JP2008251247A - Fuel cell gas turbine compound power generation system and its control method - Google Patents

Fuel cell gas turbine compound power generation system and its control method Download PDF

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Kazuko Takeshita
和子 竹下
Susumu Kono
進 河野
Shigenori Koga
重徳 古賀
Takashi Toyohara
尚 豊原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent reverse flow of fuel from gas turbine side to fuel cell side and occurrence of a backfire, while maintaining a stable operation of the gas turbine and the fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell gas-turbine composite power generation system is equipped with a fuel cell 53, a burner 2, a turbine 3, a generator 4, a first fuel valve 6, a second fuel valve 7, pressure sensors 13, 14, and a second fuel-valve control part 62. The burner 2 burns the air, a first fuel, and a second fuel being the exhaust fuel of the fuel cell 53, and generates a combustion gas. The turbine 3 extracts rotating power from the combustion gas. The generator 4 is driven by the turbine 3. The first fuel valve 6 controls a flow-rate of the first fuel. The second fuel valve 7 controls the flow-rate of the second fuel. The pressure sensors 13, 14 output a primary side pressure or a differential pressure between the primary side and the secondary side of the second fuel valve 7 as a pressure detection value. The second fuel-valve control part 62 controls the opening of the second fuel valve 7 so as to throttle it when the pressure detection value is a pressure threshold value or less. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a fuel cell gas turbine combined power generation system and a control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system.

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。   There is known an SOFC-gas turbine combined system in which a SOFC (solid-oxide fuel cell) and a gas turbine are combined. FIG. 1 is a block diagram showing a conventional SOFC-gas turbine combined system. The SOFC-gas turbine combined system includes a compressor 101, a combustor 102, a gas turbine 103, a DC generator 104, a first fuel valve 106, a second fuel valve 107, an inverter 108, and heat exchange. A device 151 and a SOFC 153 are provided with a pump 154. Here, the combustor 102 generates combustion gas by combusting the first fuel and the second fuel using the combustor air supplied from the compressor 101. The gas turbine 103 extracts rotational power from the combustion gas. The DC generator 104 is directly connected to the gas turbine 103 by a shaft 105 and is driven by the gas turbine 103. Inverter 108 controls the power output to the power system. The first fuel valve 106 controls the flow rate of the first fuel supplied to the combustor 102. The second fuel valve 107 controls the flow rate of the second fuel supplied to the combustor 102. However, the first fuel is fuel supplied by the pump 154. The second fuel is SOFC153 exhaust fuel gas.

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。   Thus, in the SOFC-gas turbine combined system, the air compressed by the compressor 101 is supplied to the cathode 153-1 of the SOFC 153. On the other hand, city gas is supplied to the anode 153-2 of the SOFC 153 by the pump 154 as fuel. As a result, the compressed air and fuel (city gas) react with each other in the SOFC 153. Subsequently, the compressed air after the reaction is supplied to the combustor 102. On the other hand, the reacted fuel is supplied to the combustor 102 as exhaust fuel gas (second fuel). The combustor 102 combusts two fuels of the second fuel (sub fuel, exhaust gas from the SOFC 153) and the first fuel (main fuel) together with the compressed air. The power generation output is taken out by the turbine 103 by the combustion gas generated by the combustion of the combustor 102.

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。 Here, in the SOFC 153, an operation is performed in which the system differential pressure (the differential pressure between the anode 153-2 and the cathode 153-1) is lowered in order to protect the SOFC member. At this time, depending on the operation of the SOFC-gas turbine combined system, the primary side pressure (pressure on the SOFC 153 side) P 1 of the second fuel valve 107 in the pipe 142 may decrease. Or, in some cases at the time of increasing the gas turbine 103 output, the secondary pressure increase (the gas turbine 103 side pressure) P 2 of the second fuel valve 107 in the pipe 142 will occur. In those cases, relatively, sometimes better than the primary pressure P 1 secondary side pressure P 2 is increased. Therefore, when the second fuel valve 107 is operated in an open state, the fuel may flow backward from the gas turbine 103 side to the SOFC 153 side. When this happens, a backfire to the SOFC 153 occurs and the SOFC 153 is damaged. Such a phenomenon is a problem peculiar to fuel piping.

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。 In order to avoid this, for example, the operator monitors the primary pressure P 1 of the second fuel valve 107 and operates while confirming that the primary pressure P 1 is sufficiently higher than the secondary pressure P 2. Possible ways to do this. In that case, when the primary side pressure P 1 becomes low, the operator performs an operation of closing the second fuel valve 107. Thereby, it is possible to avoid the backflow of fuel and the occurrence of backfire to the SOFC 153 side. However, constant monitoring by the operator is not preferable because it takes labor.

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。   Further, as a measure for preventing backflow and backfire, a method of attaching a check valve to the primary side of the second fuel valve 107 can be considered. However, the exhaust fuel gas of the SOFC 153 flows on the primary side of the second fuel valve 107. The temperature of the exhaust fuel gas is as high as about 1000 ° C., and it is difficult to select a check valve that operates accurately with respect to the reverse pressure. A technique for automatically and appropriately avoiding the backflow of fuel and the occurrence of backfire to the SOFC 153 side is desired.

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。   As a related technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-176585 discloses a combined power generation facility for a fuel cell and a gas turbine and a method for starting and stopping the combined power generation facility. This combined power generation facility for a fuel cell and a gas turbine includes a fuel cell module (20), a gas turbine generator (22), an air supply line (24), a cathode exhaust gas line (26), and a cathode exhaust gas line cutoff valve. (26a) and an intersystem differential pressure gauge (26b). The fuel cell module (20) includes a fuel cell (11) that generates power using an anode gas containing hydrogen and a cathode gas containing oxygen. The gas turbine generator (22) includes a compressor, a combustor, a turbine, and a generator. The air supply line (24) supplies compressed air from the gas turbine generator to the fuel cell module. The cathode exhaust gas line (26) supplies the cathode exhaust gas (7) from the fuel cell module to the gas turbine generator. The cathode exhaust gas line shutoff valve (26a) can open and close the cathode exhaust gas line. An inter-system differential pressure gauge (26b) detects the differential pressure across the cathode exhaust gas line shutoff valve. This technique prevents problems in the operation of the gas turbine generator (22) depending on the pressure state, and prevents the fuel cell module (20) from being damaged due to the anode / cathode differential pressure. It is an object. In this technique, an intersystem differential pressure gauge (26b) and a shut-off valve (26a) are provided in the cathode exhaust gas line (26) to deal with the above-described problem caused by the cathode exhaust gas. Therefore, this technology does not have a technical idea for preventing fuel backflow and backfire, and cannot actually prevent fuel backflow and backfire.

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。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-2762 discloses a control method for a turbine power plant and a gas turbine power plant. The gas turbine power plant includes a compressor, a combustor, a turbine, a DC generator, a first fuel valve, a second fuel valve, a rotation speed detector, a power generation output detector, and a first fuel. A valve control unit, a second fuel valve control unit, and a power generation output control unit are provided. Here, the combustor generates combustion gas by burning the first fuel and the second fuel using the combustor air supplied from the compressor. The turbine extracts rotational power from the combustion gas. The DC generator is driven by the turbine. The first fuel valve controls the flow rate of the first fuel supplied to the combustor. The second fuel valve controls the flow rate of the second fuel supplied to the combustor. The rotation speed detector detects the rotation speed of the turbine and outputs it as a rotation speed detection value. The power generation output detector detects the power generation output of the DC generator and outputs it as a power generation output detection value. The first fuel valve control unit manipulates the opening of the first fuel valve based on the detected power generation output value and the first power generation output target value. The second fuel valve control unit manipulates the opening of the second fuel valve based on the detected power generation output value and the second power generation output target value. The power generation output control unit operates the power generation output based on the rotation speed detection value. The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value.

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。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-97638 discloses a combined power generation system using a solid oxide fuel cell. This combined power generation system using a solid oxide fuel cell uses a solid oxide fuel cell and a solid oxide fuel cell that generates power using a generator driven by a gas turbine. In this combined power generation system, gas turbine exhaust discharged from the gas turbine is introduced into the air electrode of the solid oxide fuel cell, and the solid oxide fuel cell is introduced into the gas turbine combustor of the gas turbine. Exhaust fuel gas containing unreacted fuel discharged from the fuel electrode is introduced.

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。   Japanese Patent Laying-Open No. 2006-100223 discloses a combined power generation system and a method for operating the combined power generation system. The combined power generation system includes a fuel gas supply unit, a fuel gas pressure adjustment unit, an oxidant gas supply unit, a fuel cell module, and a fuel gas recirculation unit. The fuel gas supply unit supplies the first fuel gas having the first pressure. The fuel gas pressure adjusting unit depressurizes the first fuel gas and supplies a second fuel gas having a second pressure. The oxidant gas supply unit supplies the first oxidant gas. The fuel cell module generates power using the second fuel gas and the first oxidant gas. The fuel gas recirculation unit pressurizes the exhaust fuel gas sent from the fuel cell module and supplies a third fuel gas having a third pressure. A part of the third fuel gas is recirculated and supplied to the fuel gas pressure adjusting unit together with the first fuel gas. The remainder of the third fuel gas and the exhaust oxidant gas delivered from the fuel cell module body are supplied to a combustor of a gas turbine for a generator. The differential pressure between the second fuel gas and the first oxidant gas in the fuel cell module is a value within a preset first range. The differential pressure between the third fuel gas and the exhaust oxidant gas in the vicinity of the combustor is a value within a preset second range.

特開２００７−００２７６２号公報JP 2007-002762 A 特開２００４−１７６６８５号公報JP 2004-176585 A 特開２００６−０９７６３８号公報JP 2006-097638 A 特開２００６−１００２２３号公報JP 2006-100223 A

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。   An object of the present invention is to provide a fuel cell gas turbine combined power generation system and a control method for the fuel cell gas turbine combined power generation system that can reliably prevent the backflow of fuel and the occurrence of backfire from the gas turbine side to the fuel cell side. Is to provide.

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。   Another object of the present invention is a fuel capable of reliably preventing the backflow of fuel and the occurrence of backfire from the gas turbine side to the fuel cell side while maintaining stable operation of the gas turbine and the fuel cell. A battery gas turbine combined power generation system and a control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system are provided.

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。   These objects and other objects and benefits of the present invention can be easily confirmed by the following description and the accompanying drawings.

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。   Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.

