劣化范圍是如果繼續(xù)進(jìn)行所述限制運行則在經(jīng)濟(jì)上不利的范圍。采用這種方式時，能夠僅在經(jīng)濟(jì)上不利的范圍內(nèi)停止運行，進(jìn)
一步提高運行效率。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以所述第2劣化范圍是與所述判定流量對應(yīng)的所述燃料電池的功率輸出的上限值低于規(guī)定的功率輸出的范圍。采用這種方式時，能夠根據(jù)極限功率輸出判斷運行停止，不需要為判斷經(jīng)濟(jì)性而進(jìn)行復(fù)雜的運算。因此能夠更加簡便地進(jìn)行運行停止的判斷。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以所述第2劣化范圍是所述燃料電池的效率低于規(guī)定的效率的范圍。采用這種方式時，能夠根據(jù)效率進(jìn)行運行停止的判斷，不需要為判斷經(jīng)濟(jì)性而進(jìn)行復(fù)雜的運算。因此能夠更加簡便地進(jìn)行運行停止的判斷。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)也可以具備存儲所述電力和/或原料的費用體系的存儲裝置、以及根據(jù)預(yù)定的電力和原料的費用體系計算燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生的電力和熱中的至少其一的供應(yīng)成本以及替代手段發(fā)生的電力和熱的至少其一的供應(yīng)成本計算裝置，所述第2劣化范圍是所述替代手段的供應(yīng)成本低于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的供應(yīng)成本的范圍。采用這種方式時，能夠判斷實際成本，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的判斷，而且能夠進(jìn)一步提高效率。 在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)也可以具備利用通信取得所述電力和/或原料的現(xiàn)行的費用體系的通信裝置，利用所述通信裝置取得的費用體系更新所述存儲裝置存儲的費用體系。采用這種方式時，能夠隨時更新計算成本的參數(shù)，能夠進(jìn)行反映更正確的成本的判定。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)也可以具備累計燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行時間的運行時間累計裝置、顯示燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的信息的顯示裝置、根據(jù)所述流量控制裝置的輸出指令值、所述流量檢測裝置得到的檢測值、以及所述運行時間累計裝置得到的運行時間，預(yù)測所述檢測值達(dá)到第1和/或第2劣化范圍為止的時間的時間預(yù)測裝置，所述顯示裝置顯示所述時間預(yù)測裝置預(yù)測的時間。采用這種方式時，用戶能夠預(yù)先知道發(fā)生劣化的時期，維修保養(yǎng)更加容易。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以是所述判定流量越小，所述運行控制裝置將極限功率輸出值設(shè)定得越低。在上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法中，也可以是所述運行控制裝置隨著所述劣化判定對象的劣化的進(jìn)展，根據(jù)所述判定流量改變極限功率輸出。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)有時候也作為對家庭提供電力的裝置擔(dān)負(fù)生命線的作用。如果實際上燃料電池發(fā)電系統(tǒng)一旦發(fā)生嚴(yán)重的故障就停止運行，則突然停止電力供應(yīng)對家庭生活會發(fā)生重大的影響。為了使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)地穩(wěn)定地運行，則有必要在比較早的階段進(jìn)行泵類的修理或替換。如果采用上述方法，則在判定為流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下可以向管理者報告對該流體供給裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)的必要性。本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征、有利之處，從參考附圖對下述最佳實施形態(tài)進(jìn)行的詳細(xì)說明中可以去清楚了解到。本發(fā)明的效果在于，能夠提供具有如上所述的手段，能夠根據(jù)燃料電池的冷卻水等，與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)的流體供給裝置的劣化和異常程度，進(jìn)行運行控制以確保經(jīng)濟(jì)性的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法。


圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖2是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的控制裝置的概略結(jié)構(gòu)的方框圖3是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的重整水的流量與功率輸出的關(guān)系的圖4是表示提供給本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的重整水供給裝置的輸出指令值與重整水的流量的關(guān)系的圖5是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中重整水供給裝置中發(fā)生劣化的情況下的，提供給重整水供給裝置的輸出指令值與重整水的流量的關(guān)系的圖6是表示對本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中是否發(fā)生第1劣化進(jìn)行判定， 進(jìn)行限制運行用的表的一個例子；圖7是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中相對于標(biāo)準(zhǔn)的家庭電力負(fù)荷的， 通常情況下的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量圖表；
圖8是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中相對于標(biāo)準(zhǔn)的家庭電力負(fù)荷的， 流體供給裝置劣化時的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量圖表
圖9是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中功率輸出與效率的關(guān)系的示意
圖10是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中相對于標(biāo)準(zhǔn)的家庭電力負(fù)荷的， 極限功率輸出與成本優(yōu)值的關(guān)系的示意圖11是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方框圖12是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的控制裝置的概略結(jié)構(gòu)的方框圖13是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的冷卻水的流量與功率輸出的關(guān)
系；
圖14是表示提供給本發(fā)明實施形態(tài)2的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的冷卻水供給裝置的輸出指令值與冷卻水的流量的關(guān)系的圖15是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中冷卻水供給裝置中發(fā)生劣化的情況下，提供給冷卻水供給裝置的輸出指令值與冷卻水的流量的關(guān)系的圖16是表示對本發(fā)明實施形態(tài)2的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中冷卻水供給裝置發(fā)生的劣化有發(fā)展的情況下，提供給冷卻水供給裝置的輸出指令值與冷卻水的流量的關(guān)系的圖； 圖17是表示本發(fā)明實施形態(tài)3的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖18是表示本發(fā)明實施形態(tài)3中能夠?qū)崿F(xiàn)的冷卻水流量的上限的預(yù)測方法的概念
圖19是表示本發(fā)明實施形態(tài)4的劣化判定方法的概念圖； 圖20是表示已有的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)符號說明11燃料電池；12燃料處理裝置；13燃燒器；14重整水供給裝置；15原料供給裝置；16氧化劑供給裝置；17冷卻水供給裝置；18重整水流量檢測裝置19原料流量檢測裝置；20氧化劑流量檢測裝置21冷卻水流量檢測裝置22控制裝置；23維修保養(yǎng)報告裝置；24流量控制裝置；25劣化判定裝置；26運行控制裝置；
27控制部；
28存儲部；
29狀態(tài)存儲裝置；
30通信裝置；
31經(jīng)濟(jì)性判定裝置。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的理想的實施形態(tài)進(jìn)行說明。實施形態(tài)1
圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。下面參照附圖對本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，將硬件與控制系統(tǒng)分開說明。首先在下面對硬件進(jìn)行說明。如圖1所示，本實施形態(tài)的硬件具備利用所提供的燃料和空氣等氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的燃料電池11、利用在所提供的天然氣等原料與對所提供的重整水加熱得到的水蒸氣之間發(fā)生的重整反應(yīng)生成含氫氣體提供給燃料電池11作為燃料的燃料處理裝置12、使從燃料電池11排出的未利用的燃料(以下稱為“廢氣”)燃燒對燃料處理裝置12進(jìn)行加熱的燃燒器13、對燃料處理裝置12提供重整水的重整水供給裝置14、對燃料處理裝置12提供原料的原料供給裝置15、對燃料電池11提供氧化劑的氧化劑供給裝置16、以及將冷卻水提供給燃料電池11的內(nèi)部，對燃料電池11內(nèi)部進(jìn)行冷卻，使其維持于適于反應(yīng)的溫度的冷卻水供給裝置17。還有，重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16、冷卻水供給裝置17，在權(quán)利要求書中的說明中作為流體供給裝置說明。在本實施形態(tài)中，原料采用天然氣，重整水和冷卻水采用離子交換水，氧化劑采用空氣。重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16、冷卻水供給裝置17根據(jù)用途采用例如鼓風(fēng)機(jī)和泵。鼓風(fēng)機(jī)采用例如渦旋鼓風(fēng)機(jī)(turbo blower)、離心式鼓風(fēng)機(jī) (scroll blower)、西洛克風(fēng)扇等。泵采用例如柱塞泵、隔膜泵、離心泵等。燃燒器13采用例如火焰燃燒器。在本實施形態(tài)中，在燃燒器13中，燃料電池11的廢氣與空氣混合后燃燒， 但是也可以不對廢氣進(jìn)行再利用，而將原料作為燃燒用的燃料使用。下面對控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。