CN117673403A - 燃料电池系统及应用于燃料电池系统的启动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃料电池系统及应用于燃料电池系统的启动控制方法，该燃料电池系统，第一燃烧器的第一尾气出口与高温处理模块的内部连通，回热器、重整器和电堆的阳极输入端依次连通，电堆的阳极输出端输出的气体能选择性的输送至第二换热流道和/或回热器，第二换热流道与第二燃烧器连通，第二尾气出口和气体出口均与第一换热流道连通；电堆的阴极输出端与第二燃烧器连通；空气供给组件能选择性的向空气流道和/或第一燃烧器供给空气，空气流道还与电堆的阴极输入端连通；燃料供给组件能选择性的向第一燃烧器和/或回热器供给燃料。能提升电堆启动的效率，使得电堆能快速进入正常运行阶段，且能避免电堆在正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。

Description

燃料电池系统及应用于燃料电池系统的启动控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及燃料电池系统及应用于燃料电池系统的启动控制方法。

背景技术

随着″双碳″目标的提出，清洁能源越来越受到人们的青睐。其中，燃料电池由阳极、阴极和允许离子电荷在阳极和阴极之间流动的电解质组成，是一种在高温下直接将储存在燃料中的化学能高效、环境友好地转化成电能的化学发电装置，故被普遍认为会在未来得到广泛普及应用，我国各级政府、研究机构、企业也都投入大量人力物力，推动其商业化的发展。

目前，现有技术中的燃料电池系统虽然已经有将阳极尾气循环至重整器的相关技术，但现有的燃料电池系统在启动的工作过程中效率低，且在电堆正常运行的过程中仍需要依赖水。

发明内容

本发明的目的在于提供燃料电池系统及应用于燃料电池系统的启动控制方法，以解决现有技术中的燃料电池系统在启动的工作过程中效率低，且在电堆正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

燃料电池系统，包括电堆、供配气模块、空气换热器和高温处理模块，所述供配气模块包括空气供给组件、燃料供给组件和水供给组件；

所述高温处理模块包括耐高温壳体、以及设置于所述耐高温壳体内的第一燃烧器、第二燃烧器、回热器和重整器，所述第一燃烧器的第一尾气出口与所述耐高温壳体的内部连通，所述回热器、所述重整器和所述电堆的阳极输入端依次连通，所述电堆的阳极输出端输出的气体能选择性的输送至所述重整器的第二换热流道和/或所述回热器，所述第二换热流道与所述第二燃烧器连通，所述第二燃烧器的第二尾气出口和所述耐高温壳体的气体出口均与所述空气换热器的第一换热流道连通；所述电堆的阴极输出端与所述第二燃烧器连通；

所述空气供给组件能选择性的向所述空气换热器的空气流道和/或所述第一燃烧器供给空气，所述空气流道还与所述电堆的阴极输入端连通；

所述燃料供给组件能选择性的向所述第一燃烧器和/或所述回热器供给燃料；

所述水供给组件能向所述回热器供给水。

作为上述燃料电池系统的一种优选方案，所述回热器还设有第三换热流道，所述电堆的阳极输出端能与所述第三换热流道连通；

所述高温处理模块还包括设置于所述耐高温壳体内的引射器，所述引射器的输入口能与所述燃料供给组件连通，所述引射器的输出口与所述回热器的燃料输入端连通，所述引射器的引射入口与所述第三换热流道连通。

作为上述燃料电池系统的一种优选方案，沿第一方向，所述第一燃烧器位于所述耐高温壳体的第一端，所述第二燃烧器和所述重整器位于所述耐高温壳体的第二端，所述回热器位于所述重整器和所述第一燃烧器之间，且所述耐高温壳体与所述第二燃烧器、所述重整器、所述第一燃烧器和所述回热器形成气体流道；

所述第一燃烧器的第一尾气出口与所述气体流道连通；

所述气体出口分布于所述耐高温壳体的第二端，且与所述气体流道连通。作为上述燃料电池系统的一种优选方案，所述高温处理模块还包括过热蒸汽盘管，所述过热蒸汽盘管分布于所述耐高温壳体内且沿所述第一方向位于所述耐高温壳体的第一端；

所述过热蒸汽盘管能与所述水供给组件连通，且所述过热蒸汽盘管与所述回热器的燃料输入端连通。

作为上述燃料电池系统的一种优选方案，所述耐高温壳体内设有导流板，所述导流板用于引导所述气体流道内的气体流向所述气体出口。

应用于燃料电池系统的启动控制方法，其用于控制上述燃料电池系统，所述应用于燃料电池系统的启动控制方法包括：

执行初始预热：控制所述空气供给组件向所述电堆内供给空气，且向所述第一燃烧器内供给空气，控制所述燃料供给组件向所述第一燃烧器内供给燃料；对所述第一燃烧器点火，对所述电堆和所述高温处理模块进行初始预热；

执行水蒸气吹扫：控制所述水供给组件供给水，将所述水供给组件供给的水加热成水蒸气并通向所述电堆，对所述电堆进行水蒸气吹扫；控制所述电堆的阳极输出端输出的气体全部经过所述重整器的第二换热流道换热后输送至所述第二燃烧器；

执行双燃烧加速预热：控制所述燃料供给组件也向所述回热器供给燃料；控制所述电堆的阳极输出端输出的气体全部输送至所述第二燃烧器燃烧或发生氧化反应；

执行电流辅助预热：向所述电堆施加电流，使得所述电堆以最小工作载荷运行；

执行预热切换：控制所述电堆的阳极输出端输出的气体输送至所述第二燃烧器和所述回热器；逐步停止向所述第一燃烧器供给燃料，逐步停止向所述第一燃烧器供给空气。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行初始预热时，对所述电堆和所述高温处理模块进行初始预热之后还包括：

判断所述电堆的阴极输出端输出的气体的温度是否大于等于设定扫吹温度；若所述电堆的阴极输出端输出的气体的温度大于等于所述设定扫吹温度，则能执行水蒸气吹扫。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行水蒸气吹扫时，控制所述水供给组件供给水之前还包括：

依据预计吹扫时长和所述重整器以最小氧碳比运行时所需的设定水量向所述水供给组件内供水。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行水蒸气吹扫时，控制所述电堆的阳极输出端输出的气体全部经过所述重整器换热后输送至所述第二燃烧器之后还包括：

