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C 8821:2008

(1)

目  次

ページ

1  適用範囲

1

2  引用規格

1

3  用語及び定義

1

4  構成・範囲

5

5  使用状態

5

5.1  標準使用状態

5

5.2  特殊使用状態

5

6  分類

6

7  標準機器構成

6

8  材料・構造・機能

7

9  運転

7

10  保護装置

10

11  設置及び工事

10

12  試験及び検査

10

12.1  形式検査  (Type Test)

11

12.2  出荷検査  (Routine Test)

11

12.3  引渡検査  (Acceptance Test)

11

12.4  試験及び検査項目

11

13  保守・点検

12

14  表示及び取扱説明

12


 
C 8821:2008

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まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,社団法人日本電機工業会(JEMA)から,工業

標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産

業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に

抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許

権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に係る確認について,責任は

もたない。


日本工業規格

JIS

 C

8821

:2008

小形固体高分子形燃料電池システム通則

General rules for small polymer electrolyte fuel cell power systems

1

適用範囲

この規格は,定置用及び可搬用の小形固体高分子形燃料電池システム(以下,

“燃料電池システム”とい

う。

)について,その構成,構造,パッケージ外部との取合い,検査など,燃料電池システムの通則的事項

について規定する。

完成した設計書又は使用説明書として用いられるように意図したものではない。

この規格に従っても,いかなる人,機関又は企業が,ほかの関連する規則を遵守する責任を免れるわけ

ではない。

この規格は,次の項目に該当する燃料電池システムに適用する。

a)  燃料電池の種類  固体高分子形燃料電池 
b)  出力  定格送電出力 10 kW 未満 
c)  出力形態  出力が直流出力又は交流出力 220 V 以下の系統連系・自立運転/独立運転。 
d)  原燃料  気体燃料(都市ガス,液化石油ガスなど),液体燃料(灯油など)又は水素。 
e)  運転圧力  燃料ガスの通じる部分の最高使用圧力が 0.1 MPa 未満。 
f)  システム形態  パッケージに収納された定置用及び可搬用の発電専用システム又はコージェネレーシ

ョンシステム(ただし,マイクロ燃料電池は除く。

2

引用規格

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS C 8800  燃料電池発電用語

JIS C 8822  小形固体高分子形燃料電池システムの安全基準

JIS C 8823  小形固体高分子形燃料電池システムの安全性及び性能試験方法

JIS C 8824  小形固体高分子形燃料電池システムの環境試験方法

JIS C 8825  小形固体高分子形燃料電池システムの電磁両立性 (EMC) 試験及び測定技術

JIS C 8826  小形固体高分子形燃料電池システムにおける系統連系形パワーコンディショナの試験方法

3

用語及び定義

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS C 8800 によるほか,次による。

3.1

停止状態

外部からエネルギー供給が行われておらず,固体高分子形燃料電池発電ユニット(以下,

“発電ユニット”



