JP2016076367A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システムが備える運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、運転中に取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、燃料電池１が停止中であるとき、停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、停止中に取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムに関する。

燃料電池としては、作動温度が相対的に低い（例えば、常温〜９０℃など）固体高分子形燃料電池や、作動温度が相対的に高い（例えば、７５０℃〜１０００℃など）固体酸化物形燃料電池などがある。何れの燃料電池でも、電力負荷部の電力負荷の大きさに応じてその発電電力を変化させるような電力負荷追従運転が行われることがある。

尚、電力負荷が非常に小さい場合や熱負荷が非常に小さい場合などでは、燃料電池を最低出力で運転しても燃料電池で発生した電力や熱が余るため、燃料電池を運転することによって得られるはずであった運転メリット（例えば、消費一次エネルギー削減量、エネルギーコスト削減量、排出二酸化炭素削減量など）が減少することにもなる。そのため、電力負荷が非常に小さい場合や熱負荷が非常に小さい場合などでは、燃料電池の運転を停止することも考慮しなければならない。

固体高分子形燃料電池では、上述したように作動温度が相対的に低いため、その起動及び停止にそれほど長い時間はかからない。そのため、運転及び停止を行うことは比較的容易である。加えて、運転及び停止を繰り返しても、固体高分子形燃料電池を構成する部品などに大きな熱応力が加わることもなく、その耐久性や信頼性にそれほど大きな影響は無いと考えられる。そのため、負荷部の電力負荷及び熱負荷に基づいて、運転開始のタイミング及び運転停止のタイミングを計画することも行われている。
その一例として、特許文献１には、固体高分子形燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、電力負荷部による負荷電力が一定電力値以上となるのが一定時間以上になった場合に運転を開始する条件において、電力負荷予測手段より上記条件が成立する時期を予測し、運転開始から発電までにかかる起動時間を考慮して、前もって起動をかけることで、電力負荷が増大したタイミングには固体高分子形燃料電池から電力供給できるようにするような運転形態が記載されている。

特許文献２には、固体酸化物形燃料電池を備える燃料電池システムが記載されている。そして、この燃料電池システムは、起動処理工程に要する時間を大幅に短縮できるという効果を得るために、固体酸化物形燃料電池を停止した後、その固体酸化物形燃料電池が室温よりも高い温度にあるときに再起動を行おうとしている（段落０００９）。そのような再起動の例として、夜間は電力消費量が少ないため発電を停止させ、朝方起動させるような、ＤＳＳ運転（デイリースタートストップ運転）が記載されている（段落００８７、段落００９１）。また、特許文献２には、固体酸化物形燃料電池から負荷への電力供給が一定以下の状態が一定時間以上継続した場合に自動的に固体酸化物形燃料電池の停止動作を行うとともに、系統電力から負荷への電力供給が一定以上の状態が一定時間以上継続した場合に自動的に固体酸化物形燃料電池の起動動作を行うように制御するとの記載もあるが、これは上述したＤＳＳ運転を意味していると思われる。

特開２００５−０４４７１４号公報 特開２０１１−１９８７６８号公報

特許文献１に記載された固体高分子形燃料電池を用いた燃料電池システムでは、電力負荷部による負荷電力が一定電力値以上となるのが一定時間以上になった場合に運転を開始するという条件が設定されているため、極端な場合、運転と停止が毎日繰り返されるＤＳＳ運転が行われる可能性もある。尚、固体酸化物形燃料電池では、そのようなＤＳＳ運転は実質的に行うことができない。なぜならば、固体酸化物形燃料電池ではその作動温度が非常に高く、固体高分子形燃料電池と比べて起動及び停止に長い時間がかかるからである。また、固体酸化物形燃料電池では、運転中の高温状態から停止中の常温まで部材の温度が上下動することになるため、そのような起動及び停止が繰り返されると、部品に加わる応力変化などの影響から部品の耐久性や信頼性が低下する可能性もある。

尚、特許文献２では、固体酸化物形燃料電池が室温よりも高い温度にあるときに再起動を行うことで起動処理工程に要する時間を短縮しようとしているが、段落００５３には「発電に起因して・・・発電・燃焼室１２内は例えば１０００℃程度の高温」と記載され、段落００８７には「停止後再起動する場合には、再起動時の発電部の温度が室温よりも高い温度、例えば３００℃以上であることが望ましい」と記載されているように、運転中と停止中とで約７００℃もの温度差が発生することに変わりはない。そのため、起動及び停止が繰り返されると、部品に加わる応力変化などの影響から部品の耐久性や信頼性が低下する可能性もあるという問題に変わりはない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池システムの特徴構成は、運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムであって、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、前記運転中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、前記停止中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。

加えて、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中に取得された過去の負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中に取得された過去の負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、過去の負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移を運転制御装置が参照するということは、過去の負荷エネルギーの傾向（例えば、増加傾向、減少傾向、大きいままで一定、小さいままで一定など）を運転制御装置が参照するということになる。その結果、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーが例えば増加傾向又は大きいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池を運転するのが好ましく、過去の負荷エネルギーが例えば減少傾向又は小さいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池を停止するのが好ましいというように、負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池を運転すべき傾向にあるのか、或いは、固体酸化物形燃料電池を停止すべき傾向にあるのかを判定することができる。
従って、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供できる。

本発明に係る燃料電池システムの別の特徴構成は、前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、運転制御装置は、負荷部に供給するべき負荷エネルギーの推移を参照することで、過去の負荷エネルギーの傾向を知ることができる。その結果、運転制御装置は、負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池を運転すべき傾向にあるのか、或いは、固体酸化物形燃料電池を停止すべき傾向にあるのかを判定することができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第１閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記移動平均値が第１設定期間以上連続して前記第１閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第２設定期間以上連続して第２閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記移動平均値が前記第２閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、その移動平均値の大きさに応じて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきか或いは停止させるべきかを判定する。つまり、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を導出して参照するということは、その過去の所定期間での負荷エネルギーを、過去の所定期間での短期的な増減（即ち、短期的な変化傾向）が平準化された値として参照していることになる。
そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、移動平均値が第１閾値以上であれば（即ち、負荷エネルギーが相対的に大きければ）固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、移動平均値が第１設定期間以上連続して第１閾値未満であれば（即ち、負荷エネルギーが相対的に長い間連続して相対的に小さければ）固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、移動平均値が第２設定期間以上連続して第２閾値以上であれば（即ち、負荷エネルギーが相対的に長い間連続して相対的に大きければ）固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、移動平均値が第２閾値未満であれば（即ち、負荷エネルギーが相対的に小さければ）固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する。このように、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第１閾値の減少側への変更及び前記第１設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第１閾値の減少側への変更が行われると、及び、第１設定期間の増加側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池はその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第２閾値の増加側への変更及び前記第２設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第２閾値の増加側への変更が行われると、及び、第２設定期間の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池はその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第３閾値未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第３閾値以上であると前記運転時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記運転時積算値が上限運転時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記運転時積算値が前記上限運転時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第４閾値以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第４閾値未満であると前記停止時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記停止時積算値が上限停止時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記停止時積算値が前記上限停止時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、その移動平均値の大きさに応じて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきか或いは停止させるべきかを判定する。つまり、過去の所定期間での負荷エネルギーの移動平均値を導出して参照するということは、その過去の所定期間での負荷エネルギーを、過去の所定期間での短期的な増減（即ち、短期的な変化傾向）が平準化された値として参照していることになる。

そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、上記移動平均値が第３閾値未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び上記移動平均値が第３閾値以上であると運転時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、運転時積算値が上限運転時積算値未満であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、運転時積算値が上限運転時積算値であれば固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定する。つまり、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、上記移動平均値が第３閾値未満である回数（即ち、負荷エネルギーが相対的に小さい値で推移している期間）、及び、上記移動平均値が第３閾値以上である回数（即ち、負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移している期間）を、運転時積算値として継続的に集計することで、負荷エネルギーが相対的に大きい傾向にあるのか或いは相対的に小さい傾向にあるのかを判定できる。