如圖1所示，本實施形態(tài)的控制系統(tǒng)具備檢測重整水的流量的重整水流量檢測裝置18、檢測原料的流量的原料流量檢測裝置19、檢測作為氧化劑的空氣的流量的氧化劑流量檢測裝置20、檢測冷卻水的流量的冷卻水流量檢測裝置21、 對重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16及冷卻水供給裝置17提供輸出指令值以控制重整水、原料、氧化劑、冷卻水的流量的流量控制裝置對、將重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16及冷卻水供給裝置17作為劣化判定對象，判斷該劣化判定對象是否發(fā)生劣化的劣化判定裝置25、控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行的運行控制裝置沈、判斷燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行是否經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)性判定裝置31、報告判斷為發(fā)生劣化的供給裝置有必要維修保養(yǎng)的維修保養(yǎng)報告裝置23、以及取得用于判斷經(jīng)濟(jì)性的數(shù)據(jù)用的通信裝置30。在本實施形態(tài)中，流量控制裝置M、劣化判定裝置25、運行控制裝置26、 經(jīng)濟(jì)性判定裝置31在控制裝置22中利用軟件集中實現(xiàn)。還有，上述各控制裝置也可以通過發(fā)散控制實現(xiàn)。也就是說，也可以是流量控制裝置對、劣化判定裝置25、運行控制裝置26、 經(jīng)濟(jì)性判定裝置31分別具有獨立的控制裝置。在燃料電池11和燃料處理裝置12的內(nèi)部也具備檢測各內(nèi)部溫度的溫度檢測裝置(熱電偶等，詳細(xì)情況未圖示)。還有，重整水流量檢測裝置18、原料流量檢測裝置19、氧化劑流量檢測裝置20、冷卻水流量檢測裝置21是在權(quán)利要求書所述的流體流量檢測裝置。在本實施形態(tài)中，重整水流量檢測裝置18、原料流量檢測裝置19、氧化劑流量檢測裝置20、冷卻水流量檢測裝置21采用例如攪拌器式流量計和質(zhì)量流傳感器?？刂蒲b置 22采用例如微電腦。維修保養(yǎng)報告裝置23采用例如蜂鳴器或顯示器。通信裝置30采用可連接于例如無線線路、電話線路、互聯(lián)網(wǎng)線路等通信網(wǎng)路的輸入輸出電路。下面對控制裝置22的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2是表示控制裝置22的大概結(jié)構(gòu)的方框圖?？刂蒲b置22具有控制部27以及存儲部28?？刂撇?7采用例如CPU。存儲部28采用例如內(nèi)部存儲器?？刂撇?7從燃料電池11以及燃料處理裝置12具備的溫度檢測裝置、重整水流量檢測裝置18、原料流量檢測裝置19、氧化劑流量檢測裝置20、冷卻水流量檢測裝置21等的傳感器類接收各檢測對象的檢測信號。又通過通信裝置30從電力公司和煤氣公司等接收電力和原料的費用體系等?？刂撇?7還通過執(zhí)行在存儲部觀存儲的軟件，對接收的信號進(jìn)行處理，根據(jù)其結(jié)果將控制信號等播送到燃燒器13、原料供給裝置15、重整水供給裝置14、氧化劑供給裝置16、冷卻水供給裝置17等控制對象以及維修保養(yǎng)報告裝置23。 以此控制燃料電池11和燃料處理裝置12的溫度、原料、燃料以及重整水的流量等。下面參照圖2對控制裝置22的動作進(jìn)行說明?？刂瞥绦蚝褪褂糜谠摮绦虻母髟O(shè)定值等存儲于存儲部觀?？刂撇?7通過從存儲部洲讀出這一控制程序并對其加以執(zhí)行， 如下所述動作。表示傳感器類檢測出的溫度、流量等被控制量的檢測值的信號，被送往控制部27?？刂撇?7根據(jù)需要將這些檢測值存儲于存儲部觀?？刂撇?7利用存儲部觀存儲的設(shè)定值、檢測值等計算控制對象的控制目標(biāo)值等。而且控制部27在必要時根據(jù)計算結(jié)果改寫存儲部觀存儲的設(shè)定值、控制目標(biāo)值等。又根據(jù)需要向控制對象提供輸出指令值。更具體地說，將表示向控制對象的輸出指令值的信號播送到控制對象。借助于如上所述的動作，控制裝置22對被控制量的值進(jìn)行檢測、控制，使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行。這樣的控制裝置22的功能中，下述特定的功能分別被稱為流量控制裝置M、劣化判定裝置25、運行控制裝置26。下面對具有如上所述結(jié)構(gòu)的本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的動作，首先是對通常運行時的動作進(jìn)行大概說明。首先，重整水和原料分別由重整水供給裝置14和原料供給裝置15提供給燃料處理裝置12。提供給燃料處理裝置12的重整水利用燃燒器13提供的熱量加熱蒸發(fā)，變?yōu)樗魵?。該水蒸氣與所提供的原料在燃料處理裝置12內(nèi)部發(fā)生重整反應(yīng)，生成含氫的氣體。 重整反應(yīng)需要的熱量由燃燒器13提供。含氫氣體從燃料處理裝置12提供到燃料電池11。 作為氧化劑的空氣由氧化劑供給裝置16提供給燃料電池11。燃料電池11中，所提供的燃料與空氣中包含的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成電力。因燃料電池11的內(nèi)部流著通過冷卻水供給裝置17提供的冷卻水，該冷卻水消除燃料電池11內(nèi)部的多余的熱量。控制裝置22按照預(yù)先存儲的運行模式，或監(jiān)視、控制燃料電池11和燃料處理裝置 12的內(nèi)部溫度以及空氣、原料、重整水、冷卻水的流量等，使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行，以成為
10相應(yīng)功率需求的功率輸出。下面對通常情況下對為了實現(xiàn)流體的流量控制的動作進(jìn)行說明。下面以重整水的流量(以下稱為“重整水流量”)為例進(jìn)行說明，對于其他流體也利用同樣的控制對流量進(jìn)行控制。圖3是表示功率輸出與需要的重整水流量(以下稱為“所需重整水流量”)的關(guān)系的概念圖。下面假設(shè)功率輸出與所需重整水流量的關(guān)系為線性關(guān)系進(jìn)行說明，但是兩者的關(guān)系也可以是曲線關(guān)系等關(guān)系。如圖3所示，隨著功率輸出的變化，所需重整水流量也發(fā)生變化。運行控制裝置26利用該關(guān)系，按照必要的功率輸出計算重整水的流量的控制目標(biāo)， 將其提供給流量控制裝置對。圖4是表示提供給重整水供給裝置14的輸出指令值(以下稱為“重整水輸出指令值”)與重整水流量的關(guān)系的概念圖。以下假設(shè)重整水輸出指令值與重整水流量的關(guān)系為線性關(guān)系進(jìn)行說明，但是兩者的關(guān)系也可以是曲線關(guān)系等關(guān)系。如圖4所示，隨著重整水輸出指令值的變化，重整水流量也發(fā)生變化。流量控制裝置M利用這一關(guān)系將重整水流量向所需重整水流量的控制目標(biāo)調(diào)整。在本實施形態(tài)中，重整水的流量的控制利用反饋控制方法進(jìn)行。也就是說，流量控制裝置M對從重整水流量檢測裝置18播送的檢測值(以下稱為 “重整水流量的檢測值”)進(jìn)行監(jiān)視，調(diào)整重整水輸出指令值，直到實現(xiàn)該控制目標(biāo)為止。但是，重整水供給裝置14對特定的重整水輸出指令值以高精度輸出特定量的重整水的情況下，也可以利用前饋控制方法進(jìn)行重整水的流量控制。在這種情況下，重整水流量檢測裝置 18不參與通常時的重整水流量的控制。又，也可以通常時進(jìn)行前饋控制，而僅在判定為重整水供給裝置14發(fā)生劣化時進(jìn)行反饋控制。在這里，如圖3所示，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)能夠提供的功率輸出具有從最小值(以下稱為“最小功率輸出”)Wmin到最大值(以下稱為“最大功率輸出”)Wmax的幅度。與其對應(yīng)的，所需重整水流量也具有從最小值(以下稱為“最小所需重整水流量”)V’min到最大值(以下稱為“最大所需重整水流量”)V' max的幅度。另一方面，提供給重整水供給裝置14的輸出指令值的大小是有限度的，即使是提供超過限度的輸出指令值，流量也不改變，或由于過大的負(fù)荷，使重整水供給裝置14受到破壞。因此在所需重整水流量大的情況下，有可能發(fā)生即使是使輸出指令值增大到上限也不能夠?qū)崿F(xiàn)重整水流量的控制目標(biāo)的情況。但是，在通常運行時，如圖4所示，即使不將輸出指令值提高到上限，系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上也留有余地，能夠使重整水流量等于最大所需重整水流量V’ max。在這里，如果長年持續(xù)使用重整水供給裝置14，則有時候流路會發(fā)生泄漏，或安裝于吸入口的過濾器會發(fā)生篩孔堵塞等劣化的情況。圖5是表示發(fā)生這樣的劣化的情況下的重整水輸出指令值與重整水流量的關(guān)系概念圖。劣化發(fā)展時，如圖5所示，重整水輸出指令值與重整水的流量的關(guān)系曲線發(fā)生移動，即使是使重整水輸出指令值上升到上限，重整水流量也只上升到V’ 1為止，發(fā)生不能夠使重整水流量等于最大所需重整水流量V’ max的情況。以下將能夠?qū)崿F(xiàn)的重整水流量的上限稱為極限重整水流量。如圖3所示，重整水流量只上升到極限重整水流量V’ 1的情況下，使功率輸出也只能夠上升到W’ 1，不能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率輸出Wmax。在這種狀態(tài)下，如果要使功率輸出超過W’ 1上升，則重整水流量不足，會發(fā)生燃料處理裝置12的催化劑劣化損壞的問題。以上對重整水的流量控制進(jìn)行了說明，而對于原料、冷卻水、氧化劑也同樣在流量與功率輸出之間存在相關(guān)性，有必要相應(yīng)于功率輸出改變流量。而且，由于各供給裝置的劣化，不能夠?qū)崿F(xiàn)需要的流量的最大值時，最大功率輸出Wmax也不能夠?qū)崿F(xiàn)。在這樣的狀態(tài)下，如果使要功率輸出增大到與能夠提供的流量的極限相應(yīng)的功率輸出以上，則流量不足， 在燃料處理裝置內(nèi)部會發(fā)生多余的水形成水浸，或在流路中析出來自原料的碳黑引起堵塞等的問題。在這里對本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的特征性結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。也就是在這種特征性結(jié)構(gòu)中，重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16、冷卻水供給裝置 17被當(dāng)作劣化判定對象。利用劣化判定裝置25根據(jù)流量控制裝置M提供的輸出指令值以及對應(yīng)的流體流量檢測裝置檢測到的檢測值，對各劣化判定對象判斷是否發(fā)生了有必要降低功率輸出以防止流量不足的程度的劣化(以下稱為“第1劣化”)。在判定為發(fā)生了第1 劣化的情況下，利用運行控制裝置26對功率輸出施加限制，將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制于以對應(yīng)于V’ 1的功率輸出W’ 1為功率輸出的上限(以下稱為“極限功率輸出”)。同時利用維修保養(yǎng)報告裝置23向管理者報告必須進(jìn)行該維修保養(yǎng)。又，一旦該劣化判斷對象的劣化進(jìn)一步發(fā)展，系統(tǒng)總體的發(fā)電效率和安全性就下降。因此能夠利用劣化判定裝置25，根據(jù)流量控制裝置M播送的輸出指令值和對應(yīng)的流體流量檢測裝置的檢測值對各劣化判定對象進(jìn)行判斷，判斷如果繼續(xù)運行是否發(fā)生在經(jīng)濟(jì)上不利的程度的劣化(以下稱為“第2劣化”)。在判斷為發(fā)生了第2劣化的情況下，利用運行控制裝置沈使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止運行。下面對這些動作進(jìn)行詳細(xì)說明。還有，在以下的說明中舉出重整水供給裝置14發(fā)生劣化的情況進(jìn)行說明，但是冷卻水供給裝置17、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16當(dāng)然也能夠進(jìn)行同樣的動作。首先對重整水供給裝置14是否發(fā)生第1劣化的判定方法進(jìn)行說明。在以下的說明中，以最大功率輸出為1000W的情況為例進(jìn)行說明。在本實施形態(tài)中，利用表對重整水供給裝置14是否發(fā)生第1劣化進(jìn)行判斷。圖6是表示對是否發(fā)生第1劣化進(jìn)行判定，進(jìn)行限制運行(以小于最大功率輸出的功率輸出為極限功率輸出的運行)用的表的一個例子。該表表示在重整水輸出指令值在規(guī)定范圍內(nèi)時流量在哪一個值以上能夠進(jìn)行通常運行(以最大功率輸出為極限功率輸出的運行)。同時，該表表示重整水輸出指令值在規(guī)定的范圍內(nèi)時應(yīng)該相應(yīng)于流量的檢測值設(shè)定的極限功率輸出。劣化判定裝置25從流量控制裝置M接收重整水輸出指令值，而且從重整水流量檢測裝置18接收重整水流量的檢測值。利用接收的指令值和檢測值以及圖6的表，判斷重整水供給裝置14是否發(fā)生第1劣化，而且設(shè)定極限功率輸出。