IEC 62282-3-2:2006

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
62282-3-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-03
Technologies des piles à combustible –
Partie 3-2:
Systèmes à piles à combustible stationnaires –
Méthodes d'essai des performances

Fuel cell technologies –
Part 3-2:
Stationary fuel cell power systems –
Performance test methods
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 62282-3-2:2006
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respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
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base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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.
NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
62282-3-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2006-03
Technologies des piles à combustible –
Partie 3-2:
Systèmes à piles à combustible stationnaires –
Méthodes d'essai des performances

Fuel cell technologies –
Part 3-2:
Stationary fuel cell power systems –
Performance test methods
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– 2 – 62282-3-2  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.8
INTRODUCTION.12

1 Domaine d’application .14
2 Références normatives.16
3 Termes, définitions et symboles .20
3.1 Termes et définitions .20
3.2 Symboles .28
4 Conditions de référence .32
4.1 Généralités.32
4.2 Température et pression .34
4.3 Base du pouvoir calorifique .34
5 Performance et classes d'essai .34
5.1 Essais de performance.34
5.2 Classes d'essai .34
6 Préparation aux essais .38
6.1 Généralités.38
6.2 Analyse d'incertitude .38
6.2.1 Eléments d'analyse de l'incertitude .38
6.2.2 Plan d'acquisition des données.38
7 Appareils et méthodes de mesure.40
7.1 Généralités.40
7.2 Appareils.40
7.3 Méthodes de mesure .40
7.3.1 Puissance électrique .40
7.3.2 Consommation de combustible .42
7.3.3 Mesures sur combustible liquide.46
7.3.4 Chaleur récupérée.48
7.3.5 Débit de gaz de purge .48
7.3.6 Caractéristiques de l'oxydant (air) .50
7.3.7 Autre flux de fluide .52
7.3.8 Mesure des émissions de gaz d'échappement .52
7.3.9 Mesure de la qualité de l'eau d'écoulement .56
7.3.10 pH (Concentration en ions hydrogène).56
7.3.11 COD (demande chimique en oxygène).56
7.3.12 BOD (demande biochimique en oxygène) .56
7.3.13 Niveau de bruit audible.56
7.3.14 Niveau de vibration.58
7.3.15 Distorsion harmonique totale .58
7.3.16 Conditions ambiantes .58
8 Méthode d'essai et calcul des résultats.60
8.1 Plan d’essai.60
8.1.1 Généralités.60
8.1.2 Conditions ambiantes .60

62282-3-2  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.9
INTRODUCTION.13

1 Scope.15
2 Normative references .17
3 Terms, definitions and symbols .21
3.1 Terms and definitions .21
3.2 Symbols .29
4 Reference conditions.33
4.1 General .33
4.2 Temperature and pressure .35
4.3 Heating value base.35
5 Performance and classes of tests .35
5.1 Performance tests .35
5.2 Classes of tests.35
6 Test preparation .39
6.1 General .39
6.2 Uncertainty analysis .39
6.2.1 Uncertainty analysis items .39
6.2.2 Data acquisition plan .39
7 Instruments and measurement methods .41
7.1 General .41
7.2 Instruments .41
7.3 Measurement methods .41
7.3.1 Electrical power.41
7.3.2 Fuel consumption .43
7.3.3 Liquid fuel measurements.47
7.3.4 Recovered heat .49
7.3.5 Purge gas flow.49
7.3.6 Oxidant (air) characteristics.51
7.3.7 Other fluid flow .53
7.3.8 Exhaust gas emission measurement.53
7.3.9 Discharge water quality measurement .57
7.3.10 pH (Hydrogen ion concentration) .57
7.3.11 COD (Chemical Oxygen Demand) .57
7.3.12 BOD (Biochemical Oxygen Demand) .57
7.3.13 Audible noise level .57
7.3.14 Vibration level .59
7.3.15 Total harmonic distortion .59
7.3.16 Ambient conditions .59
8 Test method and computation of results .61
8.1 Test plan .61
8.1.1 General .61
8.1.2 Ambient conditions .61