C 8821:2008

という。

)が常温近くで停止している状態。

3.2

保管停止状態

設備内の機器の保護のために,外部からエネルギー供給を行っているが,発電ユニットは停止している

状態。

3.3

送電出力

発電ユニットから外部に取り出される出力端の電気出力であり,発電ユニットの補機動力を除いた出力。

3.4

起動時間

保管停止状態を維持するのに,外部電力を必要としないものにおいては,停止状態から発電ユニットが

送電出力を発生するまでに要する時間。保管停止状態を維持するため外部電力を必要とする発電ユニット

の場合は,保管停止状態から送電出力を発生するまでにかかる時間。

3.5

待機状態

発電ユニットが外部出力可能な温度状態にあり,速やかに送電できる運転モードに切り替わり,電気出

力できる状態。ただし,外部には電力を出力していない状態。

3.6

負荷変動

ある負荷変動指令とともに発電ユニット出力電力が,指令値に自動的に変化すること。

3.7

定格発電までの応答時間

定格発電に移行する出力動作を開始した瞬間から定格発電が実現した瞬間までの時間。

3.8

停止時間

定格発電において停止動作を開始した瞬間から,仕様で規定した停止状態になる瞬間までの時間。

3.9

出力応答時間

電気出力又は熱出力の変更が指令された瞬間から,それぞれの出力が,その設定値の許容誤差以内で安

定状態を確立するまでの時間。

3.10

90 %出力の応答時間

電気出力又は熱出力の変更が指令された瞬間から,この出力が希望する値の 90 %に達するまでの時間。

3.11

起動電力

起動時間中に必要な発電ユニットの最大電力。

3.12

熱出力

発電ユニットから回収できる排熱回収熱量。

3.13


3

C 8821:2008

パッケージ

発電ユニットを構成する主要装置である燃料電池セルスタック,

燃料改質装置,

パワーコンディショナ,

制御装置,補機類などが収納されている容器。パワーコンディショナなどを収納した容器が,発電ユニッ

トのパッケージから独立していることもある。

3.14

補給水量

定格発電時に発電ユニットが必要とする水量で,1 時間当たりの平均流量。

3.15

貯湯ユニット

発電ユニットから回収した熱を温水として貯蔵し,必要に応じて外部に供給するユニット。貯湯槽,熱

交換器,給湯設備などからなる。また,必要に応じて気体燃料,液体燃料,電気などによる加熱機能が付

与される。

3.16

屋内式

屋内に設置して用いる機器。

3.17

屋外式

屋外に設置して用いる機器。

3.18

開放式

燃焼用空気を機器周囲から採り,燃焼排ガスを機器周囲に排出する方式。屋内式及び屋外式の両方の場

合がある。

3.19

半密閉式

燃焼用空気を屋内から採り,燃焼排ガスを屋外に排出する方式。屋内式の場合だけに適用する。自然排

気式及び強制排気式があるが,この規格では,強制排気式だけを適用する。

3.20

密閉式

給排気筒を外気に接する壁を貫通して屋外に出し,燃焼用空気を屋外から採り,燃焼排ガスを屋外に排

出する方式。屋内式の場合だけに適用する。自然給排気式及び強制給排気式があるが,この規格では,強

制給排気式だけを適用する。

3.21

パワーコンディショナ  (PCS)

直流発電設備の出力を必要な電力に変換して供給する機能をもち,制御監視装置,直流変換装置,系統

連系変換装置及び附属装置の一部又はすべてを含む装置。

3.22

燃料電池模擬電源装置

燃料電池セルスタックの出力特性(V−I 特性)を模擬できる直流電源装置。

3.23

系統連系機能



C 8821:2008

同期検定機能,系統連系用保護装置機能など,分散形電源が系統と連系するために必要な機能。

3.24

系統連系変換装置

分散形電源に用いられ,系統連系機能をもつ変換装置。

3.25

単独運転検出機能

通常の過電圧継電器,不足電圧継電器,周波数上昇継電器又は周波数低下継電器では検出できないよう

な単独運転状態においても単独運転を検出する機能。検出原理から,受動的方式及び能動的方式がある。

3.26

同期検定機能

系統連系変換装置の周波数,電圧位相及び大きさを系統側に合わせる機能。

3.27

系統連系用機能保護装置

電力系統及び連系された分散形電源に異常が生じた場合,電力系統及び連系された分散形電源を保護す

る機能。

3.28

系統連系

分散形電源が商用電力系統に接続された状態。

注記  分散形電源を商用電力系統に接続することを並列,商用電力系統から切り離すことを解列,遮

断装置又は遮断器を用いて系統から解列することができる箇所を解列箇所という。

3.29

逆充電

電力系統が,事故などによって系統電源と切り離された状態において,その切り離された系統に連系し

ている 1 台又は複数台の分散形電源が運転を継続し,分散形電源からの逆潮流はないが,電圧を印加して

いる状態。

3.30

逆潮流

分散形電源からの有効電力の流れが,受電点を超えて電力系統側へ向かう状態。

3.31

単独運転

電力系統が,事故などによって系統電源と切り離された状態において,その切り離された系統に連系し

ている 1 台又は複数台の分散形電源が運転を継続し,局所的に線路負荷に電力を供給している状態。

注記  電力系統の一部が単独系統として運転する状態をいうこともある。

3.32

自立運転

系統連系形の分散形電源が,電力系統から解列された状態で,特定負荷に電力を供給している状態。

3.33

独立運転

分散形電源が,電力系統に関係なく,独立して運転している状態。


5

C 8821:2008

4

構成・範囲

この規格の範囲である燃料電池システムの基本構成を,

図 に示す。

注記  装置などの設置場所は,一つのパッケージ内に限定しない。 

a)

  必要に応じて設置する機器又はユニット。

b)

  原燃料が水素の場合には用いない。

図 1−燃料電池システムの基本構成

5

使用状態

5.1

標準使用状態

標準使用状態は,次による。

周囲温度は最高 40  ℃,最低 0  ℃の範囲とする。

5.2

特殊使用状態

特殊使用状態は,次のいずれかに該当するものとし,これらの使用状態の場合には,特に指定しなけれ

ばならない。

a)  周囲温度が 5.1 に規定する状態以外の場所で用いる場合。

燃料電池システム

燃料電池発電設備

発電ユニット

パワーコンディショナ

燃料電池セルスタック

燃料改質装置

b)

空気系装置

制御装置

水系装置・温水系装置

操作パネル

蓄電池

a)

貯湯ユニット

a)