在所述規(guī)定的輸出指令值下檢測出的流量(判定的流量)超過與極限功率輸出 1000W對應(yīng)的流量的情況下，判定為劣化沒有發(fā)生。例如在輸出指令值為40%，流量的檢測值為22ml/min的情況下，由于是在與輸出指令值40%對應(yīng)的極限功率輸出1000W的流量 (20ml/min)以上，被判定為沒有發(fā)生劣化，繼續(xù)進(jìn)行通常運行。在所述規(guī)定的輸出指令值下檢測出的流量小于與極限功率輸出1000W對應(yīng)的流量的情況下，判定為發(fā)生第1劣化，與流量對應(yīng)的功率輸出判斷為極限功率輸出。例如在輸出指令值為60%，流量的檢測值為23ml/min的情況下，由于是在與輸出指令值60%對應(yīng)的極限功率輸出1000W的流量(30ml/min)以下，被判定為發(fā)生第1劣化。而且由于流量的檢測值為21以上小于24，因此對應(yīng)的功率輸出700W判斷為極限功率輸出W’ 1。在判定為重整水供給裝置14發(fā)生第1劣化的情況下，將該情況傳送到運行控制裝置沈和維修保養(yǎng)報告裝置23。利用運行控制裝置26，以功率輸出W’ 1為功率輸出的上限， 以不高于此的功率輸出，繼續(xù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行(限制性運行)。又利用維修保養(yǎng)報告裝置23向管理者報告必須極限維修保養(yǎng)。利用上述動作，在本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，重整水供給裝置14發(fā)生第 1劣化的情況下，雖然流量不足也能夠一邊繼續(xù)運行一邊向管理者報告必須進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況。在判定重整水供給裝置14發(fā)生第1劣化以后，也是只要不進(jìn)行維修保養(yǎng)重整水供給裝置14的劣化就會繼續(xù)發(fā)展。隨著該劣化的發(fā)展，極限重整水流量V’ 1也減小。在本實施形態(tài)中，利用劣化判定裝置25根據(jù)輸出指令值和流量檢測值隨時改變極限功率輸出。借助于此，能夠根據(jù)該劣化的發(fā)展適當(dāng)改變減小的功率輸出，進(jìn)行穩(wěn)定發(fā)電。下面對重整水供給裝置14是否發(fā)生第2劣化的判定方法進(jìn)行說明。在本實施形態(tài)中，利用經(jīng)濟(jì)性判定裝置31判斷重整水供給裝置14中是否發(fā)生第2劣化。以下對經(jīng)濟(jì)性判定裝置31的動作進(jìn)行詳細(xì)說明。在本實施形態(tài)中，相對電力需求，所設(shè)置的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電供應(yīng)不夠的情況下，從市電(未圖示)購買電力。對于需要的電力，將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提供電力所需要的費用與從市電購買所需要的費用加以比較，可以判斷在經(jīng)濟(jì)上有利還是不利。經(jīng)濟(jì)性判定裝置31根據(jù)預(yù)先存儲于存儲部觀的電氣和原料的費用體系，決定與從市電購買電力相比利用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提供電力的費用更高的電力輸出范圍(燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電比從市電購買電力在經(jīng)濟(jì)上不利的范圍)，將對應(yīng)的重整水流量的范圍作為第2劣化范圍。經(jīng)濟(jì)性判定裝置31也考慮運行時區(qū)、貯存熱水量(燃料電池發(fā)電系統(tǒng)也供熱的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的情況)等，實時地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性判斷。存儲部觀存儲的電氣和原料的費用體系也可以利用通信裝置30隨時進(jìn)行更新信息。經(jīng)濟(jì)性判定裝置31進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)性判斷也可以采用以功率輸出或效率未滿規(guī)定值為第2劣化范圍的簡易方法。經(jīng)濟(jì)性判定裝置31根據(jù)存儲部觀存儲的電氣和原料的費用體系，用下述公式計算出從市電購買電力的成本和燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提供的電力的成本。以下以燃料電池的規(guī)定的發(fā)電量為基準(zhǔn)進(jìn)行說明。市電成本(日元)=發(fā)電量(kWh)X電力費用(日元/kWh) ……(1) 燃料電池成本(日元)=發(fā)電量(kWh) X每單位發(fā)電量的原料消耗量(m3/kWh) X原
料費用(日元/m3)……(2)
在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)為熱電聯(lián)供系統(tǒng)的情況下，在進(jìn)行發(fā)電的同時也能夠供應(yīng)熱水。 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)提供的熱水的成本包含于燃料電池成本中。另一方面，購買市電的情況下的提供的熱水的成本(以下稱為“市電提供熱水成本”)除了電力外另外需要成本。在利用電氣熱水器供應(yīng)熱水的情況下，市電提供熱水成本根據(jù)下述公式計算。市電提供熱水成本(日元)=發(fā)電量(kWh)X每單位發(fā)電量的熱水供應(yīng)量(kcal/kWh) X電氣熱水器的熱水提供效率(kWh/kcal) X電費(日元/kWh) ……(3)
在使用煤氣熱水器提供熱水的情況下，市電提供熱水成本利用下述公式計算出。
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市電提供熱水成本(日元)=發(fā)電量(kWh)X每單位發(fā)電量的熱水供應(yīng)量(kcal/kWh) X煤氣熱水器的熱水提供效率(m7kcal) X煤氣費(日元/m3) ……(3，)
經(jīng)濟(jì)性判定裝置31將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的成本與利用市電的情況下的成本加以比較，確定在經(jīng)濟(jì)上是有利還是不利。在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)不包含提供熱水的情況下，利用下述公式計算出成本優(yōu)值。成本優(yōu)值=市電成本一燃料電池成本……(4)
在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)包含提供熱水的情況下(熱電聯(lián)供系統(tǒng)的情況下)，利用下述公式計算出成本優(yōu)值。成本優(yōu)值=市電成本+市電提供熱水成本一燃料電池成本…… (4，)
在成本優(yōu)值為負(fù)數(shù)的情況下，判定為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)比起利用市電在經(jīng)濟(jì)上不利。 作為判斷的時間，有各種各樣的考慮，例如可以考慮以下兩種。第1種是，在規(guī)定的時間間隔(每分鐘、每秒鐘等)從其瞬間的發(fā)電量 原料消耗量計算出成本進(jìn)行判斷。這種方法中， 即使是成本優(yōu)值在一瞬間為負(fù)值，也判定為發(fā)生第2劣化，停止運行。第2種是，在規(guī)定的時間間隔(一天或一星期)將所述瞬間成本累加，將市電電源的成本的累計值與燃料電池成本的累計值加以比較進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性判斷。在這種方法中，即使是瞬間經(jīng)濟(jì)性不利，在規(guī)定的期間整體上在經(jīng)濟(jì)上有利的情況下，可以繼續(xù)運行。在后者的情況下，可以繼續(xù)進(jìn)行更長時間的運行。下面對重整水供給裝置14的劣化與成本的關(guān)系進(jìn)行說明。重整水供給裝置14的劣化進(jìn)一步發(fā)展時，如上所述，將極限功率輸出設(shè)定于低于最大功率輸出繼續(xù)運行。通常是極限功率輸出高則效率更好，極限功率輸出低則效率低下。劣化繼續(xù)發(fā)展時，極限功率輸出下降，式(2)中的每單位發(fā)電量的原料消耗量上升，燃料電池成本增加。如果利用式(4)或式(4’)，則能夠?qū)崟r求出極限功率輸出與成本優(yōu)值的關(guān)系。極限功率輸出與極限重整水流量對應(yīng)。因此在極限重整水流量低于與成本優(yōu)值為0的功率輸出(以下稱為“臨界功率輸出”)對應(yīng)的流量的情況下，即使繼續(xù)運行在經(jīng)濟(jì)上也是不利的，因此停止運行。也就是說， 極限重整水流量低于與臨界功率輸出對應(yīng)的流量的流量范圍被當(dāng)作第2劣化范圍。在例如臨界功率輸出為500W的情況下，將圖6中對于各輸出指令值低于與500W的功率輸出對應(yīng)的流量的范圍(圖6中虛線包圍的范圍)作為第2劣化范圍。在提供規(guī)定的輸出指令值的情況下，被檢測出的重整水流量(判定流量)如果在第2劣化范圍內(nèi)，則停止運行。在如上所述的結(jié)構(gòu)中，成本優(yōu)值隨著電和原料費用體系和運行時區(qū)而實時變動， 因此第2劣化范圍也變動。但是在功率輸出和效率低于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值的情況下，也可以判定發(fā)生第2劣化。預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值如下所述設(shè)定。圖7是表示相對于標(biāo)準(zhǔn)家庭的電力負(fù)荷的，通常情況下的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量圖表。圖8是表示相對于標(biāo)準(zhǔn)家庭的電力負(fù)荷的，流體供給裝置劣化時的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量圖表。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)如圖7所示，在可能的發(fā)電量范圍內(nèi)進(jìn)行適合家庭負(fù)荷的發(fā)電跟隨電力負(fù)荷運行。系統(tǒng)存在于第1劣化范圍的情況下，極限功率輸出比最大功率輸出低，因此發(fā)電量如圖8所示。圖9是表示功率輸出與效率的關(guān)系的示意圖。能夠在例如300 1000W改變輸出的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的情況下，發(fā)熱引起的損失和使致動器動作需要的能量等，在輸出為 1000W時和輸出為300W時幾乎沒有不同。由于有與輸出無關(guān)的必要的能量消耗，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通常是功率輸出越小效率越低。在這里，所謂效率，是使系統(tǒng)動作所需要的能量(原料)與系統(tǒng)輸出的能量(在熱電聯(lián)供系統(tǒng)的情況下是電和熱水)之比，即電能+原料能量=發(fā)電效率、熱能+城市煤氣(原料)能量=熱效率(熱水提供效率)、發(fā)電效率+熱水提供效率=總效率。效率越低，得到相同的輸出需要更多的能量，因此對于經(jīng)濟(jì)性不利。圖10是表示對于標(biāo)準(zhǔn)家庭的電力負(fù)荷的，極限功率輸出與成本優(yōu)值的關(guān)系的示意圖。根據(jù)圖10，將成本優(yōu)值為0以下的極限功率輸出A決定為判定重整水流量是否處于第2劣化范圍用的規(guī)定的功率輸出。如果求對應(yīng)于極限功率輸出A的流量，重整水流量在該流量之下，則當(dāng)作處于第2劣化范圍，使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止運行。在利用效率的情況下，也可以用同樣的方法判定。以效率為橫軸，成本優(yōu)值為縱軸制作圖表，決定判定是否處于第2劣化范圍的規(guī)定的功率輸出B。如果求與極限功率輸出 B對應(yīng)的流量，重整水流量在該流量之下則當(dāng)作處于第2劣化范圍，停止燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行。利用以上所述動作，本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在重整水供給裝置14發(fā)生劣化，對經(jīng)濟(jì)性不利的情況下，可以使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行停止。