燃料电池的运转方法以及燃料电池系统的制作方法
专利名称：燃料电池的运转方法以及燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备通过氢气与氧气的电化学反应来进行发电从而供给电和热的燃料电池、并基于考虑到预先设定的耐用年限和设备寿命条件所制定出的运转计划来运转燃料电池的燃料电池的运转方法以及燃料电池系统。
背景技术：
在近年来日渐高涨的防止地球变暖以及抑制二氧化碳排放量这样的社会形势的背景下，开发了家庭用燃料电池热电联产系统，以作为能够从城市燃气等一次性能源高效地取出家庭所消耗的电力和热的设备。这种系统作为例如设置于各家庭中的设施商品需要具有规定的耐用年限(一般需要10年)。但是，在使用于上述系统的燃料电池单体堆叠体中，存在与发电时间成比例的劣 化特性，在当前的技术下寿命为4飞万小时。另一方面，将系统设置于家庭等时的发电时间在使能源削减优先的情况下估计在10年内为6 8万小时左右，因此无法实现作为目标的10年的耐用年限。另外同样地，上述系统具有从由城市燃气等现有的基础设施供给的燃料气体生成氢气的燃料重整机，但是由于存在高温加热部分，因此若重复规定的启动次数则疲劳损坏的可能性变闻。在当前的技术下当重复启动4飞千次时达到寿命，另一方面，将系统设置于家庭时的启动次数即使一日一次，10年也要3650次，若假设一日启动两次以上的情况则有可能无法保持10年。解决这些二律背反是实用化时的大问题。为了解决本问题，例如在专利文献I中公开了以下技术进行控制使得对每单位期间的发电时间以及启动次数进行限制，从而作为设备实现10年的耐用年限。另外，例如在专利文献2中公开了考虑到节能性等的燃料电池系统、其运转方法。专利文献I :日本特开2007-323843号公报专利文献2 日本特开2007-280650号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，专利文献I等所公开的现有技术是分别对发电时间和启动次数进行限制，因此有可能在与用户所期待的动作不同的情况下受到的压力大。例如，将系统的寿命设为发电时间4万小时(耐用运转时间)，将启动次数设为4000次(耐用启动次数)。在这种情况下，平均每天的发电时间约为11小时，启动次数约为I. I次。在从清晨起开始发电的情况下，有可能到该日的傍晚之前结束发电，其后即使用户进行发电指示也不会受理。本发明是为了解决这种现有技术的问题而完成的，其目的在于能够根据用户的要求来选择缓和限制。
用于解决问题的方案为了达到上述目的，本发明除了制定基本运转计划以外，还制定特殊运转计划，基于选择的其中一个运转计划来运转燃料电池，其中，在该基本运转计划中，对每规定的单位期间的运转时间、启动次数设置规定的限制，从而能够在规定的耐用年限内不使运转时间达到耐用运转时间且不使启动次数达到耐用启动次数地运转燃料电池，在该特殊运转计划中，缓和针对运转时间、启动次数的规定的限制。由此，在例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况等下，能够以同意未达到规定的耐用年限就无法使用这样的说明为前提，来应用特殊运转计划，例如，如果用户在知道可运转年数缩短后仍希望缓和限制，则能够选择缓和限制。发明的效果根据本发明，除了制定基本运转计划以外，还制定特殊运转计划，基于选择的其中 一个运转计划来运转燃料电池，其中，在该基本运转计划中，对每规定的单位期间的运转时间、启动次数设置规定的限制，从而能够在整个规定的耐用年限内运转燃料电池，在该特殊运转计划中，缓和针对运转时间、启动次数的规定的限制，因此，在例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况等下，能够以同意未达到规定的耐用年限就无法使用这样的说明为前提，来应用特殊运转计划，例如，如果用户在知道可运转年数缩短后仍希望缓和限制，则能够选择缓和限制。因此，能够响应以下的需求用户针对基于现有的基本运转计划的燃料电池的运转，不满发电时间短，用户觉得即使缩短可运转年数也没关系，想要进一步增加发电机会。另外，对于觉得即使缩短可运转年数也没关系而期望可以随时受理发电指示的用户，能够提供即使该日的发电结束之后也能够受理发电指示的系统。
图I是表示本发明的实施方式I中的燃料电池系统的概要结构的一例的框图。图2是表示本发明的实施方式I中的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法的一例的工序图。图3是表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统的概要结构的一例的框图。图4是表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法的一例的工序图。图5是表示本发明的实施方式3中的燃料电池系统的概要结构的一例的结构图。图6是表示本发明的实施方式4中的燃料电池系统的概要结构的一例的结构图。
具体实施例方式第一发明是一种具备供给电和热的燃料电池单元的燃料电池系统的运转方法，该方法包括基本运转计划制定工序，基于燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数的至少一个的范围内运转燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比第一允许启动次数多；运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池单元。在上述结构的燃料电池的运转方法中，例如，如果设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择基本运转计划，则在燃料电池运转工序中基于基本运转计划来运转燃料电池，如果在用户知道在经过规定的耐用年限之前就会达到设备寿命(“达到设备寿命”是指满足运转时间达到耐用运转时间或启动次数达到耐用启动次数，以下相同)的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择特殊运转计划，则在燃料电池运转工序中基于特殊运转计划来运转燃料电池。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限之前就会达到设备寿命的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池的运转。 第二发明是特别是在第一发明中还包括如下步骤的燃料电池的运转方法电力利用工序，使用由燃料电池单元发电产生的电力；电力需求预测工序，预测要使用的电力的需求；热利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用热水；热需求预测工序，预测要使用的热水的需求；以及允许运转时间设定工序或允许启动次数设定工序，在该允许运转时间设定工序中，根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许运转时间，在该允许启动次数设定工序中，根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许启动次数。在上述结构的燃料电池的运转方法中，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的某一个时间设为每规定的单位期间的最长运转时间，或者将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的某一个次数设为每规定的单位期间的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。第三发明特别是将第二发明的允许运转时间设定工序设为根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间的工序。第四发明特别是将第二发明的允许启动次数设定工序设为根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数的工序。第五发明是一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部，其基于燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数的至少一个的范围内运转燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比第一允许启动次数多；运转计划选择部，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由运转计划选择部选择出的运转计划来运转燃料电池单元。在上述结构的燃料电池系统中，例如，如果设置者(维修人员)通过运转计划选择部选择基本运转计划，则由燃料电池运转部基于基本运转计划来运转燃料电池，如果在用户知道在经过规定的耐用年限之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择部选择特殊运转计划，则由燃料电池运转部基于特殊运转计划来运转燃料电池。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限之前就会达到设备寿命的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池的运转。第六发明是如下的燃料电池系统，特别是在第五发明中，该燃料电池系统能够使用由燃料电池单元发电产生的电力，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到 的热水并使用热水，该燃料电池系统具备电力需求预测部，其预测要使用的电力的需求；热需求预测部，其预测要使用的热水的需求；以及允许运转时间设定部或允许启动次数设定部，该允许运转时间设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许运转时间，该允许启动次数设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许启动次数。在上述结构的燃料电池系统中，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的某一个时间设为每规定的单位期间的最长运转时间，或者将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的某一个次数设为每规定的单位期间的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。第七发明特别是在第六发明中，允许运转时间设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间。第八发明特别是在第六发明中，由允许启动次数设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数。第九发明是如下的燃料电池系统，特别是在第五至第八发明中，在构成为能够与燃料电池单元进行通信的遥控器上具备运转计划选择部。由此，能够利用设置于室内的遥控器将基于基本运转计划的燃料电池的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转，另外也能够反向变更。此外，关于通过运转计划选择部进行的选择，期望设为用户无法使用遥控器以通常操作进行选择，只有设置者通过特殊操作才能够进行选择。通过这样，能够防止用户在不了解设备寿命缩短(“设备寿命缩短”是指运转时间比预定早达到耐用运转时间或者启动次数比预定早达到耐用启动次数，以下相同)的状态下变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转。在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转中每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的运转时间或每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的启动次数感到不满时，还能够由设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则会在经过耐用年限之前达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，设置者通过遥控器的运转计划选择部变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转。由此，能够防止比预定早达到设备寿命而系统的运转停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。第十发明是如下的燃料电池系统，特别是在第五至第八发明中，在燃料电池单元的主体设定部上具备上述运转计划选择部。由此，能够利用通常设置于室外而由用户进行操作的可能性极小的燃料电池主体的主体设定部来将基于基本运转计划的燃料电池的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转，另外，也能够反向变更。另外，由于在燃料电池主体的主体设定部上具备运转计划选择部，因此用户操作运转计划选择部的可能性极小。