貯湯槽

熱交換器

給湯設備など

不活性ガス設備

a)

燃料貯蔵設備

a)



C 8821:2008

b)  その他特殊な条件で用いる場合。

6

分類

発電ユニットは,適用形態によって

表 のように分類する。

表 1−分類

番号

適用形態

分類

1

原燃料

都市ガス 
液化石油ガス

純水素(又は水素リッチ)ガス
灯油 
メタノール

ガソリン 
その他の燃料

2

運転形態

系統連系運転

自立運転 
独立運転

3

熱出力

温水

4

出力の形態

交流

直流 
直流・交流両用

5

設置方式

屋内式 
屋外式

6

給排気方式

(屋内式の場合)

開放式 
半密閉式(強制排気式) 
密閉式(強制給排気式)

(屋外式の場合) 
開放式

7

標準機器構成

発電ユニットの機器構成の例を,

図 に示す。

図 2−発電ユニットの機器構成(例)


7

C 8821:2008

発電ユニット内の機器は,原燃料の種類及び出力形態によって異なる。原燃料が液体の場合,原燃料入

口から改質器の間に気化器が設置される。

脱硫器は,硫黄分を含まない原燃料の場合には,設置しないことがある。また,原燃料が水素の場合は,

脱硫器,改質器,一酸化炭素変成器及び一酸化炭素除去器の各機器が不要となる。

制御装置は,パッケージ内の各機器に対し,保管停止状態及び起動から停止までのシーケンス制御,燃

料流量,改質器温度などのプロセス制御を行う。

8

材料・構造・機能

燃料電池システムの材料,構造及び機能は,JIS C 8822[箇条 5(安全に関する材料・構造・機能)

]に

よるものとし,十分安全性を考慮したものとしなければならない。

JIS C 8822 は,燃料電池システムに用いる材料及び構造に関する一般的な基準,燃料電池セルスタック,

燃料改質装置,バーナ,電気装置,排熱回収装置,貯湯ユニット,各種保護装置などの装置に関する安全

基準及び配管,配線などに関する安全基準を規定している。

9

運転

発電ユニットの代表的な運転工程を,

図 に示す。

図 は,発電ユニットの停止状態から起動・発電・停止に至る一連の運転状態の変化を経時的に図示し,

各運転状態に対応する用語の定義を説明したものである。また,出力応答の変化速度(ランプレート)に

関する考え方を

図 及び図 に示す。図 及び図 は,発電電気出力の変化速度を規定する図であり,発

電ユニットが定格出力から最低出力まで出力を変化させる場合の所要時間の考え方を定めている。

図 

示すように定格出力から出力を降下させ,最低出力の 2 %以内を確立した時間及び最低出力から出力を上

昇させ,定格出力の 2 %以内を確立した時間をもって負荷変化速度を規定するが,容量が小さいなどの理

由で最低出力又は定格出力の 2 %以内の確立が困難な場合は,

図 の方法で代用してもよい。この場合は,

(90 %応答)と括弧書きで記述する。



C 8821:2008

A

:停止状態(常温,エネルギーの入力がない。

B

:保管停止状態

C

:起動時間

 C-1  :保管停止状態を保つために外部電力を必要としない装置では,

  停止状態から測定する。

 C-2  :保管停止状態を保つために外部電力などを必要とする装置では,

  保管停止状態から測定する。

D

:待機状態

E

:発電出力上昇動作開始

F

:定格発電までの応答時間

G

:停止動作開始

H

:停止時間

I

:停止動作完了(仕様で定めた停止完了条件)

C∼H  :運転状態(起動動作開始から停止動作完了まで)

図 3−発電ユニットの運転工程図


9

C 8821:2008

P

rated

:定格出力

P

min

:最低出力

T

ini

:電気出力の変化を始めた時間

T

attain_rated

  :定格出力の 2 %以内を確立した時間

T

attain_min

  :最低出力の 2 %以内を確立した時間

T

down

T

ini

から T

attain_min

までの時間

T

up

T

ini

から T

attain_rated

までの時間

図 4−出力応答変化速度


10 
C 8821:2008

P

rated

:  定格出力

P

min

:  最低出力

P

10

:  定格出力と最低出力 (W,kW)  との間の差の下方向 90 %に相当する正味出力

レベルの電気出力。定格出力の 10 %以上の場合もあり,製造業者の仕様に従

い,各ユニットの種類及び定格出力に基づいて計算しなければならない。

P

90

:  定格出力の 90 %における電気出力 (W,kW)

T

ini

:  電気出力の変化を始めた時間

T

attain90

  :  P

90

を確立した時間

T

attain10

  :  P

10

を確立した時間

T

down

:  T

ini

から T

attain10

までの所要時間 (s)

