发电系统以及发电系统的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将固体氧化物形燃料电池、燃气(gas)轮机(turbine)和蒸汽轮机组合的发电系统以及发电系统的运行方法。
【背景技术】
[0002]固体氧化物形燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell:以下为SOFC)作为用途广的高效率燃料电池而被知晓。由于该SOFC为了提高离子导电率而提高动作温度，因此从燃气轮机的压缩机排出的压缩空气能够用作为向空气极侧提供的空气(氧化剂)。此外，能够将从SOFC排出的高温排燃料气体用作为燃气轮机的燃烧器的燃料。
[0003]因此，例如，如下述专利文献I所述，作为能够达成高效率发电的发电系统，提出了各种将S0FC、燃气轮机和蒸汽轮机组合的系统。在该专利文献I所述的联合(conbined)系统中，燃气轮机具有:将空气压缩并提供给SOFC的压缩机、和根据从该SOFC排出的排燃料气体和压缩空气来生成燃烧气体的燃烧器。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-205930号公报
【发明内容】
[0007]-发明要解决的课题-
[0008]上述现有的发电系统具备:从燃气轮机的压缩机向燃烧器提供压缩空气的路径、和从压缩机向SOFC等燃料电池提供压缩空气的路径，通过在向燃料电池提供压缩空气的开始时，逐渐关闭从压缩机向燃烧器提供压缩空气的路径的阀，并逐渐打开从压缩机向燃料电池提供压缩空气的路径的阀，从而使向燃料电池提供的空气量增加。
[0009]这里，在发电系统中，若燃料电池与燃气轮机的驱动状态变动，则从压缩机向燃料电池提供的压缩空气的压力有可能变动。在发电系统内，若提供给燃料电池的压缩空气的压力变动，则燃料电池的空气极侧的压力变动，不能将空气极与燃料极的压力平衡保持恒定。因此，若空气极与燃料极的压力不保持平衡，则燃料电池的性能劣化。
[0010]本发明解决上述课题，其目的在于，提供能够使提供给燃料电池的压缩空气的压力稳定的发电系统以及发电系统的运行方法。
[0011]-解决课题的手段-
[0012]用于实现上述目的的本发明的发电系统的特征在于，具有:燃料电池；燃气轮机，其具有压缩机和燃烧器；第I压缩空气提供线，其从所述压缩机向所述燃烧器提供压缩空气；第2压缩空气提供线，其从所述压缩机向所述燃料电池提供压缩空气；压缩空气循环线，其从所述燃料电池向所述燃烧器提供排气；检测部，其对所述燃料电池的压缩空气的流动容易性进行检测；调整部，其对所述第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性与所述第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性的平衡进行调整；和控制装置，其基于由所述检测部检测出的所述燃料电池的压缩空气的流动容易性的变动，通过所述调整部来对第I压缩空气提供线与第2压缩空气提供线的空气的流动容易性的平衡进行调整。
[0013]因此，基于燃料电池中的压缩空气的流动容易性，能够对第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性与第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性的平衡进行调整。由此，能够对由于燃料电池的变动的影响导致的提供给燃料电池的压缩空气变动进行抑制，能够使提供给燃料电池的压缩空气的压力稳定。
[0014]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述调整部包含被配置于所述第I压缩空气提供线的、对所述第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性进行调整的机构。
[0015]因此，通过调整第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性，能够对提供给燃料电池的压缩空气与提供给燃烧器的压缩空气的平衡适当地进行调整。
[0016]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述调整部包含被配置于所述第I压缩空气提供线的、能够调整开度的控制阀。
[0017]因此，通过调整控制阀的开度，并调整第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性，能够对提供给燃料电池的压缩空气与提供给燃烧器的压缩空气的平衡适当地进行调整。
[0018]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述调整部包含被配置于第I压缩空气提供线的主配管、将所述主配管分支的至少I根分支管、和被配置于所述分支管的开闭阀。
[0019]因此，通过调整打开的开闭阀的数量(关闭的开闭阀的数量)，并调整第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性，能够对提供给燃料电池的压缩空气与提供给燃烧器的压缩空气的平衡适当地进行调整。
[0020]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述控制装置在压缩空气变得难以向所述燃料电池流动的情况下，使压缩空气容易向所述第I压缩空气提供线流动。
[0021]因此，结合压缩空气的流动容易性的变动，能够对使从第2压缩空气提供线向燃料电池提供的压缩空气减少进行抑制，能够使提供给燃料电池的压缩空气的压力稳定。
