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KR101908803B1 - 열병합 발전 시스템 - Google Patents

열병합 발전 시스템 Download PDF

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KR101908803B1
KR101908803B1 KR1020160174529A KR20160174529A KR101908803B1 KR 101908803 B1 KR101908803 B1 KR 101908803B1 KR 1020160174529 A KR1020160174529 A KR 1020160174529A KR 20160174529 A KR20160174529 A KR 20160174529A KR 101908803 B1 KR101908803 B1 KR 101908803B1
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최영재
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주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은, 온수 및 난방을 공급하는 열회수부, 공기와 연료를 공급받아 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생산하며, 상기 전기 에너지 생성 과정에서 발생하는 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 배출하고, 제1 전지 스택과 제2 전지 스택을 포함하는 연료전지부, 및 상기 연료전지부가 공급하는 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 이용하여 상기 열회수부에 고온의 배기가스를 공급하는 연소기를 포함한다.

Description

열병합 발전 시스템{COGENERATION SYSTEM}
본 발명은 열병합 발전 시스템에 관한 것이다.
가정용 및 상업용 연료전지 시스템은 일반적으로 전력과 열을 동시에 생산하는 열병합 발전의 특성을 갖는다. 연료전지를 이용한 열병합 발전 시스템은 천연가스를 연료로 이용하며, 천연가스를 개질기에서 수소로 변환한 후 연료전지 스택에 공급한다. 연료전지 스택은 전기화학반응에 의해 수소로부터 전기를 생산하며, 발전과정에서 발생하는 폐열을 열회수장치로 회수하여 축열조에 저장한 후, 보조보일러를 통해 난방 또는 온수를 공급한다.
열병합 발전 시 계절과 시간대 등에 따라 소비자가 필요로 하는 열과 전력의 부하량이 달라질 수 있다. 따라서, 소비자의 사용량을 고려하여 열과 전력을 생산함으로써 효율성과 경제성을 개선할 수 있는 열병합 발전 시스템이 필요하다.
한국 공개특허공보 제10-2015-0099510호 한국 공개특허공보 제10-2006-0018949호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열과 전력 수요를 고려하여 열과 전력을 생산할 수 있는 열병합 발전 시스템을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은, 온수 및 난방을 공급하는 열회수부, 공기와 연료를 공급받아 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생산하며, 상기 전기 에너지 생성 과정에서 발생하는 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 배출하고, 제1 전지 스택과 제2 전지 스택을 포함하는 연료전지부, 및 상기 연료전지부가 공급하는 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 이용하여 상기 열회수부에 고온의 배기가스를 공급하는 연소기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지부에 상기 공기를 공급하는 공기공급부, 및 상기 연료전지부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료공급부는, 상기 연료를 가열하는 제1 열교환기, 상기 제1 열교환기로부터 상기 연료를 공급받아 수소를 생성하는 개질기, 및 상기 수소를 가열하여 상기 연료전지부에 공급하는 제2 열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 열교환기는, 상기 연료전지부가 배출하는 상기 고온의 연료극 가스를 공급받아 그 중 일부를 상기 연소기에 공급하고, 나머지 일부를 상기 개질기에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기공급부는, 외부 공기를 유입시키는 송풍기, 및 상기 송풍기를 통해 유입된 외부 공기를 가열하여 상기 연료전지부에 공급하는 제3 열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전지 스택은 고체 산화물 연료 전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)를 포함하며, 상기 제2 전지 스택은 고체 산화물 전기분해 전지(SOEC: Solid Oxide Electrolysis Cell)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전지 스택은 상기 전기 에너지를 생산하며, 상기 제2 전지 스택은 상기 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 상기 연소기에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지부는 동작 모드에 따라 상기 제1 전지 스택과 상기 제2 전지 스택의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동작 모드가 전력 부하 추종 모드이면, 상기 연료전지부는 상기 제1 전지 스택을 최대로 동작시켜 상기 전기 에너지의 생산량을 증가시키고, 상기 제2 전지 스택을 최소로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동작 모드가 열 부하 추종 모드이면, 상기 연료전지부는 상기 제2 전지 스택 및 상기 열회수부를 최대로 동작시키고, 상기 제1 전지 스택을 최소로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료의 가격이 하락하면, 외부로부터 상기 연료전지부로 공급되는 상기 연료의 양을 증가시키고 상기 제1 전지 스택의 상기 전기 에너지 생산량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 가격이 하락하면, 외부로부터 상기 연료전지부로 공급되는 상기 연료의 양을 감소시키고 상기 제1 전지 스택의 상기 전기 에너지 생산량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 열병합 발전 시스템은, 난방과 전력의 수요에 따라 연료전지부에 포함되는 제1 전지 스택과 제2 전지 스택의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 계절, 시간 등의 환경에 따라 결정되는 난방 및 전력 수요에 맞춰 열병합 발전 시스템을 운용함으로써, 효율성 및 경제성 등을 개선할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)은, 열회수부(101), 연소기(102), 및 연료전지부(110) 등을 포함할 수 있다. 열회수부(101)는 온수 및 난방을 공급할 수 있다. 일 실시에에서, 열회수부(101)는 축열조(120)를 통해 난방을 공급할 수 있다.