在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转中每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的运转时间或每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的启动次数感到不满时，也能够由设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则会在 经过耐用年限之前达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，设置者通过燃料电池主体的主体设定部的运转计划选择部变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转。由此，能够防止比预定早达到设备寿命而系统的运转停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。另一发明是一种具备供给电和热的燃料电池单元的燃料电池系统的运转方法，该方法包括基本运转计划制定工序，基于燃料电池单元的耐用年限和耐用运转时间来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池单元。另一发明是一种具备供给电和热的燃料电池单元的燃料电池系统的运转方法，该方法包括基本运转计划制定工序，基于燃料电池单元的耐用年限和及耐用启动次数来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许启动次数多的第二允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池单元。另一发明是一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部，其基于燃料电池单元的耐用年限和耐用运转时间来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择部，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由运转计划选择部选择出的运转计划来运转燃料电池单元。
另一发明是一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部，其基于燃料电池单元的耐用年限和耐用启动次数来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许启动次数多的第二允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择部，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由运转计划选择部选择出的运转计划来运转燃料电池单元。下面，参照附图来说明本发明的燃料电池系统及其运转方法的实施方式。此外，本发明并不限定于本实施方式。另外，对与先说明的实施方式相同的结构附加相同的标记，并省略其详细的说明。(实施方式I)图I是本发明的实施方式I中的燃料电池系统的框图。
本发明的燃料电池系统和应用本发明的燃料电池的运转方法的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电的燃料电池，能够将由燃料电池发电产生的电力转换为能够在家庭(包括家庭以外的消耗由燃料电池发电产生的电力的消耗者或需求者，以下相同)中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时，或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次，或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止。“运转时间”是指燃料电池实际进行发电的时间，例如若一天发电5小时，则该日的运转时间为5小时。“启动次数”是指进行燃料电池系统的启动动作的次数。“设备使用年数”是指从开始使用燃料电池起的经过年数，即使完全没有运转燃料电池，设备使用年数也会增加。“耐用运转时间”是指设计上的燃料电池系统的可运转时间，作为从开始使用起的累计运转时间进行计算。“耐用年限”是指设计上的燃料电池系统可运转的年数，作为从开始使用起的经过年数进行计算。“耐用启动次数”是指设计上的燃料电池系统可启动的次数，作为从开始使用起的累计启动次数进行计算。如图I所示，本实施方式的燃料电池系统具有燃料电池I (燃料电池单元)，其通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电，以供给电和热；基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转部5，其基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I ;电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求(称为热水的热需求，以下相同)；以及允许运转时间设定部8，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求这两方的需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方。此外，将单位期间设为一天只不过是例示，也可以是其它期间。例如，单位期间既可以是一周，也可以是一个月(下面，在变形例、其它实施方式中也同样)。基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许运转时间设定部8例如能够由单一或多个控制装置来实现。控制装置例如能够由微控制器、MPU、PLC(Programmable LogicController :可编程逻辑控制器)、逻辑电路等构成，或者也可以在这些装置上附加RAM、ROM等存储装置。控制装置既可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制器构成。例如，既可以将基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及 允许运转时间设定部8作为整体由一个控制器构成，也可以各设置一个控制器来与各个部对应，还可以对各部的任意组合设置单独的或多个控制器。图2是表示本发明的实施方式I中的燃料电池系统的燃料电池的运转方法的工序图。如图2所示，本实施方式的燃料电池系统的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I (燃料电池单元)的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I ;发电电力利用工序(未图示)，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序(未图示)，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许运转时间设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方。例如，在将燃料电池I的耐用运转时间设为4万小时、将耐用启动次数设为4000次、并将作为设施设备一般需要的耐用年限设为10年时，平均每天允许的允许运转时间为平均11小时，启动次数为I次。基本运转计划制定部2以该11小时为上限，预测该日在家庭中使用的电力和热的负荷模式(电力的需求和热水的需求)，决定最能够发挥能源价值(energy merit)的运转时间。所述基本运转计划的制定方法能够使用公知的方法(例如，上述的专利文献I或专利文献2所记载的方法)，因此省略详细的记载。
另外，一般来说家庭中电力负荷大的期间是从开始家务的早晨起到中午以前和从傍晚起到夜间。假设从上午6点起开始运转，如果设允许运转时间为11小时，则结束运转是在下午5点(启动次数为一天I次,因此中途不能停止)。当像这样在从傍晚到夜间的电力负荷高峰时无法进行运转时，虽说为了实现10年的耐用年限，但是在使用大量的电力时却无法进行发电，从而有可能使使用者对设备产生很大不满或感到压力。因此，在本实施方式的燃料电池系统中，设置有特殊运转计划制定部3，该特殊运转计划制定部3大幅缓和平均每天的允许运转时间、例如设为20小时，以该20小时为上限来预测该日家庭所使用的电力和热的负荷模式，决定最能发挥能源价值的运转时间。具体地说，所述特殊运转计划的制定方法例如能够与将允许运转时间设为20小时的情况下的基本运转计划的制定方法相同。因而，省略详细的说明。但是，当始终使用基于由特殊运转计划制定部3制定出的每天在20小时的范围内运转燃料电池I的特殊运转计划的燃料电池I的运转时，由于平均每天的运转时间最大为 20小时，因此设备寿命会大幅缩短。于是，将设备的基本做法设为选择基于由基本运转计划制定部2制定出的每天在11小时的范围内运转燃料电池I的基本运转计划的燃料电池I的运转，由设置者响应于客户的要求，在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上，进行选择基于特殊运转计划的燃料电池I的运转的设定。具体地说，考虑在例如触摸面板的显示部等上进行以下意思的显示“若进行基于特殊运转计划的运转则设备寿命会变短”。在这种情况下，也可以显示选择是否即使设备寿命变短也要选择基于特殊运转计划的运转的按钮(例如显示“选择”和“不选择”)，通过由用户按下某一个按钮，来决定是否进行基于特殊运转计划的运转。针对设备寿命变短得到同意并非是必需的，也可以构成为无需得到上述同意就能够选择特殊运转计划的结构。基本运转计划和特殊运转计划例如分别由一个启动时刻和一个停止时刻构成，或者由两个启动时刻和两个停止时刻构成。在燃料电池运转工序中，在启动时刻启动燃料电池I，在停止时刻停止燃料电池I的运转。如上，本实施方式的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池1，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时，或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次，或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部5，其基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池系统中，由基本运转计划制定部2基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池1，由特殊运转计划制定部3制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间(例如11小时)长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择基本运转计划，则由燃料电池运转部5基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择特殊运转计划，则由燃料电池运转部5基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统能够将由燃料电池I发电产生的电力转换为能 够在家庭中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热来进行加温后得到的热水并使用该热水，该燃料电池系统具备电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求；以及允许运转时间设定部8，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。在上述结构的燃料电池系统中，允许运转时间设定部8根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。由此，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的任一个设为每规定的单位期间(例如一天)的最长运转时间，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池I的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。如上，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池I的运转方法中，在基本运转计划制定工序中基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池1，在特殊运转计划制定工序中制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择基本运转计划，则在燃料电池运转工序中基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择特殊运转计划，则在燃料电池运转工序中基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法具备发电电力利用 工序，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许运转时间设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。在上述结构的燃料电池的运转方法中，在允许运转时间设定工序中，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。由此，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的任一个设为每规定的单位期间的最长运转时间，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。此外，在本实施方式的燃料电池系统中，也可以将电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许运转时间设定部8全部省略，还可以省略一部分。在这种情况下，例如，也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许运转时间。另外，在本实施方式的燃料电池系统的运转方法中，也可以将发电电力利用工序、热回收利用工序、电力需求预测工序、热需求预测工序以及允许运转时间设定工序全部省略，还可以省略一部分。在这种情况下，例如，也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许运转时间。(实施方式2)图3是本发明的实施方式2中的燃料电池系统的框图。