また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、上記移動平均値が第４閾値以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び上記移動平均値が第４閾値未満であると停止時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、停止時積算値が上限停止時積算値であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、停止時積算値が上限停止時積算値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する。つまり、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、上記移動平均値が第４閾値以上である回数（即ち、負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移している期間）、及び、上記移動平均値が第４閾値未満である回数（即ち、負荷エネルギーが相対的に小さい値で推移している期間）を、停止時積算値として継続的に集計することで、負荷エネルギーが相対的に大きい傾向にあるのか或いは相対的に小さい傾向にあるのかを判定できる。
そして、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの傾向に基づいて、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第３閾値の減少側への変更及び前記上限運転時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第３閾値の減少側への変更が行われると、及び、上限運転時積算値の増加側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池をその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第４閾値の増加側への変更及び前記上限停止時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第４閾値の増加側への変更が行われると、及び、上限停止時積算値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第５閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記予測値が前記第５閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第６閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第６閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出する。つまり、導出された、将来の負荷エネルギーの予測値は、過去の負荷エネルギーの変化傾向に則った値となる。
そして、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での上記予測値が第５閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、運転中での上記予測値が第５閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定する。また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での上記予測値が第６閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、停止中での上記予測値が第６閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する。つまり、運転制御装置は、過去の負荷エネルギーの変化傾向に則った予測値の大きさを判定することで、固体酸化物形燃料電池を運転させるべきであるのか或いは停止させるべきであるのかを判定することができる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第５閾値の減少側への変更を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第５閾値の減少側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池をその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第６閾値の増加側への変更を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第６閾値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である運転メリットであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したときの前記運転メリットの実績値を導出して、前記実績値が第７閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記実績値が前記第７閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したと想定したときの前記運転メリットの予測値を導出して、前記予測値が第８閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第８閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、運転中での過去の所定期間内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池から供給したときの運転メリットの実績値を導出する。つまり、導出した運転メリットの実績値が大きいほど、過去の所定期間内の負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移したことで固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットが大きかった、即ち、少なくとも直近の将来においても固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットは相対的に大きいと予測できる。そこで、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、上記運転メリットの実績値が第７閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、上記運転メリットの実績値が第７閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定する。
また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池から供給したと想定したときの運転メリットの予測値を導出する。つまり、導出した運転メリットの予測値が大きいほど、過去の所定期間内の負荷エネルギーが相対的に大きい値で推移したことで固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットが大きかった、即ち、少なくとも直近の将来においても固体酸化物形燃料電池を運転させるメリットは相対的に大きいと予測できる。そこで、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、上記運転メリットの予測値が第８閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、上記運転メリットの予測値が第８閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第７閾値の減少側への変更を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第７閾値の減少側への変更が行われると、運転中にある固体酸化物形燃料電池をその運転中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第８閾値の増加側への変更を行う点にある。

上記特徴構成によれば、第８閾値の増加側への変更が行われると、停止中にある固体酸化物形燃料電池をその停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

本発明に係る燃料電池システムの更に別の特徴構成は、前記負荷エネルギーは、熱負荷エネルギー及び電力負荷エネルギーであり、前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が第１運転停止条件を満たすとき又は前記運転中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第２運転停止条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が前記第１運転停止条件及び前記第２運転停止条件の何れも満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、及び、前記固体酸化物形燃料電池が前記第１運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、前記停止中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移及び前記電力負荷エネルギーの推移が第１運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第１運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、及び、前記固体酸化物形燃料電池が前記第２運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、前記停止中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第２運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第２運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、熱負荷エネルギー及び電力負荷エネルギーの一方のみを監視対象とするのではなく、それら両方を監視対象としている。そして、運転制御装置は、過去の熱負荷エネルギーの推移及び過去の電力負荷エネルギーの推移に関して、各別に運転停止条件（第１運転停止条件及び第２運転停止条件）を設定して、固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきか或いは停止すべきかの判定を行っている。このように、固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきか或いは停止すべきかの判定を、過去の熱負荷エネルギーの推移と過去の電力負荷エネルギーの推移とを参照して多面的に且つ並行して行うことで、固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきか或いは停止すべきかの判定が漏れなく行われることになる。

また、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が過去の熱負荷エネルギーの推移に関する第１運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、少なくとも過去の熱負荷エネルギーの推移を参照して固体酸化物形燃料電池を運転するべきか否かを判定する。加えて、運転制御装置は、固体酸化物形燃料電池が過去の電力負荷エネルギーの推移に関する第２運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、過去の電力負荷エネルギーの推移を参照して固体酸化物形燃料電池を運転するべきか否かを判定する。このように、運転制御装置は、熱負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定した場合には、同じく熱負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を再び運転するときの判定を行い、電力負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定した場合には、同じく電力負荷エネルギーの推移という観点から固体酸化物形燃料電池を再び運転するときの判定を行う。その結果、固体酸化物形燃料電池を停止した後、再び運転するまでの判定結果に一貫性を持たせることができる。

本発明に係る燃料電池システムを含む設備の構成を示す図である。 第１実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。 第２実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。 第３実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。 第４実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。 第５実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。 第６実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。 第７実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。

以下に図面を参照して、各実施形態に共通する、本発明に係る燃料電池システムを含む設備の構成について先ず説明する。それに引き続いて、各実施形態の燃料電池システムの運転態様について各別に説明する。

図１は、本発明に係る燃料電池システムを含む設備の構成を示すブロック図である。図示するように、燃料電池システムは、運転により発生したエネルギーを負荷部Ｌに供給する固体酸化物形燃料電池１と、その固体酸化物形燃料電池１の運転を制御する運転制御装置Ｃとを備える。負荷部Ｌは、電力負荷部３と熱負荷部４とで構成される。固体酸化物形燃料電池１の運転により発生した電気エネルギーは電力負荷部３に供給され、固体酸化物形燃料電池１の運転により発生した熱エネルギーは熱負荷部４に供給される。尚、後述するように、電力負荷部３は商用電源１５から供給される電力を消費することもでき、熱負荷部４は、例えば燃料を燃焼して熱を発生する補助熱源装置１１から供給される熱を消費することもできる。運転制御装置Ｃは、情報処理機能及び情報記憶機能及び情報通信機能などを有する装置を用いて実現できる。

〔電力負荷部３への電力の供給〕
固体酸化物形燃料電池１の発電電力はインバータ１２に供給される。インバータ１２は、固体酸化物形燃料電池１の発電電力を商用電源１５から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。インバータ１２の動作は運転制御装置Ｃが制御する。インバータ１２は、発電電力供給ライン１３を介して受電電力供給ライン１４に電気的に接続される。そして、固体酸化物形燃料電池１からの発電電力がインバータ１２及び発電電力供給ライン１３及び受電電力供給ライン１４を介して電力負荷部３に供給される。また、受電電力供給ライン１４は商用電源１５に接続されている。その結果、電力負荷部３には、固体酸化物形燃料電池１及び商用電源１５の少なくとも何れか一方から電力が供給されることになる。

受電電力供給ライン１４には、電力負荷部３の電力負荷を計測する電力負荷計測手段１６が設けられる。運転制御装置Ｃは、インバータ１２により固体酸化物形燃料電池１から受電電力供給ライン１４に供給される発電電力が、電力負荷計測手段１６で検出される電力負荷と等しくなるような制御を行う。但し、電力負荷計測手段１６で検出される電力負荷が、固体酸化物形燃料電池１の最低発電電力（即ち、インバータ１２により受電電力供給ライン１４に供給される最低発電電力）よりも小さい場合、余剰電力が発生する。そのような場合、余剰電力は、電力を熱に代えて回収する余剰電力消費用の電気ヒータ９で消費される。

電気ヒータ９は、複数の抵抗加熱器から構成され、排熱回収用ポンプ７の作動により排熱回収路６を通流する固体酸化物形燃料電池１の冷却水を加熱する。電気ヒータ９のＯＮ／ＯＦＦは、インバータ１２の出力側に接続された作動スイッチ１０により切り換えられる。また、作動スイッチ１０は、固体酸化物形燃料電池１の余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ９の消費電力が大きくなるように切り換えられる。作動スイッチ１０の動作は運転制御装置Ｃが制御する。

尚、電力負荷部３にどのような装置を含めるのかは適宜設定可能である。例えば、固体酸化物形燃料電池１を運転するために用いられる補機や、熱負荷部４へ供給する湯水の凍結を防止する凍結防止用ヒータなどを、本実施形態の電力負荷部３から除外するような設定も可能である。また、電力負荷部３の待機電力を、本実施形態で計測する電力負荷から減算してもよい。

〔熱負荷部４への熱の供給〕
貯湯タンク２には、固体酸化物形燃料電池１で発生した熱が湯水の形態で蓄えられる。本実施形態では、貯湯タンク２には、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられる。つまり、貯湯タンク２の内部では、相対的に低温の湯水がその下部に貯えられ、相対的に高温の湯水がその上部に貯えられるように構成されている。貯湯タンク２に貯えられている湯水は、排熱回収路６を通って固体酸化物形燃料電池１と貯湯タンク２との間で循環する。排熱回収路６における湯水の流動は、排熱回収用ポンプ７によって行われる。排熱回収用ポンプ７の動作は運転制御装置Ｃが制御する。例えば、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１の運転を開始して、固体酸化物形燃料電池１の冷却を行う必要が生じると、排熱回収用ポンプ７を動作させて、貯湯タンク２の下部に貯えられている相対的に低温の湯水を排熱回収路６に流す。つまり、排熱回収路６を循環する湯水は、固体酸化物形燃料電池１の冷却水として利用される。そして、排熱回収路６を流れる相対的に低温の湯水は、固体酸化物形燃料電池１から排出される熱を回収し（即ち、固体酸化物形燃料電池１の排熱によって湯水は昇温され）、相対的に高温の湯水となって貯湯タンク２の上部へと流入する。