연료전지부(110)는 제1 전지 스택(111) 및 제2 전지 스택(112)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전지 스택(111)은 고체 산화물 연료 전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) 스택일 수 있으며, 제2 전지 스택(112)은 고체 산화물 전기분해 전지(SOEC: Solid Oxide Electrolysis Cell) 스택일 수 있다. 제1 전지 스택(111)은 외부에서 공급되는 공기와 연료를 이용하여 전기 에너지를 생산함과 동시에, 미반응 수소 등을 제2 전지 스택(112)에 공급할 수 있다. 제2 전지 스택(112)은 제1 전지 스택(111)으로부터 공급받은 미반응 수소와 공기 등을 이용하여, 연소기(102)에 고온의 공기극 가스 및 고온의 연료극 가스를 공급할 수 있다. 연소기(102)는 제2 전지 스택(112)으로부터 공급받은 고온의 공기극 가스와 고온의 연료극 가스를 혼합 및 연소시켜 생성한 고온의 배기가스를 열회수부(101)에 전달하고, 열회수부(101)는 상기 고온의 배기가스를 이용하여 냉수를 데움으로써 난방 및 온수 서비스를 제공할 수 있다.
열회수부(101)에 의해 회수던 열은 냉수를 가열하는 데에 이용되며, 냉수를 가열하여 생성된 온수의 일부는 축열조(120)에 저장될 수 있다. 축열조(120)는 저장된 온수를 이용하여 난방 서비스를 제공할 수 있는데, 온수와 난방의 수요에 따라서 열회수부(101)에서 배출하는 고온수와, 축열조(120)가 배출하는 고온수가 혼합될 수 있다. 따라서, 별도의 보조 보일러 없이 사용자의 수요에 맞춘 난방 및 온수 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)은 연료전지부(110)에 공기를 공급하기 위한 공기공급부와, 연료전지부(110)에 연료를 공급하기 위한 연료공급부를 포함할 수 있다. 연료공급부는 탈황기(103), 제1 열교환기(104), 개질기(105), 제2 열교환기(106), 및 블로워(109) 등을 포함할 수 있다. 한편, 공기공급부는 송풍기(107)와 제3 열교환기(108) 등을 포함할 수 있다.
탈황기(103)는 외부에서 공급되는 연료로부터 황(sulfur)을 제거할 수 있다. 일 실시예로, 외부에서 공급되는 연료는 천연가스일 수 있다. 탈황기(103)에서 황 성분이 제거된 연료는 제1 열교환기(104)에서 1차 가열된 후 개질기(105)로 전달될 수 있다. 개질기(105)는 연료를 수소로 변환할 수 있으며, 개질기(105)가 생성한 수소는 제2 열교환기(106)에서 2차 가열되어 연료전지부(110)에 공급될 수 있다. 일 실시예에서 제2 열교환기(106)가 가열한 수소는 제1 전지 스택(111)에 공급될 수 있다. 한편 블로워(109)는 재순환된 가스에 포함된 수소 일부를 제1 전지 스택(111)에 재공급할 수 있다.
한편 공기공급부는 송풍기(107)를 이용하여 외부 공기를 유입시킬 수 있다. 송풍기(107)에 의해 외부로부터 유입된 공기는 제3 열교환기(108)에서 가열된 후 제1 전지 스택(111)에 공급될 수 있다. 제1 전지 스택(111)은, 제2 열교환기(106)로부터 공급받은 고온의 수소와, 제3 열교환기(108)에서 공급받은 고온의 공기를 이용하여 전기화학반응을 일으킴으로써 전기 에너지를 생산할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 고온의 수소와 상기 고온의 공기 각각은 제1 전지 스택(111)의 공기극 및 연료극에 공급될 수 있다. 상기 전기화학반응의 결과, 고온의 공기극 가스 및 고온의 연료극 가스가 생성될 수 있다.