本发明的燃料电池系统以及应用本发明的燃料电池的运转方法的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电的燃料电池，能够将由燃料电池发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时,或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次,或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止。如图3所示，本实施方式的燃料电池系统具有燃料电池I (燃料电池单元)，其通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电，以供给电和热；基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转部5，其 基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I ;电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定部9，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求这两方的需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方。基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许启动次数设定部9例如能够由单一或多个控制装置来实现。控制装置例如能够由微控制器、MPU、PLC(Programmable LogicController)、逻辑电路等构成，或者也可以在这些装置上附加RAM、ROM等存储装置。控制装置既可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制器构成。例如，既可以将基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许启动次数设定部9作为整体由一个控制器构成，也可以各设置一个控制器来与各个部对应，还可以对各部的任意组合设置单独的或多个控制器。图4是表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统的燃料电池的运转方法的工序图。如图4所示，本实施方式的燃料电池系统的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I ;发电电力利用工序(未图示)，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序(未图示)，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方。例如，在将燃料电池I的耐用运转时间设为4万小时、将耐用启动次数设为4000次、并将作为设施设备一般需要的耐用年限设为10年时，平均每天允许的允许运转时间为平均11小时，启动次数为I次。基本运转计划制定部2以该11小时为上限，预测该日在家庭中使用的电力和热的负荷模式(电力的需求和热水的需求)，决定最能够发挥能源价值(energy merit)的运转时间。所述基本运转计划的制定方法能够使用公知的方法(例如，上述的专利文献I或专利文献2所记载的方法)，因此省略详细的记载。另外，一般来说家庭中电力负荷大的期间是从开始家务的早晨起到中午以前和从傍晚起到夜间。假设从上午6点起开始运转，如果设允许运转时间为11小时，则在下午5 点结束运转(启动次数为一天I次，因此中途不能停止)。当像这样在从傍晚到夜间的电力负荷高峰时无法进行运转时，虽说为了实现10年的耐用年限，但是在使用大量的电力时却无法进行发电，从而有可能使使用者对设备产生很大不满或感到压力。因此，在本实施方式的燃料电池系统中，设置有特殊运转计划制定部3，该特殊运转计划制定部3将平均每天的允许启动次数例如缓和为2次，以该一天2次为上限来预测该日家庭所使用的电力和热的负荷模式，决定最能发挥能源价值的运转时间。具体地说，所述特殊运转计划的制定方法例如能够与将允许运转时间设为20小时的情况下的基本运转计划的制定方法相同。因而，省略详细的说明。但是，当始终使用基于由特殊运转计划制定部3制定出的每天2次的范围内运转燃料电池I的特殊运转计划的燃料电池I的运转时，虽然耐用启动次数为4000次，但是由于平均每天的启动次数最大为2次，因此设备寿命会大幅缩短。于是，将设备的基本做法设为选择基于由基本运转计划制定部2制定出的以每天I次的启动次数运转燃料电池I的基本运转计划的燃料电池I的运转，由设置者响应于客户的要求，在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上，进行选择基于特殊运转计划的燃料电池I的运转的设定。具体地说，考虑在例如触摸面板的显示部等上进行以下意思的显示“若进行基于特殊运转计划的运转则设备寿命会变短”。在这种情况下，也可以显示选择是否即使设备寿命变短也要选择基于特殊运转计划的运转的按钮(例如显示“选择”和“不选择”)，通过由用户按下某一个按钮，来决定是否进行基于特殊运转计划的运转。针对设备寿命变短得到同意并非是必需的，也可以构成为无需得到上述同意就能够选择特殊运转计划的结构。基本运转计划和特殊运转计划例如分别由一个启动时刻和一个停止时刻构成，或者由两个启动时刻和两个停止时刻构成。在燃料电池运转工序中，在启动时刻启动燃料电池I，在停止时刻停止燃料电池I的运转。如上，本实施方式的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池1，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时，或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次，或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，以第一允许启动次数(例如I次)运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个； 以及燃料电池运转部5，其基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池系统中，由基本运转计划制定部2基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池1，由特殊运转计划制定部3制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数(例如I次)的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择基本运转计划，则由燃料电池运转部5基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择特殊运转计划，则由燃料电池运转部5基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转的发电机会少而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于每规定的单位期间(例如一天)具有多次(例如2次)运转机会的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统能够将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热来进行加温后得到的热水并使用该热水，该燃料电池系统具备电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定部9，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。在上述结构的燃料电池系统中，允许启动次数设定部9根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。由此，将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的任一个设为每规定的单位期间(例如一天)的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池I的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。如上，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池
I;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转 计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池I的运转方法中，在基本运转计划制定工序中基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池I，在特殊运转计划制定工序中制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择基本运转计划，则在燃料电池运转工序中基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择特殊运转计划，则在燃料电池运转工序中基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电机会少而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于每规定的单位期间(例如一天)具有多次(例如2次)运转机会的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法具备发电电力利用工序，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。在上述结构的燃料电池的运转方法中，在允许启动次数设定工序中，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。由此，将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的任一个设为每规定的单位期间的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。此外，在本实施方式的燃料电池系统中，也可以将电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许启动次数设定部9全部省略，还可以省略一部分。在这种情况下，例如也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许启动次数。另外，在本实施方式的燃料电池系统的运转方法中，也可以将发电电力利用工序、热回收利用工序、电力需求预测工序、热需求预测工序以及允许启动次数设定工序全部省略,还可以省略一部分。在这种情况下,例如也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许启动次数。(实施方式3)图5是本发明的实施方式3中的燃料电池系统的结构图。 如图5所示，本实施方式的燃料电池系统在实施方式I或实施方式2的结构中具有燃料电池主体10 (实施方式I或实施方式2的燃料电池系统)；内置于燃料电池主体10的维护用操作部11 (operating portion for maintenance);以及配置于室内的与燃料电池主体10电连接的遥控器部12 (remotecontrol portion)。