本发明涉及船舶甲醇发动机，是一种船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产系统及控制方法。
背景技术：
1、在过去十年中，甲醇作为氢能源载体在船舶主机上使用的研究日益增加,在减少有害气体排放方面优势十分明显，与船用燃油相比减排效果与环保性能十分显著。
2、氢是一种洁净的能源，以氢为原料的燃料电池具有能量转化率高、噪音低以及零排放等优点，也可以降低船舶的振动和噪声，为船员提供良好的工作和生活环境。
3、工作温度对燃料电池系统的耐久性,经济性,环境适应性等有较大影响,目前主要控制燃料电池工作温度的方法为采用内循环回路和外循环回路，建立温度控制系统升温和保温两个状态的综合温度控制系统。但是每次初开外循环时都会导致燃料电池反应堆水路入口的温度骤降，降低燃料电池系统的效率。船用甲醇发动机的冷却水的温度为70-80℃，经过散热器之后冷却水温度为40-50℃，而低温的质子交换膜氢氧燃料电池的工作温度为60-80℃，这为利用船用甲醇发动机的冷却水维持燃料电池的工作温度提供了条件。
4、氢气在船上存储困难，船用甲醇发动机需要的甲醇燃料可以作为储氢的载体，节约空间。甲醇水蒸气催化重整反应制取氢气的温度为200-350℃，同时船用甲醇发动机的废气温度可以达到250-400℃，因此可以采用其作为甲醇催化重整反应的热源。如何合理的利用船用甲醇发动机的冷却水和废气余热，提高整个系统的能源利用率和各设备的工作效率，是当下亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，为了利用船用甲醇发动机的冷却水控制低温质子交换膜氢氧燃料电池反应堆循环水的温度，并采用船用甲醇发动机废气余热为甲醇催化重整制氢反应供热的应用于船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产系统，本发明提供一种船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产系统及控制方法。
2、本发明提供了以下技术方案：
3、一种船舶甲醇发动机和燃料电池的热电联产系统，所述系统包括：船用甲醇发动机、第二三通阀、散热器、第一三通阀、第二温度传感器、循环水泵、膨胀水箱、热交换器、第一温度传感器、燃料电池反应堆、储存罐、氢气提纯设备、催化重整器、甲醇储存罐；
4、船用甲醇发动机的冷却水出口、散热器、第一三通阀与第二三通阀相连接，第一三通阀与热交换器连接，热交换器与散热器连接，散热器与船用甲醇发动机连接，冷却水从船用甲醇发动机流出后经过第二三通阀和第一三通阀之后进入热交换器中；
5、燃料电池反应堆与热交换器连接，热交换器与循环水泵连接，循环水泵与膨胀水箱连接，循环水泵与燃料电池反应堆连接；燃料电池反应堆的循环水从出口流出之后经过热交换器与冷却水进行热量交换之后流回燃料电池反应堆；
6、船用甲醇发动机的废气出口与催化重整器连接，甲醇储存罐与催化重整器连接，催化重整器中通入水蒸气，催化重整器的出口与氢气提纯设备的进口连接，氢气提纯设备的出口与储氢罐的进口连接，储氢罐的出口与燃料电池反应堆的进气口相连；
7、第一温度传感器测量燃料电池反应堆循环水出口温度，第二温度传感器测量燃料电池反应堆循环水进口温度。
8、优选地，甲醇从甲醇储存罐中进入到催化重整器中与水蒸气在船用甲醇发动机废气的供热下进行催化重整反应产生氢气，之后氢气进入到储存罐中储存，之后进入燃料电池反应堆中进行电化学反应。
9、优选地，热交换器包括板片、热进口总管、冷进口总管、热出口总管、冷出口总管，冷却水从热进口总管中进入，循环水从冷进口总管进入，在相隔的板片中进行热量的交换，之后冷却水从热出口总管流出，循环水从冷出口总管中流出，之后冷却水经过散热器散热之后回到船用甲醇发动机中。
10、优选地，当燃料电池反应堆循环水量不足时，膨胀水箱通过循环泵给循环水路供水。
11、一种船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产控制方法，所述方法包括以下步骤：
12、船用甲醇发动机的冷却水从冷却水出口出来之后经过第一三通阀，第二三通阀进入热交换器上部的热进口总管由上而下流通，燃料电池反应堆循环水进入热交换器下部的冷进口总管由下而上流通，冷热隔板间隔连接，充分的对流换热，之后分别进入出口总管之后流出；
13、第一温度传感器测量燃料电池反应堆循环水出口温度，第二温度传感器测量燃料电池反应堆循环水进口温度；当燃料电池工作时，循环水路第一温度传感器感应到循环水的温度低于第一温度值时，控制第一三通阀进入热交换器端的开度逐步增加直至全开，当第二温度传感器感应到循环水的温度低于第一温度值时，控制第二三通阀进入热交换器端的开度逐步增大，当第一温度传感器感应到循环水的温度高于第一温度值而小于第二温度值时，控制第一三通阀的进入热交换器端的开度逐步减小，当第二温度传感器感应到循环水的温度高于第一温度值而小于第二温度值时，控制第二三通阀的散热器端进入的开度逐步增大，当第一温度传感器感应到循环水的温度高于第二设定值时，控制第一三通阀进入热交换器一端的开度逐渐增大直至全开，当第二温度传感器感应到循环水的温度高于第二设定值，控制第二三通阀散热器端进入的开度逐步增大，直至第二温度传感器的温度稳定在第二设定值附近。
14、优选地，当第一温度传感器感应到循环水的温度低于20℃，控制第一三通阀进入热交换器端的开度以5％的变化量逐步增加至全开，第二温度传感器感应到循环水的温度低于30℃时，控制第二三通阀散热器进入端开度为0。
15、优选地，当第一温度传感器感应到的循环水温度高于20℃低于45℃，控制第一三通阀进入热交换器端的开度以2％的变化量逐步减小，第二温度传感器感应到循环水的温度高于30℃低于55℃时，控制第二三通阀散热器进入端开度以2％的变化量逐步增加；
16、第一温度传感器感应到循环水的温度高于45℃，控制第一三通阀进入热交换器端的开度以3％变化量逐步增加，第二温度传感器感应到循环水的温度高于55℃，控制第二三通阀散热器进入端的开度以5％的变化量逐步增加。
17、优选地，通过调节冷却水路中的冷却水流速和流量，利用船舶甲醇发动机的冷却水实现燃料电池从启动到正常工作过程中，燃料电池反应堆的循环水温度先逐步增加后稳定在燃料电池的工作温度，从而提高热电联产系统的效率，降低温室气体排放和能源的消耗。
18、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产控制方法。
19、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产控制方法。
20、本发明具有以下有益效果：
21、本发明与现有技术相比：
22、本发明使用船用甲醇发动机冷却水对燃料电池反应堆循环水进行保温，提高燃料电池工作温度的稳定性，提高燃料电池功率输出的稳定性，使用船用甲醇发动机的废气为甲醇催化重整制氢反应供热，在解决氢气携带困难问题的同时节能并降低经济成本。本发明无需添加额外的加热装置就可以维持燃料电池工作温度的稳定。
1.一种船舶甲醇发动机和燃料电池的热电联产系统，其特征是：所述系统包括：船用甲醇发动机、第二三通阀、散热器、第一三通阀、第二温度传感器、循环水泵、膨胀水箱、热交换器、第一温度传感器、燃料电池反应堆、储存罐、氢气提纯设备、催化重整器、甲醇储存罐；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征是：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征是：
5.一种船舶甲醇发动机与燃料电池的热电联产控制方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求5-8的方法。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征是：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5-8的方法。