제1 전지 스택(111)에서 생성된 상기 고온의 공기극 가스 및 고온의 연료극 가스는 제2 전지 스택(112)의 공기극 및 연료극 각각에 전달될 수 있다. 제2 전지 스택(112)은 전기분해를 이용하여 고온의 연료극 배기가스 및 고온의 공기극 배기가스를 생성할 수 있다. 제2 전지 스택(112)이 내보내는 고온의 연료극 배기가스 중 적어도 일부는 개질기(105)로 유입되는 연료를 가열하는 데에 이용될 수 있으며, 나머지는 연소기(102)로 유입될 수 있다. 또한 연소기(102)는 제2 전지 스택(112)으로부터 고온의 공기극 배기가스를 공급받을 수 있다.
연소기(102)는 고온의 연료극 배기가스와 고온의 공기극 배기가스를 연소시켜 생성한 고온의 배기가스를 열회수부(101)로 전달할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소기(102)의 후단에 열회수부(101)가 연결될 수 있다. 열회수부(101)는 고온의 배기가스로부터 열을 회수하여 냉수를 데우는 데에 이용할 수 있다. 열회수부(101)에 의해 데워진 냉수는 온수를 공급하는 데에 이용되거나 또는 축열조에 저장되어 난방에 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 열회수부(101)는 축열조의 온도에 따라 열회수량을 조절할 수 있다.
한편, 열회수부(101)에 의해 열이 회수된 후, 상기 고온의 배기가스는 제2 및 제3 열교환기(106, 108)에 전달되어 제1 전지 스택(111)에 유입되는 공기극 가스 및 연료극 가스를 가열하는 데에 이용될 수 있다. 제2 및 제3 열교환기(106, 108)를 거친 고온의 배기가스는 외부로 배출될 수 있다.
제2 및 제3 열교환기(106, 108)가 상기 고온의 배기가스를 이용하여 제1 전지 스택(111)에 유입되는 공기극 가스 및 연료극 가스를 가열함으로써, 상기 고온의 배기가스가 가진 열 에너지의 상당량이 회수될 수 있다. 제2 열교환기(106)에서 배출되는 배기가스는, 냉난방 시스템(130)으로 유입될 수 있다. 냉난방 시스템(130)은 외부에서 유입되는 공기와, 제2 열교환기(106)가 배출한 배기가스를 이용하여 난방 및 냉방 서비스를 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)에서는, 연소기(102)의 후단에 배치되는 열회수부(101)가 고온의 배기가스를 이용하여 냉수를 가열함으로써 온수 및 난방 서비스를 제공함과 동시에, 열회수부(101)와 제2 및 제3 열교환기(106, 108)를 거친 저온의 배기가스를 이용하여 난방 및 냉방 서비스를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 냉난방 시스템(130)은 지열을 이용하는 냉난방 공조 시스템과 유사한 방식으로 동작할 수 있다.본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)은, 시간 또는 계절 등에 따른 난방과 전력 소모량에 따라서 연료전지부(110)를 다르게 운용할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자가 필요로 하는 열량이 증가하는 경우, 즉, 난방 및 온수 공급량이 증가하는 경우에 본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)은 제2 전지 스택(112)의 가동량을 높여서 더 많은 수소를 생산할 수 있다. 또한, 동시에 블로워(109)가 재순환시키는 수소의 유량은 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 제2 전지 스택(112)의 가동량 증가에 따라 더 많이 배출되는 수소로 인해, 연소기(102)로 유입되는 수소의 유량이 증가되며 따라서 열회수부(101)가 난방 및 온수에 사용할 수 있는 열량을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)은, 연료 및 전력 가격에 따라서 연료전지부(110)를 다르게 운용할 수 있다. 예를 들어 연료의 가격이 저렴할 경우, 연료전지부(110)에 공급되는 연료의 양을 늘릴 수 있다. 또한 동시에 제2 전지 스택(112)의 가동을 중단하거나 또는 제2 전지 스택(112)을 최소로 가동시키고, 블로워(109)가 재순환시키는 수소의 유량은 일정하게 유지함으로써, 연소기(102)로 많은 수소를 유입시켜 열회수부(101)가 난방 및 온수에 사용할 수 있는 열량을 높일 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.
우선 도 2에 도시한 실시예는 전기 부하 추종 모드에 해당할 수 있다. 전기 부하 추종 모드는, 열을 이용하는 난방이나 온수에 비해 전기 에너지 사용량이 많은 경우로서, 에어컨 사용량이 증가하는 여름에 적용될 수 있다.