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。 In order to solve the above problems, a fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention includes a fuel cell (53), a combustor (2), a turbine (3), a generator (4), and a first fuel. A valve (6), a second fuel valve (7), a pressure detector (13, 14), and a second fuel valve controller (62) are provided. The combustor (2) burns air, the first fuel, and the second fuel that is the exhaust fuel of the fuel cell (53) to generate combustion gas. The turbine (3) extracts rotational power from the combustion gas. The generator (4) is driven by the turbine (3). The first fuel valve (6) controls the flow rate of the first fuel supplied to the combustor (2). The second fuel valve (7) controls the flow rate of the second fuel supplied to the combustor (2). The pressure detector (13, 14) detects either the primary pressure of the second fuel valve (7) or the differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure, and outputs it as a pressure detection value. To do. The second fuel valve control unit (62) performs control so as to reduce the opening of the second fuel valve (7) when the detected pressure value is equal to or lower than the pressure threshold value.
In the present invention, when either the primary pressure of the second fuel valve (7) or the differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure is equal to or lower than the pressure threshold value, the second fuel valve (7 ). Therefore, the primary pressure of the second fuel valve (7) does not become lower than the secondary pressure. Therefore, it is possible to reliably prevent the backflow of the second fuel and the occurrence of backfire.

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。   In the fuel cell gas turbine combined power generation system, the second fuel valve control unit (62) opens the second fuel valve (7) when the detected pressure value is equal to or lower than the first pressure threshold value as the pressure threshold value. Is controlled to be fully closed.

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。   In the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, the second fuel valve control unit (62) opens the second fuel valve (7) when the detected pressure value is equal to or lower than the second pressure threshold value as the pressure threshold value. The degree is controlled to be a first opening that is smaller than fully open and larger than fully closed. When the detected pressure value is equal to or smaller than a third pressure threshold value as a pressure threshold value smaller than the second pressure threshold value, the opening degree of the second fuel valve (7) becomes a second opening degree smaller than the first opening degree. To control.

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。   In the above fuel cell gas turbine combined power generation system, the rotation speed detector (12), the power generation output detector (11), the first fuel valve control unit (61), and the power generation output control unit (63) are further provided. It has. The rotation speed detector (12) detects the rotation speed of the turbine (3) and outputs it as a rotation speed detection value. The power generation output detector (11) detects the power generation output of the generator (4) and outputs it as a power generation output detection value. The first fuel valve control unit (61) controls the opening of the first fuel valve (6) based on the detected power generation output value and the first power generation output target value. The power generation output control unit (63) controls the power generation output based on the rotation speed detection value. The second fuel valve control unit (62) controls the opening of the second fuel valve (7) based on the power generation output detection value and the second power generation output target value, and the pressure detection value becomes equal to or less than the pressure threshold value. Control is performed to reduce the opening of the second fuel valve (7). The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value.

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。   In the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, the second operation mode in which the combustor (2) uses the first fuel and the second fuel, and the first operation mode in which the combustor (2) uses only the first fuel. A central control unit (60) for outputting an operation mode signal indicating any of the above. The central control unit (60) outputs an operation mode signal so as to switch from the second operation mode to the first operation mode when the detected pressure value is equal to or lower than the pressure threshold value. The second fuel valve control unit (62) controls the opening of the second fuel valve (7) to be fully closed based on the operation mode signal.

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。   In the above fuel cell gas turbine combined power generation system, the rotation speed detector (12), the power generation output detector (11), the first fuel valve control unit (61), and the power generation output control unit (63) are further provided. It has. The rotation speed detector (12) detects the rotation speed of the turbine (3) and outputs it as a rotation speed detection value. The power generation output detector (11) detects the power generation output of the generator (4) and outputs it as a power generation output detection value. The first fuel valve control unit (61) controls the opening of the first fuel valve (6) based on the detected power generation output value and the first power generation output target value. The power generation output control unit (63) controls the power generation output based on the rotation speed detection value. The first fuel valve control unit (61) outputs a first fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the first power generation output target value. ) And a first fuel valve operation rotational speed control unit (25) that outputs a first fuel valve operation rotational speed control operation amount based on the rotational speed detection value and the rotational speed target value. The second fuel valve control unit (62) outputs a second fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the second power generation output target value. ). The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value. The power generation output control section (63) includes a power generation output operation rotation speed control section (23a) that outputs a power generation output operation rotation speed control operation amount based on the rotation speed detection value and the rotation speed target value. When the operation mode signal indicates the first operation mode, the first fuel valve control unit (61) controls the opening of the first fuel valve (6) with the first fuel valve operation rotational speed control operation amount, and the second fuel valve The valve control unit (62) controls the second fuel valve (7) to be fully closed, and the power generation output control unit (63) controls the power generation output with a predetermined power generation output first operation amount. When the operation mode signal indicates the second operation mode, the first fuel valve control unit (61) controls the opening of the first fuel valve (6) with the first fuel valve operation power generation output control operation amount, and the second fuel The valve control unit (62) controls the opening of the second fuel valve (7) with the second fuel valve operation power generation output control operation amount, and the power generation output control unit (63) generates power with the power generation output operation rotation speed control operation amount. Control the output.

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。   In the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, a third fuel valve (15) provided in the middle of the fuel pipe (42b) for supplying the second fuel to the combustor (2) and branching the second fuel, and a pressure A third fuel valve control unit (64) that controls to open the third fuel valve (15) when the primary pressure as the detection value becomes equal to or lower than the first pressure set value is further provided.

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。   In the above fuel cell gas turbine combined power generation system, the third fuel valve control unit (64) controls the third fuel valve (15) to be throttled when the primary pressure becomes equal to or lower than the second pressure set value. .

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。   In order to solve the above problems, the present invention is a control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system. Here, the fuel cell gas turbine combined power generation system generates a combustion gas by burning a fuel cell (53), air, a first fuel, and a second fuel that is an exhaust fuel of the fuel cell (53). (2), the turbine (3) for extracting rotational power from the combustion gas, the generator (4) driven by the turbine (3), and the flow rate of the first fuel supplied to the combustor (2). A first fuel valve (6), a second fuel valve (7) for controlling the flow rate of the second fuel supplied to the combustor (2), a pressure detector (13, 14), and a second fuel valve control. Part (62). The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system is as follows: (a) the pressure detector (13, 14) is the primary side pressure of the second fuel valve (7) and the difference between the primary side pressure and the secondary side pressure; A step of detecting any one of the pressure and outputting as a pressure detection value; and (b) when the second fuel valve control unit (62) has detected the pressure detection value below the pressure threshold value, And 7) controlling to reduce the opening degree.

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。   In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, the step (b) includes: (b1) the second fuel valve control unit (62) has a pressure detection value equal to or lower than the first pressure threshold as the pressure threshold. At a time, the opening degree of the second fuel valve (7) is controlled to be fully closed.

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。   In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system, the step (b1) includes (b11) the second fuel valve control unit (62), and the detected pressure value is equal to or lower than the second pressure threshold value as the pressure threshold value. A step of controlling the opening of the second fuel valve (7) to be a first opening that is smaller than fully open and larger than fully closed; and (b12) the second fuel control unit (62) detects the pressure. When the value falls below a third pressure threshold value as a pressure threshold value smaller than the second pressure threshold value, the opening degree of the second fuel valve (7) is controlled to become a second opening degree value smaller than the first opening degree. Including the step of.

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。   In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, the fuel cell gas turbine combined power generation system includes a rotation speed detector (12) that detects the rotation speed of the turbine (3) and outputs the rotation speed detection value, A power generation output detector (11) for detecting the power generation output of the machine (4) and outputting it as a power generation output detection value, and the opening of the first fuel valve (6) based on the power generation output detection value and the first power generation output target value A first fuel valve control unit (61) that controls the power generation, and a power generation output control unit (63) that controls the power generation output based on the rotation speed detection value. The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system is as follows: (c) the second fuel valve control unit (62) opens the second fuel valve (7) based on the power generation output detection value and the second power generation output target value. The method further includes the step of controlling the degree. The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value.

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。   In the fuel cell gas turbine combined power generation system control method described above, the fuel cell gas turbine combined power generation system includes a second operation mode in which the combustor (2) uses the first fuel and the second fuel, and the combustor (2 ) Further includes a central control unit (60) for outputting an operation mode signal indicating one of the first operation modes using only the first fuel. The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system includes the step (b), the step (b2), the central control unit (60), from the second operation mode to the first operation mode when the detected pressure value is equal to or lower than the pressure threshold value. And (b3) the second fuel valve control section (62) fully closes the opening of the second fuel valve (7) based on the operation mode signal. Controlling.

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。   In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, the fuel cell gas turbine combined power generation system includes a rotation speed detector (12) that detects the rotation speed of the turbine (3) and outputs the rotation speed detection value, A power generation output detector (11) for detecting the power generation output of the machine (4) and outputting it as a power generation output detection value, and the opening of the first fuel valve (6) based on the power generation output detection value and the first power generation output target value A first fuel valve control unit (61) that controls the power generation, and a power generation output control unit (63) that controls the power generation output based on the rotation speed detection value. The first fuel valve control unit (61) outputs a first fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the first power generation output target value. ) And a first fuel valve operation rotational speed control unit (25) that outputs a first fuel valve operation rotational speed control operation amount based on the rotational speed detection value and the rotational speed target value. The second fuel valve control unit (62) outputs a second fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the second power generation output target value. ). The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value. The power generation output control section (63) includes a power generation output operation rotation speed control section (23a) that outputs a power generation output operation rotation speed control operation amount based on the rotation speed detection value and the rotation speed target value. In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system, (d) when the operation mode signal indicates the first operation mode, the first fuel valve control unit (61) sets the first fuel valve operation rotation speed control operation amount as the first operation mode signal. The opening degree of one fuel valve (6) is controlled, the second fuel valve control unit (62) controls the second fuel valve (7) to be fully closed, and the power generation output control unit (63) A step of controlling the power generation output with a predetermined power generation output first operation amount; and (e) when the operation mode signal indicates the second operation mode, the first fuel valve control unit (61) outputs the first fuel valve operation power generation output. The opening degree of the first fuel valve (6) is controlled by the control operation amount, and the second fuel valve control unit (62) opens the opening degree of the second fuel valve (7) by the second fuel valve operation power generation output control operation amount. And the power generation output control unit (63) further includes a step of controlling the power generation output with the power generation output operation rotation speed control operation amount. Comprising.

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。   In the fuel cell gas turbine combined power generation system control method described above, the fuel cell gas turbine combined power generation system is provided in the middle of the fuel pipe (42b) for supplying the second fuel to the combustor (2). A third fuel valve (15) that branches off and a third fuel valve control unit (64) are further provided. The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system is as follows: (f) When the primary pressure as the pressure detection value is equal to or lower than the first pressure set value, the third fuel valve control unit (64) The step of controlling to open (15) is further provided.

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。   In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system described above, (g) the third fuel valve control unit (64) is configured such that when the primary pressure becomes equal to or lower than the second pressure set value, the third fuel valve (15) The method further includes a step of controlling to narrow down.