判断所述重整器的温度是否大于等于设定最低重整反应温度；若所述重整器的温度大于等于所述设定最低重整反应温度，则能执行双燃烧加速预热。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行双燃烧加速预热时，依据水碳比大于等于2控制所述燃料供给组件向所述回热器内供给燃料。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行双燃烧加速预热时，控制所述电堆的阳极输出端输出的气体全部输送至所述第二燃烧器燃烧或发生氧化反应，之后还包括：

判断所述电堆的阴极输出端的温度是否大于等于设定最低拉载温度；若所述电堆的阴极输出端的温度大于等于所述设定最低拉载温度，则能执行电流辅助预热。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行电流辅助预热时，所述电堆以最小工作载荷运行之后还包括：

依据设定切换温度和所述电堆的阴极输出端的温度确定是否能执行预热切换；或，依据所述第二燃烧器内的空气流量确定是否入能执行预热切换。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，执行电流辅助预热时，还包括：

实时获取所述第二燃烧器的温度，依据所述第二燃烧器的温度增速控制所述空气供给组件供给至所述电堆的空气流量。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，逐步停止向所述第一燃烧器供给燃料，逐步停止向所述第一燃烧器供给空气的具体步骤包括：

控制减少所述水供给组件供给的水量，使得供给至所述回热器的水蒸气的量减少；第一设定时长后，控制所述空气供给组件向所述第一燃烧器内供给的空气减半，控制所述燃料供给组件向所述第一燃烧器内供给的燃料减半；控制逐渐增大所述电堆的阳极输出端输出的气体输送至所述回热器的流量，直至达到所述电堆以最小工作载荷运行所需的流量；控制所述水供给组件停止向所述回热器供给水；第二设定时长后，控制所述空气供给组件停止向所述第一燃烧器内供给的空气，控制所述燃料供给组件停止向所述第一燃烧器内供给的燃料。

作为上述应用于燃料电池系统的启动控制方法的一种优选方案，依据y＝[(O₂:C)*x-r*z]/(r+1)控制减少所述水供给组件供给的水量；

其中，y为所述水供给组件供给的水量；(O₂:C)为所述重整器运行时的最小氧碳比；x为进入所述回热器中的燃料流量；r为尾气循环率，所述尾气循环率＝所述电堆的阳极输出端输出的气体中经过引射器引射回流至所述回热器的燃料输入端的量/所述电堆的阳极输出端输出的气体总量；z为所述电堆拉载时进入所述电堆的阳极输入端的氧流量。

本发明的有益效果：

本发明提供了燃料电池系统，该燃料电池系统包括电堆、供配气模块、空气换热器和高温处理模块，供配气模块包括空气供给组件、燃料供给组件和水供给组件，高温处理模块包括耐高温壳体、以及设置于耐高温壳体内的第一燃烧器、第二燃烧器、回热器和重整器，第一燃烧器的第一尾气出口与耐高温壳体的内部连通，回热器、重整器和电堆的阳极输入端依次连通，电堆的阳极输出端输出的气体能选择性的输送至重整器的第二换热流道和/或回热器，第二换热流道与第二燃烧器连通，第二燃烧器的第二尾气出口和耐高温壳体的气体出口均与空气换热器的第一换热流道连通；电堆的阴极输出端与第二燃烧器连通；空气供给组件能选择性的向空气换热器的空气流道和/或第一燃烧器供给空气，空气流道还与电堆的阴极输入端连通；燃料供给组件能选择性的向第一燃烧器和/或回热器供给燃料；水供给组件能向回热器供给水。

该燃料电池系统启动时，控制空气供给组件向电堆内供给空气，且向第一燃烧器内供给空气，控制燃料供给组件向第一燃烧器内供给燃料，当第一燃烧器内的空气流量和燃料流量足够启动点火时对第一燃烧器点火，通过设置第一燃烧器的第一尾气出口分布于耐高温壳体内，使得第一燃烧器的燃烧尾气由第一燃烧器的第一尾气出口排放至耐高温壳体内，通过高温的燃烧尾气对设置于耐高温壳体内的回热器、重整器和第二燃烧器进行初步预热；同时，通过设置第二燃烧器的第二尾气出口和耐高温壳体的气体出口均与空气换热器的第一换热流道连通，使得耐高温壳体内的气体最终通过气体出口流至空气换热器的空气流道，对空气供给组件经过空气换热器供给至电堆的空气进行加热，其次，进入电堆内的空气由电堆的阴极输出端流至第二燃烧器，再由第二燃烧器流至空气换热器的第一换热流道，也能够对空气供给组件经过空气换热器供给至电堆的空气进行加热，并最终由第一换热流道排出到外界，且在此过程中电堆的阳极输出端输出的气体能够对第二燃烧器进行加热，从而相对于现有技术而言，能够快速高效的对电堆、回热器、重整器和第二燃烧器进行初步预热，从而能够有效提升电堆启动的效率，使得电堆能快速进入正常运行阶段。

在初步预热结束之后，控制水供给组件向回热器供给水，具体地，水供给组件供给的水在输送至回热器之前经过第一燃烧器排放的高温燃烧尾气加热成水蒸气后输送至回热器，水蒸气经过回热器和重整器后进入电堆的阳极，对电堆进行水蒸气吹扫，使得对电堆、重整器和回热器进一步预热；当重整器的温度上升至一定温度后，再控制燃料供给组件向回热器内供给燃料，使得燃料和水蒸气在重整器内发生重整反应后流至电堆，再将电堆的阳极输出端输出的气体全部输送至第二燃烧器进行燃烧或发生氧化反应，通过第二燃烧器进行燃烧或发生氧化反应产生的热量使得第二燃烧器、重整器和回热器的温度进一步上升，电堆的温度也进一步上升；当电堆的温度进一步上升至一定值后，再对电堆施加电流使电堆以最小工作载荷运行，使得电堆的温度再进一步上升；当电堆的温度再进一步上升至一定值后，控制电堆的阳极输出端输出的气体输送至第二换热流道和回热器，此时一部分阳极尾气开始回流至回热器的燃料输入端，并经过重整器重整后再次参与电堆的电化学反应，使得电堆的温度再进一步上升，然后再逐步停止向第一燃烧器供给燃料，逐步停止向第一燃烧器供给空气，并依据阳极尾气中回流至回热器的燃烧输入端的量停止向回热器输送水蒸气，当停止向回热器输送水蒸气后，电堆进行电化学反应的原料为燃料、空气和电堆的阳极输出端输出的气体，相对于现有技术而言，能够有效避免电堆在正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。