在此，实施方式I或实施方式2所记述的对基本运转计划制定部2和特殊运转计划制定部3进行选择的运转计划选择部4配置在维护用操作部11中。这是因为，特殊运转计划制定部3必须是由设置者响应于来自客户的要求并在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上进行设定，因此需要配置在客户自己无法进行设定的位置上。客户通常操作的遥控器部12被配置于室内，设置者通常操作的维护用操作部11被配置于室外，因此不会错误地将基本运转计划制定部2切换为特殊运转计划制定部3，从而能够贯彻在设置者进行事先说明之后进行设定变更。另外，一般来说客户不喜欢设置者进入自己的房屋，而通过将维护用操作部11配置于室外，设置者能够仅通过室外作业来进行设定变更。如上，本实施方式的燃料电池系统在燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部11)上具备实施方式I或实施方式2的结构中的运转计划选择部4。由此，能够利用通常设置于室外并且由用户进行操作的可能性极小的燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部11)来将基于基本运转计划的燃料电池I的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，或者进行反向变更。另外，由于在燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部11)上具备运转计划选择部4，因此由用户操作运转计划选择部4的可能性极小，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转中每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池I的运转时间(例如最长11小时)或每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池的启动次数(例如I次)感到不满时，设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，由设置者通过燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部
11)的运转计划选择部4来变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，由此，能够防止比预定早达到设备寿命而停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。
(实施方式4)图6是本发明的实施方式4中的燃料电池系统的结构图。如图6所示，本实施方式的燃料电池系统在实施方式I或实施方式2的结构中具有燃料电池主体10 (实施方式I或实施方式2的燃料电池系统)；以及配置于室内的与燃料电池主体10电连接的遥控器部12。在此，实施方式I或实施方式2所记述的对基本运转计划制定部2和特殊运转计划制定部3进行选择的运转计划选择部4能够配置在遥控器部12上。但是，特殊运转计划制定部3必须是由设置者响应于来自客户的要求并在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上进行设定，因此需要设为通常情况下客户无法进行操作。作为例子可以列举出在进入运转计划选择画面时进行密码认证、特殊操作(开关的多重按下等)等。根据本结构，可以得到与实施方式3所获得的效果同等的效果，并且无需设置特殊的维护用操作部11，从而能够以更为简易的结构来构成运转计划选择部4。 如上，本实施方式的燃料电池系统在设置于室内的遥控器部(遥控器部12)上具备实施方式I或实施方式2的结构中的运转计划选择部4。由此，能够利用设置于室内的遥控器部(遥控器部12)来将基于基本运转计划的燃料电池I的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，或者进行反向变更。此外，关于通过运转计划选择部4进行的选择，期望设为用户无法以遥控器部(遥控器部12)中的通常操作进行选择，只有设置者通过特殊操作才能够进行选择。通过这样，能够防止用户在不了解设备寿命缩短的状态下变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转中每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池的运转时间(例如最长11小时)或每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池的启动次数(例如I次)感到不满时，由设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则会在经过耐用年限(例如10年)之前达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，设置者通过遥控器部(遥控器部
12)的运转计划选择部4变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，由此，能够防止比预定早达到设备寿命而停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。产业上的可利用件根据本发明，能够响应以下的需求用户针对基于现有的基本运转计划的燃料电池的运转，不满发电时间短，用户觉得即使缩短可运转年数也没关系，想要进一步增加发电机会。另外，对于觉得即使缩短可运转年数也没关系而期望可以随时受理发电指示的用户，能够提供即使该日的发电结束之后也能够受理发电指示的系统。因此，适用于例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况下的燃料电池系统。附图标记说明I :燃料电池；2 :基本运转计划制定部；3 :特殊运转计划制定部；4 :运转计划选择部；5 :燃料电池运转部；6 :电力需求预测部；7 :热需求预测部；8 :允许运转时间设定部；9 允许启动次数设定部；10 :燃料电池主体；11 :维护用操作部；12 :遥控器部。
权利要求
1.一种燃料电池系统的运转方法，该燃料电池系统具备供给电和热的燃料电池单元，该方法包括 基本运转计划制定工序，基于上述燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元； 特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比上述第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比上述第一允许启动次数多； 运转计划选择工序，选择上述基本运转计划和上述特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过上述运转计划选择工序选择出的运转计划来运转上述燃料电池单元。
2.根据权利要求I所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于，还包括 电力利用工序，使用由上述燃料电池单元发电产生的电力； 电力需求预测工序，预测要使用的电力的需求； 热利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用上述热水； 热需求预测工序，预测要使用的热水的需求；以及 允许运转时间设定工序或允许启动次数设定工序，在该允许运转时间设定工序中，根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许运转时间，在该允许启动次数设定工序中，根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许启动次数。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于， 上述允许运转时间设定工序是根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许运转时间和上述第二允许运转时间的工序。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于， 上述允许启动次数设定工序是根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许启动次数和上述第二允许启动次数的工序。
5.一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有 基本运转计划制定部，其基于上述燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元； 特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比上述第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比上述第一允许启动次数多； 运转计划选择部，其选择上述基本运转计划和上述特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由上述运转计划选择部选择出的运转计划来运转上述燃料电池单元。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，该燃料电池系统能够使用由上述燃料电池单元发电产生的电力，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用上述热水，该燃料电池系统还具有 电力需求预测部，其预测要使用的电力的需求； 热需求预测部，其预测要使用的热水的需求；以及 允许运转时间设定部或允许启动次数设定部，该允许运转时间设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许运转时间，该允许启动次数设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许启动次数。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述允许运转时间设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许运转时间和上述第二允许运转时间。
8.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述允许启动次数设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许启动次数和上述第二允许启动次数。
9.根据权利要求51中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 在构成为能够与上述燃料电池单元进行通信的遥控器上具备上述运转计划选择部。
10.根据权利要求5 8中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 在燃料电池单元的主体设定部上具备上述运转计划选择部。
全文摘要
具有基本运转计划制定部(2)，其基于燃料电池(1)的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)和耐用启动次数(例如4千次)中的至少一个的范围内运转燃料电池(1)；特殊运转计划制定部(3)，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)和比第一允许启动次数多的第二允许启动次数中的至少一个的范围内运转燃料电池(1)；运转计划选择部(4)，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部(5)，其基于由运转计划选择部(4)选择出的运转计划来运转燃料电池(1)。
文档编号H01M8/04GK102770997SQ201180010600
公开日2012年11月7日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月22日
发明者加藤玄道, 岛田孝德, 田中良和 申请人:松下电器产业株式会社
技术领域：
本发明涉及一种具备通过氢气与氧气的电化学反应来进行发电从而供给电和热的燃料电池、并基于考虑到预先设定的耐用年限和设备寿命条件所制定出的运转计划来运转燃料电池的燃料电池的运转方法以及燃料电池系统。
背景技术：