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。   The program of the present invention causes a computer to execute the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to any one of the above.

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。   According to the present invention, it is possible to reliably prevent the backflow of fuel and the occurrence of backfire from the gas turbine side to the fuel cell side while maintaining stable operation of the gas turbine and the fuel cell.

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。   Embodiments of a fuel cell gas turbine combined power generation system and a control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

（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。 (First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. This fuel cell gas turbine combined power generation system includes a compressor 1, a combustor 2, a turbine 3, a DC generator 4, a shaft 5, a first fuel valve 6, a second fuel valve 7, an inverter 8, a power generation output detector 11, Rotational speed detector 12, pressure gauge 13, pressure gauge 14, third fuel valve 15, first fuel supply pipe 41, second fuel supply pipe 42 (42a, 42b, 42c), regenerative heat exchanger 51, air preheater 52, a solid oxide fuel cell (SOFC) 53, a compressor 54, and a control unit 600.

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。   The compressor 1, the turbine 3, and the DC generator 4 are connected by a shaft 5. The compressor 1 compresses the air sucked through the filter and supplies the compressed air to the SOFC 53 through the regenerative heat exchanger 51 and the air preheater 52. The combustor 2 burns fuel using the air discharged from the SOFC 53, and generates high-temperature combustion gas. The turbine 3 drives the compressor 1 and the DC generator 4 with the rotational power obtained by the expansion of the combustion gas. The DC generator 4 is driven by a turbine 3 (example: gas turbine) to generate power. The inverter 8 converts the power generated by the DC generator 4 into AC and supplies it to the power system.

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。   This fuel cell gas turbine combined power generation system uses two types of fuels, a first fuel and a second fuel, as fuel for the combustor 2. Here, the first fuel is stably supplied from a first fuel supply source (not shown) in an amount necessary for the operation of the fuel cell gas turbine combined power generation system. An example of the first fuel supply source is a fuel tank. And as a 1st fuel, city gas or LP gas is illustrated. In this embodiment, it is city gas. On the other hand, the second fuel is exhausted fuel gas discharged from the anode 53-2 of the SOFC 53.

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。   The regenerative heat exchanger 51 heat-exchanges the turbine exhaust gas discharged from the turbine 3 and the air supplied from the compressor 1 to the SOFC 53 and heats the air supplied to the SOFC 53. The air preheater 52 further heats the air heated by the regenerative heat exchanger 51. The compressor 54 supplies the city gas (first fuel) to the combustor 2 through the first fuel supply pipe 41 and also supplies it to the anode 53-2 of the SOFC 53 through the second fuel supply pipe 42a. The SOFC 53 generates power by a chemical reaction between oxygen contained in the air supplied to the cathode 53-1, and city gas supplied to the anode 53-2. The air discharged from the cathode 53-1 of the SOFC 53 is supplied to the combustor 2. Exhaust fuel gas (second fuel) discharged from the anode 53-2 of the SOFC 53 is supplied to the combustor 2 through the second fuel supply pipe 42b.

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。 The first fuel valve 6 is provided in the middle of the first fuel supply pipe 41 and adjusts the supply of the first fuel to the combustor 2 under the control of the control unit 600. The second fuel valve 7 is provided in the middle of the second fuel supply pipe 42 b and adjusts the supply of the second fuel to the combustor 2 under the control of the control unit 600. The third fuel valve 15 is an air discharge valve provided in the second fuel supply pipe 42c branched from the second fuel supply pipe 42b. The third fuel valve 15 controls the supply of the second fuel to the combustor 2 and the primary pressure (pressure on the SOFC 53 side) P 1 of the second fuel valve 7 in the second fuel supply pipe 42 b under the control of the control unit 600. Adjust.

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。 The rotation speed detector 12 detects the rotation speed of the turbine 3 and outputs a rotation speed detection value PV2. The power generation output detector 11 detects the power generation output W of the DC generator 4 and outputs a power generation output detection value PV1. Pressure gauge 13 detects the primary pressure (SOFC53 side pressure) P 1 of the second fuel valve 7 in the second fuel supply pipe 42b, and outputs the primary-side pressure detection value PV41. Pressure gauge 14, the secondary-side pressure of the second fuel valve 7 in the second fuel supply pipe 42b detects (turbine 3 side pressure) P 2, and outputs the secondary pressure detected value PV42. The pressure gauge 13 and 14, as one of the pressure measuring instrument, the primary pressure P 1, may be configured to output a secondary pressure P 2, and their pressure difference (P 1 -P 2).

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。   The control unit 600 includes a central control unit 60, a first fuel valve control unit 61, a second fuel valve control unit 62, a power generation output control unit 63, and a third fuel valve control unit 64. The central control unit 60 determines the first fuel based on at least one of the power generation output command S, the rotation speed detection value PV2, the power generation output detection value PV1, the primary pressure detection value PV41, and the secondary pressure detection value PV42. The valve control unit 61, the second fuel valve control unit 62, the power generation output control unit 63, and the third fuel valve control unit 64 are controlled.

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。   The first fuel valve control unit 61 includes various control signals from the central control unit 60, and various input signals of the rotation speed detection value PV2, the power generation output detection value PV1, the primary side pressure detection value PV41, and the secondary side pressure detection value PV42. The first fuel valve 6 is controlled based on at least one of the following. The second fuel valve control unit 62 controls the second fuel valve 7 based on at least one of the various input signals. The power generation output control unit 63 controls the inverter 8 based on at least one of the various input signals. The third fuel valve control unit 64 controls the third fuel valve 15 based on at least one of the various input signals.

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。   FIG. 3 and FIG. 4 are block diagrams showing the configuration of the control unit and the connection relationship with other devices.

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。   FIG. 3A shows a connection relationship among the central control unit 60, the first fuel valve control unit 61, and other devices. Based on the power generation output command S, the central control unit 60 outputs the first power generation output target value SV1. The first power generation output target value SV1 is equal to the lower limit value of the power generation output capable of appropriately operating the gas turbine power plant.

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）。   The first fuel valve control unit 61 has an adjustment unit 21. The adjustment unit 21 outputs the first fuel valve operation amount MV1 by the control calculation HC1 based on the power generation output detection value PV1 and the first power generation output target value SV1. The opening degree of the first fuel valve 6 is adjusted according to the first fuel valve operation amount MV1. That is, the adjustment unit 21 performs control to make the generated power output detection value PV1 coincide with the first generated power output target value SV1 (generated power lower limit control).

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。   FIG. 3B shows a connection relationship among the central control unit 60, the second fuel valve control unit 62, and other devices. The central controller 60 outputs the second power generation output target value SV2 based on the power generation output command S. The second power generation output target value SV2 is equal to the upper limit value of the power generation output at which the gas turbine power plant can be appropriately operated.

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。 The central control unit 60 further primary pressure detected value PV41 is the first pressure threshold value P SET1 less, or, the differential pressure between the primary side pressure detection value PV41 and the secondary side pressure detection value PV42 (PV41-PV42> 0) Is equal to or lower than the second pressure threshold value P SET2 , the operation mode signal A and the second fuel valve operation amount MV2b are output. Here, the first pressure threshold value P SET1 and the second pressure threshold value P SET2 indicate that the fuel flows backward or back from the secondary side (turbine 3 side) to the primary side (SOFC 53 side) of the second fuel valve 7 at a lower pressure. Set the pressure at which fire may occur. The second fuel valve operation amount MV2b is an operation amount that fully closes the opening of the second fuel valve 7.

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）。   The second fuel valve control unit 62 includes the adjusting unit 22 and the switching unit 31. The adjusting unit 22 outputs the second fuel valve operation amount MV2a by the control calculation HC2 based on the power generation output detection value PV1 and the second power generation output target value SV2. When the operation mode signal A is not input, the switching unit 32 outputs the second fuel valve operation amount MV2a as the second fuel valve operation amount MV2. In this case, the opening degree of the second fuel valve 7 is adjusted according to the second fuel valve operation amount MV2. That is, the adjustment unit 22 performs control to make the generated power output detection value PV1 coincide with the second generated power output target value SV2 (generated power upper limit control).

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。   On the other hand, when the operation mode signal A is input, the second fuel valve operation amount MV2b is output as the second fuel valve operation amount MV2. Thereby, the opening degree of the second fuel valve 7 is fully closed according to the second fuel valve operation amount MV2b. Due to the operation of the central control unit 60 and the switching unit 31, the pressure at which fuel may flow backward or backfire from the secondary side (turbine 3 side) to the primary side (SOFC 53 side) of the second fuel valve 7 may occur. The second fuel valve 7 can be fully closed. By fully closing the second fuel valve 7, it becomes possible to prevent the backflow of fuel and the backfire.

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。   FIG. 4A shows a connection relationship among the central control unit 60, the power generation output control unit 63, and other devices. Based on the power generation output command S, the central control unit 60 outputs the rotation speed target value SV3. The power generation output control unit 63 has an adjustment unit 23. The adjusting unit 23 outputs the power generation output manipulated variable MV3 by the control calculation XC1 based on the rotation speed detection value PV2 and the rotation speed target value SV3. The inverter 8 adjusts the power generation output of the DC generator 4 according to the power generation output manipulated variable MV3. As the power generation output increases, the power required to drive the DC generator 4 increases. As a result, the rotational speed of the turbine 3 decreases. On the contrary, when the power generation output decreases, the power required to drive the DC generator 4 decreases. As a result, the rotational speed of the turbine 3 increases. That is, the adjusting unit 23 performs control to make the rotation speed detection value PV2 coincide with the rotation speed target value SV3.

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。   FIG. 4B shows a connection relationship among the central control unit 60, the third fuel valve control unit 64, and other devices. The third fuel valve control unit 64 outputs the pressure set value SV4 based on the power generation output command S. The central control unit 60 has an adjustment unit 24. The adjusting unit 24 outputs the third fuel valve operation amount MV4 by the control calculation HC3 based on the primary pressure detection value PV41. Here, the control calculation HC3 outputs the third fuel valve operation amount MV4 that fully opens the third fuel valve 15 when the primary pressure detection value PV41 ≧ the pressure setting value SV4. When the primary pressure detection value PV41 <the pressure set value SV4, the third fuel valve operation amount MV4 that fully closes the third fuel valve 15 is output. The opening degree of the third fuel valve 15 is adjusted according to the third fuel valve operation amount MV4. The pressure set value SV4 is set to the upper limit value of the fuel pressure allowed in the SOFC 53. If the pressure is higher than that, the SOFC 53 may be damaged. Therefore, the third fuel valve 15 that is a discharge valve is fully opened to release the pressure.

