统中的压缩空气的供应管线的概要图，图7是示出实施例3的发电系统中启动SOFC时的压缩空气的供应时间的时间图，图8是示出实施例3的发电系统的概略结构图。
[0097]实施例3中，如图8所示，发电系统10具有燃气轮机11、发电机12、SOFC13、蒸汽轮机14以及发电机15。该发电系统10构成为:通过组合利用燃气轮机11的发电、利用SOFC13的发电、以及利用蒸汽轮机14的发电，可获得较高的发电效率。
[0098]燃气轮机11具有压缩机21、燃烧器22、涡轮机23，压缩机21和涡轮机23通过旋转轴24可一体旋转地进行连接。压缩机21将从空气吸入管线25吸入的空气A进行压缩。燃烧器22将通过第I压缩空气供应管线26供应自压缩机21的压缩空气Al以及供应自第I燃气供应管线27的燃气LI混合后，进行燃烧。涡轮机23通过废气(燃气)G进行旋转，该废气(燃气)通过废气供应管线28供应自燃烧器22。另外，虽未图示，但涡轮机23通过机室供应利用压缩机21压缩的压缩空气Al，并将该压缩空气Al作为冷却空气来冷却叶片等。发电机12与涡轮机23设置在同轴上，能够通过旋转涡轮机23来发电。另外，此处，作为供应至燃烧器22的燃气LI，例如使用液化天然气(LNG)。
[0099]SOFC13通过供应作为还原剂的高温燃气以及作为氧化剂的高温空气(氧化性气体)，会在规定的运行温度下发生反应，进行发电。该S0FC13构成为在压力容器内收容空气极、固体电解质和燃料极。通过将利用压缩机21压缩的部分压缩空气A2供应至空气极，将燃气供应至燃料极，进行发电。另外，此处，作为供应至S0FC13的燃气L2，例如可使用液化天然气(LNG)、氢(H2)和一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等烃类气体、以及利用煤炭等碳质原料的气化设备制成的气体。此外，供应至S0FC13的氧化性气体是含氧量约为15%?30%的气体，作为代表性气体，优选为空气，但除了空气以外，还可使用燃烧废气和空气的混合气体或氧气和空气的混合气体等(以下，将供应至S0FC13的氧化性气体称为空气)。
[0100]该S0FC13连接着从第I压缩空气供应管线26分叉的第2压缩空气供应管线31，并且将压缩机21压缩的部分压缩空气A2供应至空气极的导入部。该第2压缩空气供应管线31上，沿着空气的流动方向设有可调节要供应的空气量的控制阀32以及可将压缩空气A2进行升压的鼓风机(增压机)33。控制阀32设置在第2压缩空气供应管线31中空气的流动方向的上游侧，鼓风机33设置在控制阀32的下游侧。S0FC13连接着排气管线34，该排气管线34排出用于空气极的排气A3。该排气管线34分叉为将用于空气极的排气A3排出到外部的排出管线35，以及连接至燃烧器22的压缩空气循环管线36。排出管线35设有可调节排出空气量的控制阀37，压缩空气循环管线36设有可调节循环空气量的控制阀38。
[0101]此外，SOFC13设有将燃气L2供应至燃料极的导入部的第2燃气供应管线41。第2燃气供应管线41设有可调节供应的燃气量的控制阀42。SOFC13连接着废燃料管线43，该废燃料管线43排出用于燃料极的废燃气L3。该废燃料管线43分叉为排出至外部的排出管线44以及连接至燃烧器22的废燃气供应管线45。排出管线44设有可调节排出燃气量的控制阀46，废燃气供应管线45上，沿燃气L3的流动方向设置着可调节供应的燃气量的控制阀47以及可将燃料升压的鼓风机48。控制阀47设置在废燃气供应管线45中燃气L3的流动方向的上游侧，鼓风机48设置在控制阀47的下游侧。