加えて、排熱回収路６の途中には、排熱回収路６を通って貯湯タンク２から固体酸化物形燃料電池１へと流れる湯水からの放熱を行うための放熱器８が設置されている。運転制御装置Ｃは、貯湯タンク２から固体酸化物形燃料電池１へと流れる湯水の温度が設定上限温度未満の場合にはこの放熱器８の動作を停止させている。但し、運転制御装置Ｃは、貯湯タンク２から固体酸化物形燃料電池１へと流れる湯水の温度が上記設定上限温度以上である場合には（即ち、湯水により固体酸化物形燃料電池１の冷却を適切に行えない場合には）、この放熱器８を放熱作動させて湯水の温度を低下させる。
また、上述した電気ヒータ９に通電することで発生したジュール熱は、排熱回収路６の途中の、固体酸化物形燃料電池１から貯湯タンク２へと流れる湯水によって回収されるように構成されている。

貯湯タンク２の上部に貯留されている相対的に高温の湯水は、貯湯タンク２の上部に接続されている湯水供給路５を通して熱負荷部４に供給される。熱負荷部４は、給湯用途や暖房用途などである。熱負荷部４が給湯用途の場合、湯水は貯湯タンク２へ帰還しない。熱負荷部４が暖房用途の場合、湯水が保有している熱のみが消費されて、湯水は貯湯タンク２へと帰還することもある。湯水供給路５には、その湯水供給路５を流れる湯水を加熱するための補助熱源装置１１が設けられている。運転制御装置Ｃは、貯湯タンク２の上部から流出した湯水の温度が、熱負荷部４で要求される湯水の温度よりも低いとき、補助熱源装置１１を運転して、熱負荷部４へ供給される湯水の温度が所望の温度となるような制御を行う。湯水供給路５の途中には熱負荷部４で消費される熱量を計測する熱負荷計測手段１７が設けられている。

燃料電池システムの運用者は、運転制御装置Ｃとの間で情報のやり取りを行う情報入出力装置１８を使用することができる。情報入出力装置１８は、操作ボタン、情報表示部、音声出力部などを備えた装置であり、一般的には浴室リモコンや台所リモコンなどの名称で設置されている。

＜第１実施形態＞
以下に第１実施形態の燃料電池システムについて説明する。
図２は、第１実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。この状態遷移図では、固体酸化物形燃料電池１の運転状態と停止状態とがどのような条件で切り替えられるかを示している。

運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、運転中に取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、停止中に取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。

本実施形態では、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池１から負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部３に供給するべき電力負荷である。そして、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。

図２の処理１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転しているときに行われる処理であり、図２の処理１Ｄ，１Ｅ，１Ｆは、固体酸化物形燃料電池１が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

〔運転中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理１Ｃにおいて、無条件で発電が２４０時間継続される。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間（上記２４０時間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理１Ｃにおいて２４０時間経過すると、処理１Ｂに移行する。

運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、処理１Ｂにおいて、運転中での過去の所定期間（例えば、連続する１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値を例えば１時間毎に導出して、その移動平均値が例えば１７０Ｗ以上であるかを判定する。そして、上記移動平均値がその１７０Ｗ以上である限り、継続的にこの処理１Ｂの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理１Ｂにおいて上記移動平均値が１７０Ｗ以上である間は、固体酸化物形燃料電池１の運転を継続する。
これに対して、処理１Ｂにおいて運転制御装置Ｃは、運転中での過去の所定期間（例えば、連続する１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値が例えば１７０Ｗ未満であるとき、上記処理１Ａに移行する。
このように、過去の所定期間での電力負荷の移動平均値を導出して参照するということは、その過去の所定期間での電力負荷を、過去の所定期間内での短期的な増減（即ち、短期的な変化傾向）が平準化された値として参照していることになる。

運転制御装置Ｃは、処理１Ａにおいて、上述した例と同様に、運転中での過去の所定期間（例えば１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値を所定のタイミング毎（例えば１時間毎）に導出して、移動平均値が第１閾値（例えば２２０Ｗ）以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定して、処理１Ｂに移行する。
これに対して、運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が第１設定期間（例えば２４０時間）以上連続して第１閾値（例えば２２０Ｗ）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止させるべきと判定し、固体酸化物形燃料電池１を停止させると共に処理１Ｄに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、第１設定期間における上記移動平均値の推移（即ち、負荷エネルギーの推移）を監視している。図２では、電力負荷が小さいまま継続している状態を指すものとして、電力小状態継続タイマという用語を用いている。

このように、本実施形態では、処理１Ａから処理１Ｂに移行するときの条件は、上記移動平均値がその２２０Ｗ以上であるか否かであり、処理１Ｂから処理１Ａに移行するときの条件は、上記移動平均値がその１７０Ｗ以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理１Ａと処理１Ｂとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。

〔停止中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理１Ｄにおいて、無条件で停止が２４時間継続される。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間（上記２４０時間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理１Ｄにおいて２４０時間経過すると、処理１Ｅに移行する。

運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、処理１Ｅにおいて、停止中での過去の所定期間（例えば、連続する１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値を例えば１時間毎に導出して、その移動平均値が例えば２２０Ｗ未満であるかを判定する。そして、上記移動平均値がその２２０Ｗ未満である限り、継続的にこの処理１Ｅの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理１Ｅにおいて上記移動平均値が２２０Ｗ未満である間は、固体酸化物形燃料電池１の停止を継続する。
これに対して、処理１Ｅにおいて運転制御装置Ｃは、停止中での過去の所定期間（例えば、連続する１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値が例えば２２０Ｗ以上であるとき、上記処理１Ｆに移行する。

運転制御装置Ｃは、処理１Ｆにおいて、上述した例と同様に、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間（例えば１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値を所定のタイミング毎（例えば１時間毎）に導出して、移動平均値が第２設定期間（例えば２４時間）以上連続して第２閾値（例えば１７０Ｗ）以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、固体酸化物形燃料電池を運転させると共に処理１Ｃに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、第２設定期間における上記移動平均値の推移（即ち、負荷エネルギーの推移）を監視している。図２では、電力負荷が大きいまま継続している状態を指すものとして、電力大状態継続タイマという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が第２閾値（例えば１７０Ｗ）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定し、処理１Ｅに移行する。

このように、本実施形態では、処理１Ｅから処理１Ｆに移行するときの条件は、上記移動平均値が２２０Ｗ以上であるか否かであり、処理１Ｆから処理１Ｅに移行するときの条件は、上記移動平均値が１７０Ｗ以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理１Ｅと処理１Ｆとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。

以上のように、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させる制約条件、及び、固体酸化物形燃料電池１が停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させる制約条件を設けている。つまり、固体酸化物形燃料電池１の運転が連続する期間及び停止が連続する期間が短くなることが避けられる。その結果、固体酸化物形燃料電池１の運転と停止とが頻繁に繰り返されないことが確保される。加えて、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中に取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定する。また、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中に取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。つまり、取得された過去の負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移を運転制御装置Ｃが参照するということは、過去の負荷エネルギーの傾向（例えば、増加傾向、減少傾向、大きいままで一定、小さいままで一定など）を運転制御装置Ｃが参照するということになる。その結果、運転制御装置Ｃは、過去の負荷エネルギーが例えば増加傾向又は大きいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池１を運転するのが好ましく、過去の負荷エネルギーが例えば減少傾向又は小さいままで一定であれば固体酸化物形燃料電池１を停止するのが好ましいというように、負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を運転すべき傾向にあるのか、或いは、固体酸化物形燃料電池１を停止すべき傾向にあるのかを判定することができる。従って、固体酸化物形燃料電池１が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムを提供できる。

また、本実施形態では、第１閾値（２２０Ｗ）＞第２閾値（１７０Ｗ）である例を説明したが、第１閾値と第２閾値との関係はこの例に限定されず適宜変更可能である。

また更に、本実施形態において、上述した第１閾値（例えば２２０Ｗ）、第１設定期間（例えば２４０時間）、第２閾値（例えば１７０Ｗ）、第２設定期間（例えば２４時間）は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第１閾値の減少側への変更及び第１設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。また、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第２閾値の増加側への変更及び第２設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。

つまり、第１閾値の減少側への変更が行われると、及び、第１設定期間の増加側への変更が行われると、少なくとも処理１Ａにおいて、固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第２閾値の増加側への変更が行われると、及び、第２設定期間の増加側への変更が行われると、少なくとも処理１Ｆにおいて、固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池１が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池１の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