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。   When the primary pressure detection value PV41 becomes equal to or higher than the pressure setting value SV4, the third fuel valve 15 is fully opened, so that the pressure in the second fuel supply pipe 42b can be released from the third fuel valve 15. As a result, a pressure higher than the fuel pressure allowed in the SOFC 53 is hardly applied to the SOFC 53 via the second fuel supply pipe 42b. As a result, damage to the SOFC 53 can be prevented.

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。   Here, the central control unit 60, the first fuel valve control unit 61, the second fuel valve control unit 62, the power generation output control unit 63, and the third fuel valve control unit 64 include a control circuit, a regulator, It may be configured with hardware that combines circuits and equipment such as a switch, or it may be configured with an information processing device such as a personal computer and software (program) installed in the information processing device. You may comprise by the combination with software.

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。   Next, the operation (control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system) of the first embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 shows the opening of the first fuel valve 6 and the second fuel valve after the second fuel supply source is in a steady state when the second fuel supply capability is high, intermediate, and low. 7 is a table showing the opening degree of 7 and the power generation output W. Here, “the second fuel supply capacity is“ high ”” means that only the control by the adjusting unit 23 is performed, the opening of the first fuel valve 6 is 0% without the control by the controllers 21 and 22, and the second fuel is supplied. This means that when the opening degree of the valve 7 is fixed to 100%, the second fuel is supplied with the power generation output W exceeding the second power generation output target value SV2. Similarly, when the second fuel supply capacity is “intermediate”, when the opening of the first fuel valve 6 is fixed to 0% and the opening of the second fuel valve 7 is fixed to 100%, the power generation output W is the first power generation. It means that the second fuel is supplied that is equal to or greater than the output target value SV1 and equal to or less than the second power generation output target value SV2. The second fuel supply capacity is “low” when the opening of the first fuel valve 6 is fixed to 0% and the opening of the second fuel valve 7 is fixed to 100%. The second fuel that is less than SV1 is supplied.

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。   In the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system, in a steady state, the adjusting unit 21 operates the opening of the first fuel valve 6 so as to bring the power generation output W closer to the first power generation output target value SV1. The adjusting unit 22 operates the opening degree of the second fuel valve 7 so as to bring the power generation output W closer to the second power generation output target value SV2. The adjusting unit 23 operates the power generation output W of the DC generator 4 so as to maintain the rotation speed at the rotation speed target value SV3. As necessary, the adjusting unit 24 controls the third fuel valve 15 so as to make the differential pressure detection value PV4 larger than the pressure setting value SV.

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）。   Therefore, when the second fuel supply capacity is “high”, the first fuel valve opening is 0% in the steady state, the second fuel valve opening is an intermediate opening between 0% and 100%, and the power output W Becomes equal to the second power generation output target value SV2, and the rotation speed becomes equal to the rotation speed target value SV3 (generated power upper limit control). When the second fuel supply capacity is “intermediate”, the first fuel valve opening is 0%, the second fuel valve opening is 100% in the steady state, and the power generation output W is the first power generation output target value SV1. The value is equal to or smaller than the second power generation output target value SV2, and the rotational speed is equal to the rotational speed target value SV3. Further, when the second fuel supply capacity is “low”, the first fuel valve opening is higher than 0% in the steady state (repels), the second fuel valve opening is 100%, and the power generation output W Becomes equal to the first power generation output target value SV1, and the rotation speed becomes equal to the rotation speed target value SV3 (generated power lower limit control).

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。   In the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system, power generation is performed by using the second fuel so that the power generation output W is not less than the first power generation output target value SV1 and not more than the second power generation output target value SV2. The first fuel is used to compensate for the shortage of the second fuel only when the power generation output W does not reach the first power generation output target value SV1 with the second fuel alone. For this reason, in this fuel cell gas turbine combined power generation system, the utilization efficiency of the second fuel is high. Further, even when the supply amount of the second fuel fluctuates with time and the second fuel supply capability is low, the operation of the gas turbine power plant is stabilized. Furthermore, by keeping the rotation speed constant, the gas turbine is prevented from tripping.

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。 Here, in the steady state of the fuel cell gas turbine combined power generation system, the central control unit 60 monitors the primary pressure P 1 (primary side pressure detection value PV41) of the second fuel valve 7. Then, the primary side pressure detection value PV41 when it becomes less than the first pressure threshold P SET1, the central control unit 60 outputs the operation mode signal A and a second fuel valve operation amount MV2b. This is because the fuel may flow backward or backfire from the secondary side to the primary side of the second fuel valve 7. The second fuel valve control unit 62 fully closes the second fuel valve 7 based on the operation mode signal A and the second fuel valve operation amount MV2b. As a result, since the secondary side and the primary side of the second fuel valve 7 are completely shut off, it becomes possible to reliably prevent fuel backflow and backfire.

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。 Alternatively, in the steady state of the fuel cell gas turbine combined power generation system, the central control unit 60 performs the primary pressure P 1 (primary pressure detection value PV 41) and the secondary pressure P 2 (secondary) of the second fuel valve 7. The differential pressure (PV41−PV42> 0) with respect to the detected side pressure value PV42) is monitored. When the pressure difference becomes equal to or lower than the second pressure threshold value P SET2 , the central control unit 60 outputs the operation mode signal A and the second fuel valve operation amount MV2b. This is because the fuel may flow backward or backfire from the secondary side to the primary side of the second fuel valve 7. The second fuel valve control unit 62 fully closes the second fuel valve 7 based on the operation mode signal A and the second fuel valve operation amount MV2b. As a result, since the secondary side and the primary side of the second fuel valve 7 are completely shut off, it becomes possible to reliably prevent fuel backflow and backfire.

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。   At this time, the second fuel valve 7 is fully closed and the flow rate of the second fuel becomes zero. That is, in FIG. 5, the second fuel supply capability of the second fuel supply source is “low”. However, even in this case, as described above, the first fuel valve control unit 61 controls the first fuel valve 6 to an appropriate opening degree. That is, the power generation output W is controlled by the lower limit (generated power lower limit control), and the rotation speed does not decrease, so that the turbine 3 can be prevented from tripping.

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。 Here, at the fully closed of the second fuel valve 7 in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system, there is a possibility that the primary pressure P 1 of the second fuel supply pipe 42b rises rapidly. In such a case, the third fuel valve control unit 64 detects the primary pressure detection value PV41 ≧ pressure set value SV4, and outputs a third fuel valve operation amount MV4 that fully opens the third fuel valve 15. As a result, the third fuel valve 15 that is the discharge valve is fully opened, and the primary pressure of the second fuel valve 7 in the second fuel supply pipe 42b can be released. Thereby, it is possible to suppress an increase in the primary pressure. Then, it becomes possible to prevent fuel pressure fluctuation at the anode 53-2 of the SOFC 53 and damage to the SOFC 53.

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。   This fuel cell gas turbine combined power generation system is economically superior because it generates power using the second fuel that is a byproduct of SOFC53. Here, since the second fuel is generated as a by-product in the SOFC 53, the supply amount is not controlled so as to be suitable for the power generation of the turbine 3. Moreover, since the second fuel has a low calorific value per volume, it is not efficient to store and use it in the tank. Therefore, it is suitable for power generation using flammable gas generated as a by-product as fuel. In particular, by using the second fuel for power generation without storing it, the thermal energy of the second fuel can also be used.

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。   In this fuel cell gas turbine combined power generation system, it is more preferable to use a small micro gas turbine as the gas turbine. This is because the present invention can also be applied when the amount of second fuel generated in the second fuel supply source is small. When the amount of the second fuel generated in the second fuel supply source is large, it is preferable to install a plurality of fuel cell gas turbine combined power generation systems for one second fuel supply source.

（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。 (Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the second embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. Since FIG. 2 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. However, the second fuel valve control unit 62 is different from the first embodiment.

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。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control unit and the connection relationship between the second fuel valve control unit 62 and other devices. In addition, about the connection relationship between the 1st fuel valve control part 61, the electric power generation output control part 63, the 3rd fuel valve control part 64, the central control part 60, and another apparatus, FIG. 3 (A) and FIG. 4 (A), respectively. ) And FIG. 4B, the description thereof is omitted.

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。   Referring to FIG. 6, central control unit 60 outputs second power generation output target value SV2 based on power generation output command S. The second power generation output target value SV2 is equal to the upper limit value of the power generation output at which the gas turbine power plant can be appropriately operated.

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。 The central controller 60 further determines a differential pressure between the primary pressure detection value PV41 and the secondary pressure detection value PV42 (PV41-PV42> 0) or a predetermined pressure at which the primary pressure detection value PV41 is equal to or less than a threshold value. When the range is reached, the second fuel valve operation amount MV2c corresponding to the pressure range is output. At the same time, an alarm 39 is issued to notify the outside. Here, the predetermined pressure range is set as follows, for example.
(A) An example when judging by differential pressure (PV41-PV42) First threshold pressure: 0.03 MPa, second threshold pressure: 0.01 MPa
When 0.03 MPa <differential pressure, second fuel valve operation amount MV2c: 100% (fully open)
When 0.01 MPa <differential pressure ≦ 0.03 MPa, second fuel valve operation amount MV2c: 50%
When differential pressure ≦ 0.01 MPa, second fuel valve operation amount MV2c: 0% (fully closed)
(B) An example when judging by the primary pressure detection value PV41 First threshold pressure: 1.03 MPa, second threshold pressure 1.01 MPa
When 1.03 MPa <PV41, second fuel valve operation amount MV2c: 100% (fully open)
When 1.01 MPa <PV41 ≦ 1.03 MPa, the second fuel valve operation amount MV2c: 50%
When PV41 ≦ 1.01 MPa, second fuel valve operation amount MV2c: 0% (fully closed)
However, in the above example, 0.01 MPa in the case of (a), 1.01 MPa in the case of (b), and the pressure from the secondary side of the second fuel valve 7 (the turbine 3 side) to the primary side The pressure is such that the fuel may flow backward (SOFC53 side) or backfire may occur. The second fuel valve operation amount MV2c is an operation amount indicating the opening degree of the second fuel valve 7. In the alarm 39, the setting of the alarm level is changed in response to the change in the differential pressure (a) and the change in the pressure (b).

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。   The second fuel valve control unit 62 includes an adjustment unit 22, a switching unit 32, and a change rate limiter 33. The adjusting unit 22 outputs the second fuel valve operation amount MV2a by the control calculation HC2 based on the power generation output detection value PV1 and the second power generation output target value SV2. The change rate limiter 33 limits the change rate so that the second fuel valve operation amount MV2c falls within a predetermined change rate (operation amount / time). Thereby, the second fuel valve 7 is gradually tightened to a predetermined opening degree. The switching unit 32 outputs the smaller one of the second fuel valve operation amount MV2a and the second fuel valve operation amount MV2c as the second fuel valve operation amount MV2. In this case, the opening degree of the second fuel valve 7 is adjusted according to the second fuel valve operation amount MV2. However, the change rate limiter 33 is unnecessary if it is not necessary to limit the change in the change rate.