借助于此，即使是重整水供給裝置14發(fā)生劣化的情況下，也能夠防止在經(jīng)濟(jì)上不利的狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)行運行。如上所述，以兩個階段進(jìn)行劣化判定，即使是流體供給裝置發(fā)生劣化，如果是在減小功率輸出就能夠進(jìn)行在經(jīng)濟(jì)上有利的運行的范圍(第1劣化)，則繼續(xù)減少功率輸出運行， 如果繼續(xù)運行則劣化發(fā)展到經(jīng)濟(jì)上不利的情況下(第2劣化)，停止運行，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)確保經(jīng)濟(jì)性的運行控制。又，對于包括冷卻水的各種流體，如果在流量不足的情況下繼續(xù)運行，則在該流體供給裝置以外的流體供給裝置、燃料電池、重整器等也會發(fā)生故障，或容易導(dǎo)致燃料電池、 重整器等內(nèi)部含有的催化劑等的劣化。如果采用本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，則即使是流體供給裝置發(fā)生劣化，也由于減少功率輸出，使流量不足的情況不發(fā)生，能夠防止其他構(gòu)成部分的劣化和故障。還有，在本實施形態(tài)中，重整水流量檢測裝置18使用流量計，但是也可以取代流量計，設(shè)置檢測重整水的壓力的壓力計或檢測重整水的流速的流速計，根據(jù)輸出指令值與壓力或流速的關(guān)系判斷減小功率輸出的必要性或停止運行的必要性?；蚋鶕?jù)壓力或流速推算流量，將得到的結(jié)果作為流量進(jìn)行上述判定。借助于此，即使是不直接檢測流量的情況下，也能夠減少功率輸出同時繼續(xù)運行，并且對管理者報告有必要對重整水供給裝置14進(jìn)行維修保養(yǎng)。又，在重整水供給裝置14的劣化繼續(xù)發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)上變得不利的情況下，可以停止運行。即使是重整水供給裝置14以外的流體供給裝置、即原料供給裝置15、冷卻水供給裝置17、氧化劑供給裝置16中發(fā)生劣化的情況下，也能夠利用同樣的動作得到同樣的效果。其結(jié)果是，即使是在如果流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下，也能夠在防止流量不足的同時繼續(xù)進(jìn)行運行，同時將需要對該流體供給裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況報告管理者。又，在流體供給裝置的劣化繼續(xù)發(fā)展，對經(jīng)濟(jì)造成不利的情況下，能夠停止運行。
還有，在對多個流體供給裝置中是否發(fā)生劣化進(jìn)行判斷的情況下，最好是利用維修保養(yǎng)報告裝置23進(jìn)行報告的模式對于各供給裝置分別不同。這樣使得管理者容易認(rèn)識到應(yīng)該進(jìn)行維修保養(yǎng)的時間和對象，能夠更有效地進(jìn)行燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的維修保養(yǎng)。在對多個流體供給裝置中是否發(fā)生劣化進(jìn)行判斷的情況下，判定為多個流體供給裝置發(fā)生第1劣化時，最好是以對各流體供給裝置提供上限輸出指令值的情況下的流量的響應(yīng)的功率輸出中最低的功率輸出作為極限功率輸出，以不超過該值的功率輸出使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行。其結(jié)果是，即使是多個流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下，也能夠一邊防止流量不足一邊繼續(xù)運行，同時將需要對該流體供給裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況報告管理者。又，在判斷多個流體供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，判定為該流體供給裝置中任何一個發(fā)生第2劣化時，最好是停止運行。其結(jié)果是，即使在不進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況下任何流體供給裝置的劣化也會造成經(jīng)濟(jì)上的不利，也能夠停止運行。實施形態(tài)2
本發(fā)明實施形態(tài)1即使是不將最大流量作為目標(biāo)進(jìn)行控制，也能夠利用表判定劣化判定對象是否發(fā)生第1和第2劣化，而本發(fā)明第2實施形態(tài)在為了實現(xiàn)功率輸出的控制目標(biāo)所需要的流量而實際嘗試進(jìn)行控制時該流量不能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下，利用劣化判定裝置25 判定為劣化判定對象發(fā)生第1劣化和第2劣化。圖11是表示本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。圖12是表示本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。以下參照圖11和圖12 對本實施形態(tài)進(jìn)行說明。在圖11和圖12中，對與圖1和圖2對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)以相同的符號。本實施形態(tài)從實施形態(tài)1中刪除經(jīng)濟(jì)性判定裝置和通信裝置，其他結(jié)構(gòu)要素與實施形態(tài)1相同。因此，對在本實施形態(tài)與實施形態(tài)1之間對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)以相同的符號并省略其說明。在具有如上所述結(jié)構(gòu)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，劣化判定對象中是否發(fā)生第1和第 2劣化的判定方法以外的動作，與實施形態(tài)1相同，因此省略其說明。對于與實施形態(tài)1不同之處將在下面進(jìn)行說明。在以下說明中，舉出冷卻水供給裝置17中發(fā)生劣化的情況，但是對于重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16，當(dāng)然也能夠?qū)嵤┫嗤膭幼?。首先在下面對通常時的流量控制動作進(jìn)行說明。以下以冷卻水的流量(以下稱為冷卻水流量)的控制為例進(jìn)行說明，對于其他流體也能夠利用相同的控制方法進(jìn)行流量控制。圖13是表示功率輸出與所需的冷卻水流量(以下稱為所需冷卻水流量)的關(guān)系的概念圖。以下假定功率輸出與所需冷卻水流量的關(guān)系為線性關(guān)系進(jìn)行說明，但是兩者的關(guān)系也可以是由曲線表示的關(guān)系。如圖13所示，隨著功率輸出的變化，所需冷卻水流量也發(fā)生變化。運行控制裝置26利用該關(guān)系計算冷卻水流量的控制目標(biāo)，使其符合所需的功率輸出，將其提供給流量控制裝置對。圖14是表示提供給冷卻水供給裝置17的輸出指令值(以下稱為冷卻水輸出指令值)與冷卻水的流量的關(guān)系的概念圖。以下假定冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系為線性關(guān)系進(jìn)行說明，但是兩者的關(guān)系也可以是由曲線等表示的關(guān)系。如圖14所示，隨著冷卻水輸出指令值的變化，冷卻水流量也發(fā)生變化。流量控制裝置M利用該關(guān)系將冷卻水流量向所需冷卻水流量的控制目標(biāo)調(diào)整。在本實施形態(tài)中，冷卻水的流量控制利用反饋控制進(jìn)行。也就是說，流量控制裝置M對冷卻水流量檢測裝置21播送的檢測值(以下稱為冷卻水流量檢測值)進(jìn)行監(jiān)視，調(diào)整冷卻水輸出指令值直到該控制目標(biāo)得以實現(xiàn)。但是冷卻水供給裝置17對于特定的冷卻水輸出指令值以更高精度送出特定量的冷卻水的情況下，也可以利用前饋控制進(jìn)行冷卻水流量控制。在這種情況下，冷卻水流量控制裝置21以通常時的冷卻水流量控制無關(guān)。又可以在通常時進(jìn)行前饋控制，只在判斷為冷卻水供給裝置17發(fā)生劣化的情況下進(jìn)行反饋控制。在這里，如圖13所示，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)能夠提供的功率輸出具有從最小值(以下稱為最小功率輸出)Wmin到最大值(以下稱為最大功率輸出)Wmax的幅度。與其對應(yīng)所需冷卻水流量，也具有從最小值(以下稱為最小所需冷卻水流量)Vmin到最大值(以下稱為最大所需冷卻水流量)Vmax的幅度。另一方面，提供給冷卻水供給裝置17的輸出指令值的大小有限度，超過限度的輸出指令值即使提供也不能改變流量，或者會由于過度的負(fù)荷而破壞冷卻水供給裝置17。因此在所需冷卻水流量大的情況下，可能發(fā)生即使是將輸出指令值增加到上限也不能實現(xiàn)冷卻水流量的控制目標(biāo)的情況。但是在通常運行時，如圖14所示， 系統(tǒng)構(gòu)成為具有余量，以便即使是使輸出指令值提高到上限也能夠使冷卻水流量等于最大所需冷卻水流量Vmax。在這里，如果常年持續(xù)使用冷卻水供給裝置17，有時候會在流路上發(fā)生泄漏，或在安裝于吸入口的過濾器上發(fā)生篩孔堵塞等劣化情況。圖15是表示發(fā)生這樣的劣化的情況下，冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系的概念圖。一旦劣化繼續(xù)發(fā)展，如圖15所示，表示冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系的關(guān)系曲線發(fā)生移動，即使是使冷卻水輸出指令值上升到上限，冷卻水流量也只是上升到VI，發(fā)生不能夠使冷卻水流量等于最大所需冷卻水流量Vmax的情況。以下將能夠?qū)崿F(xiàn)的冷卻水流量的上限稱為極限冷卻水流量。如圖13 所示，在冷卻水流量只上升到極限冷卻水流量Vl的情況下，功率輸出也只能夠上升到W1， 不能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率輸出Wmax。在這種狀態(tài)下，如果想要使功率輸出上升并超過W1，就會發(fā)生冷卻水流量不足，燃料電池11過熱而造成破壞的問題。以上對冷卻水的流量控制進(jìn)行了說明，對于原料、重整水、氧化劑也同樣在流量與功率輸出之間存在相關(guān)關(guān)系，所需的流量相應(yīng)于功率輸出而改變。又，由于各供給裝置的劣化，不能實現(xiàn)所需流量的最大值時，最大功率輸出Wmax也不能實現(xiàn)。在這樣的狀態(tài)下，如果要使功率輸出增加到與能夠供應(yīng)的流量極限對應(yīng)的功率輸出以上，則會發(fā)生流量不足，燃料處理裝置12內(nèi)部發(fā)生多余的水造成水浸，或流路上由于過多的原料而造成的煙黑析出篩孔堵塞的問題。在這里，對形成本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的特征的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。也就是說，在該特征性結(jié)構(gòu)中，重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16、冷卻水供給裝置17被當(dāng)作劣化判定對象。借助于劣化判定裝置25對給劣化判定對象根據(jù)流量控制裝置M提供的輸出指令值以及對應(yīng)的流體流量檢測裝置得到的檢測值，考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性判定是否發(fā)生需要維修保養(yǎng)的程度的劣化(以下稱為第1劣化)。在判定為發(fā)生第1 劣化的情況下，利用運行控制裝置沈，設(shè)置運行上的制約，在可能范圍內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行(限制運行)。同時利用維修保養(yǎng)報告裝置23對管理者報告需要進(jìn)行該維修保養(yǎng)。