전기 부하 추종 모드에서 열병합 발전 시스템(100)은, 제1 전지 스택(111)의 가동량을 높여서 전기 에너지 생산량을 증가시킬 수 있다. 이때, 연소기에 고온의 공기극 배기가스와 고온의 연료극 배기가스를 공급하는 제2 전지 스택(112)의 가동량은 최소로 조절되거나, 또는 가동 자체가 중지될 수도 있다. 이에 맞춰 열회수부(101) 역시 최소로 운전되며 열병합 발전 시스템(100)은 전기 에너지 생산에 초점을 맞춰 운용될 수 있다.
다음으로 도 3에 도시한 실시예는 열 부하 추종 모드에 해당할 수 있다. 열 부하 추종 모드는 전기 에너지에 비해 난방이나 온수 사용량이 많은 경우로서, 겨울에 적용될 수 있다.
열 부하 추종 모드에서 열병합 발전 시스템(100)은, 제1 전지 스택(111)의 가동량을 최소로 낮추는 한편, 제2 전지 스택(112)의 가동량은 최대 수준으로 증가시킬 수 있다. 제2 전지 스택(112)의 가동량이 높아짐에 따라 고온의 공기극 배기가스와 고온의 연료극 배기가스의 배출량 역시 늘어날 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전지 스택(112)의 연료극에서 배출되는 미반응 수소와 수증기의 양이 증가할 수 있다.
다만, 도 3에 도시한 실시예에서는 제1 전지 스택(111)의 가동량이 최소로 유지되므로, 제1 열교환기(104)에서 소모되는 고온의 연료극 배기가스의 양이 적을 수 있다. 따라서, 미반응 수소와 수증기를 포함하는 고온의 연료극 배기가스의 대부분을 연소기(102)로 유입시킬 수 있으며, 연소기(102)가 고온의 연료극 배기가스와 고온의 공기극 배기가스를 반응시켜 발생시키는 열량이 증가할 수 있다. 열병합 발전 시스템(100)은 열회수부(101)를 최대로 가동시켜 연소기(102)가 생성하는 열을 회수함으로써 증가한 수요에 맞게 온수 및 난방을 공급할 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3에서 설명한 실시예에서와 같이, 시간 또는 계절 등에 따른 수요에 맞게 제1 전지 스택(111)과 제2 전지 스택(112)의 가동량을 조절함으로써 열병합 발전 시스템(100) 운용의 효율성 및 경제성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템(100)은 연료 가격과 전력 가격 등을 고려하여 제1 전지 스택(111)과 제2 전지 스택(112)의 가동량을 조절할 수도 있다.
일 실시예로, 연료의 가격이 낮은 경우, 제1 전지 스택(111)에 유입되는 연료량을 증가시킴과 동시에, 제1 전지 스택(111)의 연료 이용량은 낮출 수 있다. 따라서, 제1 전지 스택(111)이 배출하는 미반응 가스의 양을 증가시킬 수 있으며, 제1 전지 스택(111)이 배출하는 상기 미반응 가스는 연소기(102)에서 연소되어 온수 및 난방 등에 쓰일 수 있다.
한편, 전력 가격이 낮은 경우, 열병합 발전 시스템(100)은 제1 전지 스택(111)에 유입되는 연료량을 줄임과 동시에, 제1 전지 스택(111)의 연료 이용량은 높일 수 있다. 따라서 제2 전지 스택(112)이 소모하는 전력량이 증가함으로써 제2 전지 스택(112)의 연료극에서 배출되는 가스의 양이 증가하며, 제2 전지 스택(112)의 연료극에서 배출되는 가스는 연소기(102)에서 연소되어 온수 및 난방 등에 쓰일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템의 동작에 있어서, 열병합 발전이 시작될 수 있다(S10). 열병합 발전은 외부에서 공급되는 연료와 공기를 이용하여 고체 산화물 연료전지 스택이 전기 에너지를 생산하고, 고체 산화물 연료전지 스택이 생산한 전기 에너지와, 전기 에너지 생산 과정에서 함께 발생한 고온의 공기 및 미반응 가스 등을 이용하여 고체 산화물 전기분해 전지가 난방 및 온수 공급에 필요한 열을 생성하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전 시스템에서는 전기 에너지와 난방, 온수 공급이 동시에 이뤄질 수 있다.
열병합 발전이 지속되는 동안, 열병합 발전 시스템은 동작 모드를 체크할 수 있다(S11). S11 단계에서 동작 모드는 일정한 주기마다 체크되거나, 또는 열병합 발전 시스템을 운용하는 관리자에 의해 체크될 수 있다. S11 단계의 판단 결과, 일반 모드로의 동작이 결정되면, 열병합 발전 시스템은 일반 모드로 동작하며 전력과 난방을 동시에 공급할 수 있다.