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。 That is, if the second fuel valve operation amount MV2a <the second fuel valve operation amount MV2c, the control is performed so that the power generation output detection value PV1 based on the second fuel valve operation amount MV2a matches the second power generation output target value SV2. (Generated power upper limit control).
On the other hand, if the second fuel valve operation amount MV2a> the second fuel valve operation amount MV2c, a control for narrowing the opening of the second fuel valve 7 based on the second fuel valve operation amount MV2c is performed. By such a narrowing operation of the second fuel valve 7, when the pressure approaches the pressure at which the fuel may flow backward or backfire from the secondary side to the primary side of the second fuel valve 7, or When it becomes, the 2nd fuel valve 7 can be restrict | squeezed to an appropriate opening degree, or can be fully closed. By narrowing or fully closing the second fuel valve 7, it becomes possible to prevent fuel backflow and backfire.

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。   However, the setting of the predetermined pressure range ((a) and (b)) is an example, and the present invention is not limited to these values. For example, the pressure range may be increased to four or more steps instead of three steps, or the pressure increment may be further reduced.

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。   Next, the operation (control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system) of the first embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention will be described with reference to FIGS. However, only the operation of the second fuel valve control unit 62 different from the first embodiment will be described here.

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。 In the steady state of the fuel cell gas turbine combined power generation system, the central control unit 60 performs the primary pressure P 1 (primary pressure detection value PV 41) and the secondary pressure P 2 (secondary pressure) of the second fuel valve 7. The differential pressure (PV41−PV42> 0) from the detected value PV42) is monitored. When the differential pressure falls within any of the ranges described in “(a) Example of determination based on differential pressure”, the central control unit 60 determines the second fuel valve operation amount MV2c corresponding to the range. Is output. This is because the fuel may flow backward from the secondary side to the primary side of the fuel second fuel valve 7 or backfire may occur. At the same time, an alarm 39 is issued to warn that the differential pressure has decreased.

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。 Alternatively, in the steady state of the fuel cell gas turbine combined power generation system, the central control unit 60 monitors the primary pressure P 1 (primary pressure detection value PV41) of the second fuel valve 7. When the primary pressure detection value PV41 falls within any of the ranges described in “(b) Example of determination using the primary pressure detection value PV41”, the central control unit 60 corresponds to the range. The second fuel valve operation amount MV2c is output. This is because the fuel may flow backward from the secondary side to the primary side of the fuel second fuel valve 7 or backfire may occur. At the same time, warning that to alarm the alarm 39 primary pressure P 1 is smaller.

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。 At this time, the second fuel valve 7 is controlled by the smaller one of the second fuel valve operation amount MV2c and the second fuel valve operation amount MV2b. As a result, the opening of the second fuel valve 7 becomes smaller, and the flow path between the secondary side and the primary side of the second fuel valve 7 is narrowed or shut off. It becomes possible to prevent appropriately. By the operation, if the difference pressure or recovery primary pressure P 1, the central control unit 60, the output of the second fuel valve operation amount MV2c stop, return to normal operation.

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。   At this time, in FIG. 5, the second fuel supply capability of the second fuel supply source becomes “intermediate” or “low”. However, even in this case, as described above, the first fuel valve control unit 61 controls the first fuel valve 6 to an appropriate opening degree. That is, the power generation output W is controlled by the intermediate value or the lower limit value of the power generation output control, and the rotation speed does not decrease, so that the turbine 3 can be prevented from tripping.

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。 In this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, it is possible to cope with an abnormality in the differential pressure or the primary pressure P 1 without performing an abrupt operation of fully closing the second fuel valve 7.

（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。 (Third embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. Since FIG. 2 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. However, the first fuel valve control unit 61, the second fuel valve control unit 62, and the power generation output control unit 63 are different from those of the first embodiment.

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。   In this fuel cell gas turbine combined power generation system, first, the turbine 3 is operated using only city gas (first fuel), and air is supplied to the cathode 53-1 of the SOFC 53. Next, city gas is supplied to the anode 53-2 of the SOFC 53 to generate power by the SOFC 53. Then, power is generated by the DC generator 4 using the SOFC exhaust gas (second fuel) discharged from the SOFC 53. Therefore, in this fuel cell gas turbine combined power generation system, power is generated by the DC generator 4 using SOFC exhaust gas (second fuel) as fuel from the first operation mode using only city gas (first fuel) as fuel. It is necessary to switch to the second operation mode. The configuration of the control system and the control method for that purpose will be described below.

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。   First, the central control unit 60, the first fuel valve control unit 61, the second fuel valve control unit 62, and the power generation output control unit 63 will be described with reference to FIG. Note that the third fuel valve control unit 64 is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. FIG. 7 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit and the connection relationship between other devices.

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。   FIG. 7A shows a connection relationship among the central control unit 60, the first fuel valve control unit 61, and other devices. The central control unit 60 outputs the operation mode signal C, the first power generation output target value SV1, and the rotation speed target value SV3 based on the power generation output detection value PV1 and the power generation output command S.

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。   The first fuel valve control unit 61 includes adjustment units 21 a and 25 and a switching unit 34. The adjustment unit 21a outputs the first fuel valve operation amount MV1b based on the power generation output detection value PV1, the operation mode signal C, the first power generation output target value SV1, and the first fuel valve operation amount MV1. The adjustment unit 25 outputs the first fuel valve operation amount MV1a based on the rotation speed detection value PV2, the operation mode signal C, and the rotation speed target value SV3. The switching unit 34 outputs one of the first fuel valve operation amount MV1a and the first fuel valve operation amount MV1b as the first fuel valve operation amount MV1 in accordance with the input operation mode signal C. The opening degree of the first fuel valve 6 is adjusted according to the first fuel valve operation amount MV1.

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。   FIG. 7B shows a connection relationship among the central control unit 60, the second fuel valve control unit 62, and other devices. The central control unit 60 outputs the operation mode signal C and the second power generation output target value SV2 based on the power generation output detection value PV1, the power generation output command S, and the second fuel valve operation amount MV2.

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。 The central control unit 60 further determines that the primary pressure detection value PV41 is equal to or less than the third pressure threshold value PSET3 , or the differential pressure between the primary pressure detection value PV41 and the secondary pressure detection value PV42 (PV41−PV42> 0). If it is less than the fourth pressure threshold P SET4, and outputs the operation mode signal C for the operation mode 1 from the operation mode 2, and a second fuel valve operation amount MV2e. Here, the third pressure threshold value P SET3 and the fourth pressure threshold value P SET4 indicate that the fuel flows backward or back from the secondary side (turbine 3 side) to the primary side (SOFC 53 side) of the second fuel valve 7 at a pressure lower than that. Set the pressure at which fire may occur.

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。   The second fuel valve control unit 62 includes an adjustment unit 22 a and a switching unit 35. The adjusting unit 22a outputs the second fuel valve operation amount MV2d based on the power generation output detection value PV1, the operation mode signal C, the second power generation output target value SV2, and the second fuel valve operation amount MV2. The switching unit 35 outputs one of the second fuel valve operation amount MV2d and the second fuel valve operation amount MV2e as the second fuel valve operation amount MV2 according to the input operation mode signal C. The opening degree of the second fuel valve 7 is adjusted according to the second fuel valve operation amount MV2.

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。   FIG. 7C shows a connection relationship among the central control unit 60, the power output control unit 63, and other devices. The central control unit 60 outputs the operation mode signal C and the rotation speed target value SV3 based on the power generation output detection value PV1, the power generation output command S, and the power generation output operation amount MV3.

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。 The central control unit 60 further determines that the primary pressure detection value PV41 is equal to or less than the third pressure threshold value PSET3 , or the differential pressure between the primary pressure detection value PV41 and the secondary pressure detection value PV42 (PV41−PV42> 0). If it is less than the fourth pressure threshold P SET4, and the operation mode signal C for the operation mode 1 from the operation mode 2, and outputs the power output operation amount MV3b.

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   The power generation output control unit 63 includes an adjustment unit 23 a and a switching unit 36. The adjustment unit 23a outputs the power generation output operation amount MV3a based on the rotation speed detection value PV2, the operation mode signal C, the rotation speed target value SV3, and the power generation output operation amount MV3. The switching unit 36 outputs one of the power generation output operation amount MV3a and the power generation output operation amount MV3b as the power generation output operation amount MV3 according to the input operation mode signal C. The inverter 8 adjusts the power generation output of the DC generator 4 according to the power generation output manipulated variable MV3.

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。 In the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention, the first operation mode when the operation mode signal C is “0” and the second operation mode when the operation mode signal C is “1”. There are two modes of operation. However, in the first operation mode, an operation for controlling the rotation speed of the turbine 3 to be constant by adjusting the opening degree of the first fuel valve 6 is performed. The opening degree of the second fuel valve 7 is fixed or fully closed, and the power generation output is input. The first operation mode is, for example, a case where the turbine 3 is operated only with the first fuel before starting operation of the SOFC 53 at the time of starting the fuel cell gas turbine combined power generation system. On the other hand, in the second operation mode, an operation for controlling the rotational speed of the turbine 3 to be constant by adjusting the power generation output is performed. The opening degree of the second fuel valve 7 is open, and the opening degree of the first fuel valve 6 is controlled by the power generation output lower limit control so that the power generation output does not become lower than the lower limit value. The second operation mode is, for example, a mode in which the turbine 3 is operated with the first fuel and the second fuel after the start of the operation of the SOFC 53 at the time of starting the fuel cell gas turbine combined power generation system.
Switching from the first operation mode to the second operation mode is performed by the operation mode signal C.

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。   Switching of the operation mode in the case of normal operation will be described with reference to FIGS. 5 and 8 to 10. Here, FIG. 8 is a flowchart showing the transition of the control state in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. FIG. 9 is a table showing the contents of each control state in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. FIG. 10 shows an example of operation control in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention.

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。   As shown in FIG. 8, the control state in the normal operation includes a control state A to a control state G. If the conditions T1 to T6 are satisfied in each control state, a transition is made to the next control state.

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。   The control contents in the control state A of the normal operation will be described with reference to FIGS. The operation mode is the first operation mode in the control states A to C. In the control states A to C, the central control unit 60 outputs the operation mode signal C = “0”. The adjustment unit 25 determines the first fuel valve operation amount MV1a by the control calculation XC2 based on the rotation speed detection value PV2 and the rotation speed target value SV3 in the control states A to C. The central control unit 60 causes the first power generation output target value SV1 to track the power generation output detection value PV1 in the control states A to C. The adjustment unit 21a causes the first fuel valve operation amount MV1b to track the first fuel valve operation amount MV1 in the control states A to C. The first fuel valve operation amount MV1 is the same as the first fuel valve operation amount MV1a in the control states A to C. This is because in the control states A to C, the switching unit 34 outputs the power generation output operation amount MV1a as the power generation output operation amount MV1.