本发明还提供了应用于燃料电池系统的启动控制方法，通过该应用于燃料电池系统的启动控制方法控制上述的燃料电池系统，能够有效提升电堆启动时的效率和效果，使得电堆能快速进入正常运行阶段，且相对于现有技术而言，能够有效避免电堆在正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。

附图说明

图1是本发明的具体实施例提供的燃料电池系统的原理图；

图2是本发明的具体实施例提供的燃料电池系统的部分结构示意图一；

图3是本发明的具体实施例提供的燃料电池系统的部分结构示意图二；

图4是本发明的具体实施例提供的燃料电池系统的部分结构示意图三；

图5是本发明的具体实施例提供的燃料电池系统的部分结构示意图四；

图6是本发明的具体实施例提供的燃料电池系统的部分结构示意图五；

图7是本发明的具体实施例提供的应用于燃料电池系统的启动控制方法的流程图。

图中：

1、电堆；

2、供配气模块；21、空气供给组件；22、燃料供给组件；23、水供给组件；24、第一控制阀； 25、第三控制阀； 26、第四控制阀；

3、空气换热器； 31、第一换热流道； 32、空气流道；

4、高温处理模块；41、耐高温壳体；411、气体流道；412、气体出口；42、第一燃烧器；43、第二燃烧器；431、第二尾气出口；44、回热器；45、重整器；46、引射器；47、过热蒸汽盘管；48、导流板；49、第二控制阀；

5、热箱；

6、电气模块；

7、基础发电单元；

81、燃料预处理管路单元；82、水预处理管路单元；83、冷凝箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

目前，现有技术中的燃料电池系统虽然已经有将阳极尾气循环至重整器的相关技术，但现有的燃料电池系统在启动的工作过程中效率低，且在电堆正常运行的过程中仍需要依赖水。

故如图1-4所示，本发明提供了燃料电池系统，该燃料电池系统包括电堆1、供配气模块2、空气换热器3和高温处理模块4，供配气模块2包括空气供给组件21、燃料供给组件22和水供给组件23，高温处理模块4包括耐高温壳体41、以及设置于耐高温壳体41内的第一燃烧器42、第二燃烧器43、回热器44和重整器45，第一燃烧器42的第一尾气出口与耐高温壳体41的内部连通，回热器44、重整器45和电堆1的阳极输入端依次连通，电堆1的阳极输出端输出的气体能选择性的输送至重整器45的第二换热流道和/或回热器44，第二换热流道与第二燃烧器43连通，第二燃烧器43的第二尾气出口431和耐高温壳体41的气体出口412均与空气换热器3的第一换热流道31连通；电堆1的阴极输出端与第二燃烧器43连通；空气供给组件21能选择性的向空气换热器3的空气流道32和/或第一燃烧器42供给空气，空气流道32还与电堆1的阴极输入端连通；燃料供给组件22能选择性的向第一燃烧器42和/或回热器44供给燃料；水供给组件23能向回热器44供给水。

该燃料电池系统启动时，控制空气供给组件21向电堆1内供给空气，且向第一燃烧器42内供给空气，控制燃料供给组件22向第一燃烧器42内供给燃料，当第一燃烧器42内的空气流量和燃料流量足够启动点火时对第一燃烧器42点火，通过设置第一燃烧器42的第一尾气出口分布于耐高温壳体41内，使得第一燃烧器42的燃烧尾气由第一燃烧器42的第一尾气出口排放至耐高温壳体41内，通过高温的燃烧尾气对设置于耐高温壳体41内的回热器44、重整器45和第二燃烧器43进行初步预热；同时，通过设置第二燃烧器43的第二尾气出口431和耐高温壳体41的气体出口412均与空气换热器3的第一换热流道31连通，使得耐高温壳体41内的气体最终通过气体出口412流至空气换热器3的空气流道32，对空气供给组件21经过空气换热器3供给至电堆1的空气进行加热，其次，进入电堆1内的空气由电堆1的阴极输出端流至第二燃烧器43，再由第二燃烧器43流至空气换热器3的第一换热流道31，也能够对空气供给组件21经过空气换热器3供给至电堆1的空气进行加热，并最终由第一换热流道31排出到外界，且在此过程中电堆1的阴极输出端输出的气体能够对第二燃烧器43进行加热，从而相对于现有技术而言，能够快速高效的对电堆1、回热器44、重整器45和第二燃烧器43进行初步预热，从而能够有效提升电堆1启动的效率，使得电堆1能快速进入正常运行阶段。

在初步预热结束之后，控制水供给组件23向回热器44供给水，具体地，水供给组件23供给的水在输送至回热器44之前经过第一燃烧器42排放的高温燃烧尾气加热成水蒸气后输送至回热器44，水蒸气经过回热器44和重整器45后进入电堆1，对电堆1进行水蒸气吹扫，使得对电堆1、重整器45和回热器44进一步预热；当重整器45的温度上升至一定温度后，再控制燃料供给组件22向回热器44内供给燃料，使得燃料和水蒸气在重整器45内发生重整反应后流至电堆1，再将电堆1的阳极输出端输出的气体全部输送至第二燃烧器43进行燃烧或发生氧化反应，通过第二燃烧器43进行燃烧或发生氧化反应产生的热量使得第二燃烧器43、重整器45和回热器44的温度进一步上升，电堆1的温度也进一步上升；当电堆1的温度进一步上升至一定值后，再对电堆1施加电流让电堆1以最小工作载荷运行，使得电堆1的温度再进一步上升；当电堆1的温度再进一步上升至一定值后，控制电堆1的阳极输出端输出的气体输送至第二换热流道和回热器44，此时一部分阳极尾气开始回流至回热器44的燃料输入端，并经过重整器45重整后再次参与电堆1的电化学反应，使得电堆1的温度再进一步上升，然后再逐步停止向第一燃烧器42供给燃料，逐步停止向第一燃烧器42供给空气，并依据阳极尾气中回流至回热器44的燃烧输入端的量停止向回热器44输送水蒸气，当停止向回热器44输送水蒸气后，电堆1进行电化学反应的原料为燃料、空气和电堆1的阳极输出端输出的气体，相对于现有技术而言，能够有效避免电堆1在正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。