한편, S11 단계의 판단 결과, 일반 모드로 동작할 수 없는 환경인 것으로 판단되면, 열병합 발전 시스템은 일반 모드가 아닌 부하 추종 모드 중 어떤 모드로 진입할지를 결정할 수 있다(S12). S12 단계에서 전력 부하 추종 모드로의 진입이 결정되면, 열병합 발전 시스템은 고체 산화물 연료전지 스택을 최대로 구동시켜(S13) 전력 생산량을 증가시키고, 동시에 고체 산화물 전기분해 전지 스택을 최소로 구동할 수 있다(S14). 따라서, S17 단계에서 공급되는 전력량을 높임과 동시에 난방 공급량은 감소할 수 있다.
S12 단계의 판단 결과, 열 부하 추종 모드로의 진입이 결정되면, 열병합 발전 시스템은 고체 산화물 연료전지 스택을 최소로 구동시켜(S15) 전력 생산량을 감소시키고, 동시에 고체 산화물 전기분해 전지 스택을 최대로 구동시켜(S16) 난방 공급량을 증가시킬 수 있다. 따라서, S17 단계에서 공급되는 전력량을 감소시키고 난방 공급량은 증가시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 열병합 발전 시스템
101: 열회수부
102: 연소기
110: 연료전지부
111: 제1 전지 스택
112: 제2 전지 스택

Claims (13)

  1. 온수 및 난방을 공급하는 열회수부;
    공기와 연료를 공급받아 전기화학반응을 일으켜 전기 에너지를 생산하며, 상기 전기 에너지 생성 과정에서 발생하는 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 배출하고, 제1 전지 스택과 제2 전지 스택을 포함하는 연료전지부; 및
    상기 연료전지부가 공급하는 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 이용하여 상기 열회수부에 고온의 배기가스를 공급하는 연소기; 를 포함하고,
    상기 제1 전지 스택은 상기 전기 에너지를 생산하며, 상기 제2 전지 스택은 상기 고온의 공기극 가스 및 연료극 가스를 상기 연소기에 공급하고,
    상기 연료의 가격이 하락하면, 외부로부터 상기 연료전지부로 공급되는 상기 연료의 양을 증가시키고 상기 제2 전지 스택을 최소로 동작시키거나, 상기 제2 전지 스택의 동작을 중단시키고,
    전력 가격이 하락하면, 외부로부터 상기 연료전지부로 공급되는 상기 연료의 양을 감소시키고 상기 제2 전지 스택을 최대로 동작시키는 열병합 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지부에 상기 공기를 공급하는 공기공급부; 및
    상기 연료전지부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부; 를 더 포함하는 열병합 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연료공급부는,
    상기 연료를 가열하는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기로부터 상기 연료를 공급받아 수소를 생성하는 개질기; 및
    상기 수소를 가열하여 상기 연료전지부에 공급하는 제2 열교환기; 를 포함하는 열병합 발전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열교환기는, 상기 연료전지부가 배출하는 상기 고온의 연료극 가스를 공급받아 그 중 일부를 상기 연소기에 공급하고, 나머지 일부를 상기 개질기에 공급하는 열병합 발전 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 공기공급부는,
    외부 공기를 유입시키는 송풍기; 및
    상기 송풍기를 통해 유입된 외부 공기를 가열하여 상기 연료전지부에 공급하는 제3 열교환기; 를 포함하는 열병합 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전지 스택은 고체 산화물 연료 전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)을 포함하며, 상기 제2 전지 스택은 고체 산화물 전기분해 전지(SOEC: Solid Oxide Electrolysis Cell)을 포함하는 열병합 발전 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지부는 동작 모드에 따라 상기 제1 전지 스택과 상기 제2 전지 스택의 동작을 제어하는 열병합 발전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 동작 모드가 전력 부하 추종 모드이면, 상기 연료전지부는 상기 제1 전지 스택을 최대로 동작시켜 상기 전기 에너지의 생산량을 증가시키고, 상기 제2 전지 스택을 최소로 동작시키는 열병합 발전 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 동작 모드가 열 부하 추종 모드이면, 상기 연료전지부는 상기 제2 전지 스택 및 상기 열회수부를 최대로 동작시키고, 상기 제1 전지 스택을 최소로 동작시키는 열병합 발전 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열회수부가 배출하는 배기가스는 상기 공기극 가스 및 상기 연료극 가스를 가열하는데 이용되며,
    상기 공기극 가스 및 상기 연료극 가스를 가열하는데 이용된 후 배출된 상기 배기가스는 냉난방 시스템에 공급되어 냉방 또는 난방을 공급하는 데에 이용되는 열병합 발전 시스템.
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