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。   The central control unit 60 keeps the second fuel valve operation amount MV2e constant at the valve opening 0% in the control states A to C. The central control unit 60 causes the power generation output target value SV2 to track the power generation output detection value PV1 in the control states A to C. The adjustment unit 22a causes the second fuel valve operation amount MV2d to track the second fuel valve operation amount MV2 in the control states A to C. The second fuel valve operation amount MV2 is the same as the second fuel valve operation amount MV2e in the control states A to C. This is because in the control states A to C, the switching unit 35 outputs the power generation output operation amount MV2e as the power generation output operation amount MV2.

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。   The central control unit 60 keeps the power generation output manipulated variable MV3b constant at 0 kW. The adjusting unit 23a causes the power generation output operation amount MV3a to track the power generation output operation amount MV3 in the control states A to C. The rotation speed target value SV3 is constant at 63,000 rpm throughout the control states A to G. The power generation output operation amount MV3 is the same as the power generation output operation amount MV3b in the control states A to C. This is because in the control states A to C, the switching unit 36 outputs the power generation output operation amount MV3b as the power generation output operation amount MV3.

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。   The operation control in the control state A will be described with reference to FIG. In the control state A, the gas turbine is operated only with city gas (first fuel), and the DC generator 4 is not generating power. Looking at the rotational speed of the turbine 3, the rotational speed target value SV3 is constant at 63,000 rpm. The rotation speed detection value PV2 is constant at 63,000 rpm so that the adjusting unit 25 operates the opening of the first fuel valve 6 so that the rotation speed detection value PV2 matches the rotation speed target value SV3. Looking at the power generation output, the power generation output detection value PV1, the first power generation output target value SV1, the second power generation output target value SV2, and the power generation output manipulated variable MV3 (= MV3b) are constant at 0 kW. Looking at the opening degree of the first fuel valve 6, the first fuel valve operation amount MV1 (= MV1a) is constant at 40%. Looking at the second fuel valve opening, the second fuel valve operation amount MV2 (= MV2e) is constant at 0%.

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）。   In the control state A, when the central control unit 60 receives the power generation output command S (condition T1), the control state transitions to the control state B (see FIG. 8). When transitioning to the control state B, the central control unit 60 increases the power generation output manipulated variable MV3b in a ramp shape at 5 kW / min (see FIG. 9C).

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。   Operation control in the control state B will be described with reference to FIG. Since the power generation output operation amount MV3b increases like a ramp at 5 kW / min, the power generation output operation amount MV3 (= MV3b) increases, and the power generation output detection value PV1 increases. Since the first power generation output target value SV1 and the second power generation output target value SV2 track the power generation output detection value PV1, they increase in the same manner as the power generation output operation amount MV3. Looking at the rotational speed of the turbine 3, the rotational speed detection value PV2 once decreases from 63,000 rpm and rises, and is held again at 63,000 rpm. This is because the rotational speed detection value PV2 temporarily decreases because the power generation output is gradually increased, and the adjustment unit 25 increases the first fuel valve operation amount MV1a in an attempt to maintain the rotational speed detection value PV2 at the rotational speed target value SV3. It was because I let you. Due to the control by the adjusting unit 25, the first fuel valve operation amount MV1 (= MV1a) increases at a substantially constant pace.

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）。   In the control state B, when the power generation output manipulated variable PV3b output from the central control unit 60 reaches a predetermined value of 30 kW (= W0) (condition T2), the control state transitions to the control state C (see FIG. 8). . When transitioning to the control state C, the central control unit 60 holds the power generation output manipulated variable MV3b constant at 30 kW (= W0) (see FIG. 9C).

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。   Operation control in the control state C will be described with reference to FIG. Since the power generation output operation amount MV3b is kept constant at 30 kW (= W0), the power generation output operation amount MV3 (= MV3b), the power generation output detection value PV1, the first power generation output target value SV1 (= PV1), The second power generation output target value SV2 (PV = 1) is also kept constant at 30 kW (= W0). Looking at the turbine rotational speed, the rotational speed detection value PV2 is kept constant at 63,000 rpm. Looking at the opening of the first fuel valve 6, the first fuel valve operation amount MV1 (= MV1a) is constant at 60%. Looking at the opening of the second fuel valve 7, the second fuel valve operation amount MV2 (= MV2e) is constant at 0%.

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。   In the control state C, when it is detected that a predetermined time has elapsed since the control unit 60 enters the control state C (condition T3), the control state transitions to the control state D (see FIG. 8). Here, the predetermined time is a time required to stabilize the operation of the gas turbine. If the stable operation of the gas turbine is ensured, the control state D may be shifted immediately after the control state C is reached.

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。   Control contents in the control state D will be described with reference to FIGS. When transitioning to the control state D, the operation mode is switched from the first operation mode to the second operation mode. Therefore, the central control unit 60 outputs the operation mode signal C = “1” instead of the operation mode signal C = “0”. The adjustment unit 25 causes the first fuel valve operation amount MV1a to track the first fuel valve operation amount MV1 in the control states D to G. The central controller 60 reduces the first power generation output target value SV1 from the final value in the control state C in a ramp shape at 5 kW / min. The adjustment unit 21a determines the first fuel valve operation amount MV1b by the control calculation HC1a based on the power generation output detection value PV1 and the first power generation output target value SV1 in the control states D to G. The first fuel valve operation amount MV1 is the same as the first fuel valve operation amount MV1b in the control states D to G. This is because in the control states D to G, the switching unit 34 outputs the first fuel valve operation amount MV1b as the first fuel valve operation amount MV1.

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。   The central control unit 60 causes the second fuel valve operation amount MV2e to track the second fuel valve operation amount MV2 in the control states D to G. The central control unit 60 keeps the second power generation output target value SV2 constant at 30 kW (W0), which is the final value in the control state C. The adjusting unit 22a determines the second fuel valve operation amount MV2d by the control calculation HC2a based on the power generation output detection value PV1 and the second power generation output target value SV2 in the control states D to G. The second fuel valve operation amount MV2 is the same as the second fuel valve operation amount MV2d in the control states D to G. This is because in the control states D to G, the switching unit 35 outputs the second fuel valve operation amount MV2d as the second fuel valve operation amount MV2.

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。   The central control unit 60 causes the power generation output operation amount MV3b to track the power generation output operation amount MV3 in the control states D to G. The adjusting unit 23a determines the power generation output manipulated variable MV3a by the control calculation XC1a based on the rotation speed detection value PV2 and the rotation speed target value SV3 in the control states D to G. The power generation output operation amount MV3 is the same as the power generation output operation amount MV3a in the control states D to G. This is because, in the control states D to G, the switching unit 36 outputs the power generation output operation amount MV3a as the power generation output operation amount MV3.

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。   The operation control in the control state D will be described with reference to FIG. The central controller 60 reduces the first power generation output target value SV1 from the final value (= W0) in the control state C in a ramp shape at 5 kW / min. Since the adjustment unit 21a performs control to make the power generation output detection value PV1 coincide with the power generation output target value SV1, the first fuel valve operation amount MV1 (= MV1b) decreases. Since the adjusting unit 22a performs control to make the power generation output detection value PV1 coincide with the power generation output target value SV2, the second fuel valve operation amount MV2 (= MV2d) increases. The adjusting unit 23a operates the power generation output so as to make the rotation speed detection value PV2 coincide with the rotation speed target value SV3. As a result of the control by the adjusting units 21a to 23a, the power generation output detection value PV1 is kept constant at the second power generation output target value SV2 (= W0) although there is some fluctuation, and the rotation speed detection value PV2 has some fluctuation. A certain rotation speed target value SV3 is kept constant. Since the power generation output target value SV1 changes in a ramp shape, fluctuations in the rotational speed of the turbine 3 and the power generation output are minimized. In addition, in the control states D to G in FIGS. 9A to 9C, the graphs of the power generation output detection value PV1 and the power generation output operation amount MV3 (= MV3a) are overlapped and cannot be distinguished.

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。 In the control state D, when the first power generation output target value SV1 output from the central controller 60 decreases to a predetermined value of 15 kW (= WL) (condition T4), the control state transitions to the control state E (FIG. 8). reference). In the control state E, the central control unit 60 holds the first power generation output target value SV1 at a predetermined value of 15 kW (= W L ) (see FIG. 9A). Here, W L is a value smaller than W0.

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。   The operation control in the control state E will be described with reference to FIG. The first power generation output target value SV1 is held constant at 15 kW (= WL). As a result of the control performed by the adjusting units 21a to 23a, the rotation speed detection value PV2 is held at the rotation speed target value SV3, and the power generation output detection value PV1 is slightly varied, but the second power generation output target value SV2 (= W0). ). In the control state E, the first fuel valve operation amount MV1 (= MV1b) is constant at 0%. On the other hand, the second fuel valve operation amount MV2 (= MV2d) is about 50%.

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。   In the control state E, when it is detected that a predetermined time has elapsed since the central control unit 60 enters the control state E (condition T5), the control state transitions to the control state F (see FIG. 8). Here, the predetermined time is a time required to stabilize the operation of the gas turbine. If the stable operation of the gas turbine is ensured, the control state F may be shifted immediately after the control state E is reached.

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。   The control content in the control state F will be described with reference to FIGS. The central controller 60 increases the second power generation output target value SV2 in a ramp shape at 5 km / min.

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。   The operation control in the control state F will be described with reference to FIG. The central controller 60 increases the second power generation output target value SV2 in a ramp shape at 5 kW / min. The adjustment unit 21a maintains the opening of the first fuel valve 6 at 0% so as to make the generated power output detection value PV1 coincide with the first generated power output target value SV1. The adjusting unit 22a gradually increases the opening of the second fuel valve 7 so as to make the power generation output detection value PV1 coincide with the second power generation output target value SV2. The adjusting unit 23a operates the power generation output so as to make the rotation speed detection value PV2 coincide with the rotation speed target value SV3. As a result of the control by the adjusting units 21a to 23a, the second fuel valve operation amount MV2 (= MV2d) gradually increases. When the supply amount of the SOFC exhaust gas (second fuel) increases, the rotation speed detection value PV2 increases, so that the control by the adjusting unit 23a works and the power generation output operation amount MV3 (= MV3a) increases. Therefore, the power generation output increases following the second power generation output target value SV2. Since the second power generation output target value SV2 changes in a ramp shape, fluctuations in the turbine speed and the power generation output are minimized.