更に、本実施形態では、下限運転期間として２４０時間という期間を採用した例を示し、下限停止期間として２４０時間という期間を採用した例を示し、各移動平均値を１２時間分の移動平均で算出した例を示した。つまり、下限運転期間（２４０時間）＞移動平均値の算出期間（１２時間）であり、下限停止期間（２４０時間）＞移動平均値の算出期間（１２時間）である例を説明したが、それらの大小関係は適宜変更可能である。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図３は、第２実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態でも、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池１から負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部３に供給するべき電力負荷である。そして、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。

図３の処理２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転しているときに行われる処理であり、図２の処理２Ｄ，２Ｅ，２Ｆは、固体酸化物形燃料電池１が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

〔運転中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理２Ｃにおいて、発電を２４０時間継続させると共に、後述する運転時積算値（電力小状態継続カウンタ）をリセットする。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間（上記２４０時間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理２Ｃにおいて２４０時間経過すると、処理２Ｂに移行する。

運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、処理２Ｂにおいて、運転中での過去の所定期間（例えば、連続する１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値を例えば１時間毎に導出して、その移動平均値が例えば１７０Ｗ以上であるかを判定する。そして、運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が１７０Ｗ以上であれば、指標とする運転時積算値を規定量（例えば「１」）だけ減少させるカウントダウンを行う。尚、この運転時積算値は所定の最小値（例えばゼロ）よりも減少されることはない。そして、運転制御装置Ｃは、継続的にこの処理２Ｂの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、１時間毎に行われる処理２Ｂにおいて上記移動平均値が１７０Ｗ以上である間は、運転時積算値をカウントダウンすると共に、固体酸化物形燃料電池１の運転を継続する。図３では、この運転時積算値を、電力負荷が小さいまま継続している状態を指すものとして、電力小状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、１時間毎に導出される上記移動平均値が１７０Ｗ未満であれば、処理２Ａに移行し、上記運転時積算値を規定量だけ増加させるカウントアップを行う。

処理２Ａにおいて運転制御装置Ｃは、１時間毎に導出される上記移動平均値が２２０Ｗ未満であれば、上記運転時積算値を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Ｃは、運転時積算値が上限運転時積算値（例えば「２４０カウント」）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定して処理２Ｂを継続する。本実施形態では、１時間毎に処理２Ａが行われ、且つ、増減される規定量が「１」であるため、図３では上限運転時積算値としての「２４０カウント」のことを「２４０時間カウント」と記載している。尚、処理２Ａにおいて運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が２２０Ｗ以上であれば、上記運転時積算値を規定量（例えば「１」）だけ減少させるカウントダウンを行うと共に、上記処理２Ｂに移行する。
これに対して、処理２Ｂにおいて運転制御装置Ｃは、運転時積算値が上限運転時積算値（例えば「２４０カウント」）であれば固体酸化物形燃料電池１を停止させるべきと判定し、処理２Ｄに移行する。

このように、本実施形態では、運転制御装置Ｃは、運転中での過去の所定期間（１２時間）での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎（１時間毎）に複数回にわたって導出しながら、移動平均値が第３閾値（２２０Ｗ）未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び移動平均値が第３閾値（２２０Ｗ）以上であると運転時積算値を所定の最小値（ゼロ）よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、運転時積算値が上限運転時積算値（２４０カウント）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定し、運転時積算値が上限運転時積算値（２４０カウント）であれば固体酸化物形燃料電池１を停止させるべきと判定する。つまり、運転制御装置Ｃは、運転時積算値をカウントアップ及びカウントダウンさせるという手法を用いて上記移動平均値の推移（即ち、負荷エネルギーの推移）を監視している。

本実施形態でも、処理２Ａから処理２Ｂに移行するときの条件は、上記移動平均値が２２０Ｗ以上であるか否かであり、処理２Ｂから処理２Ａに移行するときの条件は、上記移動平均値が１７０Ｗ以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理２Ａと処理２Ｂとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。

〔停止中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理２Ｄにおいて、停止を２４０時間継続させると共に、後述する停止時積算値（電力大状態継続カウンタ）をリセットする。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間（上記２４０時間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理２Ｄにおいて２４０時間経過すると、処理２Ｅに移行する。

運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、処理２Ｅにおいて、停止中での過去の所定期間（例えば、連続する１２時間）での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値を例えば１時間毎に導出して、その移動平均値が例えば２２０Ｗ未満であるかを判定する。そして、運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が２２０Ｗ未満であれば、指標とする停止時積算値を規定量（例えば「１」）だけ減少させるカウントダウンを行う。尚、この停止時積算値は所定の最小値（例えばゼロ）よりも減少されることはない。そして、運転制御装置Ｃは、継続的にこの処理２Ｅの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、１時間毎に行われる処理２Ｅにおいて上記移動平均値が２２０Ｗ未満である間は、停止時積算値をカウントダウンすると共に、固体酸化物形燃料電池１の停止を継続する。図３では、この停止時積算値を、電力負荷が大きいまま継続している状態を指すものとして、電力大状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、１時間毎に導出される上記移動平均値が２２０Ｗ以上であれば、上記停止時積算値を規定量だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理２Ｆに移行する。

処理２Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が１７０Ｗ以上であれば、上記停止時積算値を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Ｃは、停止時積算値が上限停止時積算値（例えば「２４カウント」）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定して処理２Ｆを継続する。本実施形態では、１時間毎に処理２Ｆが行われ、且つ、増減される規定量が「１」であるため、図３では上限停止時積算値としての「２４カウント」のことを「２４時間カウント」と記載している。尚、処理２Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、上記移動平均値が１７０Ｗ未満であれば、上記停止時積算値を規定量（例えば「１」）だけ減少させるカウントダウンを行うと共に、上記処理２Ｅに移行する。
これに対して、処理２Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、停止時積算値が上限停止時積算値（例えば「２４カウント」）であれば固体酸化物形燃料電池１を運転させるべきと判定し、処理２Ｃに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、停止時積算値をカウントアップ及びカウントダウンさせるという手法を用いて上記移動平均値の推移（即ち、負荷エネルギーの推移）を監視している。

このように、本実施形態では、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間（１２時間）での負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎（１時間毎）に複数回にわたって導出しながら、移動平均値が第４閾値（１７０Ｗ）以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び移動平均値が第４閾値（１７０Ｗ）未満であると停止時積算値を所定の最小値（ゼロ）よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、停止時積算値が上限停止時積算値（２４カウント）であれば固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、停止時積算値が上限停止時積算値（２４カウント）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定する。

このように、本実施形態でも、処理２Ｅから処理２Ｆに移行するときの条件は、上記移動平均値が２２０Ｗ以上であるか否かであり、処理２Ｆから処理２Ｅに移行するときの条件は、上記移動平均値が１７０Ｗ以上であるか否かというように、その閾値が異なっている。これは、同じ閾値にすると上記移動平均値の僅かな変動に応じて処理２Ｅと処理２Ｆとの間を頻繁に処理が行き来してしまう可能性があり、それを避けるためである。

また、本実施形態では、第３閾値（２２０Ｗ）＞第４閾値（１７０Ｗ）である例を説明したが、第３閾値と第４閾値との関係はこの例に限定されず適宜変更可能である。

また更に、本実施形態において、上述した第３閾値（例えば２２０Ｗ）、上限運転時積算値（例えば２４０カウント）、第４閾値（１７０Ｗ）、上限停止時積算値（例えば２４カウント）は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第３閾値の減少側への変更及び上限運転時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。また、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第４閾値の増加側への変更及び上限停止時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行うことができる。

つまり、第３閾値の減少側への変更が行われると、及び、上限運転時積算値の増加側への変更が行われると、少なくとも処理２Ａにおいて、固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第４閾値の増加側への変更が行われると、及び、上限停止時積算値の増加側への変更が行われると、少なくとも処理２Ｆにおいて、固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池１が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池１の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

更に、本実施形態では、下限運転期間として２４０時間という期間を採用した例を示し、下限停止期間として２４０時間という期間を採用した例を示し、各移動平均値を１２時間分の移動平均で算出した例を示した。つまり、下限運転期間（２４０時間）＞移動平均値の算出期間（１２時間）であり、下限停止期間（２４０時間）＞移動平均値の算出期間（１２時間）である例を説明したが、それらの大小関係は適宜変更可能である。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第３実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４は、第３実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態でも、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池１から負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部３に供給するべき電力負荷である。そして、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。

図４の処理３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転しているときに行われる処理であり、図４の処理３Ｄ，３Ｅ，３Ｆは、固体酸化物形燃料電池１が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

〔運転中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理３Ｃにおいて、発電が１０日間継続される。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間（上記１０日間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理３Ｃにおいて１０日間経過すると、処理３Ｂに移行する。