在近年来日渐高涨的防止地球变暖以及抑制二氧化碳排放量这样的社会形势的背景下，开发了家庭用燃料电池热电联产系统，以作为能够从城市燃气等一次性能源高效地取出家庭所消耗的电力和热的设备。这种系统作为例如设置于各家庭中的设施商品需要具有规定的耐用年限(一般需要10年)。但是，在使用于上述系统的燃料电池单体堆叠体中，存在与发电时间成比例的劣 化特性，在当前的技术下寿命为4飞万小时。另一方面，将系统设置于家庭等时的发电时间在使能源削减优先的情况下估计在10年内为6 8万小时左右，因此无法实现作为目标的10年的耐用年限。另外同样地，上述系统具有从由城市燃气等现有的基础设施供给的燃料气体生成氢气的燃料重整机，但是由于存在高温加热部分，因此若重复规定的启动次数则疲劳损坏的可能性变闻。在当前的技术下当重复启动4飞千次时达到寿命，另一方面，将系统设置于家庭时的启动次数即使一日一次，10年也要3650次，若假设一日启动两次以上的情况则有可能无法保持10年。解决这些二律背反是实用化时的大问题。为了解决本问题，例如在专利文献I中公开了以下技术进行控制使得对每单位期间的发电时间以及启动次数进行限制，从而作为设备实现10年的耐用年限。另外，例如在专利文献2中公开了考虑到节能性等的燃料电池系统、其运转方法。专利文献I :日本特开2007-323843号公报专利文献2 日本特开2007-280650号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，专利文献I等所公开的现有技术是分别对发电时间和启动次数进行限制，因此有可能在与用户所期待的动作不同的情况下受到的压力大。例如，将系统的寿命设为发电时间4万小时(耐用运转时间)，将启动次数设为4000次(耐用启动次数)。在这种情况下，平均每天的发电时间约为11小时，启动次数约为I. I次。在从清晨起开始发电的情况下，有可能到该日的傍晚之前结束发电，其后即使用户进行发电指示也不会受理。本发明是为了解决这种现有技术的问题而完成的，其目的在于能够根据用户的要求来选择缓和限制。
用于解决问题的方案为了达到上述目的，本发明除了制定基本运转计划以外，还制定特殊运转计划，基于选择的其中一个运转计划来运转燃料电池，其中，在该基本运转计划中，对每规定的单位期间的运转时间、启动次数设置规定的限制，从而能够在规定的耐用年限内不使运转时间达到耐用运转时间且不使启动次数达到耐用启动次数地运转燃料电池，在该特殊运转计划中，缓和针对运转时间、启动次数的规定的限制。由此，在例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况等下，能够以同意未达到规定的耐用年限就无法使用这样的说明为前提，来应用特殊运转计划，例如，如果用户在知道可运转年数缩短后仍希望缓和限制，则能够选择缓和限制。发明的效果根据本发明，除了制定基本运转计划以外，还制定特殊运转计划，基于选择的其中 一个运转计划来运转燃料电池，其中，在该基本运转计划中，对每规定的单位期间的运转时间、启动次数设置规定的限制，从而能够在整个规定的耐用年限内运转燃料电池，在该特殊运转计划中，缓和针对运转时间、启动次数的规定的限制，因此，在例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况等下，能够以同意未达到规定的耐用年限就无法使用这样的说明为前提，来应用特殊运转计划，例如，如果用户在知道可运转年数缩短后仍希望缓和限制，则能够选择缓和限制。因此，能够响应以下的需求用户针对基于现有的基本运转计划的燃料电池的运转，不满发电时间短，用户觉得即使缩短可运转年数也没关系，想要进一步增加发电机会。另外，对于觉得即使缩短可运转年数也没关系而期望可以随时受理发电指示的用户，能够提供即使该日的发电结束之后也能够受理发电指示的系统。
图I是表示本发明的实施方式I中的燃料电池系统的概要结构的一例的框图。图2是表示本发明的实施方式I中的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法的一例的工序图。图3是表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统的概要结构的一例的框图。图4是表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法的一例的工序图。图5是表示本发明的实施方式3中的燃料电池系统的概要结构的一例的结构图。图6是表示本发明的实施方式4中的燃料电池系统的概要结构的一例的结构图。
具体实施例方式第一发明是一种具备供给电和热的燃料电池单元的燃料电池系统的运转方法，该方法包括基本运转计划制定工序，基于燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数的至少一个的范围内运转燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比第一允许启动次数多；运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池单元。在上述结构的燃料电池的运转方法中，例如，如果设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择基本运转计划，则在燃料电池运转工序中基于基本运转计划来运转燃料电池，如果在用户知道在经过规定的耐用年限之前就会达到设备寿命(“达到设备寿命”是指满足运转时间达到耐用运转时间或启动次数达到耐用启动次数，以下相同)的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择特殊运转计划，则在燃料电池运转工序中基于特殊运转计划来运转燃料电池。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限之前就会达到设备寿命的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池的运转。 第二发明是特别是在第一发明中还包括如下步骤的燃料电池的运转方法电力利用工序，使用由燃料电池单元发电产生的电力；电力需求预测工序，预测要使用的电力的需求；热利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用热水；热需求预测工序，预测要使用的热水的需求；以及允许运转时间设定工序或允许启动次数设定工序，在该允许运转时间设定工序中，根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许运转时间，在该允许启动次数设定工序中，根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许启动次数。在上述结构的燃料电池的运转方法中，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的某一个时间设为每规定的单位期间的最长运转时间，或者将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的某一个次数设为每规定的单位期间的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。第三发明特别是将第二发明的允许运转时间设定工序设为根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间的工序。第四发明特别是将第二发明的允许启动次数设定工序设为根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数的工序。第五发明是一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部，其基于燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数的至少一个的范围内运转燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比第一允许启动次数多；运转计划选择部，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由运转计划选择部选择出的运转计划来运转燃料电池单元。在上述结构的燃料电池系统中，例如，如果设置者(维修人员)通过运转计划选择部选择基本运转计划，则由燃料电池运转部基于基本运转计划来运转燃料电池，如果在用户知道在经过规定的耐用年限之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择部选择特殊运转计划，则由燃料电池运转部基于特殊运转计划来运转燃料电池。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限之前就会达到设备寿命的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池的运转。第六发明是如下的燃料电池系统，特别是在第五发明中，该燃料电池系统能够使用由燃料电池单元发电产生的电力，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到 的热水并使用热水，该燃料电池系统具备电力需求预测部，其预测要使用的电力的需求；热需求预测部，其预测要使用的热水的需求；以及允许运转时间设定部或允许启动次数设定部，该允许运转时间设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许运转时间，该允许启动次数设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第二允许启动次数。在上述结构的燃料电池系统中，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的某一个时间设为每规定的单位期间的最长运转时间，或者将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的某一个次数设为每规定的单位期间的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。第七发明特别是在第六发明中，允许运转时间设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间。第八发明特别是在第六发明中，由允许启动次数设定部根据电力的需求和热水的需求中的至少一个来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数。第九发明是如下的燃料电池系统，特别是在第五至第八发明中，在构成为能够与燃料电池单元进行通信的遥控器上具备运转计划选择部。由此，能够利用设置于室内的遥控器将基于基本运转计划的燃料电池的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转，另外也能够反向变更。此外，关于通过运转计划选择部进行的选择，期望设为用户无法使用遥控器以通常操作进行选择，只有设置者通过特殊操作才能够进行选择。通过这样，能够防止用户在不了解设备寿命缩短(“设备寿命缩短”是指运转时间比预定早达到耐用运转时间或者启动次数比预定早达到耐用启动次数，以下相同)的状态下变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转。在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转中每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的运转时间或每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的启动次数感到不满时，还能够由设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则会在经过耐用年限之前达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，设置者通过遥控器的运转计划选择部变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转。由此，能够防止比预定早达到设备寿命而系统的运转停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。第十发明是如下的燃料电池系统，特别是在第五至第八发明中，在燃料电池单元的主体设定部上具备上述运转计划选择部。由此，能够利用通常设置于室外而由用户进行操作的可能性极小的燃料电池主体的主体设定部来将基于基本运转计划的燃料电池的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转，另外，也能够反向变更。另外，由于在燃料电池主体的主体设定部上具备运转计划选择部，因此用户操作运转计划选择部的可能性极小。在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转中每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的运转时间或每规定的单位期间(例如一天、一周、一个月等)的燃料电池的启动次数感到不满时，也能够由设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则会在 经过耐用年限之前达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，设置者通过燃料电池主体的主体设定部的运转计划选择部变更为基于特殊运转计划的燃料电池的运转。由此，能够防止比预定早达到设备寿命而系统的运转停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。另一发明是一种具备供给电和热的燃料电池单元的燃料电池系统的运转方法，该方法包括基本运转计划制定工序，基于燃料电池单元的耐用年限和耐用运转时间来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池单元。另一发明是一种具备供给电和热的燃料电池单元的燃料电池系统的运转方法，该方法包括基本运转计划制定工序，基于燃料电池单元的耐用年限和及耐用启动次数来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许启动次数多的第二允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池单元。另一发明是一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部，其基于燃料电池单元的耐用年限和耐用运转时间来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择部，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由运转计划选择部选择出的运转计划来运转燃料电池单元。