具体地，燃料供给组件22供给的燃烧包括但不限于压缩天然气、压缩丙烷气、压缩丁烷气、易于加压的液化天然气、甲醇、乙醇、柴油，以及城市管道天然气等。

具体地，如图1所示，供配气模块2还包括第一控制阀24，第一控制阀24的输入端与空气供给组件21的输出端连通，第一控制阀24的输出端的数量为多个，多个输出端至少包括与空气换热器3的空气流道32连通的第一输出端，以及与第一燃烧器42连通的第二输出端。如此设置，以实现空气供给组件21能选择性的向空气换热器3的空气流道32和/或第一燃烧器42供给空气。可选地，在本实施例中，第一控制阀24的多个输出端还包括与耐高温壳体41连通的第三输出端。设置第三输出端能够吹扫耐高温壳体41内的有毒气体，且能够对设置于耐高温壳体41内的各个部件进行温度调控。

其中，如图1所示，回热器44还设有第三换热流道，电堆1的阳极输出端能与第三换热流道连通；高温处理模块4还包括设置于耐高温壳体41内的引射器46，引射器46的输入口能与燃料供给组件22连通，引射器46的输出口与回热器44的燃料输入端连通，引射器46的引射入口与第三换热流道连通。如此设置，使得由电堆1的阳极输出端输出的气体能经过第三换热流道换热后进入引射器46，并由引射器46引射回流至回热器44的燃料输入端再次参与电堆1的电化学反应。作为一种替换方案，高温处理模块4还包括循环泵和循环管，循环泵的输入端能与燃料供给组件22连通，循环泵的输出端与回热器44的燃料输入端连通，循环管将第三换热流道和循环泵的输入端连通。使得由电堆1的阳极输出端输出的气体能经过第三换热流道换热后流至循环管，由循环管流至循环泵内，并由循环泵回流至回热器44的燃料输入端再次参与电堆1的电化学反应。

详细地，当燃料供给组件22供给的燃烧为压缩天然气、压缩丙烷气、压缩丁烷气，以及易于加压的液化天然气、甲醇、乙醇、柴油等时，采用引射器46，使得由电堆1的阳极输出端输出的气体能经过第三换热流道换热后进入引射器46，并由引射器46引射回流至回热器44的燃料输入端再次参与电堆1的电化学反应。当燃料供给组件22供给的燃烧为城市管道天然气等时，采用循环泵加压，使得由电堆1的阳极输出端输出的气体能经过第三换热流道换热后流至循环管，由循环管流至循环泵内，并由循环泵回流至回热器44的燃料输入端再次参与电堆1的电化学反应。

具体地，如图1和图3所示，高温处理模块4还包括第二控制阀49，第二控制阀49的输入端与电堆1的阳极输出端连通，第二控制阀49设有两个输出端，两个输出端中的一个与第二换热流道连通，另一个与第三换热流道连通。以实现电堆1的阳极输出端输出的气体能选择性的输送至重整器45的第二换热流道连通和/或回热器44的第三换热流道。

具体地，如图1和图3所示，供配气模块2还包括第三控制阀25，第三控制阀25的输入端与燃料供给组件22的输出端连通，第三控制阀25的输出端的数量为两个，两个输出端中的一个与第一燃烧器42连通，另一个与引射器46的输入口连通。如此设置，以实现燃料供给组件22能选择性的向第一燃烧器42和/或回热器44供给燃料。

优选地，如图3所示，沿第一方向，第一燃烧器42位于耐高温壳体41的第一端，第二燃烧器43和重整器45位于耐高温壳体41的第二端，回热器44位于重整器45和第一燃烧器42之间，且耐高温壳体41与第二燃烧器43、重整器45、第一燃烧器42和回热器44形成气体流道411；第一燃烧器42的第一尾气出口与气体流道411连通；气体出口412分布于耐高温壳体41的第二端，且与气体流道411连通。设置第一燃烧器42的第一尾气出口与气体流道411连通，使得由第一燃烧器42的第一尾气出口排出的高温的燃烧尾气能够在流经气体流道411的过程中直接对设置于耐高温壳体41内的回热器44、重整器45和第二燃烧器43等部件加热；设置气体出口412分布于耐高温壳体41的第二端，且与气体流道411连通，使得对回热器44、重整器45和第二燃烧器43加热后，燃烧尾气再由耐高温壳体41的气体出口412流至空气换热器3的第一换热流道31，对空气供给组件21经过空气换热器3供给至电堆1的空气进行加热。其中，在本实施例中，如图3所示，示例性的以耐高温壳体41的第二端设置有两个第二燃烧器43为例。其中，第二燃烧器43包括但不限于扩散燃烧器和催化氧化器。

进一步优选地，如图3所示，高温处理模块4还包括过热蒸汽盘管47，过热蒸汽盘管47分布于耐高温壳体41内且沿第一方向位于耐高温壳体41的第一端；过热蒸汽盘管47能与水供给组件23连通，且过热蒸汽盘管47与回热器44的燃料输入端连通。具体地，水供给组件23供给的水先进入过热蒸汽盘管47，在过热蒸汽盘管47内被加热成水蒸气后，水蒸气由过热蒸汽盘管47流至回热器44；其中，通过设置过热蒸汽盘管47沿第一方向位于耐高温壳体41的第一端，能够有效提升通过第一燃烧器42排放的高温燃烧尾气将热蒸汽盘管47内的水加热成水蒸气的效率，从而能够进一步提升电堆1的启动效率，提升电堆1进入正常运行阶段的效率。

优选地，在本实施例中，如图3所示，过热蒸汽盘管47设置于第一燃烧器42的第一尾气出口的周围。能够进一步提升将热蒸汽盘管47内的水加热成水蒸气的效率。

具体地，在本实施例中，如图3所示，沿第一方向，引射器46相对过热蒸汽盘管47靠近耐高温壳体41的第一端。如此设置，使得引射器46距离第一燃烧器42较近，尤其在启动阶段，能够对由引射器46引射回流至回热器44的电堆1的阳极尾气进行加热。

具体地，如图1和图3所示，供配气模块2还包括第四控制阀26，第四控制阀26的输入端与水供给组件23的输出端连通，第四控制阀26的输出端与过热蒸汽盘管47连通。

可选地，在本实施例中，如图1和图3所示，第二控制阀49也分布于耐高温壳体41内，且沿第一方向相对重整器45靠近耐高温壳体41的第二端。

可选地，如图3所示，耐高温壳体41内设有导流板48，导流板48用于引导气体流道411内的气体流向气体出口412。使得气体流道411内的气体能够顺利的流至气体出口412。具体地，在本实施例中，示例性的以设置四个导流板48为例，四个导流板48均分布于气体流道411内，其中两个导流板48分布于过热蒸汽盘管47附近，另外两个导流板48间隔分布于回热器44和第二燃烧器43之间。可以理解的是，可以依据实际工况需求适应性的增加或减少导流板48的数量，也可调整导流板48的形状。