運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わると、処理３Ｂにおいて、運転中での前日の１日間での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値が、前々日の１日間での上記負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値以上（即ち、負荷エネルギーが増加傾向又は変化していない）、又は、第９閾値（図４の例では「２．４ｋＷｈ」）より大きければ、指標とする運転時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。そして、運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わる度に、継続的にこの処理３Ｂの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理３Ｂにおいて、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の１日間での負荷エネルギーの合計値以上、又は、２．４ｋＷｈより大きい間は、固体酸化物形燃料電池１の運転を継続する。図４では、この運転時積算値を、電力負荷が減少傾向にある状態を指すものとして、電力負荷減少傾向カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、処理３Ｂにおいて、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の１日間での負荷エネルギーの合計値より小さく、且つ、第９閾値（図４の例では「２．４ｋＷｈ」）以下であれば、上記運転時積算値を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理３Ａに移行する。

処理３Ａにおいて運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わると、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の１日間での負荷エネルギーの合計値以下、又は、第１０閾値（図４の例では「３．６ｋＷｈ」）未満であれば、上記運転時積算値（電力負荷減少傾向カウンタ）を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Ｃは、運転時積算値が上限運転時積算値（例えば「１０」）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定して処理３Ｂを継続する。本実施形態では、１日毎に処理３Ａが行われ、且つ、加算される規定量が「１」であるため、図４では上限運転時積算値としての「１０カウント」のことを「１０日カウント」と記載している。尚、処理３Ａにおいて運転制御装置Ｃは、運転中での前日の１日間での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値が、前々日の１日間での上記負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値より大きく（即ち、負荷エネルギーが増加傾向）、且つ、第１０閾値（図４の例では「３．６ｋＷｈ」）以上であれば、上記処理３Ｂに移行すると共に、上記運転時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。
これに対して、処理３Ａにおいて運転制御装置Ｃは、運転時積算値が上限運転時積算値（例えば「１０カウント」）であれば固体酸化物形燃料電池１を停止させるべきと判定し、処理３Ｄに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、前々日と前日との負荷エネルギーの推移を監視している。

尚、上記処理３Ａにおいて、前々日と前日との負荷エネルギーとが僅かしか変化していない場合には、上記運転時積算値（電力負荷減少傾向カウンタ）をそのまま維持する（即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない）ような処理を行ってもよい。例えば、運転制御装置Ｃは、上記処理３Ａにおいて、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値と前々日の１日間での負荷エネルギーの合計値との差が所定差以内であれば、電力負荷が減少傾向でも無く且つ増加傾向でも無いと見なして、運転時積算値（電力負荷減少傾向カウンタ）をそのまま維持する（即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない）ようにしてもよい。

〔停止中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理３Ｄにおいて、停止が２日間継続される。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間（上記２日間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理３Ｄにおいて２日間経過すると、処理３Ｅに移行する。

運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わると、処理３Ｅにおいて、停止中での前日の１日間での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値が、前々日の１日間での上記負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値以下（即ち、負荷エネルギーが減少傾向又は変化していない）、又は、第１１閾値（図４の例では「３．６ｋＷｈ」）より小さければ、指標とする停止時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。そして、運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わる度に、継続的にこの処理３Ｅの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理３Ｅにおいて前日の１日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の１日間での上記負荷エネルギーの合計値以下、又は、３．６ｋＷｈより小さい間は、固体酸化物形燃料電池１の停止を継続する。図４では、この停止時積算値を、電力負荷が増加傾向にある状態を指すものとして、電力負荷増加傾向カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、処理３Ｅにおいて、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の１日間での上記負荷エネルギーの合計値より大きく、且つ、第１１閾値（図４の例では「３．６ｋＷｈ」）以上であれば、上記停止時積算値を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理３Ｆに移行する。

処理３Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わると、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値が前々日の１日間での上記負荷エネルギーの合計値以上、又は、第１２閾値（図４の例では「２．４ｋＷｈ」）より大きければ、上記停止時積算値（電力負荷増加傾向カウンタ）を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Ｃは、停止時積算値が上限停止時積算値（例えば「３」）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定して処理３Ｆを継続する。本実施形態では、１日毎に処理３Ｆが行われ、且つ、加算される規定量が「１」であるため、図４では上限停止時時積算値としての「３カウント」のことを「３日カウント」と記載している。尚、処理３Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、停止中での前日の１日間での負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値が前々日の１日間での上記負荷エネルギー（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の合計値未満であり、且つ、第１２閾値（図４の例では「２．４ｋＷｈ」）以下であれば、上記処理３Ｅに移行すると共に、上記停止時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。
これに対して、処理３Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、停止時積算値が上限停止時積算値（例えば「３カウント」）であれば固体酸化物形燃料電池１を運転させるべきと判定し、処理３Ｃに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、前々日と前日との負荷エネルギーの推移を監視している。

尚、上記処理３Ｆにおいて、前々日と前日との負荷エネルギーとが僅かしか変化していない場合には、上記停止時積算値（電力負荷増加傾向カウンタ）をそのまま維持する（即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない）ような処理を行ってもよい。例えば、運転制御装置Ｃは、上記処理３Ｆにおいて、前日の１日間での負荷エネルギーの合計値と前々日の１日間での負荷エネルギーの合計値との差が所定差以内であれば、電力負荷が減少傾向でも無く且つ増加傾向でも無いと見なして、停止時積算値（電力負荷増加傾向カウンタ）をそのまま維持する（即ち、カウントアップをせず且つカウントダウンもしない）ようにしてもよい。

＜第４実施形態＞
第４実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第４実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図５は、第４実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態では、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池１から負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、熱負荷部４に供給するべき熱負荷（給湯負荷）である。そして、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の負荷エネルギーの推移に基づいて、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する。

図５の処理４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転しているときに行われる処理であり、図５の処理４Ｄ，４Ｅ，４Ｆは、固体酸化物形燃料電池１が停止しているときに行われる処理である。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

〔運転中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が停止状態から運転状態に切り換えられると、先ずは処理４Ｃにおいて、発電が１０日間継続される。つまり、運転中である期間を所定の下限運転期間（上記１０日間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理４Ｃにおいて１０日間経過すると、処理４Ｂに移行する。

運転制御装置Ｃは、熱負荷部４での１日の給湯負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、処理４Ｂにおいて、例えば午前０時になって日付が変わると、運転中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第２基準値（１０（ＭＪ））以上であるか（即ち、負荷エネルギーが相対的に大きい状態にあるか）を判定する。そして、運転制御装置Ｃは、運転中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第２基準値（１０（ＭＪ））以上であるとき、指標とする運転時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。そして、運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わる毎に、継続的にこの処理４Ｂの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理４Ｂにおいて、運転中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第２基準値（１０（ＭＪ））以上である間は、固体酸化物形燃料電池１の運転を継続する。図５では、この運転時積算値を、給湯負荷が小さいまま継続している状態を指すものとして、給湯負荷小状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、処理４Ｂにおいて、運転中での１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第２基準値（１０（ＭＪ））未満であるときは、上記運転時積算値を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理４Ａに移行する。

処理４Ａにおいて運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わると、運転中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第１基準値（１５（ＭＪ））未満であれば、上記運転時積算値（給湯負荷小状態継続カウンタ）を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Ｃは、運転時積算値が上限運転時積算値（例えば「１０」）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定して処理４Ｂを継続する。本実施形態では、１日毎に処理４Ａが行われ、且つ、加算される規定量が「１」であるため、図５では上限運転時積算値としての「１０カウント」のことを「１０日カウント」と記載している。尚、処理４Ａにおいて運転制御装置Ｃは、運転中での１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第１基準値（１５（ＭＪ））以上であれば、上記処理４Ｂに移行すると共に、上記運転時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。
これに対して、処理４Ａにおいて運転制御装置Ｃは、運転時積算値が上限運転時積算値（例えば「１０カウント」）であれば固体酸化物形燃料電池１を停止させるべきと判定し、処理４Ｄに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、運転時積算値をカウントアップ及びリセットさせるという手法を用いて負荷エネルギー（給湯負荷）の推移を監視している。

〔停止中〕
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転状態から停止状態に切り換えられると、先ずは処理４Ｄにおいて、停止が２日間継続される。つまり、停止中である期間を所定の下限停止期間（上記２日間）以上は連続させることを制約条件としている。そして、運転制御装置Ｃは、処理４Ｄにおいて２日間経過すると、処理４Ｅに移行する。