又，一旦該劣化判定對象的劣化進(jìn)一步發(fā)展，在運行上受到的制約更大，系統(tǒng)整體的發(fā)電效率和安全性降低。因此，借助于劣化判定裝置25對各劣化判定對象根據(jù)流量控制裝置M播送的輸出指令值和對應(yīng)流體流量檢測裝置的檢測值，判定是否發(fā)生了從經(jīng)濟(jì)性和安全性考慮不能夠維持必要的運行狀態(tài)，因此有必要停止運行的程度的劣化(以下稱為第2劣化)。在判定為發(fā)生第2劣化的情況下，利用運行控制裝置沈使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止運行。以下對這些動作進(jìn)行詳細(xì)說明。還有，在以下說明中，采用冷卻水供給裝置17發(fā)生劣化的情況進(jìn)行說明，但是當(dāng)然對于重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16也能夠進(jìn)行同樣的動作。下面首先對冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化的判定方法進(jìn)行說明。在本實施形態(tài)中，即使是在上限以下范圍調(diào)整冷卻水輸出指令值，利用冷卻水流量檢測裝置21檢測出的冷卻水流量也沒有達(dá)到最大所需冷卻水流量Vmax的情況下，利用劣化判定裝置25 判定在冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。在本實施形態(tài)中，功率輸出的控制目標(biāo)值設(shè)定于最大功率輸出Wmax時，利用劣化判定裝置25判定冷卻水供給裝置17中是否發(fā)生第1劣化。首先將最大功率輸出Wmax作為控制目標(biāo)值設(shè)定。這一設(shè)定利用預(yù)先通過例如控制部27將最大功率輸出Wmax作為控制目標(biāo)值存儲于存儲部觀進(jìn)行。以此控制冷卻水供給裝置17，以便利用流量控制裝置M使冷卻水流量等于最大所需冷卻水流量Vmax。又利用劣化判定裝置25監(jiān)視冷卻水輸出指令值和冷卻水流量的檢測值。如果冷卻水流量的檢測值顯示出即使是對冷卻水輸出指令值進(jìn)行調(diào)整，冷卻水流量也沒有達(dá)到最大所需冷卻水流量Vmax，則利用劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。在判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化的情況下，該情況被傳送到運行控制裝置沈和維修保養(yǎng)報告裝置23。運行控制裝置沈以與極限冷卻水流量Vl對應(yīng)的功率輸出 Wl (圖13)作為功率輸出的上限，以不高于此的功率輸出繼續(xù)使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行(限制運行)。又利用維修保養(yǎng)報告裝置23向管理者報告需要進(jìn)行維修保養(yǎng)。借助于上述動作，本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)即使是在冷卻水供給裝置17 發(fā)生第1劣化的情況下，也能夠一邊在可能的范圍內(nèi)繼續(xù)運行一邊向管理者報告需要進(jìn)行維修保養(yǎng)。還有，在本實施形態(tài)中判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化的情況下，對功率輸出設(shè)置上限繼續(xù)運行，但是也可以設(shè)置其他條件。無論設(shè)置什么條件，只要能夠相應(yīng)于冷卻水供給裝置17發(fā)生的劣化的程度，在可能的范圍繼續(xù)運行，什么條件都可以。又，在本實施形態(tài)中，即使是在上限以下的范圍對冷卻水輸出指令值進(jìn)行調(diào)整，冷卻水流量也沒有達(dá)到最大所需冷卻水流量Vmax的情況下，利用劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。但是，判定冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化的判定方法，只要是能夠根據(jù)冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的檢測值判定需要對冷卻水供給裝置17進(jìn)行維修保養(yǎng)，則不管是什么方法都可以。在提供例如上限以下的特定的輸出指令值 (例如上限的80%)時實現(xiàn)最大所需冷卻水流量Vmax的情況下，也可以判定為發(fā)生第1劣化。在這種情況下，即使是以最大功率輸出Wmax運行也不會發(fā)生特別的問題，因此不對運行進(jìn)行限制，只報告需要維修保養(yǎng)的情況。這樣，即使是在不需要設(shè)置運行的制約的劣化初期階段，也向管理者報告需要維修保養(yǎng)。因此，管理者能夠更安全地進(jìn)行零部件的更換和修理等維修保養(yǎng)。在判斷為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化之后，只要不進(jìn)行維修保養(yǎng)，冷卻水供給裝置17的劣化也有可能會進(jìn)一步發(fā)展。隨著該劣化的發(fā)展，極限冷卻水流量Vl也下降。 在本實施形態(tài)中，每當(dāng)極限冷卻水流量Vl為控制目標(biāo)值時，冷卻水流量檢測裝置21對冷卻水流量是否達(dá)到Vl進(jìn)行判定，在沒有達(dá)到的情況下，以這時的冷卻水流量作為極限冷卻水流量VI。然后將對應(yīng)于更新的Vl的功率輸出作為極限功率輸出繼續(xù)運行。借助于此，能夠根據(jù)該劣化的發(fā)展適當(dāng)改變能夠運行的范圍，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行發(fā)電。下面對冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第2劣化的判定方法進(jìn)行說明。在不進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況下，如圖16所示，劣化進(jìn)一步發(fā)展。本實施形態(tài)中，即使是在上限以下的范圍內(nèi)調(diào)整冷卻水輸出指令值，在冷卻水流量檢測裝置21檢測出的冷卻水流量也沒有達(dá)到最大功率輸出Wmax的50%的功率輸出所需要的流量的情況下，判定為冷卻水供給裝置17沒有發(fā)生第2劣化。在本實施形態(tài)中，功率輸出的控制目標(biāo)接近最大功率輸出Wmax的50%時，對冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第2劣化進(jìn)行判定。在功率輸出的控制目標(biāo)接近最大功率輸出Wmax 的50 %時，對流量控制裝置M和劣化判定裝置25傳送該信息。流量控制裝置M對冷卻水供給裝置17進(jìn)行控制，以使冷卻水流量等于與功率輸出的控制目標(biāo)對應(yīng)的所需冷卻水流量。利用劣化判定裝置25對冷卻水輸出指令值和冷卻水流量的檢測值進(jìn)行監(jiān)視。盡管冷卻水輸出指令值與上限相等，如果冷卻水流量的檢測值表示出冷卻水流量沒有達(dá)到與最大功率輸出Wmax的50%的功率輸出對應(yīng)的所需冷卻水流量，則劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。在判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化的情況下，該情況被傳送到運行控制裝置沈，運行控制裝置沈使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行停止。利用以上所述動作，本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在冷卻水供給裝置17發(fā)生劣化，不能夠維持經(jīng)濟(jì)性和安全性要求的運行狀態(tài)的情況下，可以使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行停止。借助于此，在冷卻水供給裝置17發(fā)生劣化的情況下，能夠防止以經(jīng)濟(jì)性和安全性存在問題的狀態(tài)繼續(xù)運行。還有，在本實施形態(tài)中，即使在上限以下的范圍內(nèi)調(diào)整冷卻水輸出指令值冷卻水流量也沒有達(dá)到與最大功率輸出Wmax的50%的功率輸出對應(yīng)的冷卻水流量的情況下，判斷為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。但是，判定冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第2劣化的方法，只要是能夠根據(jù)冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的檢測值判斷是否能夠維持經(jīng)濟(jì)性和安全性所需要的運行狀態(tài)的方法，不管什么判斷方法都可以。例如在提供上限以下的特定的輸出指令值(例如上限的80%)時，冷卻水流量沒有達(dá)到與最大功率輸出Wmax的50% 的功率輸出對應(yīng)的冷卻水流量的情況下，也可以利用劣化判定裝置25判定冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。又，在本實施形態(tài)中，冷卻水流量檢測裝置21采用流量計，但是也可以取代流量計，設(shè)置檢測冷卻水壓力的壓力計或檢測冷卻水流速的流速計，從輸出指令值與壓力或流速的關(guān)系判定冷卻水供給裝置17的維修保養(yǎng)的必要性或運行停止的必要性。借助于此，即使是在不直接檢測出流量的情況下，也能夠在可能的范圍內(nèi)一邊繼續(xù)運行，一邊對管理者報告需要對冷卻水供給裝置17進(jìn)行維修保養(yǎng)。又，在冷卻水供給裝置17的劣化進(jìn)一步發(fā)展，不能夠維持根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和安全性考慮所需要的運行狀態(tài)的情況下，可以使運行停止。冷卻水供給裝置17以外的流體供給裝置、即原料供給裝置15、重整水供給裝置 14、氧化劑供給裝置16發(fā)生劣化的情況下，也利用同樣的動作得到同樣的效果。其結(jié)果是， 在任何流體供給裝置中發(fā)生劣化的情況下，也能夠在可能的范圍內(nèi)一邊繼續(xù)運行一邊對管理者報告需要對該流體供給裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況。又，在該流體供給裝置的劣化繼續(xù)發(fā)展，不能夠維持從經(jīng)濟(jì)性和安全性考慮所需要的運行狀態(tài)的情況下，可以停止運行。還有，在對多個流體供給裝置中是否發(fā)生劣化進(jìn)行判定的情況下，最好是維修保養(yǎng)報告裝置23進(jìn)行報告的模式對于各供給裝置分別采用不同的模式。借助于此，管理者容易識別應(yīng)該進(jìn)行維修保養(yǎng)的時間和對象，能夠更高效率地進(jìn)行燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的維修保養(yǎng)。在判定多個流體供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，對于多個流體供給裝置判定為發(fā)生第1劣化時，最好是將對各流體供給裝置提供上限的輸出指令值的情況下的流量的對應(yīng)的功率輸出中最低的功率輸出作為極限功率輸出，用不超過該值的功率輸出使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行。其結(jié)果是，即使是多個流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下，也能夠在可能范圍內(nèi)一邊繼續(xù)運行，一邊向管理者報告有必要對該流體供給裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)。又，在判定多個流體供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，判定為該流體供給裝置中任意一個發(fā)生第2劣化時，最好是停止運行。其結(jié)果是，即使在不進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況下，還有，由于某一流體供給裝置的劣化不能夠維持從經(jīng)濟(jì)性和安全性考慮所需要的運行狀態(tài)的情況下，也都能夠停止運行。實施形態(tài)3