[0022]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述调整部包含被配置于所述第2压缩空气提供线的、对所述第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性进行调整的机构。
[0023]因此，通过调整第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性，能够对提供给燃料电池的压缩空气与提供给燃烧器的压缩空气的平衡适当地进行调整。
[0024]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述调整部包含被配置于所述第2压缩空气提供线的、能够调整开度的控制阀。
[0025]因此，通过调整控制阀的开度，并调整第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性，能够对提供给燃料电池的压缩空气与提供给燃烧器的压缩空气的平衡适当地进行调整。
[0026]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述控制装置在压缩空气变得难以向所述燃料电池流动的情况下，使压缩空气容易向所述第2压缩空气提供线流动。
[0027]因此，结合压缩空气的流动容易性的变动，能够对提供给燃料电池的压缩空气减少进行抑制。由此，能够对从第2压缩空气提供线向燃料电池提供的压缩空气减少进行抑制，能够使提供给燃料电池的压缩空气的压力稳定。
[0028]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述控制装置在判定为切断所述燃料电池与所述燃气轮机的压缩空气的流通路径的情况下，通过所述调整部，反复进行使压缩空气难以向所述第2压缩空气提供线流动并且使压缩空气容易向所述第I压缩空气提供线流动的控制，使所述第2压缩空气提供线关闭。
[0029]因此，在切断所述燃料电池与所述燃气轮机的压缩空气的流通路径时，能够对提供给燃烧室的压缩空气的量变动进行抑制。
[0030]在本发明的发电系统中，其特征在于，所述检测部包含:对流过所述第I压缩空气提供线的压缩空气的压力进行检测的第I压力检测部、和对流过所述压缩空气循环线的压缩空气的压力进行检测的第2压力检测部，基于由所述第I压力检测部检测出的结果和由所述第2压力检测部检测出的结果，对所述燃料电池的压缩空气的流动容易性进行检测。
[0031]因此，能够通过简单的检测机构来检测压缩空气的流动容易性。
[0032]此外，在本发明的发电系统的运行方法中，所述发电系统具有:燃料电池；具有压缩机和燃烧器的燃气轮机；从所述压缩机向所述燃烧器提供压缩空气的第I压缩空气提供线；从所述压缩机向所述燃料电池提供压缩空气的第2压缩空气提供线；和从所述燃料电池向所述燃烧器提供排气的压缩空气循环线，其特征在于，具有:对所述燃料电池的压缩空气的流动容易性进行检测的工序；和基于由所述检测部检测出的所述燃料电池的压缩空气的流动容易性的变动，通过所述调整部来对所述第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性与所述第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性的平衡进行调整的工序。
[0033]通过基于燃料电池中的压缩空气的流动容易性，对第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性与第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性的平衡进行调整，从而能够对由于燃料电池的变动的影响而导致的提供给燃料电池的压缩空气变动进行抑制。由此，能够使提供给燃料电池的压缩空气的压力稳定。
[0034]-发明效果-
[0035]根据本发明的发电系统以及发电系统的运行方法，通过基于燃料电池中的压缩空气的流动容易性，对第I压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性与第2压缩空气提供线的压缩空气的流动容易性的平衡进行调整，从而能够抑制提供给燃料电池的压缩空气的压力变动。由此，能够使提供给燃料电池的压缩空气的压力稳定。
【附图说明】
[0036]图1是表示本实施例的发电系统的示意结构图。
[0037]图2是表示本发明的一实施例所涉及的发电系统中的燃气轮机、SOFC和配管系统的示意图。
[0038]图3是表示本实施例的发电系统的驱动动作的一个例子的流程图。
[0039]图4是表示本实施例的发电系统的驱动动作的一个例子的流程图。
[0040]图5是表不燃气轮机、SOFC和配管系统的另一例子的不意图。
[0041]图6是表示发电系统的驱动动作的一个例子的流程图。
[0042]图7是表不燃气轮机、SOFC和配管系统的另一例子的不意图。
[0043]图8是表示发电系统的驱动动作的一个例子的流程图。
[0044]图9是表示第I压缩空气提供线的另一例子的示意结构图。
【具体实施方式】
[0045]下面，参照添加附图，对本发明所涉及的发电系统以及发电系统的运行方法的适当的实施例进行详细说明。另外，本发明并不被限定于该实施例，此外，在存在多个实施例的情况下，也包含将各个实施例组合来构成的发明。
[0046]【实施例】
[0047]本实施例的发电系统是将固体氧化物形燃料电池(以下称为SOFC。)、燃气轮机和蒸汽轮机组合而成的三联循环(Triple Combined Cycle:注册商标)。由于该三联循环通过在燃气轮机联合循环发电(GTCC)的上游侧设置S0FC，从而能够在S0FC、燃气轮机和蒸汽轮机这3个阶段发电，因