運転制御装置Ｃは、処理４Ｅにおいて、例えば午前０時になって日付が変わると、停止中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第１基準値（１５（ＭＪ））未満であるか（即ち、負荷エネルギーが相対的に小さい状態にあるか）を判定する。そして、運転制御装置Ｃは、停止中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第１基準値（１５（ＭＪ））未満であれば、指標とする停止時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。そして、運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わる度に、継続的にこの処理４Ｅの判定を行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理４Ｅにおいて停止中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第１基準値（１５（ＭＪ））未満である間は、固体酸化物形燃料電池１の停止を継続する。図５では、この停止時積算値を、給湯負荷が大きいまま継続している状態を指すものとして、給湯負荷大状態継続カウンタという用語を用いている。
これに対して、運転制御装置Ｃは、処理４Ｅにおいて、停止中での１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第１基準値（１５（ＭＪ））以上であれば、上記停止時積算値を規定量だけ増加させるカウントアップを行うと共に処理４Ｆに移行する。

処理４Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、例えば午前０時になって日付が変わると、停止中での１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第２基準値（１０（ＭＪ））以上であれば、上記停止時積算値（給湯負荷大状態継続カウンタ）を規定量（例えば「１」）だけ増加させるカウントアップを行う。そして、運転制御装置Ｃは、停止時積算値が上限停止時積算値（例えば「３」）未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定して処理４Ｆを継続する。本実施形態では、１日毎に処理４Ｆが行われ、且つ、加算される規定量が「１」であるため、図５では上限停止時時積算値としての「３カウント」のことを「３日カウント」と記載している。尚、処理４Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、停止中での過去１日間での負荷エネルギー（給湯負荷）が第２基準値（１０（ＭＪ））未満であれば、上記処理４Ｅに移行すると共に、上記停止時積算値のリセットを行う（所定の最小値、例えばゼロにする）。
これに対して、処理４Ｆにおいて運転制御装置Ｃは、停止時積算値が上限停止時積算値（上記「３」）であれば固体酸化物形燃料電池１を運転させるべきと判定し、処理４Ｃに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、停止時積算値をカウントアップ及びリセットさせるという手法を用いて負荷エネルギー（給湯負荷）の推移を監視している。

＜第５実施形態＞
第５実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第５実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図６は、第５実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明する状態遷移図である。
本実施形態でも、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池１から負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、熱負荷部４に供給するべき熱負荷エネルギー及び電力負荷部３に供給するべき電力負荷エネルギーである。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

〔運転中〕
運転制御装置Ｃは、処理５Ａにおいて、熱負荷部４での熱負荷エネルギーの発生が無い状態が継続し且つリモコン（情報入出力装置１８）に対する操作入力が無い状態が継続している限り、自動不在停止タイマのカウントアップを行う。そして、この自動不在停止タイマのカウントが２４０時間に達すると、固体酸化物形燃料電池１を停止すべきと判定し、固体酸化物形燃料電池を停止させると共に処理５Ｃに移行する。尚、運転制御装置Ｃは、処理５Ａを行っている途中、熱負荷部４での熱負荷エネルギーの発生が有ると、又は、リモコン（情報入出力装置１８）に対する操作入力が有ると、処理５Ｂに移行して自動不在停止タイマのカウントをリセットして（即ち、ゼロにして）、そのカウントのリセットが完了すると処理５Ａに戻る。

また、運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、処理５Ｆにおいて、運転中での直近の１時間の平均電力負荷が例えば２２０Ｗ未満であるかを判定する。そして、直近の１時間の平均電力負荷が２２０Ｗ未満であれば、電力小タイマのカウントアップを行う。そして、この電力小タイマのカウントが２４０時間に達すると、固体酸化物形燃料電池１を停止すべきと判定し、固体酸化物形燃料電池１を停止させると共に処理５Ｉに移行する。尚、運転制御装置Ｃは、処理５Ｆを行っている途中、直近の１時間の平均電力負荷が２２０Ｗ以上であれば、処理５Ｇに移行して電力小タイマのカウントをリセットする（即ち、ゼロにする）。そして、処理５Ｇにおいて、直近の１時間の平均電力負荷が１７０Ｗ以上である限り、処理５Ｇを行い続ける。即ち、運転制御装置Ｃは、処理５Ｇにおいて直近の１時間の平均電力負荷が１７０Ｗ以上である間は、固体酸化物形燃料電池１の運転を継続する。これに対して、運転制御装置Ｃは、処理５Ｇにおいて直近の１時間の平均電力負荷が１７０Ｗ未満であると、上記処理５Ｆに移行すると共に、電力小タイマのカウントをカウントアップする。
尚、運転制御装置Ｃは、処理５Ｈにおいて、固体酸化物形燃料電池１の運転を開始すると先ずは電力小タイマのカウントを例えば２４０時間マスクして、少なくともその間は連続して運転させることを制約条件としている。

以上のように、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の熱負荷エネルギーの推移が第１運転停止条件（過去２４０時間に熱負荷部４での熱負荷エネルギーの発生無し且つリモコン操作無し等）を満たす又は運転中での過去の電力負荷エネルギーの推移が第２運転停止条件（過去２４０時間、１時間毎の平均負荷電力が２２０Ｗ未満）を満たすと固体酸化物形燃料電池１を停止するべきと判定し、第１運転停止条件及び第２運転停止条件の何れも満たさないと固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにするべきと判定する。

〔停止中〕
運転制御装置Ｃは、処理５Ｃにおいて、固体酸化物形燃料電池１の停止が２４時間継続すると自動不在停止タイマのカウントをリセットし、そのまま待機する。そして、運転制御装置Ｃは、その待機中に、熱負荷部４で熱負荷エネルギーの発生が有ると、又は、リモコン（情報入出力装置１８）に対する操作入力が有ると、処理５Ｄに移行する。つまり、運転制御装置Ｃは、処理５Ｃにおいて、熱負荷部４で熱負荷エネルギーの発生が無い状態、又は、リモコン（情報入出力装置１８）に対する操作入力が無い状態が継続している限りそのまま待機するので、最短でも２４時間は停止を継続し、停止がそれ以上の長さになることもある。

処理５Ｄにおいて運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶しており、停止中での過去の所定期間（図６に示す例では、連続する２４時間）での電力負荷（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値が例えば２２０Ｗ以上であれば、運転を開始すべきと判定して、処理５Ｅに移行する。そして、運転制御装置Ｃは、処理５Ｅにおいて、電力小タイマのカウントをリセットした後、固体酸化物形燃料電池１を運転させる。

また、運転制御装置Ｃは、処理５Ｉにおいて、固体酸化物形燃料電池１の停止が２４時間継続すると電力小タイマのカウントをリセットする。そして、運転制御装置Ｃは、上記処理５Ｄと同様に、停止中での過去の所定期間（図６に示す例では、連続する２４時間）での電力負荷（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値が例えば２２０Ｗ以上であれば、運転を開始すべきと判定して、処理５Ｊに移行する。そして、運転制御装置Ｃは、処理５Ｊにおいて、自動不在停止タイマのカウントをリセットした後、固体酸化物形燃料電池１を運転させる。

更に、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を停止中に、リモコン（情報入出力装置１８）に対する操作入力によって固体酸化物形燃料電池１の強制発電モードでの運転が指令されると、上記条件に関わらず固体酸化物形燃料電池１を運転させる。また、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転中に、情報入出力装置１８に対する操作入力によって固体酸化物形燃料電池１の強制発電モードでの運転が指令されている限り、上記条件に関わらず固体酸化物形燃料電池１を運転させ続ける。

以上のように、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が第１運転停止条件（過去２４０時間に熱負荷部４での熱負荷エネルギーの発生無し及びリモコン操作無し等）が満たされたことによって停止中であるとき、停止中での過去の熱負荷エネルギーの推移及び電力負荷エネルギーの推移が第１運転開始条件（熱負荷エネルギーの発生有り又はリモコン操作有り等、並びに、過去の所定期間（図６に示す例では、連続する２４時間）での電力負荷（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値が２２０Ｗ以上）を満たすと固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、その第１運転開始条件を満たさないと固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにするべきと判定し、及び、固体酸化物形燃料電池１が第２運転停止条件（過去２４０時間、１時間毎の平均負荷電力が２２０Ｗ未満）が満たされたことによって停止中であるとき、停止中での過去の電力負荷エネルギーの推移が第２運転開始条件（過去の所定期間（図６に示す例では、連続する２４時間）での電力負荷（１時間毎の平均電力負荷のデータ）の移動平均値が２２０Ｗ以上）を満たすと固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、その第２運転開始条件を満たさないと固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにするべきと判定する。

＜第６実施形態＞
第６実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第６実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図７は、第６実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。
本実施形態において、システム状態量は、固体酸化物形燃料電池１から負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーであり、特に、電力負荷部３に供給するべき電力負荷である。
運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出して、予測値が第５閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにするべきと判定し、予測値が第５閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止するべきと判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、過去の負荷エネルギーの推移に基づいて将来の負荷エネルギーの予測値を導出して、予測値が第６閾値以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、予測値が第６閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにするべきと判定する。