– 4 – 62282-3-2  CEI:2006
8.1.3 Variation maximale admissible dans les conditions de
fonctionnement stable .62
8.1.4 Procédure de fonctionnement d'essai .64
8.2 Durée d'essai et fréquence des valeurs lues.64
8.3 Calcul des résultats.64
8.3.1 Puissance électrique .64
8.3.2 Consommation de combustible .66
8.3.3 Calcul de l'énergie du combustible .68
8.3.4 Consommation d'oxydant (air) .70
8.3.5 Calcul de l'énergie de l'oxydant (air) .72
8.3.6 Rendement électrique.72
8.3.7 Rendement de l'énergie thermique récupérable .74
8.3.8 Rendement énergétique total.76
8.3.9 Caractéristiques de réponse électrique et thermique .76
8.3.10 Caractéristiques de démarrage/d'arrêt .98
8.3.11 Consommation de gaz de purge .100
8.3.12 Consommation d’eau .100
8.3.13 Chaleur résiduelle .100
8.3.14 Emission de gaz d'échappement.102
8.3.15 Calcul de la production des émissions .102
8.3.16 Niveau de bruit audible.102
8.3.17 Niveau de vibration.102
8.3.18 Qualité de l'eau d'écoulement.104
9 Rapports d’essai.106
9.1 Généralités.106
9.2 Page de titre .106
9.3 Sommaire.106
9.4 Rapport résumé.106
9.5 Rapport détaillé.106
9.6 Rapport complet .108

Annexe A (normative) Guide pour l'analyse d'incertitude.110
Annexe B (normative) Calcul du pouvoir calorifique du combustible.140
Annexe C (normative) Gaz de référence .146

Bibliographie.150

Figure 1 – Schéma de système à pile à combustible .16
Figure 2 – Schéma des symboles .32
Figure 3 – Graphique du processus de fonctionnement du système à pile à
combustible .78
Figure 4 – Taux de réponse de puissance.80
Figure 5 – Taux de réponse à 90 % .82

Tableau 1 – Symboles .28
Tableau 2 – Elément d'essai et classification d'essai .36
Tableau 3 – Elément d'essai et statut du système.60

62282-3-2  IEC:2006 – 5 –
8.1.3 Maximum permissible variation in steady-state operating conditions.63
8.1.4 Test operating procedure.65
8.2 Duration of test and frequency of readings .65
8.3 Computation of results .65
8.3.1 Electrical power.65
8.3.2 Fuel consumption .67
8.3.3 Calculation of fuel energy .69
8.3.4 Oxidant (air) consumption.71
8.3.5 Calculation of oxidant (air) energy .73
8.3.6 Electrical efficiency.73
8.3.7 Heat recovery efficiency .75
8.3.8 Overall energy efficiency .77
8.3.9 Power and thermal response characteristics.77
8.3.10 Start-up and shutdown characteristics .99
8.3.11 Purge gas consumption .101
8.3.12 Water consumption.101
8.3.13 Waste heat .101
8.3.14 Exhaust gas emission.103
8.3.15 Calculation of emission production .103
8.3.16 Audible noise level .103
8.3.17 Vibration level .103
8.3.18 Discharge water quality .105
9 Test reports.107
9.1 General .107
9.2 Title page .107
9.3 Table of contents.107
9.4 Summary report.107
9.5 Detailed report .107
9.6 Full report .109

Annex A (normative) Guidance for uncertainty analysis .111
Annex B (normative) Calculation of fuel heating value .141
Annex C (normative) Reference gas .147

Bibliography.151

Figure 1 – Fuel cell power system diagram .17
Figure 2 − Symbol diagram .33
Figure 3 – Operating process chart of fuel cell power system.79
Figure 4 – Power response time ramp rates .81
Figure 5 – 90 % response time ramp rates.83

Table 1 – Symbols .29
Table 2 – Test item and test classification .37
Table 3 – Test item and system status.61