另一发明是一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部，其基于燃料电池单元的耐用年限和耐用启动次数来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在比第一允许启动次数多的第二允许启动次数的范围内运转燃料电池单元；运转计划选择部，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由运转计划选择部选择出的运转计划来运转燃料电池单元。下面，参照附图来说明本发明的燃料电池系统及其运转方法的实施方式。此外，本发明并不限定于本实施方式。另外，对与先说明的实施方式相同的结构附加相同的标记，并省略其详细的说明。(实施方式I)图I是本发明的实施方式I中的燃料电池系统的框图。
本发明的燃料电池系统和应用本发明的燃料电池的运转方法的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电的燃料电池，能够将由燃料电池发电产生的电力转换为能够在家庭(包括家庭以外的消耗由燃料电池发电产生的电力的消耗者或需求者，以下相同)中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时，或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次，或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止。“运转时间”是指燃料电池实际进行发电的时间，例如若一天发电5小时，则该日的运转时间为5小时。“启动次数”是指进行燃料电池系统的启动动作的次数。“设备使用年数”是指从开始使用燃料电池起的经过年数，即使完全没有运转燃料电池，设备使用年数也会增加。“耐用运转时间”是指设计上的燃料电池系统的可运转时间，作为从开始使用起的累计运转时间进行计算。“耐用年限”是指设计上的燃料电池系统可运转的年数，作为从开始使用起的经过年数进行计算。“耐用启动次数”是指设计上的燃料电池系统可启动的次数，作为从开始使用起的累计启动次数进行计算。如图I所示，本实施方式的燃料电池系统具有燃料电池I (燃料电池单元)，其通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电，以供给电和热；基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转部5，其基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I ;电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求(称为热水的热需求，以下相同)；以及允许运转时间设定部8，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求这两方的需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方。此外，将单位期间设为一天只不过是例示，也可以是其它期间。例如，单位期间既可以是一周，也可以是一个月(下面，在变形例、其它实施方式中也同样)。基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许运转时间设定部8例如能够由单一或多个控制装置来实现。控制装置例如能够由微控制器、MPU、PLC(Programmable LogicController :可编程逻辑控制器)、逻辑电路等构成，或者也可以在这些装置上附加RAM、ROM等存储装置。控制装置既可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制器构成。例如，既可以将基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及 允许运转时间设定部8作为整体由一个控制器构成，也可以各设置一个控制器来与各个部对应，还可以对各部的任意组合设置单独的或多个控制器。图2是表示本发明的实施方式I中的燃料电池系统的燃料电池的运转方法的工序图。如图2所示，本实施方式的燃料电池系统的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I (燃料电池单元)的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I ;发电电力利用工序(未图示)，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序(未图示)，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许运转时间设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方。例如，在将燃料电池I的耐用运转时间设为4万小时、将耐用启动次数设为4000次、并将作为设施设备一般需要的耐用年限设为10年时，平均每天允许的允许运转时间为平均11小时，启动次数为I次。基本运转计划制定部2以该11小时为上限，预测该日在家庭中使用的电力和热的负荷模式(电力的需求和热水的需求)，决定最能够发挥能源价值(energy merit)的运转时间。所述基本运转计划的制定方法能够使用公知的方法(例如，上述的专利文献I或专利文献2所记载的方法)，因此省略详细的记载。
另外，一般来说家庭中电力负荷大的期间是从开始家务的早晨起到中午以前和从傍晚起到夜间。假设从上午6点起开始运转，如果设允许运转时间为11小时，则结束运转是在下午5点(启动次数为一天I次,因此中途不能停止)。当像这样在从傍晚到夜间的电力负荷高峰时无法进行运转时，虽说为了实现10年的耐用年限，但是在使用大量的电力时却无法进行发电，从而有可能使使用者对设备产生很大不满或感到压力。因此，在本实施方式的燃料电池系统中，设置有特殊运转计划制定部3，该特殊运转计划制定部3大幅缓和平均每天的允许运转时间、例如设为20小时，以该20小时为上限来预测该日家庭所使用的电力和热的负荷模式，决定最能发挥能源价值的运转时间。具体地说，所述特殊运转计划的制定方法例如能够与将允许运转时间设为20小时的情况下的基本运转计划的制定方法相同。因而，省略详细的说明。但是，当始终使用基于由特殊运转计划制定部3制定出的每天在20小时的范围内运转燃料电池I的特殊运转计划的燃料电池I的运转时，由于平均每天的运转时间最大为 20小时，因此设备寿命会大幅缩短。于是，将设备的基本做法设为选择基于由基本运转计划制定部2制定出的每天在11小时的范围内运转燃料电池I的基本运转计划的燃料电池I的运转，由设置者响应于客户的要求，在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上，进行选择基于特殊运转计划的燃料电池I的运转的设定。具体地说，考虑在例如触摸面板的显示部等上进行以下意思的显示“若进行基于特殊运转计划的运转则设备寿命会变短”。在这种情况下，也可以显示选择是否即使设备寿命变短也要选择基于特殊运转计划的运转的按钮(例如显示“选择”和“不选择”)，通过由用户按下某一个按钮，来决定是否进行基于特殊运转计划的运转。针对设备寿命变短得到同意并非是必需的，也可以构成为无需得到上述同意就能够选择特殊运转计划的结构。基本运转计划和特殊运转计划例如分别由一个启动时刻和一个停止时刻构成，或者由两个启动时刻和两个停止时刻构成。在燃料电池运转工序中，在启动时刻启动燃料电池I，在停止时刻停止燃料电池I的运转。如上，本实施方式的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池1，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时，或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次，或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部5，其基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池系统中，由基本运转计划制定部2基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池1，由特殊运转计划制定部3制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间(例如11小时)长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择基本运转计划，则由燃料电池运转部5基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择特殊运转计划，则由燃料电池运转部5基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统能够将由燃料电池I发电产生的电力转换为能 够在家庭中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热来进行加温后得到的热水并使用该热水，该燃料电池系统具备电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求；以及允许运转时间设定部8，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。在上述结构的燃料电池系统中，允许运转时间设定部8根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。由此，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的任一个设为每规定的单位期间(例如一天)的最长运转时间，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池I的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。如上，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池I;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池I的运转方法中，在基本运转计划制定工序中基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)的范围内运转燃料电池1，在特殊运转计划制定工序中制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择基本运转计划，则在燃料电池运转工序中基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择特殊运转计划，则在燃料电池运转工序中基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电时间短而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于具有更长的允许运转时间的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法具备发电电力利用 工序，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许运转时间设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。在上述结构的燃料电池的运转方法中，在允许运转时间设定工序中，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许运转时间和第二允许运转时间中的至少第二允许运转时间(在本实施方式中为第一允许运转时间和第二允许运转时间这两方)。由此，将从第一允许运转时间和第二允许运转时间中选择出的任一个设为每规定的单位期间的最长运转时间，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。此外，在本实施方式的燃料电池系统中，也可以将电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许运转时间设定部8全部省略，还可以省略一部分。在这种情况下，例如，也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许运转时间。另外，在本实施方式的燃料电池系统的运转方法中，也可以将发电电力利用工序、热回收利用工序、电力需求预测工序、热需求预测工序以及允许运转时间设定工序全部省略，还可以省略一部分。在这种情况下，例如，也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许运转时间。(实施方式2)图3是本发明的实施方式2中的燃料电池系统的框图。