本發(fā)明的實施形態(tài)2為了實現(xiàn)功率輸出的控制目標(biāo)要求的流量在實際嘗試進(jìn)行控制時，該流量不能實現(xiàn)的情況下，由劣化判定裝置25判定為在劣化判定對象發(fā)生第1和第2 劣化，而本發(fā)明實施形態(tài)3存儲輸出指令值和流體的檢測值，利用存儲的結(jié)果預(yù)測將輸出指令值作為上限設(shè)定時的流量，根據(jù)預(yù)測結(jié)果由劣化判定裝置25判定是否在劣化判定對象發(fā)生第1和第2劣化。又，本發(fā)明的實施形態(tài)3判定為劣化判定對象發(fā)生第1劣化的情況下，通過通信裝置對遠(yuǎn)方的管理者通報必需進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況。圖17是表示本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。以下參照圖 17對本實施形態(tài)進(jìn)行說明。在圖17中，與圖11對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)以相同的符號。本實施形態(tài)是在實施形態(tài)2上追加狀態(tài)存儲裝置四和通信裝置30的實施形態(tài)，其他結(jié)構(gòu)要素與實施形態(tài)2相同。因此對于本實施形態(tài)與實施形態(tài)2之間相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素(圖11和圖17 中標(biāo)以相同符號的結(jié)構(gòu)要素)省略其說明。狀態(tài)存儲裝置四是存儲從控制裝置22提供給原料供給裝置15、重整水供給裝置 14、氧化劑供給裝置16、冷卻水供給裝置17的輸出指令值以及從重整水流量檢測裝置18、 原料流量檢測裝置19、氧化劑流量檢測裝置20、冷卻水流量檢測裝置21向控制裝置22輸入的流量的檢測值的狀態(tài)存儲裝置。狀態(tài)存儲裝置四采用例如外部存儲器等。又，通信裝置30是對管理者報告需要對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行維修保養(yǎng)用的通信裝置(包含收發(fā)信， 以下相同)。通信裝置30采用例如在無線線路、電話線路、因特網(wǎng)線路等通信網(wǎng)絡(luò)上連接的終端裝置。在具有如上所述結(jié)構(gòu)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，劣化判定對象中是否發(fā)生第1和第2劣化的判定方法以及對管理者報告需要進(jìn)行維修保養(yǎng)的方法以外的動作與實施形態(tài)2相同，因此省略其說明。對于與實施形態(tài)2不同之處，將在下面進(jìn)行說明。在以下的說明中，以冷卻水供給裝置17發(fā)生劣化的情況進(jìn)行說明，但是對于重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16，當(dāng)然也能夠?qū)嵤┫嗤膭幼?。在本實施形態(tài)中，即使是在上限以下的范圍內(nèi)調(diào)整冷卻水輸出指令值，冷卻水檢測裝置21檢測出的冷卻水流量也不能夠達(dá)到最大所需冷卻水流量Vmax的情況下，利用劣化判定裝置25判定冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。而即使是在上限以下范圍調(diào)整冷卻水輸出指令值，冷卻水流量檢測裝置21檢測出的冷卻水流量也達(dá)不到實現(xiàn)最大功率輸出 Wmax的50%的功率輸出所需要的流量的情況下，判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。 為了判斷冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化和第2劣化，在本實施形態(tài)中預(yù)先測定極限冷卻水流量VI。下面首先對判斷冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化的方法進(jìn)行說明。圖18是表示本實施形態(tài)中的極限冷卻水流量Vl的預(yù)測方法的概念圖。以下將冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系假定為線性關(guān)系進(jìn)行說明，但是兩者的關(guān)系也可以是用曲線表示的關(guān)系。冷卻水輸出指令值與冷卻水的檢測值在每當(dāng)?shù)?規(guī)定時間存儲于狀態(tài)存儲裝置四。該存儲每當(dāng)?shù)?規(guī)定時間進(jìn)行更新。又利用劣化判定裝置25，每當(dāng)比第1規(guī)定時間長，與第 2規(guī)定時間相同或比其短的時間，根據(jù)冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系，及存儲于狀態(tài)存儲裝置四的冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的檢測值預(yù)測極限冷卻水流量VI。在這里，第1規(guī)定時間可以考慮例如1分鐘、5分鐘、10分鐘、1小時等。而第2規(guī)定時間可以考慮1小時、1天、1周等。預(yù)測的方法采用例如借助于直線回歸的預(yù)測。在預(yù)測的極限冷卻水流量Vl比最大所需冷卻水流量Vmax小的情況下，劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。在判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化的情況下，該情況被傳送到運行控制裝置沈、維修保養(yǎng)報告裝置23、以及通信裝置30。借助于運行控制裝置沈與預(yù)先測定的極限冷卻水流量Vl對應(yīng)的功率輸出Wl (圖13)被作為極限功率輸出，以不超過該值的功率輸出使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)運行(限制運行)。又利用維修保養(yǎng)報告裝置23將需要維修保養(yǎng)的事情通知管理者。還利用通信裝置30將需要維修保養(yǎng)的事情通知遠(yuǎn)地的管理者。利用以上所述動作，本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在變得不能實現(xiàn)所需冷卻水流量之前能夠判定需要對冷卻水供給裝置17進(jìn)行維修保養(yǎng)。借助于此，能夠在更早期的階段向管理者報告需要維修保養(yǎng)的情況下。而且即使是管理者處于遠(yuǎn)地，管理者也能夠知道需要維修保養(yǎng)的情況下。借助于此，能夠更有效而且安全地進(jìn)行管理和維修保養(yǎng)。還有，在本實施形態(tài)中，也可以與實施形態(tài)2 —樣，設(shè)定不同于設(shè)置功率輸出的上限的條件。又，判定冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化的判定方法，只要是能夠在實際上變得不能夠?qū)崿F(xiàn)所需冷卻水流量之前的階段根據(jù)冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的檢測值判定需要對冷卻水供給裝置17進(jìn)行維修保養(yǎng)，不管什么判定方法都可以。也可以在預(yù)料例如通過提供上限以下的特定的輸出指令值(例如上限的80%)能夠?qū)崿F(xiàn)最大所需冷卻水流量Vmax的情況下，由劣化判定裝置25判定為發(fā)生第1劣化。在這種情況下，由于以最大功率輸出Wmax運行也不會產(chǎn)生特別的問題，因此不對運行進(jìn)行限制，只是報告需要進(jìn)行維修保養(yǎng)。這樣，在不需要對運行設(shè)置限制的劣化初期階段將需要維修保養(yǎng)的情況報告管理者。這樣，管理者能夠進(jìn)行更加安全的零部件更換和修理等維修保養(yǎng)。在判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化以后，只要不進(jìn)行維修保養(yǎng)，冷卻水供給裝置17的劣化還會可能繼續(xù)發(fā)展。隨著該劣化的發(fā)展，極限冷卻水流量Vl也減小。在本實施形態(tài)中，每當(dāng)?shù)?規(guī)定時間再次預(yù)測極限冷卻水流量VI，對與Vl對應(yīng)的功率輸出也再次進(jìn)行計算。然后，在該功率輸出比極限功率輸出還低的情況下，將極限功率輸出的值更新為該功率輸出。借助于此，能夠根據(jù)劣化的發(fā)展適當(dāng)改變能夠運行的范圍，進(jìn)行穩(wěn)定的發(fā) H1^ ο下面對冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第2劣化的判定方法進(jìn)行說明。在不進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況下，劣化繼續(xù)發(fā)展。在本實施形態(tài)中，在極限冷卻水流量Vi達(dá)不到實現(xiàn)最大功率輸出Wmax的50%的功率輸出所需要的流量的情況下，判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。在本實施形態(tài)中，每第2規(guī)定時間利用劣化判定裝置25對極限冷卻水流量Vl進(jìn)行預(yù)測，在該值小于與最大功率輸出Wmax的50%對應(yīng)的所需流量的情況下，劣化判定裝置 25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。在判定為冷卻水供給裝置發(fā)生第2劣化的情況下，該信息被傳遞給運行控制裝置沈，運行控制裝置沈使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止運行。利用以上所述動作，本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在實際上變得不能夠?qū)崿F(xiàn)所需冷卻水流量之前，能夠判定是否可以維持根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和安全性要求的運行狀態(tài)。借助于此，能夠及早判定冷卻水供給裝置17是否發(fā)生劣化，能夠防止在經(jīng)濟(jì)性和安全性存在問題的狀態(tài)下繼續(xù)運行。還有，在本實施形態(tài)中，預(yù)測的極限冷卻水流量Vl低于與最大功率輸出Wmax的 50%的功率輸出對應(yīng)的所需冷卻水流量的情況下，判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。但是，也可以在例如所預(yù)測的極限冷卻水流量Vl低于與最大功率輸出Wmax的50%以外(例如60%等)的功率輸出對應(yīng)的所需冷卻水流量的情況下，判定冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。判定冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化與否的方法，只要是能夠根據(jù)冷卻水輸出指令值和冷卻水流量的檢測值，在實際上變得不能夠?qū)崿F(xiàn)所需冷卻水流量之前的階段判定是否能夠維持經(jīng)濟(jì)性和安全性所要求的運行狀態(tài)的方法，不管是什么方法都可以。在本實施形態(tài)中，也可以在冷卻水流量檢測裝置21設(shè)置冷卻水壓力的檢測用的壓力計或冷卻水流速檢測用的流速計代替流量計，根據(jù)輸出指令值與壓力或流速的關(guān)系判定是否需要對冷卻水供給裝置17進(jìn)行維修保養(yǎng)或需要停止運行。又，冷卻水供給裝置17 以外的供給裝置，即原料供給裝置15、重整水供給裝置14、氧化劑供給裝置16中發(fā)生劣化的情況下，也采取同樣的動作，取得同樣的效果。判定多個供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，最好是使維修保養(yǎng)報告裝置23的報告模式對于各供給裝置分別不同。在判斷多個供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，判斷為多個供給裝置中發(fā)生第1劣化的情況下，最好是以對各流體的最大可能功率輸出中最低的功率輸出為上限，使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)以不高于該值的功率輸出運行。又，在判斷多個供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，在判定為任何一個供給裝置中發(fā)生第2劣化的情況下，最好是停止運行。實施形態(tài)4
本發(fā)明的實施形態(tài)3根據(jù)流量的檢測值和輸出指令值預(yù)測將輸出指令值設(shè)定為上限情況下的流量，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，利用判定裝置25判斷劣化判定現(xiàn)象是否發(fā)生第1和第2劣