[0102]此外，SOFC13设有连接废燃料管线43与第2燃气供应管线41的燃气再循环管线49。燃气再循环管线49设有将废燃料管线43的废燃气L3再循环至第2燃气供应管线41的再循环鼓风机50。
[0103]蒸汽轮机14通过由废热回收锅炉(HRSG) 51生成的蒸汽，旋转涡轮机52。该废热回收锅炉51连接着来自燃气轮机11 (涡轮机23)的废气管线53，通过在空气和高温的废气G之间进行热交换，生产蒸汽S。蒸汽轮机14(涡轮机52)在其与废热回收锅炉51之间，设置着蒸汽供应管线54和供水管线55。而且，供水管线55设置着冷凝器56和供水泵57。发电机15与涡轮机52设置在同轴上，能够通过旋转涡轮机52来发电。另外，利用废热回收锅炉51回收热量后的排气会在去除有害物质后，释放到大气中。
[0104]在此，说明实施例3的发电系统10的动作。启动发电系统10时，依序启动燃气轮机11、蒸汽轮机14以及SOFCl 3 O
[0105]首先，在燃气轮机11中，压缩机21压缩空气A，燃烧器22将压缩空气Al和燃气LI混合后进行燃烧，并且涡轮机23通过废气G进行旋转，因此发电机12开始发电。接着，在蒸汽轮机14中，通过由废热回收锅炉51生成的蒸汽S使涡轮机52旋转，因此发电机15开始发电。
[0106]接着，在S0FC13中，首先通过压缩空气供应装置81供应压缩空气A2，开始升压。在闭合排出管线35的控制阀37和压缩空气循环管线36的控制阀38，并且停止第2压缩空气供应管线31的鼓风机33的状态下，闭合控制阀32。而且，在驱动压缩空气供应装置81的同时打开控制阀85后，利用该压缩空气供应装置81压缩的部分压缩空气A2会从第2压缩空气供应管线31供应至S0FC13侧。因此，SOFC13侧的压力会由于供应压缩空气A2而上升。
[0107]另一方面，SOFC13中，向燃料极侧供应燃气L2，开始升压。在闭合排出管线44的控制阀46和废燃气供应管线45的控制阀47，并且停止鼓风机48的状态下，打开第2燃气供应管线41的控制阀42，同时驱动燃气再循环管线49的再循环鼓风机50。于是，燃气L2从第2燃气供应管线41供应至S0FC13侧，同时废燃气L3通过燃气再循环管线49进行再循环。因此，SOFC13侧的压力会由于供应燃气L2而上升。
[0108]而且，SOFC13的空气极侧的压力变为压缩机21的出口压力后，会打开控制阀32，同时闭合控制阀85，并驱动鼓风机33。与此同时，打开控制阀37，从排出管线35排出来自SOFC13的排气A3。于是，压缩空气A2通过鼓风机33供应至S0FC13侧。与此同时，打开控制阀46，从排出管线44排出来自S0FC13的废燃气L3。而且，S0FC13中空气极侧的压力和燃料极侧的压力达到目标压力后，S0FC13的压力停止上升。
[0109]然后，在S0FC13的反应(发电)稳定，并且排气A3和废燃气L3的成分稳定后，会一边闭合控制阀37，一边打开控制阀38。于是，来自S0FC13的排气A3从压缩空气循环管线36供应至燃烧器22。此外，一边闭合控制阀46，一边打开控制阀47，驱动鼓风机48。于是，来自S0FC13的废燃气L3从废燃气供应管线45供应至燃烧器22。此时，会减少从第I燃气供应管线27供应至燃烧器22的燃气LI。
[0110]此处，发电机12在燃气轮机11的驱动下进行发电，SOFCl3进行发电，发电机15在蒸汽轮机14的驱动下进行发电，发电系统10实现正常运转。
[0111]然而，一般的发电系统中，在启动S0FC13时，会通过将利用燃气轮机11的压缩机21压缩的空气的一部分从第2压缩空气供应管线31供应至S0FC13来进行升压。于是，在燃气轮机11中，可能会发生供应至燃烧器22的压缩空气或送至涡轮机23的冷却空气出现不足的现象。
