JIS C 62282-3-201:2019 燃料電池技術―第３－２０１部：定置用燃料電池発電システム―小形定置用燃料電池発電システムの性能試験方法 | ページ 7

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                               tst1 tst2
                                                           tst3bat
                                           Δtstbat
                     正味電力出力
                              Δtst
                                                    定格電力出力
                       0
                                                                   時間
                     電力
                       0
                                                                   時間
                                     放電         充電
                                                              公称充電状態
                     電池充電状態
                       0
                                                                   時間
                     燃料入力流量
                                                              定格燃料入力流量
                       0
                                                                   時間
                 記号
                 tst1 起動動作の開始時刻
                 tst2 起動動作の完了時刻
                 tst3bat 蓄電池の充電完了時刻
                 Δtst起動時間(s)
                 Δtstbat 起動動作の開始から蓄電池の充電完了までの時間(s)
                 図8−蓄電池をもつ燃料電池発電システムの起動時の電力チャート例
14.5.4 結果の計算
14.5.4.1 起動時間の計算
  起動時間Δtst(s)は,式(16)によって算出する(図7及び図8を参照)。
                        Δtst=tst2−tst1  (16)
                      ここに, Δtst :  起動時間(s)
                                 tst1 :  起動動作の開始時刻

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                                 tst2 :  起動動作の完了時刻
14.5.4.2 起動エネルギーの計算
14.5.4.2.1 起動に必要とする原燃料エネルギーの計算
  起動に必要とする原燃料エネルギーの計算は,次による。
a) 蓄電池をもたない燃料電池発電システムの場合 気体燃料を用いる蓄電池をもたない燃料電池発電
    システムの場合,起動時間中に必要とする原燃料エネルギーは,起動時間中の原燃料の積算入力の測
    定値を用いて算出する。計算手順は,体積流量,質量流量のいずれについても14.2.1.3によるが,14.2.1.3
    の式(1)式(8)に用いる平均流量に代えて,原燃料の積算入力を用いる。
      燃料電池発電システムの起動時間中に,化学エネルギーをもつ不活性パージガス以外の,パージガ
    ス又は希釈ガスが供給される場合は,これらのガスを追加燃料とみなす。そのエネルギー量を,14.2.1.3
    の計算方法を用いて入力エネルギーに加算する。
      液体燃料を用いる蓄電池をもたない燃料電池発電システムの場合,起動時間中に必要とする液体燃
    料エネルギーは,起動動作の開始時刻及び起動動作の完了時刻の両方における,燃料タンク又は燃料
    電池発電システム全体の質量測定値を用いて,式(9)によって算出する。計算手順は14.2.2.3と同一で
    ある。
      図9に示す例のように,液体燃料リザーバが燃料電池発電システムに含まれており,外部燃料タン
    クの質量だけしか測定できない場合,液体燃料リザーバをあらかじめう(迂)回させておくか,又は
    液体燃料リザーバを再配置して,燃料タンクと一緒に質量を測定する。
                                        燃料電池発電システム
                           外部
                         燃料タンク      ポンプ
                                                           改質器
                                                        燃料リザーバ(なくてもよい)
                                 図9−液体燃料供給システムの例
b) 蓄電池をもつ燃料電池発電システムの場合 (充電状態インジケータを備えた)蓄電池をもつ燃料電
    池発電システムの場合,起動時間中に必要とする原燃料エネルギー入力Efinstbat(kJ)は,蓄電池充電
    のための原燃料エネルギーであり,式(17)によって算出する。
                                            100
                                Efin
                         Efinstbat   Woutbat     3 600  (17)
                                             el
                      ここに, Efinstbat :  起動時間中に必要とする原燃料エネルギー入力(kJ)
                                  Efin :  原燃料の積算エネルギー入力(kJ)
                                Woutbat :  起動動作の開始時刻tst1から蓄電池の充電完了時刻tst3batまで
                                         の間に必要とする電気エネルギー出力(kWh)
                                   ηel :  発電効率(%)(14.10.2参照)
                                 3 600 :  kWhからkJへの換算係数
      式(17)の“Woutbat  100/ηel×3 600”は,Woutbatを発生させるために消費される原燃料エネルギー(kJ)
    である。液体燃料を用いる燃料電池発電システムの場合は,起動動作の開始時及び蓄電池の充電完了
    時の液体燃料タンク又は燃料電池発電システム全体の質量測定値を用いて,起動時間中の原燃料の積
    算エネルギー入力Efin(kJ)を算出する。計算手順は,蓄電池をもたない燃料電池発電システムの場合