22化，而本發(fā)明的實施形態(tài)4則不進(jìn)行預(yù)測，利用劣化判定裝置25利用未發(fā)生劣化狀態(tài)下的輸出指令值與流體流量的檢測值的關(guān)系，判斷劣化判定對象是否發(fā)生第1和第2劣化。本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實施形態(tài)3相同，因此省略其說明。又， 對于本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，劣化判定對象是否發(fā)生第1和第2劣化的判定方法以外的動作，由于與實施形態(tài)3相同，因此省略其說明。與實施形態(tài)3不同之處將在下面說明。還有，在以下說明中，說明冷卻水供給裝置 17發(fā)生劣化的情況，而當(dāng)然對于重整水供給裝置14、原料供給裝置15、氧化劑供給裝置16 也可以進(jìn)行同樣的動作。在本實施形態(tài)中，在上限以下范圍對冷卻水設(shè)置指令值進(jìn)行調(diào)整也不能使冷卻水流量檢測裝置21檢測出的冷卻水流量達(dá)到最大所需冷卻水流量Vmax的情況下，利用劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。又，在上限以下范圍調(diào)整冷卻水輸出指令值也不能夠使冷卻水流量檢測裝置21檢測出的冷卻水流量達(dá)到最大功率輸出Wmax 的50%的功率輸出的實現(xiàn)所需要的流量的情況下，判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化。為了判定冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化和第2劣化，在本實施形態(tài)中，利用尚未生成劣化的狀態(tài)下的冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系。首先，對冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化的判定方法進(jìn)行說明。在本實施形態(tài)中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)完成時或冷卻水供給裝置17的維修保養(yǎng)結(jié)束時(以下稱為初次運行時)，冷卻水輸出指令值在一定的間隔上升到上限，各冷卻水輸出指令值以及冷卻水流量的檢測值存儲于狀態(tài)存儲裝置四。根據(jù)存儲的冷卻水輸出指令值以及冷卻水流量的檢測值決定表示冷卻水供給裝置17處于未劣化狀態(tài)的冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的關(guān)系的線，以下將該線稱為初始值線。還有，決定初始值線的方法不一定限于如上所述以一定間隔使輸出指令值上升的方法，也可以考慮以一定的時間間隔存儲冷卻水輸出指令值和冷卻水流量的檢測值等各種方法。初始值線的決定方法只要是以初次運行時的冷卻水指令值和冷卻水流量的檢測值為依據(jù)，任何方法都可以。又，以劣化發(fā)展到需要維修保養(yǎng)的狀態(tài)的輸出指令值與流量的關(guān)系作為第1閾值線，以劣化發(fā)展到不能夠維持經(jīng)濟(jì)性和安全性所要求的運行狀態(tài)的劣化狀態(tài)下的輸出指令值與流量的關(guān)系作為第2閾值線，所述閾值線根據(jù)初始值線決定。在本實施形態(tài)中，使初始值線平行移動，以使其通過最大所需冷卻水流量Vmax與輸出指令值的上限的交點，以其作為第1閾值線。又使初始值線平行移動，以使其通過功率輸出為最大功率輸出Wmax的50% 時所需的冷卻水流量與輸出指令值的上限交點，以其作為第2閾值線。還有，決定各閾值線的方法不一定采用如上所述的平行移動方法，也可以從初始值線計算表示輸出指令值與流量的關(guān)系的直線或曲線的參數(shù)，根據(jù)該參數(shù)決定各閾值線。各閾值線的決定方法只要是與初次運行時決定的初始值線為依據(jù)，不管什么方法都可以。圖19是表示本實施形態(tài)的劣化判定方法的概念圖。在本實施形態(tài)中，將根據(jù)冷卻水輸出指令值與冷卻水流量檢測值求出的冷卻水流量在冷卻水輸出指令值一冷卻水流量平面上劃點口 〃卜)，該點位于第1閾值線下側(cè)時，劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化。在判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第1劣化的情況下，將該信息傳遞給運行控制裝置沈、維修保養(yǎng)報告裝置23、以及通信裝置30。運行控制裝置沈?qū)⒆畲蠊β瘦敵鯳max的50%作為極限功率輸出，以不高于該值的功率輸出繼續(xù)進(jìn)行燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行(限制運行)。又，由維修保養(yǎng)報告裝置23向管理者報告有必要進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況。還有，通信裝置30將有必要進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況報告給遠(yuǎn)地管理者。借助于以上動作，在本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，即使是不進(jìn)行極限冷卻水流量Vl的預(yù)測的情況下，也能夠在所需要的流量變得不能夠?qū)崿F(xiàn)之前的階段判定有必要對劣化判定對象進(jìn)行維修保養(yǎng)。借助于此，能夠以簡便的方法及早判定冷卻水供給裝置 17是否發(fā)生第1劣化，能夠得到零部件的交換和修理等維修保養(yǎng)。而且管理者即使是在遠(yuǎn)地的情況下，也能夠了解有必要對該燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行維修保養(yǎng)的情況，能夠進(jìn)行更高效率的管理和維修保養(yǎng)。下面對冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化與否的判定方法進(jìn)行說明。在本實施形態(tài)中，該點)位于第2閾值線下側(cè)時，劣化判定裝置25判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2 劣化，在判定為冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化的情況下，該情況被傳送到運行控制裝置沈，運行控制裝置沈使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止運行。利用以上所述動作，在本實施形態(tài)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，即使是不對極限冷卻水流量Vi進(jìn)行預(yù)測的情況下，也能夠在實際上變得不能夠?qū)崿F(xiàn)所需冷卻水流量之前判定不能夠維持經(jīng)濟(jì)性和安全性所要求的運行狀態(tài)。借助于此，能夠以簡便的方法及早判定冷卻水供給裝置17是否發(fā)生劣化，能夠防止在經(jīng)濟(jì)性和安全性存在問題的狀態(tài)下繼續(xù)運行。還有，在本實施形態(tài)中，也和實施形態(tài)2—樣可以設(shè)定不同于對功率輸出上限的條件。又，冷卻水供給裝置17是否發(fā)生第1劣化的判定方法只要是能夠根據(jù)冷卻水輸出指令值和冷卻水流量檢測值判定有必要對冷卻水供給裝置17進(jìn)行維修保養(yǎng)的方法，不管是什么樣的判定方法都可以。冷卻水供給裝置17發(fā)生第2劣化與否的判定方法，只要是能夠根據(jù)冷卻水輸出指令值與冷卻水流量的檢測值判定出不能夠維持經(jīng)濟(jì)性和安全性所要求的運行狀態(tài)的判定方法，不管什么樣的判定方法都可以。在冷卻水流量檢測裝置21中，也可以設(shè)置檢測冷卻水壓力的壓力計或檢測冷卻水流速的流速計代替流量計，根據(jù)輸出指令值與壓力或流速的關(guān)系判定對冷卻水供給裝置 17進(jìn)行維修保養(yǎng)的必要性或停止運行的必要性。又，冷卻水供給裝置17以外的供給裝置， 即原料供給裝置15、重整水供給裝置14、氧化劑供給裝置16中發(fā)生劣化的情況下，也利用同樣的動作取得相同的效果。在判定多個供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，最好是對于各供給裝置采用不同的利用維修保養(yǎng)報告裝置23報告的模式。在判定多個供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，多個供給裝置中檢測出劣化的情況下，最好是以對個流體的最大可能功率輸出中最低的功率輸出為上限，以不高于該值的功率輸出進(jìn)行燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行。又，在判定多個供給裝置中是否發(fā)生劣化的情況下，在判定為任何一個供給裝置發(fā)生第2劣化的情況下，最好是使運行停止。實施形態(tài)1 4的補(bǔ)充
權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“流體”，包含燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中使用的所有的氣體和液體。具體地說，有例如提供給燃料處理裝置的重整水和原料，提供給燃料電池的燃料、氧化劑、冷卻水、以及冷卻用的空氣、加熱燃料處理裝置用的燃料和空氣、提供給燃料處理裝置的空氣和冷卻水、熱回收用的循環(huán)水等。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“流體供給裝置”，是指具有將流體提供給特定的場所用的手段的裝置，不僅是送出部，還包含流體取入口、送出口、流體調(diào)整閥、流路等。具體地說，有例如鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、泵和連接與其上的針閥、比例閥、管道、過濾器等。更具體地說，鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、泵有例如柱塞泵、隔膜泵、離心泵、渦輪鼓風(fēng)機(jī)、渦旋鼓風(fēng)機(jī)、環(huán)形鼓風(fēng)機(jī)、西洛克風(fēng)扇等。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“檢測”，是指利用傳感器等得到與特定物理量有一定關(guān)系的值或信號，不限于得到具有與該物理量對應(yīng)的特定單位的測定值的情況，也包含作為某種電信號(電壓等)將該物理量檢測出，不將該電信號變換為物理量地進(jìn)行控制的情況。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“流體流量檢測裝置”，是指檢測流體的流量、壓力、流速等物理量的裝置，該物理量與該流體的流量有一定的關(guān)系。具體地說，有例如流量計、壓力計、流速計等。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“劣化”，是指流體供給裝置提供的流體的能力下降，不限于風(fēng)扇等磨損引起的流體供給裝置本身的劣化，也包含在該流體的流體流路上設(shè)置的過濾器等的篩孔堵塞和流路漏水、堵塞等引起的系統(tǒng)整體的流體供給能力下降的情況。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“流量控制裝置”、“劣化判定裝置”、“運行控制裝置”，是指形成能夠分別控制各流體的流量，判定流體供給裝置的劣化，控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行的結(jié)構(gòu)某種裝置。具體地說，有例如電子電路構(gòu)成的微電腦基板、IC芯