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。 In the control state F, when the second power generation output target value SV2 output by the central control unit 60 reaches a predetermined value of 50 kW (= WH) (condition T6), the control state transitions to the control state G (FIG. 8). reference). The control content in the control state G will be described with reference to FIGS. The central control unit 60 holds the second power generation output target value SV2 at a predetermined value of 50 kW (= W H ). Here, W H > W 0> W L.

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。 Operation control in the control state G will be described with reference to FIG. The adjustment unit 21a maintains the opening of the first fuel valve 6 at 0% so as to make the generated power output detection value PV1 coincide with the first generated power output target value SV1. The adjusting unit 22a operates the opening of the second fuel valve so as to make the generated power output detection value PV1 coincide with the second generated power output target value SV2. The adjusting unit 23a operates the power generation output so as to make the rotation speed detection value PV2 coincide with the rotation speed target value SV3. As a result of the control by the controllers 21 to 23, the rotation speed detection value PV2 is held constant at the rotation speed target value SV3, and the power generation output detection value PV1 is held constant at the second power generation output target value SV2 (= W H ). Is done. In the operation control shown in FIG. 10, since the SOFC exhaust gas (second fuel) is sufficiently supplied, the power generation output second fuel valve operation amount MV2 (= MV2d) is constant at 80% although there is some fluctuation. is there.

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。 In the fuel cell gas turbine combined power generation system, in the first operation mode, the first power generation output target value SV1, the second power generation output target value SV2, the first fuel valve operation amount MV1, and the second fuel valve operation amount MV2 are used. And the power generation output manipulated variable MV3 are tracked, the switching from the first operation mode to the second operation mode is the bumpless switching. Further, since tracking is performed for the first fuel valve operation amount MV1a, the second fuel valve operation amount MV2e, and the power generation output operation amount MV3b, when returning the operation mode from the second operation mode to the first operation mode. However, the operation is stabilized. Further, since the varying the first generator output target value SV1 and the like a ramp into the W0 W L, the operation is stable. Similarly, since the varying the second generator output target value SV2 and the ramp-like to the W0 W H, the operation is stable.

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。 When the second fuel valve 7 is open and the second fuel (exhaust fuel gas) is supplied from the SOFC 53 during the operation mode 2 operation in the normal operation as described above, the central control unit 60 The primary pressure detection value PV41 (primary pressure P 1 ) is constantly monitored. Then, when the primary-side pressure detected value PV41 becomes less third pressure threshold P SET3, central control unit 60 predicts a back flow or back fire occurrence of fuel in the second fuel valve 7, the operation mode 2 Switch to operation mode 1. That is, the operation mode signal C is switched from “1” indicating the operation mode 2 to “0” indicating the operation mode 1. As a result, the first operation mode (control states A to C) is entered, so that the power generation output second fuel valve operation amount MV2 (= MV2e) = constant (0%). As a result, the second fuel valve 7 is fully closed. At this time, the power generation output is controlled by the lower limit value by the power generation output lower limit control of the first fuel valve 6. In this way, by switching the operation mode, it is possible to prevent the backflow of fuel and the backfire without causing a decrease in the rotational speed of the turbine 3. That is, even when the second fuel valve 7 is fully closed, the operation mode is automatically switched, so that the rotational speed control can be continued smoothly.

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。 The central control unit 60 may always monitor the differential pressure (PV41−PV42> 0) between the primary pressure detection value PV41 and the secondary pressure detection value PV42. If this happens, when the differential pressure between the primary side pressure detection value PV41 and the secondary side pressure detection value PV42 is equal to or less than the fourth pressure threshold P SET4, central control unit 60, the fuel in the second fuel valve 7 The occurrence of backflow and backfire is predicted, and the operation mode 2 is switched to the operation mode 1. In this case as well, fuel backflow and backfire can be prevented without causing a decrease in the rotational speed of the turbine 3.

（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。 (Fourth embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. Since FIG. 2 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. However, in the present embodiment, the third fuel valve control unit 64 is different from the first embodiment.

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。   FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the control unit and the connection relationship between the third fuel valve control unit 64 and other devices. In addition, about the connection relationship between the 1st fuel valve control part 61, the 2nd fuel valve control part 62, the electric power generation output control part 63, the central control part 60, and another apparatus, FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), respectively. ) And FIG. 4A, the description thereof is omitted.

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。   FIG. 11 shows a connection relationship among the central control unit 60, the third fuel valve control unit 64, and other devices. Based on the power generation output command S, the central control unit 60 outputs the pressure set value SV4. The pressure set value SV4 is set to the upper limit value of the fuel pressure allowed in the SOFC 53. If the pressure is higher than that, the SOFC 53 may be damaged. Therefore, the third fuel valve 15 that is the discharge valve is fully opened to release the pressure.

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。 The central controller 60 further outputs the operation mode signal B and the third fuel valve operation amount MV4b when the primary pressure detection value PV41 ≧ the fifth pressure threshold value P SET5 . Here, the fifth pressure threshold value P SET5 is such that there is no possibility that fuel flows backward from the secondary side (turbine 3 side) of the second fuel valve 7 to the primary side (SOFC 53 side) or backfire occurs at a pressure higher than that. Set the pressure. The second fuel valve operation amount MV4b is an operation amount for setting the opening degree of the third fuel valve 15 to a predetermined opening degree (fully closed or a direction in which the opening degree is further reduced).

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。   The third fuel valve control unit 64 includes the adjusting unit 24 and the switching unit 37. The adjusting unit 24 outputs the third fuel valve operation amount MV4a by the control calculation HC3 based on the primary pressure detection value PV41. Here, the control calculation HC3 outputs the third fuel valve operation amount MV4a that fully opens the third fuel valve 15 when the primary pressure detection value PV41 ≧ the pressure setting value SV4. When the primary pressure detection value PV41 <the pressure set value SV4, the third fuel valve operation amount MV4a with the third fuel valve 15 at a predetermined opening is output.

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。   When the operation mode signal B is not input, the switching unit 37 outputs the second fuel valve operation amount MV4a as the third fuel valve operation amount MV4. In this case, the opening degree of the third fuel valve 15 is adjusted according to the third fuel valve operation amount MV4a. That is, the adjustment unit 24 performs control to fully open the third fuel valve 15 when the primary pressure detection value PV41 ≧ pressure setting value SV4. As a result, when the pressure is equal to or higher than the pressure set value SV4, the SOFC 53 may be damaged. Therefore, the pressure can be released by fully opening the third fuel valve 15 that is the discharge valve.

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。 When the operation mode signal B is input, the switching unit 37 outputs the second fuel valve operation amount MV4b as the third fuel valve operation amount MV4. In this case, the opening degree of the third fuel valve 15 is adjusted according to the third fuel valve operation amount MV4b. That is, the third fuel valve control unit 64, when the primary side pressure detection value PV41 ≦ fifth pressure threshold P SET 5, the opening degree of the third fuel valve 15 predetermined opening (fully closed, or, more opening Control to make it smaller). However, the pressure setting value SV4> the fifth pressure threshold value PSET5 . By doing so, the pressure on the primary side of the second fuel valve 7 can be quickly recovered. Also, the differential pressure can be secured above the set value. As a result, it is possible to quickly return to a state where low calorie fuel (second fuel) supply operation is possible.

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。 Here, the fifth pressure threshold value P SET5 may be set to a plurality of levels of pressure, and a predetermined opening degree of the second fuel valve 7 may be set corresponding to each of the plurality of levels. In that case, in response to changes in the fifth pressure threshold P SET 5, it is possible to gradually change the degree of opening of the third fuel valve 15, it requires less impact on SOFC53.

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。   Next, the operation (control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system) of the fourth embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention will be described with reference to FIGS. . However, only the operation of the third fuel valve control unit 64 different from the first embodiment will be described here.

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。   In the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system, if the second fuel valve 7 is fully closed in order to prevent backflow of fuel and backfire, the primary pressure of the second fuel supply pipe 42b may rapidly increase. There is. In such a case, the third fuel valve control unit 64 detects the primary pressure detection value PV41 ≧ the pressure set value SV4 and sets the third fuel valve operation amount MV4 (MV4a) that fully opens the third fuel valve 15. Output. As a result, the third fuel valve 15 that is the discharge valve is fully opened, and the primary pressure of the second fuel valve 7 in the second fuel supply pipe 42b can be released. Thereby, it is possible to suppress an increase in the primary pressure. Then, it becomes possible to prevent fuel pressure fluctuation at the anode 53-2 of the SOFC 53 and damage to the SOFC 53.

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。 After that, when the primary pressure of the second fuel supply pipe 42b decreases and the central control unit 60 detects that the pressure set value SV4> the fifth pressure threshold value P SET5 ≧ the primary pressure detection value PV41, the third fuel valve control unit 64 outputs a third fuel valve operation amount MV4 (MV4b) that makes the third fuel valve 15 a predetermined opening degree or a fully closed state. As a result, the opening degree of the third fuel valve 15 which is a discharge valve is reduced, and the primary pressure of the second fuel valve 7 in the second fuel supply pipe 42b can be made difficult to escape from the third fuel valve 15. Thereby, the pressure on the primary side of the second fuel valve 7 can be quickly recovered.

本実施の形態は、第１〜３の実施の形態に適用可能である。   This embodiment is applicable to the first to third embodiments.

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。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and it is obvious that the embodiments can be appropriately modified or changed within the scope of the technical idea of the present invention.

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。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional SOFC-gas turbine combined system. 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。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the embodiment of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. 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。FIG. 3 is a block diagram showing each configuration of the control unit and a connection relationship with other devices. 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。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control unit and the connection relationship with other devices. 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。FIG. 5 is a table showing the relationship between the second fuel supply capability of the second fuel supply source, the opening of the first fuel valve, the opening of the second fuel valve, and the power generation output. 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。FIG. 6 is a block diagram showing each configuration of the control unit and the connection relationship between the second fuel valve control unit and other devices. 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。FIG. 7 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit and the connection relationship between other devices. 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。FIG. 8 is a flowchart showing transition of the control state in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. 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。FIG. 9 is a table showing the contents of each control state in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. 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。FIG. 10 shows an example of operation control in the control of the fuel cell gas turbine combined power generation system of the present invention. 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。FIG. 11 is a block diagram showing each configuration of the control unit and the connection relationship between the third fuel valve control unit and other devices.