具体的には、運転制御装置Ｃは、電力負荷部３での１時間毎の平均電力負荷のデータを継続的に取得して記憶している。そして、運転制御装置Ｃは、１日の所定のタイミング（例えば、午前０時になって日付が変わったタイミングなど）で図７のフローチャートで示す処理を１度行って、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきなのか或いは停止するべきなのかを判定する。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。

工程＃１０において運転制御装置Ｃは、前日１日間（時刻０時〜時刻２４時までの２４時間）の電力負荷部３での合計電力負荷（本実施形態では、１時間毎の平均電力負荷の合計値）を導出する。また、運転制御装置Ｃは、前日以前の１日間の電力負荷部３での合計電力負荷の導出を継続的に行って記憶しているため、過去３０日間の各合計電力負荷のデータも記憶している。そして、工程＃１１において運転制御装置Ｃは、最小二乗法を用いて、過去３０日間の各合計電力負荷の推移を一次関数で近似する。つまり、工程＃２０において導出された一次関数は、過去３０日間の電力負荷部３での電力負荷の傾向を示している。工程＃１２において運転制御装置Ｃは、近似した一次関数を用いて、翌日の１日間の合計電力負荷を予測する。

次に、工程＃１３において運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が現在運転中であるか或いは停止中であるかを判定する。運転制御装置Ｃは、運転中である場合（工程＃１３において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１４に移行し、停止中である場合（工程＃１３において「Ｎｏ」の場合）には工程＃１７に移行する。

工程＃１４において運転制御装置Ｃは、工程＃１２で導出した翌日の合計電力負荷（予測値）は、所定の停止閾値（上記第５閾値）未満であるか否かを判定する。つまり、工程＃１４では、固体酸化物形燃料電池１は現在運転中であるが、翌日に予測される電力負荷が小さい状態にあるか、即ち、固体酸化物形燃料電池１を停止するのが適当であるかが判定される。そして、運転制御装置Ｃは、工程＃１２で予測した翌日の合計電力負荷が所定の停止閾値（上記第５閾値）未満であるときには、工程＃１５に移行して固体酸化物形燃料電池１は停止すべきと判定する。これに対して、運転制御装置Ｃは、工程＃１２で予測した翌日の合計電力負荷が所定の停止閾値（上記第５閾値）以上であるときには、工程＃１６に移行して固体酸化物形燃料電池１は運転継続すべきと判定する。

また、工程＃１７において運転制御装置Ｃは、工程＃１２で導出した翌日の合計電力負荷（予測値）は、所定の運転閾値（上記第６閾値）以上であるか否かを判定する。つまり、工程＃１７では、固体酸化物形燃料電池１は現在停止中であるが、翌日に予測される電力負荷が大きい状態にあるか、即ち、固体酸化物形燃料電池１を運転するのが適当であるかが判定される。そして、運転制御装置Ｃは、工程＃１２で予測した翌日の合計電力負荷が所定の運転閾値（上記第６閾値）以上であるときには、工程＃１８に移行して固体酸化物形燃料電池１は運転すべきと判定する。これに対して、運転制御装置Ｃは、工程＃１２で予測した翌日の合計電力負荷が所定の運転閾値（上記第６閾値）未満であるときには、工程＃１９に移行して固体酸化物形燃料電池１は停止継続すべきと判定する。

また、第５閾値と第６閾値との関係は適宜設定可能である。例えば、第５閾値＝第６閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定すること、第５閾値＞第６閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定すること、第５閾値＜第６閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定することができる。

また更に、本実施形態において、上述した第５閾値及び第６閾値は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第５閾値の減少側への変更を行うことができる。また、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第６閾値の増加側への変更を行うことができる。

つまり、第５閾値の減少側への変更が行われると、工程＃１４において、固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第６閾値の増加側への変更が行われると、工程＃１７において、固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池１が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池１の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

＜第７実施形態＞
第７実施形態の燃料電池システムは、その運転態様が上記実施形態と異なっている。以下に第７実施形態の燃料電池システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図８は、第７実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明するフローチャートである。以下の例では具体的な数値を挙げて本実施形態の燃料電池システムの運転態様を説明しているが、それらの数値は適宜変更可能である。
本実施形態において、システム状態量は、負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池１から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である運転メリットである。

運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が運転中であるとき、運転中での過去の所定期間（例えば３０日間）内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池１から供給したときの運転メリットの実績値を導出して、実績値が第７閾値（以下の例では「ゼロ」）以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにするべきと判定し、実績値が第７閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止するべきと判定し、固体酸化物形燃料電池１が停止中であるとき、停止中での過去の所定期間（例えば３０日間）内に負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池１から供給したと想定したときの運転メリットの予測値を導出して、予測値が第８閾値（以下の例では「ゼロ」）以上であれば固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定し、予測値が第８閾値未満であれば固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにするべきと判定する。

先ず、運転メリットについて説明する。運転メリットは、負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーを固体酸化物形燃料電池１から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である。以下に説明するように、消費一次エネルギー削減量及びエネルギーコスト削減量及び排出二酸化炭素削減量は、負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数として導出される。

消費一次エネルギー削減量は、固体酸化物形燃料電池１を運転することで削減できる消費一次エネルギー量である。つまり、負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させなかったときの消費一次エネルギー量から、負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させたときの消費一次エネルギー量を減算して得られる。

負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させたときの消費一次エネルギー量は、１日の電力負荷及び熱負荷を、固体酸化物形燃料電池１から供給される電力及び熱で最大限賄う運転を行ったときの固体酸化物形燃料電池１の消費一次エネルギー量と、不足した電力を商用電源１５から受電したときの商用電源１５の消費一次エネルギー量と、不足した熱を補助熱源装置１１から受けたときの補助熱源装置１１の消費一次エネルギー量との和である。
負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させなかったときの消費一次エネルギー量は、１日の電力負荷の全てを商用電源１５から受電したときの商用電源１５の消費一次エネルギー量と、１日の熱負荷の全てを補助熱源装置１１から受けたときの補助熱源装置１１の消費一次エネルギー量との和である。

運転制御装置Ｃは、記憶している固体酸化物形燃料電池１の発電効率値と排熱効率値により、発電によって電力を供給ときに要する固体酸化物形燃料電池１の消費一次エネルギー量、発電に伴って排出される排熱量、記憶している発電所（商用電源１５）の発電効率値により、発電所が電力を供給するときに要する商用電源１５の消費一次エネルギー量、記憶している補助熱源装置１１の効率値により、熱量を供給するときに要する補助熱源装置１１の消費一次エネルギー量を算出し、それらの値を参照して、上記消費一次エネルギー削減量を導出する。

エネルギーコスト削減量は、固体酸化物形燃料電池１を運転することで削減できるエネルギーコストである。エネルギーコスト削減量は、消費一次エネルギー削減量に関して上述したのと同様に、負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させなかったときのエネルギーコストから、負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させたときのエネルギーコストを減算して得られる。
運転制御装置Ｃは、記憶している固体酸化物形燃料電池１の発電効率値と排熱効率値、発電所の発電効率値、補助熱源装置１１の効率値に基づきそれぞれの燃料消費量と商用電源からの購入量を求め、記憶している固体酸化物形燃料電池１及び補助熱源装置１１で消費する燃料の単価、商用電源１５の電力単価に基づき、上記エネルギーコスト削減量を導出する。

排出二酸化炭素削減量は、固体酸化物形燃料電池１を運転することで削減できる排出二酸化炭素量である。排出二酸化炭素削減量は、消費一次エネルギー削減量に関して上述したのと同様に、負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させなかったときの排出二酸化炭素量から、負荷部Ｌに負荷エネルギーを供給するために固体酸化物形燃料電池１を動作させたときの排出二酸化炭素量を減算して得られる。
運転制御装置Ｃは、記憶している固体酸化物形燃料電池１の発電効率値と排熱効率値、補助熱源装置１１の効率値に基づきそれぞれの燃料消費量と商用電源１５からの購入量を求め、記憶している固体酸化物形燃料電池１及び補助熱源装置１１で消費する燃料の二酸化炭素排出量原単位、商用電源１５の二酸化炭素排出量原単位に基づき、上記排出二酸化炭素削減量を導出する。

そして、運転制御装置Ｃは、１日の所定のタイミング（例えば、午前０時になって日付が変わったタイミングなど）で図７のフローチャートで示す処理を１度行って、固体酸化物形燃料電池１を運転するべきなのか或いは停止するべきなのかを判定する。