其中，燃料电池系统还包括多个温度传感器，多个温度传感器至少包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器，第一温度传感器用于监测第一燃烧器42的温度，第二温度传感器用于监测电堆1的阴极输出端输出的气体的温度，第三温度传感器用于监测重整器45的温度，第四温度传感器用于监测第二燃烧器43的温度。

可选地，电堆1、空气换热器3和高温处理模块4集成于一个热箱5；或，将电堆1、空气换热器3和高温处理模块4分别设置独立的热箱5。在本实施例中，如图5所示，示例性地以电堆1、空气换热器3和高温处理模块4集成于一个热箱5内为例，能够提升该燃料电池系统的集成度。可以理解的是，可以依据实际工况需求适应行的调整电堆1、空气换热器3和高温处理模块4在热箱5内的排布方式。

具体地，耐高温壳体41的气体出口412通过第一尾排管与第一换热流道31连通；第二燃烧器43的第二尾气出口431通过第二尾排管与第一换热流道31连通。

其中，如图6所示，电堆1、空气换热器3和高温处理模块4均集成于一个热箱5内形成基础发电单元7。该燃料电池系统还包括电气模块6，在本实施例中，电气模块6分布于基础发电单元7的上方。可以理解的是，也可依据实际工况需求适应性的调整电气模块6和基础发电单元7的相对分布位置。

具体地，如图6所示，基础发电单元7的数量为多个，该燃料电池系统还包括预处理管路单元和集成电气单元，预处理管路单元包括燃料预处理管路单元81和水预处理管路单元82，燃料预处理管路单元81将燃料供给组件22的输出端分别与多个基础发电单元7的第三控制阀25的输入端连通，水预处理管路单元82将水供给组件23的输出端分别与多个基础发电单元7的第四控制阀26的输入端连通。如此设置，以实现能够同步向多个基础发电单元7供给燃料和水。如图6所示，优选多个基础发电单元7呈一字型排布。

进一步具体地，水供给组件23包括水箱，水预处理管路单元82将水箱的输出端分别与多个基础发电单元7的第四控制阀26的输入端连通。如此设置，以实现通过水箱同步向多个基础发电单元7供给水。

其中，如图6所示，该燃料电池系统还包括冷凝箱83，冷凝箱83用于收集各个基础发电单元7的第一换热流道31流出的气体中的水分。冷凝箱83中的水可以用于供给家庭取暖，或作为日常用热水，或作为水供给组件23的水来源等。

本发明还提供了应用于燃料电池系统的启动控制方法，用于控制上述的燃料电池系统，如图7所示，该应用于燃料电池系统的启动控制方法包括：

S100、执行初始预热。具体步骤包括：

S110、控制空气供给组件21向电堆1内供给空气，且向第一燃烧器42内供给空气，控制燃料供给组件22向第一燃烧器42内供给燃料。

S120、对第一燃烧器42点火。

具体地，按照设定燃料流量固定值和设定空气流量固定值对第一燃烧器42启动点火。详细地，当供给至第一燃烧器42内的燃料流量大于等于设定燃料流量固定值，且供给至第一燃烧器42内的空气流量大于等于设定燃气流量固定值时，启动点火。可以理解的是，当供给至第一燃烧器42内的燃料流量大于等于设定燃料流量固定值，且供给至第一燃烧器42内的空气流量大于等于设定燃气流量固定值时，则表明第一燃烧器42内的燃料流量和空气流量足够快速点火成功。其中，设定燃料流量固定值为由前期大量试验获得的经验值，设定空气流量固定值也为由前期大量试验获得的经验值。

具体地，依据设定燃烧温度判断第一燃烧器42是否点火成功。以确保第一燃烧器42稳定燃烧散热。详细地，当第一燃烧器42的温度大于等于设定燃烧温度时，表明点火成功。其中，设定燃烧温度为由前期大量试验获得的经验值。

S130、对电堆1和高温处理模块4进行初始预热。

具体地，第一燃烧器42的第一尾气出口分布于耐高温壳体41内，使得第一燃烧器42的燃烧尾气由第一燃烧器42的第一尾气出口排放至耐高温壳体41内，通过高温的燃烧尾气对设置于耐高温壳体41内的回热器44、重整器45和第二燃烧器43进行初步预热；同时，第二燃烧器43的第二尾气出口431和耐高温壳体41的气体出口412均与空气换热器3的第一换热流道31连通，使得耐高温壳体41内的气体最终通过气体出口412流至空气换热器3的空气流道32，对空气供给组件21经过空气换热器3供给至电堆1的空气进行加热，其次，进入电堆1内的空气由电堆1的阴极输出端流至第二燃烧器43，空气在第二燃烧器43内换热后通入空气换热器3的第一换热流道31，也能够对空气供给组件21经过空气换热器3供给至电堆1的空气进行加热，并最终由第一换热流道31排出到外界，从而相对于现有技术而言，能够快速高效的对电堆1、回热器44、重整器45和第二燃烧器43进行初步预热，从而能够有效提升电堆1启动的效率，使得电堆1能快速进入正常运行阶段。

S140、依据电堆1的阴极输出端输出的气体的温度确定是否执行水蒸气吹扫。

具体地，依据电堆1的阴极输出端输出的气体的温度确定是否执行水蒸气吹扫的具体步骤包括：判断电堆1的阴极输出端输出的气体的温度是否大于等于设定扫吹温度；若电堆1的阴极输出端输出的气体的温度大于等于设定扫吹温度，则能执行水蒸气吹扫。如此设置，能够保证执行水蒸气吹扫时，进入电堆1的阳极内的水蒸气不在电堆1内冷凝。

其中，设定扫吹温度为由前期大量试验获得的经验值。

S200、执行水蒸气吹扫。具体步骤包括：

S210、依据预计吹扫时长和重整器45以最小氧碳比运行时所需的设定水量向水供给组件23内供水。

具体地，依据水蒸气流量和预计吹扫时长能够计算得到吹扫需要的预计水量。依据吹扫需要的预计水量和重整器45以最小氧碳比运行时所需的设定水量之和向水供给组件23内供水。可以理解的是，向水供给组件23内供的水量≥吹扫需要的预计水量和重整器45以最小氧碳比运行时所需的设定水量之和。其中，重整器45以最小氧碳比运行时所需的设定水量为由前期大量试验获得的经验值。