– 6 – 62282-3-2  CEI:2006
Tableau 4 – Variations maximales admissibles dans les conditions de fonctionnement
d'essai .62
Tableau 5 – Facteurs de correction du niveau de vibrations.104
Tableau A.1 – Résumé des paramètres de mesure et de leurs valeurs nominales.120
Tableau A.2 – Valeurs nominales des résultats de calcul .120
Tableau A.3 – Sources d'erreurs élémentaires pour les différents paramètres .122
Tableau A.4 – Incertitude systématique absolue (B ) et incertitude aléatoire absolue
i
(2Sxi) .126
Tableau A.5 – Coefficients de sensibilité pour le paramètre P .130
i
Tableau A.6 – Incertitude systématique B et incertitude aléatoire propagée 2S .132
R R
Tableau A.7 – Incertitude absolue totale du résultat U et incertitude en pourcentage
R95
de U du rendement électrique .136
R95
Tableau B.1 – Pouvoirs calorifiques des composants des gaz naturels dans différentes
conditions de référence de combustion pour le gaz parfait .140
Tableau C.1 – Gaz de référence pour le gaz naturel .148
Tableau C.2 – Gaz de référence pour le gaz propane .148

62282-3-2  IEC:2006 – 7 –
Table 4 – Maximum permissible variations in test operating conditions .63
Table 5 – Vibration correction factors.105
Table A.1 – Summary of measurement parameters and their nominal values .121
Table A.2 – Nominal values of the calculation results.121
Table A.3 – Elemental error sources for the various parameters .123
Table A.4 – Absolute systematic uncertainty (B ) and absolute random uncertainty
i
(2Sxi).127
Table A.5 – Sensitivity coefficients for the parameter P .131
i
Table A.6－Propagated systematic uncertainty B and random uncertainty 2S .133
R R
Table A.7 – Total absolute uncertainty of the result U and per cent uncertainty of
R95
U of electrical efficiency.137
R95
Table B.1 – Heating values for components of natural gases at various combustion
reference conditions for ideal gas .141
Table C.1 – Reference gas for natural gas.149
Table C.2 – Reference gas for propane gas .149

– 8 – 62282-3-2  CEI:2006
COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
TECHNOLOGIES DES PILES À COMBUSTIBLE –

Partie 3-2: Systèmes à piles à combustible stationnaires –
Méthodes d'essai des performances

AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 62282-3-2 a été établie par le comité d’études 105 de la CEI:
Technologies des piles à combustible.
Le texte de la présente norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
105/103/FDIS 105/108/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.

62282-3-2  IEC:2006 – 9 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
FUEL CELL TECHNOLOGIES –
Part 3-2: Stationary fuel cell power systems –
Performance test methods
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 62282-3-2 has been prepared by IEC technical committee 105:
Fuel cell technologies.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
105/103/FDIS 105/108/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.

– 10 – 62282-3-2  CEI:2006
La CEI 62282 comprend les parties suivantes, sous le titre général:Technologies des piles à
combustible:
Partie 1: Terminologie
Partie 2: Modules à piles à combustible
Part 3-1: Stationary fuel cell power systems – Safety (à l’étude)
Part 3-2: Systèmes à piles à combustible stationnaires – Méthodes d’essai des
performances
Part 3-3: Stationary fuel cell power systems – Installation (à l’étude)
Part 4: Fuel cell systems for propulsion and auxiliary power units (à l’étude)
Part 5: Portable fuel cell appliances – Safety and performance requirements (à l’étude)
Part 6-1: Micro fuel cell power systems – Safety (à l’étude)
Part 6-2: Micro fuel cell power systems – Performance (à l’étude)
Part 6-3: Micro fuel cell power systems – Interchangeability (à l’étude)
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite,
• supprimée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
62282-3-2  IEC:2006 – 11 –
IEC 62282 consists of the following parts under the general title Fuel cell technologies:
Part 1: Terminology
Part 2: Fuel cell modules
Part 3-1: Stationary fuel cell power systems – Safety (under consideration)
Part 3-2: Stationary fuel cell power systems – Performance test methods
Part 3-3: Stationary fuel cell power systems – Installation (under consideration)
Part 4: Fuel cell systems for propulsion and auxiliary power units (under consideration)
Part 5: Portable fuel cell appliances – Safety and performance requirements (under
consideration)
Part 6-1: Micro fuel cell power systems – Safety (under consideration)
Part 6-2: Micro fuel cell power systems – Performance (under consideration)
Part 6-3: Micro fuel cell power systems – Interchangeability (under consideration)
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 12 – 62282-3-2  CEI:2006
INTRODUCTION
La présente partie de la CEI 62282 décrit la manière de mesurer les performances des
systèmes à piles à combustible stationnaires pour les applications résidentielles,
commerciales, agricoles et industrielles. Les types de piles à combustible suivants sont pris
en compte: piles à combustible alcalines (AFC), piles à combustible à acide phosphorique
(PAFC), piles à combustible à électrolyte polymère (PEFC), piles à combustible à carbonates
fondus (MCFC) et piles à combustible à oxyde solide (SOFC).