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    と同一である。
    注記1 燃料電池発電システム内の蓄電池充電回路に供給される電力は直接測定しないが,これはこ
            の規格の性能試験が燃料電池発電システムを出入りする物理量を用いて行われるためである。
    注記2 式(17)において定常状態の性能試験から求めた発電効率ηelを用いることは仮定である。起動
            時間中の実際の発電効率とは異なる場合がある。したがって,この計算結果は不確かさを増
            加させている可能性がある。
14.5.4.2.2 起動に必要とする電気エネルギーの計算
  起動に必要とする電気エネルギーの計算は,次による。
a) 蓄電池をもたない燃料電池発電システムの場合 蓄電池をもたない燃料電池発電システムの場合,起
    動時間中に必要とする電気エネルギーWinst(kJ)は,式(18)によって算出する。
                        Winst=Win−Wout  (18)
                      ここに, Winst :  起動時間中に必要とする電気エネルギー(kWh)
                                Win :  起動時間中の電気エネルギー入力(kWh)
                                Wout :  起動時間中の電気エネルギー出力(kWh)
b) 蓄電池をもつ燃料電池発電システムの場合 蓄電池をもつ燃料電池発電システムの場合,起動動作の
    開始時刻tst1から蓄電池の充電完了時刻tst3batまでの間に必要とする電気エネルギーWinstbat(kJ)は,式
    (19)によって算出する。
                        Winstbat=Winbat−Woutbat  (19)
                      ここに, Winstbat :  起動動作の開始時刻tst1から蓄電池充電完了時刻tst3batまでの
                                         間に必要とする電気エネルギー(kWh)
                                 Winbat :  起動動作の開始時刻tst1から蓄電池充電完了時刻tst3batまでの
                                         間の電気エネルギー入力(kWh)
                                Woutbat :  起動動作の開始時刻tst1から蓄電池充電完了時刻tst3batまでの
                                         間の電気エネルギー出力(kWh)

14.6 ランプアップ試験

14.6.1 一般事項
  この試験では,燃料電池発電システムのランプアップ時間及びランプアップに必要とする原燃料エネル
ギー及び/又は電気エネルギーを測定する。
  蓄電池をもつシステムの場合は,正味電力出力が正になったときから定格正味電力出力までのランプア
ップ工程が,起動試験でカバーされているため,ランプアップ試験は適用しない(図8参照)。
14.6.2 試験方法
  試験方法は,次による。
a) 14.5によって,起動を行う。
b) 起動動作が完了し,ランプアップを開始した時刻を記録する。
c) 電気エネルギー出力,電気エネルギー入力,積算原燃料流量(又は液体燃料の場合は積算質量流量),
    原燃料温度,原燃料圧力及び雰囲気圧力を,15秒以下の間隔で測定する。
d) ランプアップが完了した時刻を記録する。
      注記 ランプアップの完了は,定格正味電力出力に到達した時刻である。