[0112]因此，实施例3的发电系统10中，设置着连接在第2压缩空气供应管线31的控制阀(第I开关阀)32的S0FC13侧的压缩空气供应装置(压缩空气供应部)81，并且控制装置(控制部)82会在启动S0FC13时闭合该控制阀32，驱动压缩空气供应装置81。
[0113]换言之，设置着与燃气轮机11的压缩机21分开并且可单独驱动的压缩空气供应装置81，在启动SOFC13时驱动该压缩空气供应装置81。于是，将利用压缩机21压缩的压缩空气全部送至燃烧器22和涡轮机23，将利用压缩空气供应装置81压缩的压缩空气全部送至SOFC13。因此，能够抑制燃气轮机11出现空气不足的现象。
[0114]具体而言，如图6所示，压缩空气供应装置81具有第3压缩空气供应管线83、启动用压缩机84以及控制阀(第2开关阀)85。第3压缩空气供应管线83的一端部位于第2压缩空气供应管线31的控制阀32与鼓风机33之间，换言之，连接在第2压缩空气供应管线31上控制阀32的压缩空气A2的流动方向的下游侧。启动用压缩机84可通过驱动电动机86进行驱动，连接至第3压缩空气供应管线83的另一端部。控制阀85设置在第3压缩空气供应管线83上。
[0115]控制装置82至少可调节控制阀32和控制阀85的开度，并且可通过驱动电动机86控制启动用压缩机84和鼓风机33的驱动及停止。因此，控制装置82在启动SOFC13时，会闭合控制阀32并打开控制阀85，同时对驱动电动机86进行驱动，并开始运行启动用压缩机84。
[0116]此外，第I检测器87设置在第I压缩空气供应管线26上。该第I检测器87对利用燃气轮机11的压缩机21压缩的压缩空气的第I压力进行检测。此外，第2检测器88设置在S0FC13上。该第2检测器88对S0FC13的空气极即第2压缩空气供应管线31上控制阀32的S0FC13侧的第2压力进行检测。各检测器87、88将检测出的第I压力和第2压力输出到控制装置82。
[0117]而且，控制装置82在由第2检测器88检测出的第2压力达到由第I检测器87检测出的第I压力后，会停止压缩空气供应装置81的驱动。换言之，当第2压力达到第I压力后，会停止驱动电动机86的驱动，停止启动用压缩机84，并且闭合控制阀85。与此同时，控制装置82会打开控制阀32。
[0118]在此，说明上述实施例3的发电系统10中的S0FC13的启动方法。
[0119]实施例3的发电系统10中的S0FC13的启动方法，具有:将利用燃气轮机11的压缩机21压缩的压缩空气供应至燃烧器22的工序；将利用压缩空气供应装置81压缩的压缩空气供应至S0FC13的空气极的工序；在空气极侧的压力达到利用压缩机21压缩的压缩空气的压力后，停止通过压缩空气供应装置81对空气极供应压缩空气的工序；以及将利用压缩机21压缩的压缩空气的一部分供应至S0FC13的空气极的工序。
[0120]换言之，如图7所示，燃气轮机11于时间tl时启动，经过规定时间后，开始利用燃气轮机11进行发电，并于时间t2时启动S0FC13。此时，燃气轮机11可以是低负载运转状态，也可以是额定运转状态。于该时间t2时，在维持控制阀32的闭合状态的状态下打开控制阀85，同时利用驱动电动机86驱动启动用压缩机84。于是，在燃气轮机11中，利用压缩机21压缩的压缩空气Al不会流动至S0FC13侧，而是全部流动至燃烧器22和涡轮机23，因此可以在压缩机21的出口压力(第I压力)不降低的情况下维持规定压力。另一方面，在S0FC13中，利用启动用压缩机84压缩的压缩空气A4通过第3压缩空气供应管线83和第2压缩空气供应管线31流动至S0FC13，因此S0FC13的压力(第2压力)会逐渐升高。
[0121]而且，于时间t3时，当第2压力达到第I压力后，会利用驱动电动机86停止启动用压缩机84，