本发明的燃料电池系统以及应用本发明的燃料电池的运转方法的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电的燃料电池，能够将由燃料电池发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时,或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次,或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止。如图3所示，本实施方式的燃料电池系统具有燃料电池I (燃料电池单元)，其通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电，以供给电和热；基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转部5，其 基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I ;电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定部9，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求这两方的需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方。基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许启动次数设定部9例如能够由单一或多个控制装置来实现。控制装置例如能够由微控制器、MPU、PLC(Programmable LogicController)、逻辑电路等构成，或者也可以在这些装置上附加RAM、ROM等存储装置。控制装置既可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制器构成。例如，既可以将基本运转计划制定部2、特殊运转计划制定部3、运转计划选择部4、燃料电池运转部5、电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许启动次数设定部9作为整体由一个控制器构成，也可以各设置一个控制器来与各个部对应，还可以对各部的任意组合设置单独的或多个控制器。图4是表示本发明的实施方式2中的燃料电池系统的燃料电池的运转方法的工序图。如图4所示，本实施方式的燃料电池系统的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池I ;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I ;发电电力利用工序(未图示)，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序(未图示)，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方。例如，在将燃料电池I的耐用运转时间设为4万小时、将耐用启动次数设为4000次、并将作为设施设备一般需要的耐用年限设为10年时，平均每天允许的允许运转时间为平均11小时，启动次数为I次。基本运转计划制定部2以该11小时为上限，预测该日在家庭中使用的电力和热的负荷模式(电力的需求和热水的需求)，决定最能够发挥能源价值(energy merit)的运转时间。所述基本运转计划的制定方法能够使用公知的方法(例如，上述的专利文献I或专利文献2所记载的方法)，因此省略详细的记载。另外，一般来说家庭中电力负荷大的期间是从开始家务的早晨起到中午以前和从傍晚起到夜间。假设从上午6点起开始运转，如果设允许运转时间为11小时，则在下午5 点结束运转(启动次数为一天I次，因此中途不能停止)。当像这样在从傍晚到夜间的电力负荷高峰时无法进行运转时，虽说为了实现10年的耐用年限，但是在使用大量的电力时却无法进行发电，从而有可能使使用者对设备产生很大不满或感到压力。因此，在本实施方式的燃料电池系统中，设置有特殊运转计划制定部3，该特殊运转计划制定部3将平均每天的允许启动次数例如缓和为2次，以该一天2次为上限来预测该日家庭所使用的电力和热的负荷模式，决定最能发挥能源价值的运转时间。具体地说，所述特殊运转计划的制定方法例如能够与将允许运转时间设为20小时的情况下的基本运转计划的制定方法相同。因而，省略详细的说明。但是，当始终使用基于由特殊运转计划制定部3制定出的每天2次的范围内运转燃料电池I的特殊运转计划的燃料电池I的运转时，虽然耐用启动次数为4000次，但是由于平均每天的启动次数最大为2次，因此设备寿命会大幅缩短。于是，将设备的基本做法设为选择基于由基本运转计划制定部2制定出的以每天I次的启动次数运转燃料电池I的基本运转计划的燃料电池I的运转，由设置者响应于客户的要求，在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上，进行选择基于特殊运转计划的燃料电池I的运转的设定。具体地说，考虑在例如触摸面板的显示部等上进行以下意思的显示“若进行基于特殊运转计划的运转则设备寿命会变短”。在这种情况下，也可以显示选择是否即使设备寿命变短也要选择基于特殊运转计划的运转的按钮(例如显示“选择”和“不选择”)，通过由用户按下某一个按钮，来决定是否进行基于特殊运转计划的运转。针对设备寿命变短得到同意并非是必需的，也可以构成为无需得到上述同意就能够选择特殊运转计划的结构。基本运转计划和特殊运转计划例如分别由一个启动时刻和一个停止时刻构成，或者由两个启动时刻和两个停止时刻构成。在燃料电池运转工序中，在启动时刻启动燃料电池I，在停止时刻停止燃料电池I的运转。如上，本实施方式的燃料电池系统具备通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池1，在满足预先设定的条件(例如运转时间达到作为耐用运转时间的4万小时，或者启动次数达到作为耐用启动次数的4000次，或者设备使用年数达到作为耐用年限的10年)的情况下停止，该燃料电池系统具有基本运转计划制定部2，其基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)，以第一允许启动次数(例如I次)运转燃料电池I ;特殊运转计划制定部3，其制定特殊运转计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择部4，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个； 以及燃料电池运转部5，其基于由运转计划选择部4选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池系统中，由基本运转计划制定部2基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池1，由特殊运转计划制定部3制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数(例如I次)的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择基本运转计划，则由燃料电池运转部5基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择部4选择特殊运转计划，则由燃料电池运转部5基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转的发电机会少而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于每规定的单位期间(例如一天)具有多次(例如2次)运转机会的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统能够将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用，并且能够储存利用发电时所产生的热来进行加温后得到的热水并使用该热水，该燃料电池系统具备电力需求预测部6，其预测家庭所使用的电力的需求；热需求预测部7，其预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定部9，其根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。在上述结构的燃料电池系统中，允许启动次数设定部9根据由电力需求预测部6预测出的电力需求和由热需求预测部7预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。由此，将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的任一个设为每规定的单位期间(例如一天)的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池I的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。如上，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法包括基本运转计划制定工序，基于通过氢气与氧气之间的电化学反应来进行发电以供给电和热的燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池
I;特殊运转计划制定工序，制定特殊运转 计划，使得在知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池I ;运转计划选择工序，选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过运转计划选择工序选择出的运转计划来运转燃料电池I。在上述结构的燃料电池I的运转方法中，在基本运转计划制定工序中基于燃料电池I的耐用年限(例如10年)和耐用启动次数(例如4000次)制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许启动次数(例如I次)的范围内运转燃料电池I，在特殊运转计划制定工序中制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在大于等于第一允许启动次数的第二允许启动次数(例如2次)的范围内运转燃料电池1，如果例如由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择基本运转计划，则在燃料电池运转工序中基于基本运转计划来运转燃料电池1，如果在用户知道在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的基础上由设置者(维修人员)通过运转计划选择工序选择特殊运转计划，则在燃料电池运转工序中基于特殊运转计划来运转燃料电池I。因此，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池的运转的发电机会少而感到不满时，有如下选择余地，因此进一步扩大了用户的选择范围，而不会感到压力在用户了解在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命的情况的基础上，选择基于每规定的单位期间(例如一天)具有多次(例如2次)运转机会的特殊运转计划的燃料电池I的运转。另外，本实施方式的燃料电池系统中的燃料电池的运转方法具备发电电力利用工序，将由燃料电池I发电产生的电力转换为能够在家庭中使用的形态来在家庭中使用；电力需求预测工序，预测家庭所使用的电力的需求；热回收利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用该热水；热需求预测工序，预测家庭所使用的热水的需求；以及允许启动次数设定工序，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。在上述结构的燃料电池的运转方法中，在允许启动次数设定工序中，根据通过电力需求预测工序预测出的电力需求和通过热需求预测工序预测出的热水的需求中的至少一个(在本实施方式中为电力需求和热需求这两方)需求值来设定第一允许启动次数和第二允许启动次数中的至少第二允许启动次数(在本实施方式中为第一允许启动次数和第二允许启动次数这两方)。由此，将从第一允许启动次数和第二允许启动次数中选择出的任一个设为每规定的单位期间的最大启动次数，基于基本运转计划和特殊运转计划中至少特殊运转计划的燃料电池的运转是响应于设置燃料电池系统的家庭的电力需求或热需求的运转，因此能够构成根据该家庭的电力和热能负荷模式来执行效率最高的运转计划的系统。此外，在本实施方式的燃料电池系统中，也可以将电力需求预测部6、热需求预测部7以及允许启动次数设定部9全部省略，还可以省略一部分。