Jn寸。還有，流量控制裝置、劣化判定裝置、運行控制裝置的數(shù)目不管多少都可以。例如能夠與所有的流體對應(yīng)的流量控制裝置、劣化判定裝置、運行控制裝置也可以各具備一個。 又，也可以與各流體對應(yīng)的流量控制裝置、劣化判定裝置、運行控制裝置分別具備等于流量種類的數(shù)目。又，流量控制裝置、劣化判定裝置、運行控制裝置不必一定作為分立的裝置具備，進(jìn)行分散型控制，也可以是利用一個控制裝置(微電腦等)實現(xiàn)流量控制裝置、劣化判定裝置、運行控制裝置的集中的控制。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“維修保養(yǎng)”，是指在流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下，使該流體供給裝置的供應(yīng)能力恢復(fù)使用的步驟。具體地說，有例如泵的替換、 過濾器的清洗、配管的修繕等。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“報告”，是指能夠?qū)⑿畔鬟f給第三者的動作。具體地說，包含例如利用聲音的傳遞、利用光的傳遞等，更具體地說有例如報警聲音的傳遞、文字的傳遞、圖形的傳遞、利用警告燈進(jìn)行的傳遞。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“維修保養(yǎng)報告裝置”，是指報告有必要對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中包含的流體供給裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)用的裝置。具體地說，有例如發(fā)出警告聲音的蜂鳴器和揚(yáng)聲器、作為警告燈的電燈及發(fā)光二極管、顯示文字和圖形的顯示器寸。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“輸出指令值”，是指對流體供給裝置提供的，控制流量用的指令值。在這里，流量的控制方法不管是反饋控制還是前饋控制。又，輸出指令值具體地說有例如流量、相對于最大所需流量的比例(％等)、電壓、電流、頻率(轉(zhuǎn)速)、 相對于最大頻率(轉(zhuǎn)速)的比例(％等)、流量調(diào)整閥的開度等，但是只要是能夠用于調(diào)整流量的值，什么都可以。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“可能范圍”，是指在流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下，在該劣化存在的狀態(tài)對該流體供給裝置和其他結(jié)構(gòu)部分沒有不良影響的范圍，或?qū)θ剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)總體的效率和安全性等沒有不良影響的范圍。具體地說，有例如功率輸出的范圍、各流體的流量、壓力等的范圍、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的特定地方的溫度范圍寸。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“狀態(tài)存儲裝置”，是指用于存儲表示流體供給裝置的狀態(tài)的參數(shù)的裝置。具體地說，有例如閃存、非易失性存儲器、硬盤等。在這里， 對狀態(tài)的時間、場所等不過問。也就是說，對于工廠出廠時、新產(chǎn)品替換時、劣化時等時期和工廠、商店、交貨地等場所、狀態(tài)是批(口 〃卜)的平均還是安裝于該燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的實物(現(xiàn)品)都不問。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“通信裝置”，是指對用維修保養(yǎng)報告裝置不能夠報告的遠(yuǎn)地的管理者，報告燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中所包含的流體供給裝置有必要維修保養(yǎng)用的裝置，包含收發(fā)信。具體地說，包含以例如電話線路、LAN線路、因特網(wǎng)線路、無線線路等作為通信線路的收發(fā)信機(jī)和終端裝置等。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“初次運行時”，是指燃料電池發(fā)電系統(tǒng)完成后或維修保養(yǎng)結(jié)束后以劣化判定對象沒有發(fā)生劣化的狀態(tài)運行時。也就是不一定限于維修保養(yǎng)剛結(jié)束的運行時，只要是在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)完成后或維修保養(yǎng)結(jié)束后劣化判定對象沒有發(fā)生劣化的期間進(jìn)行的運行即可。又，不一定限于使發(fā)電系統(tǒng)整體運行的情況和維修保養(yǎng)工作后進(jìn)行的運行，在只有劣化判定對象運行和維修保養(yǎng)工作中，也包含確認(rèn)流體供給能力恢復(fù)的情況的運行等。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“最大功率輸出”，是指在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計上、能夠經(jīng)濟(jì)及安全地進(jìn)行運行的設(shè)計上的最大功率輸出。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“第1劣化”，是指在特定的流體裝置中發(fā)生的有必要考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性降低輸出的程度的劣化。又，權(quán)利要求書和說明書中記載的所謂“第2劣化”，是指特定的流體供給裝置中發(fā)生的，由于不能夠維持從經(jīng)濟(jì)上和安全上考慮需要的運行狀態(tài)，有必要使運行停止的程度的劣化。根據(jù)上面所述，本行業(yè)的技術(shù)人員能夠清楚了解本發(fā)明的多種改良和其他實施形態(tài)。從而上述說明只能夠被解釋為例示。是為了對本行業(yè)的技術(shù)人員傳授實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施形態(tài)這一目的而提供的。在不脫離本發(fā)明的精神的條件下，可以在實質(zhì)上改變其結(jié)構(gòu)和/或功能的細(xì)節(jié)。工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在流體供給裝置發(fā)生劣化的情況下，能夠一邊防止流量不足一邊繼續(xù)運行，另一方面在滿足規(guī)定的條件的情況下，可以使運行停止。作為這樣的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)是有用的。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，具備燃料電池、提供與所述燃料電池發(fā)電相關(guān)的流體的一個或一個以上的流體供給裝置中的至少一個，即劣化判定對象、所述劣化判定對象提供的流體的流量檢測用的流量檢測裝置、控制所述劣化判定對象提供的流體的流量的流量控制裝置、 控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行的運行控制裝置、以及維修報告裝置， 所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，在所述流量控制裝置對所述劣化判定對象提供規(guī)定的輸出指令值的情況下將所述流量檢測裝置檢測出的所述劣化判定對象提供的流體的流量作為判定流量，在所述判定流量處于第1劣化范圍，且處于劣化的初期階段時，所述運行控制裝置不減小燃料電池的極限功率輸出，所述維修報告裝置報告有必要維修的情況，在所述判定流量處于第1劣化范圍，但超過劣化初期階段時，所述運行控制裝置使燃料電池的極限功率輸出減小，以及在所述判定流量處于第2劣化范圍時，所述運行控制裝置使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行停止，所述劣化判定對象是對所述燃料電池提供氧化劑氣體的氧化劑供給裝置和對所述燃料電池提供燃料的燃料供給裝置中的至少任一方。
2.一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，具備利用水和原料生成燃料的燃料處理裝置、燃料電池、提供與所述燃料電池發(fā)電相關(guān)的流體的一個或一個以上的流體供給裝置中的至少一個，即劣化判定對象、所述劣化判定對象提供的流體的流量檢測用的流量檢測裝置、控制所述劣化判定對象提供的流體的流量的流量控制裝置、控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行的運行控制裝置、 以及維修報告裝置，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，在所述流量控制裝置對所述劣化判定對象提供規(guī)定的輸出指令值的情況下將所述流量檢測裝置檢測出的所述劣化判定對象提供的流體的流量作為判定流量，在所述判定流量處于第1劣化范圍，且處于劣化的初期階段時，所述運行控制裝置不減小燃料電池的極限功率輸出，所述維修報告裝置報告有必要維修的情況，在所述判定流量處于第1劣化范圍，但超過劣化初期階段時，所述運行控制裝置使燃料電池的極限功率輸出減小，以及在所述判定流量處于第2劣化范圍時，所述運行控制裝置使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行停止，所述劣化判定對象是對所述燃料處理裝置提供水的水供給裝置和對所述燃料處理裝置提供原料的原料供給裝置中的至少任一方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，所述第1劣化范圍是如果繼續(xù)進(jìn)行所述限制運行則在經(jīng)濟(jì)上有利的范圍，所述第2劣化范圍是如果繼續(xù)進(jìn)行所述限制運行則在經(jīng)濟(jì)上不利的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，所述第2劣化范圍是與所述判定流量對應(yīng)的所述燃料電池的功率輸出的上限值低于規(guī)定的功率輸出的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，所述第2劣化范圍是所述燃料電池的效率低于規(guī)定的效率的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，具備存儲所述電力和/或原料的費用體系的存儲裝置、以及根據(jù)預(yù)定的電力和原料的費用體系計算燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生的電力和熱中的至少其一的供應(yīng)成本以及替代手段發(fā)生的電力和熱的至少其一的供應(yīng)成本的成本計算裝置，所述第2劣化范圍是所述替代手段的供應(yīng)成本低于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的供應(yīng)成本的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具備利用通信取得所述電力和/或原料的現(xiàn)行的費用體系的通信裝置，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，包括利用所述通信裝置取得的費用體系更新所述存儲裝置存儲的費用體系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于， 所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)還具備累計燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行時間的運行時間累計裝置、顯示燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的信息的顯示裝置、 所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，時間預(yù)測裝置，根據(jù)所述流量控制裝置的輸出指令值、所述流量檢測裝置得到的檢測值、以及所述運行時間累計裝置得到的運行時間，預(yù)測所述檢測值達(dá)到第1和/或第2劣化范圍為止的時間，以及所述顯示裝置包含顯示所述時間預(yù)測裝置預(yù)測的時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，所述判定流量越小，所述運行控制裝置將極限功率輸出值設(shè)定得越低。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，其特征在于，所述運行控制裝置隨著所述劣化判定對象的劣化的進(jìn)展，根據(jù)所述判定流量改變極限功率輸
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具備燃料電池、劣化判定對象、流量檢測裝置、運行控制裝置、以及維修報告裝置，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行控制方法包括在流量控制裝置對劣化判定對象提供規(guī)定的輸出指令值的情況下將流量檢測裝置檢測出的劣化判定對象提供的流體的流量作為判定流量，在判定流量處于第1劣化范圍且處于劣化的初期階段時，不減小燃料電池的極限功率輸出，維修報告裝置報告有必要維修的情況，在判定流量處于第1劣化范圍但超過劣化初期階段時，減小燃料電池的極限功率輸出，及在判定流量處于第2劣化范圍時，使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行停止，劣化判定對象是氧化劑供給裝置和燃料供給裝置中的至少任一方。
文檔編號H01M8/04GK102280652SQ201110204618
公開日2011年12月14日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者中村彰成, 小原英夫, 尾關(guān)正高, 田中良和 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社