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                                                                             C 62282-3-201 : 2019
                                             tramp1    tramp2
                                                 Δtramp
                   正味電力出力
                                                                         時間
                              停止状態からの起動          保管停止状態からの起動
                 記号
                 Δtramp ランプアップ時間(s)
                 tramp1 ランプアップの開始時刻
                 tramp2 ランプアップの完了時刻
            図10−蓄電池をもたないシステムの場合のランプアップ中の電力チャートの例
14.6.3 結果の計算
14.6.3.1 ランプアップ時間の計算
  ランプアップ時間は,式(20)によって算出する(図10参照)。
                        Δtramp=tramp2−tramp1  (20)
                      ここに, Δtramp :  ランプアップ時間(s)
                                tramp1 :  ランプアップの開始時刻
                                tramp2 :  ランプアップの完了時刻
14.6.3.2 ランプアップエネルギーの計算
14.6.3.2.1 ランプアップ時間中に必要な原燃料エネルギーの計算
  14.5.4.2.1 a)に規定する蓄電池をもたないシステムの起動時間中に必要なエネルギーと同じアプローチ
を用いて,ランプアップ時間中に必要な原燃料エネルギーを算出する。
  該当するランプアップ時間,ランプアップの開始時刻及びランプアップの完了時刻を用いる。
14.6.3.2.2 ランプアップ時間中の正味電気エネルギー出力の計算
  ランプアップ時間中の正味電気エネルギー出力は,式(21)によって算出する。
                        Woutramp=Wout−Win  (21)
                      ここに, Woutramp :  ランプアップ時間中の正味電気エネルギー出力(kWh)
                                   Win :  ランプアップ時間Δtramp中の電気エネルギー入力(kWh)
                                   Wout :  ランプアップ時間Δtramp中の電気エネルギー出力(kWh)

14.7 保管停止状態試験

14.7.1 一般事項
  この試験では,触媒性能を維持するために加熱器若しくはこれと類似の装置をもつか,又は保管停止状
態を監視及び維持するために制御装置をもつ燃料電池発電システムの保管停止状態における電気エネルギ
ー入力を測定する。
  燃料電池発電システム内に統合された蓄電池から電気エネルギーが供給されている場合は,このエネル
ギーは燃料電池発電システム外部では測定できないため無視する。

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14.7.2 試験方法
  試験方法は,次による。
a) 燃料電池発電システムを,保管停止状態で維持する。
b) 試験開始から完了までの間,電気エネルギー入力を測定する。試験継続期間は,3時間以上とする。
14.7.3 保管停止状態における平均電力入力の計算
  保管停止状態における平均電力入力Pinstore(kW)は,式(22)によって算出する。
                                Winstore
                         Pinstore      3 600  (22)
                                  Δt
                      ここに, Pinstore :  保管停止状態における平均電力入力(kW)
                                Winstore :  保管停止状態試験期間中の電気エネルギー入力(kWh)
                                   Δt :  試験継続期間(s)

14.8 電力出力変化試験

14.8.1 一般事項
  この試験では,燃料電池発電システムの電力出力の可変性を評価する。電力出力を,定格電力出力と最
小電力出力との間で変化させる。定格電力出力及び最小電力出力は,製造業者が指定する。
14.8.2 試験方法
  試験方法は,次による。
a) 試験開始前に,燃料電池発電システムを定格電力出力で30分間以上運転する。蓄電池をもつ燃料電池
    発電システムの場合は,試験開始前に,定格電力出力で30分間以上,かつ,蓄電池の公称充電状態に
    到達するまで運転する。
b) 燃料電池発電システムを定格電力出力で1時間以上運転した後,試験を開始する。
c) 試験完了時まで電力出力を,1秒以下の間隔で測定する。蓄電池をもつ燃料電池発電システムの場合,
    一般的に電力出力の減少速度及び増加速度が非常に高速(数ミリ秒のオーダー)であるため,電力出
    力の減少率及び増加率を測定するには,オシロスコープのような高速電圧記録装置が必要である。
d) 電力出力の目標値を最小電力出力に設定して,電力出力下降動作を開始し,電力出力下降動作の開始
    時刻を記録する(図11及び図12参照)。
e) 電力出力が定格電力出力の±2 %に収まる範囲で最小電力出力に到達した時刻を記録する(図13参照)。
f)  電力出力を最小電力出力で1時間以上維持する。
g) 電力出力の目標値を定格電力出力に設定して,電力出力上昇動作を開始し,電力出力上昇動作の開始
    時刻を記録する(図11及び図12参照)。
h) 電力出力が定格電力出力の±2 %に収まる範囲で定格電力出力に到達した時刻を記録する(図13参照)。
i)  電力出力を定格電力出力で1時間以上維持する。
j)  d)からi)までを3回以上繰り返す。
  この試験は,電力出力上昇動作とともに開始してもよい。

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