工程＃２０において運転制御装置Ｃは、前日１日間（時刻０時〜時刻２４時までの２４時間）の運転メリットを導出する。また、運転制御装置Ｃは、前日以前の１日間の運転メリットの導出を継続的に行って記憶しているため、過去３０日間の各運転メリットのデータも記憶している。そして、工程＃２１において運転制御装置Ｃは、過去３０日間の合計運転メリットを導出する。つまり、運転制御装置Ｃは、負荷部Ｌに供給するべき負荷エネルギーの関数として導出される運転メリットの過去３０日間の合計値を参照する手法を用いて負荷エネルギーの推移を監視している。

次に、工程＃２２において運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１が現在運転中であるか或いは停止中であるかを判定する。運転制御装置Ｃは、運転中である場合（工程＃２２において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃２３に移行し、停止中である場合（工程＃２２において「Ｎｏ」の場合）には工程＃２６に移行する。

工程＃２３において運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転中での過去の３０日間の合計運転メリットの実績値がマイナス値であるか否か（第７閾値としての「ゼロ」未満であるか）を判定する。そして、運転制御装置Ｃは、合計運転メリットの実績値がマイナス値（ゼロ（第７閾値）未満）であれば、工程＃２４に移行して固体酸化物形燃料電池１を停止するべきと判定する。これに対して、運転制御装置Ｃは、合計運転メリットの実績値がゼロ（第７閾値）以上であれば、工程＃２５に移行して固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにするべきと判定する。

また、工程＃２６において運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を停止中での過去の３０日間の合計運転メリットの予測値がマイナス値であるか否か（第８閾値としての「ゼロ」未満であるか）を判定する。そして、運転制御装置Ｃは、合計運転メリットの予測値がマイナス値（ゼロ（第８閾値）未満）であれば、工程＃２８に移行して固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにするべきと判定する。これに対して、運転制御装置Ｃは、合計運転メリットの予測値がゼロ（第８閾値）以上であれば、工程＃２７に移行して固体酸化物形燃料電池１を運転するべきと判定する。

また、本実施形態では、第７閾値及び第８閾値が共にゼロである例を説明したが、第７閾値と第８閾値とはこの例に限定されず適宜変更可能である。例えば、第７閾値＞第８閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定すること、第７閾値＜第８閾値の関係が成立するような値にそれぞれを設定することができる。

また更に、本実施形態において、上述した第７閾値及び第８閾値は一定の値でもよく、或いは、可変値であってもよい。
可変値にする場合、例えば、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第７閾値の減少側への変更を行うことができる。また、運転制御装置Ｃは、固体酸化物形燃料電池１を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、第８閾値の増加側への変更を行うことができる。

つまり、第７閾値の減少側への変更が行われると、工程＃２３において、固体酸化物形燃料電池１を運転中のままにすべきと判定され易くなる。同様に、第８閾値の増加側への変更が行われると、工程＃２６において、固体酸化物形燃料電池１を停止中のままにすべきと判定され易くなる。その結果、固体酸化物形燃料電池１が運転状態と停止状態との間で切り替えられる頻度がより低くなるため、固体酸化物形燃料電池１の耐久性や信頼性に悪影響が及び難くなる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、燃料電池システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、放熱器８を備えないような燃料電池システムでも構わない。
また、上記実施形態では、燃料を燃焼して熱を発生するタイプの補助熱源装置１１を例示したが、ジュール熱を発生する電気式の補助熱源装置を採用してもよい。その場合、補助熱源装置は電力負荷部３を構成する装置群の一つになる。

＜２＞
上記実施形態では、負荷エネルギーや運転メリットなどをシステム状態量として例示したが、燃料電池システムの動作状態を表す値であれば、他の値をシステム状態量として利用することもできる。

＜３＞
また、上記第７実施形態では、消費一次エネルギー量及びエネルギーコスト及び排出二酸化炭素量のそれぞれの値について、各効率値、各単価、原単位などにより簡単に求める例を説明したが、実際のシステムに合わせて、各部で発生する放熱や損失を設定して、精緻に求めるようにしてもよい。

本発明は、固体酸化物形燃料電池が頻繁に起動及び停止を繰り返すことを避けながら、適切なタイミングで運転と停止が行われるようにした燃料電池システムに利用できる。

１ 固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）
３ 電力負荷部
４ 熱負荷部
Ｃ 運転制御装置
Ｌ 負荷部

Claims (15)

1. 運転により発生したエネルギーを負荷部に供給する固体酸化物形燃料電池と、当該固体酸化物形燃料電池の運転を制御する運転制御装置とを備える燃料電池システムであって、
   前記運転制御装置は、
   前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中である期間を所定の下限運転期間以上は連続させることを制約条件としつつ、前記運転中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにすべきかを判定し、
   前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中である期間を所定の下限停止期間以上は連続させることを制約条件としつつ、前記停止中に取得された過去の前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーの関数であるシステム状態量の推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する燃料電池システム。
2. 前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーであり、
   前記運転制御装置は、
   前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきか或いは運転中のままにするべきかを判定し、
   前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて、前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきか或いは停止中のままにするべきかを判定する請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記運転制御装置は、
   前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第１閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記移動平均値が第１設定期間以上連続して前記第１閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、
   前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に導出して、前記移動平均値が第２設定期間以上連続して第２閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記移動平均値が前記第２閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第１閾値の減少側への変更及び前記第１設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第２閾値の増加側への変更及び前記第２設定期間の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う請求項３又は４に記載の燃料電池システム。
6. 前記運転制御装置は、
   前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第３閾値未満であると運転時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第３閾値以上であると前記運転時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記運転時積算値が上限運転時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにすべきと判定し、前記運転時積算値が前記上限運転時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止させるべきと判定し、
   前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の所定期間での前記負荷エネルギーの移動平均値を所定のタイミング毎に複数回にわたって導出しながら、前記移動平均値が第４閾値以上であると停止時積算値を規定量だけ増加させ及び前記移動平均値が第４閾値未満であると前記停止時積算値を所定の最小値よりも減少させないことを条件として規定量だけ減少させ、前記停止時積算値が上限停止時積算値であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記停止時積算値が前記上限停止時積算値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにすべきと判定する請求項２に記載の燃料電池システム。
7. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第３閾値の減少側への変更及び前記上限運転時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う請求項６に記載の燃料電池システム。
8. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第４閾値の増加側への変更及び前記上限停止時積算値の増加側への変更の少なくとも何れか一方を行う請求項６又は７に記載の燃料電池システム。
9. 前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーであり、
   前記運転制御装置は、
   前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第５閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記予測値が前記第５閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、
   前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、過去の前記負荷エネルギーの推移に基づいて将来の前記負荷エネルギーの予測値を導出して、前記予測値が第６閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第６閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する請求項１に記載の燃料電池システム。
10. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第５閾値の減少側への変更を行う請求項９に記載の燃料電池システム。
11. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第６閾値の増加側への変更を行う請求項９又は１０に記載の燃料電池システム。
12. 前記システム状態量は、前記負荷部に供給するべき負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給した場合に得られる消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である運転メリットであり、
    前記運転制御装置は、
    前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したときの前記運転メリットの実績値を導出して、前記実績値が第７閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、前記実績値が前記第７閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、
    前記固体酸化物形燃料電池が停止中であるとき、前記停止中での過去の所定期間内に前記負荷エネルギーを前記固体酸化物形燃料電池から供給したと想定したときの前記運転メリットの予測値を導出して、前記予測値が第８閾値以上であれば前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記予測値が前記第８閾値未満であれば前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する請求項１に記載の燃料電池システム。
13. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第７閾値の減少側への変更を行う請求項１２に記載の燃料電池システム。
14. 前記運転制御装置は、前記固体酸化物形燃料電池を運転状態から停止状態に切り替えた回数又は停止状態から運転状態に切り替えた回数が増加するにしたがって、前記第８閾値の増加側への変更を行う請求項１２又は１３に記載の燃料電池システム。
15. 前記負荷エネルギーは、熱負荷エネルギー及び電力負荷エネルギーであり、
    前記運転制御装置は、
    前記固体酸化物形燃料電池が運転中であるとき、前記運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が第１運転停止条件を満たすとき又は前記運転中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第２運転停止条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を停止するべきと判定し、前記運転中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移が前記第１運転停止条件及び前記第２運転停止条件の何れも満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を運転中のままにするべきと判定し、及び、
    前記固体酸化物形燃料電池が前記第１運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、前記停止中での過去の前記熱負荷エネルギーの推移及び前記電力負荷エネルギーの推移が第１運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第１運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定し、及び、
    前記固体酸化物形燃料電池が前記第２運転停止条件が満たされたことによって停止中であるとき、前記停止中での過去の前記電力負荷エネルギーの推移が第２運転開始条件を満たすとき前記固体酸化物形燃料電池を運転するべきと判定し、前記第２運転開始条件を満たさないとき前記固体酸化物形燃料電池を停止中のままにするべきと判定する請求項２に記載の燃料電池システム。

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