62282-3-2  IEC:2006 – 13 –
INTRODUCTION
This part of IEC 62282 describes how to measure the performance of stationary fuel cell
power systems for residential, commercial, agricultural and industrial applications. The
following fuel cell types have been considered: Alkaline Fuel Cells (AFC), Phosphoric Acid
Fuel Cells (PAFC), Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFC), Molten Carbonate Fuel Cells
(MCFC) and Solid Oxide Fuel Cells (SOFC).

– 14 – 62282-3-2  CEI:2006
TECHNOLOGIES DES PILES À COMBUSTIBLE –

Partie 3-2: Systèmes à piles à combustible stationnaires –
Méthodes d'essai des performances

1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 62282 couvre les aspects de fonctionnement et d'environnement
des performances des systèmes à piles à combustible stationnaires. Les méthodes d'essai
s'appliquent comme suit:
– puissance de sortie dans des conditions de fonctionnement spécifiées y compris les
conditions transitoires;
– rendement électrique et thermique dans des conditions de fonctionnement spécifiées;
– caractéristiques d'environnement, par exemple, émissions de gaz, bruit, etc. dans des
conditions de fonctionnement spécifiées y compris les conditions transitoires.
Les aspects de Compatibilité Electromagnétique (CEM) ne sont pas traités dans la présente
partie de la CEI 62282.
Les systèmes à piles à combustible peuvent avoir différents sous-systèmes en fonction des
types de piles et d'applications et ils subissent différents flux de matières et d'énergie en
entrée et en sortie. Toutefois, un schéma commun de système et de ses limites a été défini
pour l'évaluation du système à pile à combustible (voir Figure 1). Les conditions suivantes
sont prises en compte pour déterminer la limite d'essai du système à pile à combustible.
– Tous les systèmes de récupération d'énergie sont inclus dans les limites de l’essai.
– Le calcul du pouvoir calorifique du combustible entrant (tel que le gaz naturel, le propane
et l'hydrogène pur, etc.) est fondé sur les conditions du combustible à la limite du système
de pile à combustible.
Cette norme ne prend pas en compte les entrées ou sorties de puissance mécanique ou
d'énergie mécanique. Les systèmes mécaniques nécessaires au fonctionnement des piles à
combustible (à savoir ventilation ou micro-turbines ou compresseurs) seront inclus dans les
limites d'essai. La mesure directe de ces systèmes mécaniques à l'intérieur de la limite
d'essai n'est pas exigée; toutefois, leurs effets seront inclus dans le fonctionnement du
système à pile à combustible. Des mesures et des calculs supplémentaires sont nécessaires
si la puissance mécanique et l'énergie mécanique dépassent les limites d'essai.

62282-3-2  IEC:2006 – 15 –
FUEL CELL TECHNOLOGIES –
Part 3-2: Stationary fuel cell power systems –
Performance test methods
1 Scope
This part of IEC 62282 covers operational and environmental aspects of the stationary fuel
cell power systems performance. The test methods apply as follows:
– power output under specified operating and transient conditions;
– electrical and thermal efficiency under specified operating conditions;
– environmental characteristics; for example, gas emissions, noise, etc. under specified
operating and transient conditions.
Coverage for Electromagnetic Compatibility (EMC) is not provided in this part of IEC 62282.
Fuel cell power systems may have different subsystems depending upon types of fuel cell and
applications, and they have different streams of material and energy into and out of them.
However, a common system diagram and boundary has been defined for evaluation of the
fuel cell power system (see Figure 1). The following conditions are considered in order to
determine the test boundary of the fuel cell power system.
– All energy recovery systems are included within the test boundary.
– Calculation of the heating value of the input fuel (such as natural gas, propane gas, and
pure hydrogen gas, etc.) is based on the conditions of the fuel at the boundary of the
...