符号の説明Explanation of symbols

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Compressor 2,102 Combustor 3,103 Turbine 4,104 DC generator 5, Shaft 6,106 First fuel valve 7,107 Second fuel valve 8,108 Inverter 11 Power generation output detector 12 Rotation number detection Units 13 and 14 Pressure gauge 15 Third fuel valve 21, 21a, 22, 22a, 23, 23a, 24, 25 Adjustment unit 31, 32, 34, 35, 36, 37 Switching unit 33 Change rate limiter 41 First fuel supply Pipes 42, 42a, 42b, 42c Second fuel supply pipe 51, 151 Regenerative heat exchanger 52 Air preheater 53, 153 Solid oxide fuel cell (SOFC)
54 Compressor 60 Central Control Unit 61 First Fuel Valve Control Unit 62 Second Fuel Valve Control Unit 63 Power Generation Output Control Unit 64 Third Fuel Valve Control Unit 600 Control Unit

Claims (17)

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。 A fuel cell;
A combustor that generates combustion gas by burning air, a first fuel, and a second fuel that is exhaust fuel of the fuel cell;
A turbine for extracting rotational power from the combustion gas;
A generator driven by the turbine;
A first fuel valve for controlling a flow rate of the first fuel supplied to the combustor;
A second fuel valve for controlling a flow rate of the second fuel supplied to the combustor;
A pressure detector that detects any one of a primary pressure of the second fuel valve and a differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure, and outputs a pressure detection value;
A fuel cell gas turbine combined power generation system comprising: a second fuel valve control unit that controls to reduce the opening of the second fuel valve when the detected pressure value is equal to or lower than a pressure threshold value. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 1,
The second fuel valve control unit controls the opening degree of the second fuel valve to be fully closed when the detected pressure value is equal to or lower than a first pressure threshold value as the pressure threshold value. Combined power generation system. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 2,
The second fuel valve control unit
When the detected pressure value is equal to or lower than a second pressure threshold value as the pressure threshold value, the opening degree of the second fuel valve is controlled to be a first opening degree that is smaller than fully open and larger than fully closed;
When the detected pressure value is equal to or less than a third pressure threshold value as the pressure threshold value that is smaller than the second pressure threshold value, the second fuel valve opening degree is smaller than the first opening degree. Fuel cell gas turbine combined power generation system to be controlled. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 2 or 3,
A rotational speed detector that detects the rotational speed of the turbine and outputs the detected rotational speed value;
A power generation output detector that detects a power generation output of the generator and outputs a power generation output detection value;
A first fuel valve control unit for controlling an opening of the first fuel valve based on the generated power output detection value and the first power generation output target value;
A power generation output control unit that controls the power generation output based on the rotation speed detection value;
The second fuel valve control unit
Controlling the opening of the second fuel valve based on the power generation output detection value and the second power generation output target value;
When the detected pressure value is equal to or lower than the pressure threshold value, control is performed to reduce the opening of the second fuel valve;
The fuel cell gas turbine combined power generation system, wherein the first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 1,
A center that outputs an operation mode signal indicating either the second operation mode in which the combustor uses the first fuel and the second fuel or the first operation mode in which the combustor uses only the first fuel. A control unit;
The central control unit outputs the operation mode signal so as to switch from the second operation mode to the first operation mode when the detected pressure value is equal to or less than the pressure threshold value,
The second fuel valve control unit controls the opening degree of the second fuel valve to be fully closed based on the operation mode signal. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 5,
A rotational speed detector that detects the rotational speed of the turbine and outputs the detected rotational speed value;
A power generation output detector that detects a power generation output of the generator and outputs a power generation output detection value;
A first fuel valve control unit for controlling an opening of the first fuel valve based on the generated power output detection value and the first power generation output target value;
A power generation output control unit that controls the power generation output based on the rotation speed detection value;
The first fuel valve control unit
A first fuel valve operation power generation output control unit that outputs a first fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the first power generation output target value;
A first fuel valve operation rotation speed control unit that outputs a first fuel valve operation rotation speed control operation amount based on the rotation speed detection value and the rotation speed target value;
The second fuel valve control unit
A second fuel valve operation power generation output control unit that outputs a second fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the second power generation output target value;
The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value,
The power generation output controller is
A power generation output operation rotation speed control unit that outputs a power generation output operation rotation speed control operation amount based on the rotation speed detection value and the rotation speed target value;
When the operation mode signal indicates the first operation mode,
The first fuel valve control unit controls an opening degree of the first fuel valve by an operation amount of the first fuel valve operation rotational speed control;
The second fuel valve control unit controls the second fuel valve to be fully closed;
The power generation output control unit controls the power generation output with a predetermined power generation output first operation amount,
When the operation mode signal indicates the second operation mode,
The first fuel valve control unit controls the opening of the first fuel valve by the first fuel valve operation power generation output control operation amount,
The second fuel valve control unit controls an opening degree of the second fuel valve by a second fuel valve operation power generation output control operation amount;
The said power generation output control part controls the said power generation output with the said power generation output operation rotation speed control manipulated variable Fuel cell gas turbine combined power generation system. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to any one of claims 1 to 6,
A third fuel valve provided in the middle of a fuel pipe for supplying the second fuel to the combustor and for branching the second fuel;
A fuel cell gas turbine combined power generation, further comprising: a third fuel valve control unit that controls to open the third fuel valve when the primary pressure as the pressure detection value is equal to or lower than a first pressure set value. system. 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。 The fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 7,
The fuel cell gas turbine combined power generation system, wherein the third fuel valve control unit controls the third fuel valve to be throttled when the primary pressure becomes equal to or lower than a second pressure set value. 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。 A control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system, comprising:
Here, the fuel cell gas turbine combined power generation system includes:
A fuel cell;
A combustor that generates combustion gas by burning air, a first fuel, and a second fuel that is exhaust fuel of the fuel cell;
A turbine for extracting rotational power from the combustion gas;
A generator driven by the turbine;
A first fuel valve for controlling a flow rate of the first fuel supplied to the combustor;
A second fuel valve for controlling a flow rate of the second fuel supplied to the combustor;
A pressure detector;
A second fuel valve control unit,
The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system,
(A) a step in which the pressure detector detects a primary pressure of the second fuel valve and a differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure, and outputs the detected pressure value as a pressure detection value; When,
(B) the second fuel valve control unit controlling to reduce the opening of the second fuel valve when the detected pressure value is equal to or lower than a pressure threshold value. How to control the system. 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 9,
The step (b)
(B1) The second fuel valve control unit controls the opening degree of the second fuel valve to be fully closed when the detected pressure value is equal to or lower than the first pressure threshold value as the pressure threshold value. A control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system. 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 10,
The step (b1)
(B11) When the detected pressure value is equal to or lower than a second pressure threshold value as the pressure threshold value, the second fuel valve control unit makes the opening degree of the second fuel valve smaller than fully open and larger than fully closed. A step of controlling to the first opening;
(B12) When the second fuel control unit becomes equal to or less than a third pressure threshold value as the pressure threshold value, which is smaller than the second pressure threshold value, the second fuel control unit sets the opening degree of the second fuel valve to the first pressure value. And a control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system, comprising: controlling the opening to be a second opening smaller than the first opening. 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 10 or 11,
The fuel cell gas turbine combined power generation system includes:
A rotational speed detector that detects the rotational speed of the turbine and outputs the detected rotational speed value;
A power generation output detector that detects a power generation output of the generator and outputs a power generation output detection value;
A first fuel valve control unit for controlling an opening of the first fuel valve based on the generated power output detection value and the first power generation output target value;
A power generation output control unit that controls the power generation output based on the rotation speed detection value;
The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system,
(C) the second fuel valve control unit further includes a step of controlling the opening of the second fuel valve based on the power generation output detection value and the second power generation output target value;
The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system, wherein the first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value. 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 9,
The fuel cell gas turbine combined power generation system includes:
A center that outputs an operation mode signal indicating either the second operation mode in which the combustor uses the first fuel and the second fuel or the first operation mode in which the combustor uses only the first fuel. A control unit;
The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system,
The step (b)
(B2) when the central control unit outputs the operation mode signal so as to switch from the second operation mode to the first operation mode when the detected pressure value is equal to or less than the pressure threshold;
(B3) The second fuel valve control unit includes a step of controlling the opening of the second fuel valve to be fully closed based on the operation mode signal. A control method for a fuel cell gas turbine combined power generation system . 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 13,
The fuel cell gas turbine combined power generation system includes:
A rotational speed detector that detects the rotational speed of the turbine and outputs the detected rotational speed value;
A power generation output detector that detects a power generation output of the generator and outputs a power generation output detection value;
A first fuel valve control unit for controlling an opening of the first fuel valve based on the generated power output detection value and the first power generation output target value;
A power generation output control unit that controls the power generation output based on the rotation speed detection value;
The first fuel valve control unit
A first fuel valve operation power generation output control unit that outputs a first fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the first power generation output target value;
A first fuel valve operation rotation speed control unit that outputs a first fuel valve operation rotation speed control operation amount based on the rotation speed detection value and the rotation speed target value;
The second fuel valve control unit
A second fuel valve operation power generation output control unit that outputs a second fuel valve operation power generation output control operation amount based on the power generation output detection value and the second power generation output target value;
The first power generation output target value is smaller than the second power generation output target value,
The power generation output controller is
A power generation output operation rotation speed control unit that outputs a power generation output operation rotation speed control operation amount based on the rotation speed detection value and the rotation speed target value;
The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system,
(D) When the operation mode signal indicates the first operation mode, the first fuel valve control unit controls the opening of the first fuel valve by the first fuel valve operation rotational speed control operation amount, The second fuel valve control unit controls the second fuel valve to be fully closed, and the power generation output control unit controls the power generation output with a predetermined power generation output first operation amount;
(E) When the operation mode signal indicates the second operation mode, the first fuel valve control unit controls the opening of the first fuel valve by the first fuel valve operation power generation output control operation amount, The second fuel valve control unit controls the opening of the second fuel valve by the second fuel valve operation power generation output control operation amount, and the power generation output control unit controls the power generation output operation rotation speed control operation amount. The method of controlling a fuel cell gas turbine combined power generation system further comprising the step of controlling the power generation output. 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to any one of claims 9 to 14,
The fuel cell gas turbine combined power generation system includes:
A third fuel valve provided in the middle of a fuel pipe for supplying the second fuel to the combustor and for branching the second fuel;
A third fuel valve control unit;
The control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system,
(F) The third fuel valve control unit further includes a step of controlling the third fuel valve to open when the primary side pressure as the pressure detection value becomes equal to or lower than a first pressure set value. A control method of a fuel cell gas turbine combined power generation system. 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。 In the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system according to claim 15,
(G) The third fuel valve control unit further includes a step of controlling the third fuel valve to be throttled when the primary pressure becomes equal to or lower than a second pressure set value. Fuel cell gas turbine combined power generation How to control the system. 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。   The program for making a computer perform the control method of the fuel cell gas turbine combined power generation system as described in any one of Claims 9 thru | or 16.
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