T

up

:  T

ini

から T

attain90

までの所要時間 (s)

図 590 %出力応答変化速度

10  保護装置

発電ユニットの保護装置は,JIS C 88225.16(保護装置)

]による。

JIS C 8822 では,すべての運転状態から自動的に発電ユニットを安全に停止させる保護機能を設置する

こととし,具体的な保護装置には地絡,短絡事故などからの保護及び必要な非常停止装置(温度・圧力・

電圧の異常,制御装置異常,バーナ失火など)がある。

11  設置及び工事

燃料電池システムの設置及び工事は,JIS C 8822[箇条 6(設置)

]による。

JIS C 8822 は,燃料電池システムの設置場所,設置方法,電気工事及び配管工事に関する基準並びにパ

ワーコンディショナ,蓄電池装置,開閉器,遮断器などの設置に関する基準を示している。

12  試験及び検査

検査は,次の三つに区分される。


11

C 8821:2008

12.1  形式検査  (Type Test)

製造した燃料電池システムが定められた設計仕様及び安全基準を満足することを確認するための検査。

製造業者,認証機関などで行う。

12.2  出荷検査  (Routine Test)

製造した燃料電池システムの製品品質を保証するための検査。

12.3  引渡検査  (Acceptance Test)

燃料電池システムの据付工事・設置工事がすべて終了した後に,発注者,使用者などへの引渡しに当た

り実施される検査。燃料電池システムが正常な機能を維持するか,また,設置状態での安全性が確保され

ているかを確認する。

JIS C 8822 に規定する要領で,販売元,工事業者などが行う。概要は,次による。

a)  燃料電池システム全体については設置状態・据付状態の確認(目視による点検ほか),起動∼発電運転

∼停止の確認,運転中における異常の有無の確認などを行う。

b)  電気系については配線状況の確認,絶縁抵抗,接地抵抗などの測定,保護継電器試験,契約,容量の

確認などを行う。

c)  配管系については,施工状態の確認,漏えい,異常音,振動の有無などを確認する。

d)  操作説明及び関連書類の提出を行う。

12.4  試験及び検査項目

形式検査及び引渡検査の各段階において実施される各試験の項目を,

表 に示す。各試験では,仕様書

に記載された値を満足しなければならない。各試験の詳細は,JIS C 8822JIS C 8823JIS C 8824JIS C 

8825 及び JIS C 8826 による。

表 2−試験項目及び検査

(○:実施)

No.

試験項目

形式検査

引渡検査

1

燃料消費量試験

2

気密性試験

3

点火試験・燃焼試験

4

耐風試験

5

耐雨試験

6

温度上昇試験

7

起動試験

8

電気出力試験

9

発電効率試験

10

排熱回収効率試験

11

負荷変動特性試験

12

負荷追従特性試験

13

停止試験

14

安全装置試験

15

電気関係試験

16

停電試験

17

燃料遮断試験


12 
C 8821:2008

表 2−試験項目及び検査(続き)

(○:実施)

No.

試験項目

形式検査

引渡検査

18

直流地絡試験

19

雷インパルス耐電圧試験

20

漏えい電流試験

21

温湿度サイクル試験

22

騒音試験

23

排ガス測定試験

24

排水測定試験

25

保護機能試験(系統連系形パワーコンディショナ関連)

26

定常特性試験(系統連系形パワーコンディショナ関連)

27

過渡応答特性試験(系統連系形パワーコンディショナ関連)

28

外部事故試験(系統連系形パワーコンディショナ関連)

29

静電気放電イミュニティ試験

30

放射無線周波電磁界イミュニティ試験

31

電気的ファストトランジェント/バースト  イミュニティ試験

32

サージイミュニティ試験

33

無線周波電磁界によって誘導された伝導妨害に対するイミュニティ試験

34

電源周波数磁界イミュニティ試験

35

放射妨害エミッション試験

36

伝導妨害エミッション試験

37

電源高調波エミッション試験

38

設置状況確認

39

電気配線確認

40

接地確認

41

絶縁抵抗確認

42

配管施工確認

43

発電運転確認及び運転状態目視確認

44

操作説明

45

関連書類提出(参考)

13  保守・点検

燃料電池システムの保守・点検は,JIS C 8822[箇条 9(保守・点検)

]による。

JIS C 8822 には,日常点検及び定期保守・定期点検に関する規定がある。

14  表示及び取扱説明

燃料電池システムの表示及び取扱説明は,JIS C 8822[箇条 7(表示及び標識)

]による。

JIS C 8822 には,製品表示(装置名,使用条件,製造年月,製造番号など),操作表示,取扱注意表示,

部品交換時期の表示,運転状態の表示に関する基準の規定がある。また,取扱説明書に記載すべき項目に

ついて規定している。