本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种燃气高效利用双膜重整器系统及其控制方法，采用独立的混合氧化气体进气腔室、氧化余气出气腔室、反应腔室、杂质气体出气腔室，同时在内部完成重整和氧化供热；引入氧化气体过滤膜管，系统进行氧化加热同时避免了惰性杂质气体引入；引入杂质气体过滤膜管，完成重整进气中主要成分和杂质气体的分离，具有以下特点：去除重整进气中含碳杂质气体，使出气中高热成分和氢含量提高，提升后段燃烧设备和燃料电池的能量利用速率，减少积碳和二氧化碳排放；独特的催化加热，分散的热源加热均匀充分且更节能；引入氧化气体过滤膜管，系统进行氧化加热同时避免了惰性杂质气体引入；集成度高，体积小，具有更广的应用范围。