具体地，对于设置一个基础发电单元7的燃料电池系统而言，依据单个电堆1对应的吹扫需要的预计水量和重整器45以最小氧碳比运行时所需的设定水量之和向水供给组件23内供水；对于设置多个基础发电单元7的燃料电池系统而言，以设置M个基础发电单元7的燃料电池系统为例，依据M*(单个电堆1对应的吹扫需要的预计水量和重整器45以最小氧碳比运行时所需的设定水量之和)向水供给组件23内供水，其中，M为大于1的正整数。

S220、控制水供给组件23供给水，将水供给组件23供给的水加热成水蒸气并通向电堆1，对电堆1进行水蒸气吹扫。

具体地，先依据基础发电单元7的数量向水供给组件23的水箱内供水；然后控制第四控制阀26连通水箱和过热蒸汽盘管47，水箱内的流入过热蒸汽盘管47内；过热蒸汽盘管47沿第一方向靠近耐高温壳体41的第一端，第一燃烧器42排放的高温燃烧尾气将热蒸汽盘管47内的水加热成水蒸气；水蒸气由过热蒸汽盘管47流入回热器44，再流经重整器45后进入电堆1，对电堆1进行水蒸气吹扫。在此过程中，也能进一步加热回热器44、重整器45和电堆1。

S230、控制电堆1的阳极输出端输出的气体全部经过重整器45的第二换热流道换热后输送至第二燃烧器43。

可以理解的是，对电堆1进行水蒸气吹扫之后的水蒸气流经重整器45的第二换热流道后流入第二燃烧器43，然后由第二燃烧器43流入空气换热器3的第一换热流道31，最后由第一换热流道31排出。如此设置，也能够实现对电堆1、回热器44、重整器45和第二燃烧器43进一步预热。

S240、依据重整器45的温度确定是否执行双燃烧加速预热。

具体地，依据重整器45的温度确定是否执行双燃烧加速预热的具体步骤包括：判断重整器45的温度是否大于等于设定最低重整反应温度；若重整器45的温度大于等于设定最低重整反应温度，则能执行双燃烧加速预热。如此设置，能够保证执行双燃烧加速预热时，进入重整器45的水蒸气和燃料能够在重整器45内有效发生重整反应。

其中，设定最低重整反应温度为由前期大量试验获得的经验值。

从而，在实现通过水蒸气对电堆1、重整器45和回热器44进一步预热的同时，也能够保证执行双燃烧加速预热时，进入重整器45的水蒸气和燃料能够在重整器45内有效发生重整反应。从而进一步提升电堆1启动的效率和效果。

S300、执行双燃烧加速预热。具体步骤包括：

S310、控制燃料供给组件22也向回热器44供给燃料。以保证后续进行步骤S320时，第二燃烧器43燃烧或发生氧化反应能够对第二燃烧器43、回热器44、重整器45和电堆1进一步加热。

可以理解的是，此时控制第三控制阀25连通燃料供给组件22的输出端与第一燃烧器42和引射器46的输入口，使得燃料供给组件22同时向第一燃烧器42和引射器46的输入口输送燃料，输送至引射器46内的燃料由引射器46的输出口流至回热器44，以实现向回热器44供给燃料。

优选地，依据水碳比大于等于2控制燃料供给组件22向回热器44内供给燃料。具体地，依据电堆1以最小工作载荷运行时所需的燃料流量计算向回热器44内供给的水蒸汽量，使得水碳比大于等于2。如此设置，能够保证后续在执行电流辅助预热时，电堆1能够有效进行电化学反应，即保证电堆1能够以最小工作载荷运行。其中，电堆1的最小工作载荷为电堆1的额定载荷的5％～10％。

S320、控制电堆1的阳极输出端输出的气体全部输送至第二燃烧器43燃烧或发生氧化反应。以实现第二燃烧器43辅助加热。

具体地，第二燃烧器43燃烧或发生氧化反应产生的高温尾气通过第二尾排管输送至第一换热流道31，第一燃烧器42的燃烧尾气流经气体流道411对回热器44、重整器45和第二燃烧器43加热后，由耐高温壳体41的气体出口412通过第一尾排管输送至第一换热流道31，使得第一燃烧器42的燃烧尾气和第二燃烧器43的高温尾气共同对空气供给组件21经过空气换热器3供给至电堆1的空气进行加热。从而能够进一步提升电堆1的温度。

其次，第一燃烧器42的燃烧尾气和第二燃烧器43燃烧或发生氧化反应的热辐射共同作用，也能够对耐高温壳体41内的回热器44和重整器45等部件进一步加热。

从而，第一燃烧器42和第二燃烧器43形成双燃烧加速预热的效果。以进一步提升电堆1启动的效率和效果。

S330、依据电堆1的阴极输出端的温度确定是否执行电流辅助预热。

具体地，依据电堆1的阴极输出端的温度确定是否执行电流辅助预热的具体步骤包括：判断电堆1的阴极输出端的温度是否大于等于设定最低拉载温度；若电堆1的阴极输出端的温度大于等于设定最低拉载温度，则能执行电流辅助预热。如此设置，以保证电堆1的温度足够以最小工作载荷运行。

其中，设定最低拉载温度为由前期大量试验获得的经验值。

S400、执行电流辅助预热。具体步骤包括：

S410、向电堆1施加电流，使得电堆1以最小工作载荷运行。由于电堆1拉载放热，故电堆1的温度会持续升高。

但是由于输送至电堆1的阳极输入端的燃料的热值一部分以电能的形式释放，故使得最终进入到第二燃烧器43中的阳极尾气和阴极尾气的热值会有所降低。故针对这种现象，在执行步骤S400的过程中，还包括第二燃烧器43的空气退出控制方法，具体包括以下步骤：实时获取第二燃烧器43的温度，依据第二燃烧器43的温度增速控制空气供给组件21供给至电堆1的空气流量。

具体地，以第二燃烧器43的温度增速正增长为控制目标，对空气供给组件21输送至电堆1的空气流量进行反馈控制，从而达到控制进入第二燃烧器43的空气流量。进一步具体地，在本实施例中，设置第二燃烧器43的最小温度增速为3℃/min～5℃/min中的某一值。

如此设置，能够保证电堆1，以及设置在耐高温壳体41内的第二燃烧器43、重整器45和回热器44等部件持续升温，从而能够进一步提升电堆1启动的效率和效果。

S420、依据设定切换温度和电堆1的阴极输出端的温度确定是否能执行预热切换。

具体地，依据设定切换温度和电堆1的阴极输出端的温度确定是否能执行预热切换的具体步骤包括：判断电堆1的阴极输出端的温度是否大于等于设定切换温度；若电堆1的阴极输出端的温度大于等于设定切换温度，则能执行预热切换。可以理解的是，当电堆1的阴极输出端的温度大于等于设定切换温度之后，则表明电堆1能够以最小工作载荷有序运行，则能在后续预热切换阶段逐步停止向回热器44供给水蒸气，使得电堆1进行电化学反应的原料转变为燃料、空气和电堆1的阳极输出端输出的气体。其中，设定切换温度为由前期大量试验获得的经验值。