在这种情况下，例如也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许启动次数。另外，在本实施方式的燃料电池系统的运转方法中，也可以将发电电力利用工序、热回收利用工序、电力需求预测工序、热需求预测工序以及允许启动次数设定工序全部省略,还可以省略一部分。在这种情况下,例如也可以通过手动输入来设定电力需求和热需求中的至少任一个，还可以通过手动输入来设定允许启动次数。(实施方式3)图5是本发明的实施方式3中的燃料电池系统的结构图。 如图5所示，本实施方式的燃料电池系统在实施方式I或实施方式2的结构中具有燃料电池主体10 (实施方式I或实施方式2的燃料电池系统)；内置于燃料电池主体10的维护用操作部11 (operating portion for maintenance);以及配置于室内的与燃料电池主体10电连接的遥控器部12 (remotecontrol portion)。在此，实施方式I或实施方式2所记述的对基本运转计划制定部2和特殊运转计划制定部3进行选择的运转计划选择部4配置在维护用操作部11中。这是因为，特殊运转计划制定部3必须是由设置者响应于来自客户的要求并在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上进行设定，因此需要配置在客户自己无法进行设定的位置上。客户通常操作的遥控器部12被配置于室内，设置者通常操作的维护用操作部11被配置于室外，因此不会错误地将基本运转计划制定部2切换为特殊运转计划制定部3，从而能够贯彻在设置者进行事先说明之后进行设定变更。另外，一般来说客户不喜欢设置者进入自己的房屋，而通过将维护用操作部11配置于室外，设置者能够仅通过室外作业来进行设定变更。如上，本实施方式的燃料电池系统在燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部11)上具备实施方式I或实施方式2的结构中的运转计划选择部4。由此，能够利用通常设置于室外并且由用户进行操作的可能性极小的燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部11)来将基于基本运转计划的燃料电池I的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，或者进行反向变更。另外，由于在燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部11)上具备运转计划选择部4，因此由用户操作运转计划选择部4的可能性极小，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转中每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池I的运转时间(例如最长11小时)或每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池的启动次数(例如I次)感到不满时，设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则在经过耐用年限(例如10年)之前就会达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，由设置者通过燃料电池主体10的主体设定部(维护用操作部
11)的运转计划选择部4来变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，由此，能够防止比预定早达到设备寿命而停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。
(实施方式4)图6是本发明的实施方式4中的燃料电池系统的结构图。如图6所示，本实施方式的燃料电池系统在实施方式I或实施方式2的结构中具有燃料电池主体10 (实施方式I或实施方式2的燃料电池系统)；以及配置于室内的与燃料电池主体10电连接的遥控器部12。在此，实施方式I或实施方式2所记述的对基本运转计划制定部2和特殊运转计划制定部3进行选择的运转计划选择部4能够配置在遥控器部12上。但是，特殊运转计划制定部3必须是由设置者响应于来自客户的要求并在针对设备寿命变短得到客户的同意的基础上进行设定，因此需要设为通常情况下客户无法进行操作。作为例子可以列举出在进入运转计划选择画面时进行密码认证、特殊操作(开关的多重按下等)等。根据本结构，可以得到与实施方式3所获得的效果同等的效果，并且无需设置特殊的维护用操作部11，从而能够以更为简易的结构来构成运转计划选择部4。 如上，本实施方式的燃料电池系统在设置于室内的遥控器部(遥控器部12)上具备实施方式I或实施方式2的结构中的运转计划选择部4。由此，能够利用设置于室内的遥控器部(遥控器部12)来将基于基本运转计划的燃料电池I的运转变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，或者进行反向变更。此外，关于通过运转计划选择部4进行的选择，期望设为用户无法以遥控器部(遥控器部12)中的通常操作进行选择，只有设置者通过特殊操作才能够进行选择。通过这样，能够防止用户在不了解设备寿命缩短的状态下变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，在用户针对基于基本运转计划的燃料电池I的运转中每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池的运转时间(例如最长11小时)或每规定的单位期间(例如一天)的燃料电池的启动次数(例如I次)感到不满时，由设置者向用户说明以下的情况缓和运转时间、启动次数的限制在技术上是可行的，但是如果缓和限制则会在经过耐用年限(例如10年)之前达到设备寿命，在用户知道(同意)该情况的基础上，设置者通过遥控器部(遥控器部
12)的运转计划选择部4变更为基于特殊运转计划的燃料电池I的运转，由此，能够防止比预定早达到设备寿命而停止的情况下的用户的不满或纠纷的产生。产业上的可利用件根据本发明，能够响应以下的需求用户针对基于现有的基本运转计划的燃料电池的运转，不满发电时间短，用户觉得即使缩短可运转年数也没关系，想要进一步增加发电机会。另外，对于觉得即使缩短可运转年数也没关系而期望可以随时受理发电指示的用户，能够提供即使该日的发电结束之后也能够受理发电指示的系统。因此，适用于例如商用系统等允许与通常相比缩短可运转年数的情况、或与可运转年数的延长相比用户使一整天的发电优先的情况下的燃料电池系统。附图标记说明I :燃料电池；2 :基本运转计划制定部；3 :特殊运转计划制定部；4 :运转计划选择部；5 :燃料电池运转部；6 :电力需求预测部；7 :热需求预测部；8 :允许运转时间设定部；9 允许启动次数设定部；10 :燃料电池主体；11 :维护用操作部；12 :遥控器部。
权利要求
1.一种燃料电池系统的运转方法，该燃料电池系统具备供给电和热的燃料电池单元，该方法包括 基本运转计划制定工序，基于上述燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元； 特殊运转计划制定工序，制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比上述第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比上述第一允许启动次数多； 运转计划选择工序，选择上述基本运转计划和上述特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转工序，基于通过上述运转计划选择工序选择出的运转计划来运转上述燃料电池单元。
2.根据权利要求I所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于，还包括 电力利用工序，使用由上述燃料电池单元发电产生的电力； 电力需求预测工序，预测要使用的电力的需求； 热利用工序，储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用上述热水； 热需求预测工序，预测要使用的热水的需求；以及 允许运转时间设定工序或允许启动次数设定工序，在该允许运转时间设定工序中，根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许运转时间，在该允许启动次数设定工序中，根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许启动次数。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于， 上述允许运转时间设定工序是根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许运转时间和上述第二允许运转时间的工序。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于， 上述允许启动次数设定工序是根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许启动次数和上述第二允许启动次数的工序。
5.一种燃料电池系统，具备供给电和热的燃料电池单元，该燃料电池系统具有 基本运转计划制定部，其基于上述燃料电池单元的耐用年限以及耐用运转时间和耐用启动次数中的至少任一个来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间在第一允许运转时间和第一允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元； 特殊运转计划制定部，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间在第二允许运转时间和第二允许启动次数中的至少一个的范围内运转上述燃料电池单元，其中，该第二允许运转时间比上述第一允许运转时间长，该第二允许启动次数比上述第一允许启动次数多； 运转计划选择部，其选择上述基本运转计划和上述特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部，其基于由上述运转计划选择部选择出的运转计划来运转上述燃料电池单元。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，该燃料电池系统能够使用由上述燃料电池单元发电产生的电力，并且能够储存利用发电时所产生的热进行加温后得到的热水并使用上述热水，该燃料电池系统还具有 电力需求预测部，其预测要使用的电力的需求； 热需求预测部，其预测要使用的热水的需求；以及 允许运转时间设定部或允许启动次数设定部，该允许运转时间设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许运转时间，该允许启动次数设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第二允许启动次数。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述允许运转时间设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许运转时间和上述第二允许运转时间。
8.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于， 上述允许启动次数设定部根据上述电力的需求和上述热水的需求中的至少一个来设定上述第一允许启动次数和上述第二允许启动次数。
9.根据权利要求51中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 在构成为能够与上述燃料电池单元进行通信的遥控器上具备上述运转计划选择部。
10.根据权利要求5 8中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于， 在燃料电池单元的主体设定部上具备上述运转计划选择部。
全文摘要
具有基本运转计划制定部(2)，其基于燃料电池(1)的耐用年限(例如10年)和耐用运转时间(例如4万小时)来制定基本运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在第一允许运转时间(例如11小时)和耐用启动次数(例如4千次)中的至少一个的范围内运转燃料电池(1)；特殊运转计划制定部(3)，其制定特殊运转计划，使得在每规定的单位期间(例如一天)在比第一允许运转时间长的第二允许运转时间(例如20小时)和比第一允许启动次数多的第二允许启动次数中的至少一个的范围内运转燃料电池(1)；运转计划选择部(4)，其选择基本运转计划和特殊运转计划中的任一个；以及燃料电池运转部(5)，其基于由运转计划选择部(4)选择出的运转计划来运转燃料电池(1)。
文档编号H01M8/04GK102770997SQ201180010600
公开日2012年11月7日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月22日
发明者加藤玄道, 岛田孝德, 田中良和 申请人:松下电器产业株式会社
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