其中，设定扫吹温度＜设定最低重整反应温度＜设定最低拉载温度＜设定切换温度。

作为一种替换方案，也可依据第二燃烧器43内的空气流量确定是否入能执行预热切换。具体地，当第二燃烧器43的空气流量达到电堆1以最小工作载荷运行所需的空气流量时，表明能够执行预热切换。

S500、执行预热切换，具体步骤包括：

S510、控制电堆1的阳极输出端输出的气体输送至第二燃烧器43和回热器44。

具体地，控制第二控制阀49的两个输出端分别与第二换热流道和第三换热流道连通，使得电堆1的阳极输出端输出的气体输送至第二燃烧器43和回热器44。

可以理解的是，当确定电堆1能够以最小工作载荷有序运行后，即可控制电堆1的阳极输出端输出的气体输送至第二燃烧器43和回热器44。此时，有一部分电堆1的阳极输出端输出的气体中的一部分经过第三换热流道换热后，由引射器46引射回流至回热器44的燃料输入端，从而参与电堆1的电化学反应，使得电堆1继续升温。

S520、逐步停止向第一燃烧器42供给燃料，逐步停止向第一燃烧器42供给空气。

具体地，逐步停止向第一燃烧器42供给燃料，逐步停止向第一燃烧器42供给空气的具体步骤包括：

控制减少水供给组件23供给的水量，使得供给至回热器44的水蒸气的量减少；第一设定时长后，控制空气供给组件21向第一燃烧器42内供给的空气减半，控制燃料供给组件22向第一燃烧器42内供给的燃料减半；控制逐渐增大电堆1的阳极输出端输出的气体输送至回热器44的流量，直至达到电堆1以最小工作载荷运行所需的流量；控制水供给组件23停止向回热器44供给水；第二设定时长后，控制空气供给组件21停止向第一燃烧器42内供给的空气，控制燃料供给组件22停止向第一燃烧器42内供给的燃料。

可以理解的是，第一设定时长后，控制空气供给组件21向第一燃烧器42内供给的空气减半，控制燃料供给组件22向第一燃烧器42内供给的燃料减半，使得第一燃烧器42的功率减半，使得开始减弱第一燃烧器42对电堆1和耐高温壳体41内的各个部件的加热效果；当逐渐增大电堆1的阳极输出端输出的气体输送至回热器44的流量，直至达到电堆1以最小工作载荷运行所需的流量时，电堆1就能够将燃料、空气和电堆1的阳极输出端输出的气体作为电化学反应的原料以最小工作载荷有序运行，就可以控制水供给组件23停止供水；第二设定时长后，电堆1的电化学反应稳定，再停止向第一燃烧器42内供给的空气和燃料，此时预热切换结束，电堆1进入预热稳定阶段。

具体地，依据y＝[(O₂:C)*x-r*z]/(r+1)控制减少水供给组件23供给的水量；其中，y为水供给组件23供给的水量；(O₂:C)为重整器45运行时的最小氧碳比；x为进入回热器44中的燃料流量；r为尾气循环率，尾气循环率＝电堆1的阳极输出端输出的气体中经过引射器46引射回流至回热器44的燃料输入端的量/电堆1的阳极输出端输出的气体总量；z为电堆1拉载时进入电堆1的阳极输入端的氧流量。

具体地，在本实施例中，第一设定时长的范围为：3min～5min。

具体地，在本实施例中，第二设定时长的范围为：3min～5min。

其中，当电堆1进入预热稳定阶段后，由于第一燃烧器42已经停止工作，故重整器45的燃料输出端的温度会降低，但由于电堆1的阳极输出端输出的气体经过回热器44的第三换热流道和引射器46回流至回热器44的燃料输入端的流量已经增大至电堆1以最小工作载荷运行所需的流量，使得回热器44的热惯性较大，回热器44的燃料输出端输出的燃料进入重整器45之后，能够使重整器45的温度回升。当电堆1的温度稳定到正常进行电化学反应的温度范围内时，预热稳定阶段结束，电堆1启动阶段结束。

具体地，电堆1启动阶段结束后，电堆1进入正常运行阶段，在正常运行阶段内，电堆1以燃料、空气和电堆1的阳极输出端输出的气体作为电化学反应的原料正常运行，相对于现有技术而言，能够有效避免电堆1在正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。具体地，电堆1在步骤S520中停止向回热器44供给水后直至电堆1进入正常运行阶段，以及电堆1在正常运行阶段运行的过程中，均不再依赖水。

从而，通过该应用于燃料电池系统的启动控制方法控制上述的燃料电池系统，能够有效提升电堆1启动的效率和效果，使得电堆1能快速进入正常运行阶段，且相对于现有技术而言，能够有效避免电堆1在正常运行的过程中仍需要依赖水的问题。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (15)

1.燃料电池系统，包括电堆(1)、供配气模块(2)、空气换热器(3)和高温处理模块(4)，所述供配气模块(2)包括空气供给组件(21)、燃料供给组件(22)和水供给组件(23)，其特征在于：

所述高温处理模块(4)包括耐高温壳体(41)、以及设置于所述耐高温壳体(41)内的第一燃烧器(42)、第二燃烧器(43)、回热器(44)和重整器(45)，所述第一燃烧器(42)的第一尾气出口与所述高温处理模块(4)的内部连通，所述回热器(44)、所述重整器(45)和所述电堆(1)的阳极输入端依次连通，所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体能选择性的输送至所述重整器(45)的第二换热流道和/或所述回热器(44)，所述第二换热流道与所述第二燃烧器(43)连通，所述第二燃烧器(43)的第二尾气出口(431)和所述耐高温壳体(41)的气体出口(412)均与所述空气换热器(3)的第一换热流道(31)连通；所述电堆(1)的阴极输出端与所述第二燃烧器(43)连通；

所述空气供给组件(21)能选择性的向所述空气换热器(3)的空气流道(32)和/或所述第一燃烧器(42)供给空气，所述空气流道(32)还与所述电堆(1)的阴极输入端连通；

所述燃料供给组件(22)能选择性的向所述第一燃烧器(42)和/或所述回热器(44)供给燃料；

所述水供给组件(23)能向所述回热器(44)供给水。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述回热器(44)还设有第三换热流道，所述电堆(1)的阳极输出端能与所述第三换热流道连通；

所述高温处理模块(4)还包括设置于所述耐高温壳体(41)内的引射器(46)，所述引射器(46)的输入口能与所述燃料供给组件(22)连通，所述引射器(46)的输出口与所述回热器(44)的燃料输入端连通，所述引射器(46)的引射入口与所述第三换热流道连通。

3.根据权利要求1-2任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，沿第一方向，所述第一燃烧器(42)位于所述耐高温壳体(41)的第一端，所述第二燃烧器(43)和所述重整器(45)位于所述耐高温壳体(41)的第二端，所述回热器(44)位于所述重整器(45)和所述第一燃烧器(42)之间，且所述耐高温壳体(41)与所述第二燃烧器(43)、所述重整器(45)、所述第一燃烧器(42)和所述回热器(44)形成气体流道(411)；

所述第一燃烧器(42)的第一尾气出口与所述气体流道(411)连通；

所述气体出口(412)分布于所述耐高温壳体(41)的第二端，且与所述气体流道(411)连通。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述高温处理模块(4)还包括过热蒸汽盘管(47)，所述过热蒸汽盘管(47)分布于所述耐高温壳体(41)内且沿所述第一方向位于所述耐高温壳体(41)的第一端；

所述过热蒸汽盘管(47)能与所述水供给组件(23)连通，且所述过热蒸汽盘管(47)与所述回热器(44)的燃料输入端连通。

5.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述耐高温壳体(41)内设有导流板(48)，所述导流板(48)用于引导所述气体流道(411)内的气体流向所述气体出口(412)。

6.应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-5任一项所述燃料电池系统，所述应用于燃料电池系统的启动控制方法包括：

执行初始预热：控制所述空气供给组件(21)向所述电堆(1)内供给空气，且向所述第一燃烧器(42)内供给空气，控制所述燃料供给组件(22)向所述第一燃烧器(42)内供给燃料；对所述第一燃烧器(42)点火，对所述电堆(1)和所述高温处理模块(4)进行初始预热；

执行水蒸气吹扫：控制所述水供给组件(23)供给水，将所述水供给组件(23)供给的水加热成水蒸气并通向所述电堆(1)，对所述电堆(1)进行水蒸气吹扫；控制所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体全部经过所述重整器(45)的第二换热流道换热后输送至所述第二燃烧器(43)；

执行双燃烧加速预热：控制所述燃料供给组件(22)也向所述回热器(44)供给燃料；控制所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体全部输送至所述第二燃烧器(43)燃烧或发生氧化反应；

执行电流辅助预热：向所述电堆(1)施加电流，使得所述电堆(1)以最小工作载荷运行；

执行预热切换：控制所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体输送至所述第二燃烧器(43)和所述回热器(44)；逐步停止向所述第一燃烧器(42)供给燃料，逐步停止向所述第一燃烧器(42)供给空气。

7.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行初始预热时，对所述电堆(1)和所述高温处理模块(4)进行初始预热之后还包括：

判断所述电堆(1)的阴极输出端输出的气体的温度是否大于等于设定扫吹温度；若所述电堆(1)的阴极输出端输出的气体的温度大于等于所述设定扫吹温度，则能执行水蒸气吹扫。

8.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行水蒸气吹扫时，控制所述水供给组件(23)供给水之前还包括：

依据预计吹扫时长和所述重整器(45)以最小氧碳比运行时所需的设定水量向所述水供给组件(23)内供水。

9.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行水蒸气吹扫时，控制所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体全部经过所述重整器(45)换热后输送至所述第二燃烧器(43)之后还包括：

判断所述重整器(45)的温度是否大于等于设定最低重整反应温度；若所述重整器(45)的温度大于等于所述设定最低重整反应温度，则能执行双燃烧加速预热。

10.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行双燃烧加速预热时，依据水碳比大于等于2控制所述燃料供给组件(22)向所述回热器(44)内供给燃料。

11.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行双燃烧加速预热时，控制所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体全部输送至所述第二燃烧器(43)燃烧或发生氧化反应，之后还包括：

判断所述电堆(1)的阴极输出端的温度是否大于等于设定最低拉载温度；若所述电堆(1)的阴极输出端的温度大于等于所述设定最低拉载温度，则能执行电流辅助预热。

12.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行电流辅助预热时，所述电堆(1)以最小工作载荷运行之后还包括：

依据设定切换温度和所述电堆(1)的阴极输出端的温度确定是否能执行预热切换；或，依据所述第二燃烧器(43)内的空气流量确定是否入能执行预热切换。

13.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，执行电流辅助预热时，还包括：

实时获取所述第二燃烧器(43)的温度，依据所述第二燃烧器(43)的温度增速控制所述空气供给组件(21)供给至所述电堆(1)的空气流量。

14.根据权利要求6所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，逐步停止向所述第一燃烧器(42)供给燃料，逐步停止向所述第一燃烧器(42)供给空气的具体步骤包括：

控制减少所述水供给组件(23)供给的水量，使得供给至所述回热器(44)的水蒸气的量减少；第一设定时长后，控制所述空气供给组件(21)向所述第一燃烧器(42)内供给的空气减半，控制所述燃料供给组件(22)向所述第一燃烧器(42)内供给的燃料减半；控制逐渐增大所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体输送至所述回热器(44)的流量，直至达到所述电堆(1)以最小工作载荷运行所需的流量；控制所述水供给组件(23)停止向所述回热器(44)供给水；第二设定时长后，控制所述空气供给组件(21)停止向所述第一燃烧器(42)内供给的空气，控制所述燃料供给组件(22)停止向所述第一燃烧器(42)内供给的燃料。

15.根据权利要求14所述的应用于燃料电池系统的启动控制方法，其特征在于，依据y＝[(O₂:C)*x-r*z]/(r+1)控制减少所述水供给组件(23)供给的水量；

其中，y为所述水供给组件(23)供给的水量；(O₂:C)为所述重整器(45)运行时的最小氧碳比；x为进入所述回热器(44)中的燃料流量；r为尾气循环率，所述尾气循环率＝所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体中经过引射器(46)引射回流至所述回热器(44)的燃料输入端的量/所述电堆(1)的阳极输出端输出的气体总量；z为所述电堆(1)拉载时进入所述电堆(1)的阳极输入端的氧流量。