TRIZ理论对风电及其风机控制系统的影响策略初析

张晓晖 丁丽娜

[关键词]TIRZ理论;风电;风机;控制系统

引 言

TRIZ理论是当前“创新性解决问题”的一种重要工具。以TRIZ理论为依据，不仅可以将其应用于专业设计和研究领域，还可以指导企业基于TRIZ创新的理论研究及人力资源建设，以TRIZ理论改革创新创业设备管理及改进方法，此外TRIZ理论对大学生创新创业的实践训练有非常重要的指導意义，为高职院校培养既懂TRIZ理论知识和技能，又具较好创新精神和较高创业素质的人才能够打下良好的基础。

一、TRIZ理论的核心思想

TRIZ，拉丁文Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的词头缩写，其意义为“发明问题的解决理论”。TRIZ理论是一整套创新设计问题解决工具，是目前解决创新问题的有效途径和方法。TRIZ理论的核心思想是借用系统化的解决流程，建立起基于知识消除矛盾的基本逻辑方法，进而消除矛盾，解决特殊问题。TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面：一是任何一个技术系统的发展都遵循着客观的规律发展演变，都具有客观的进化规律和模式，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力;二是创新实践中遇到的矛盾及解决方案总是重复出现，彻底解决矛盾的创新原理和方法容易掌握，而且解决本领域技术问题的最有效的方法往往来自其他领域的科学原理;三是技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。

二、当前风机系统存在的问题及其解决方法

当前风力机动态模拟策略基本都是基于刚性系统而言，旨在解决机械参数特别是转动惯量引起的差异，不考虑传动轴的弹性形变，可是这一问题是不可避免的，在发电机和风力机连接时存在齿轮箱必然会有柔性带来的影响，使机组产生扭矩震荡，而这一点对系统的稳定性有着很大影响。

如何利用TRIZ理论在实验室建立风力发电系统模型来模拟现实风场特性是研究的重点。根据已有的大量文献资料，目前对风力机模拟控制策略大多针对刚性传动模拟，即忽视实际机组产生的扭转震荡。因此，我们要在研究TRIZ理论的基础上，借助已有的风力机模拟系统控制策略，展开对非直驱式风力机柔性传动特性的电动机基本模拟技术的研究，并进一步对模拟系统稳定性和准确性的影响因素进行研究，最终确定最优创新方案，提高风力机模拟系统的精度以及研究效率。

三、TRIZ理论在风电企业在绿色节能生产中的具体运用措施

（一）风机柔性控制系统的设计

电动机以及驱动系统在风力机模拟系统中是必备的重要一环，对电动机的控制以及电动机转速、转矩的控制指令更是直接关系到模拟的效果。近年来广泛应用与风力机模拟系统的电机有直流电机、异步电机和永磁电机。根据TRIZ原理，选用永磁同步电机作为原动机着手风力机柔性控制是目前比较理想的状态。

（二）提升风电设备可靠性，优化机组设计

对于发电业务，除了要关注设备本身的问题，更希望是把发电厂中的风力发电机组、输电线路、SVG、变电设备等各个环节连在一起，从系统的角度来看，而对于设备厂商，如风机，是一个相对独立、完整系统，但从我们的角度，却是整体的一环。两者之间对于可靠性管理的侧重点有相同，也有不同。无论是设备的可靠性，还是系统的可靠性，还是要从技术和管理两个层面串起来，整体考虑如何做到真正的可靠。在现有风电场投资经济模型下实现风电场的预期收益，必须使用大兆瓦、高效率、小体积、低重量、便于运输、吊装安全的风电机组，以实现在风电场整体投资不增加的情况下，提升发电量，降低度电成本。同时技术路线的多样化亦可推动风电机组技术进步，还有绿色制造也是在风电发展建设中需要重点考虑的问题。总体来看，未来风电行业的技术发力点集中在以下方面：增大风电机组的单机容量;提高叶轮的捕风能力;提高风能转换效率;提高机组及部件质量;增强机组运输、安装便捷性;增强机组环境适应性等，相关风电企业要进一步提升设备可靠性，研究机组优化的有效措施，促进整体风电机组工作效率的提升。

（三）强化故障诊断，提升电能质量

针对风电并网工作，相关企业要加强相关工作人员技术培训，提升整体风电服务质量，在培训中，以风机叶片结构、故障诊断、损伤维修及运行维护等几方面为切入点，结合公司年度无人机风机叶片巡检结果，深入探究风机叶片故障诊断技术。安排相关技术人员就严重叶片缺陷的识别、分类分级、缺陷修复建议等问题，与专家进行深入的探讨交流。对此，相关风电企业要将继续加强技术交流与业务培训，推进技术创新与应用，探索新时期无人机风机自动巡航、叶片缺陷智能识别及检测报告自动化出具等新功能，为电力生产运维提供有力的技术支撑。

基金项目：本文为包头轻工职业技术学院科学研究项目《基于TRIZ理论的风机柔性控制系统设计及模拟仿真》（项目编号：QY2018-2-1-2）研究成果。

参考文献：

[1] 吴彩霞，徐进，胡勋.浅析TRIZ理论在专利中的应用[J]，浙江冶金，2017（3）：4-8.

[2] 王克奇，于江涛，李海英，TRIZ理论在专利检索系统中的应用研究[J]，情报科学，2011.（2）231-234 .

[3] 赵敏.TRIZ入门及实践[M].北京：科学技术出版社，2009.

[4] 林岳.创新方法教程（初级）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[5]张明礼.TRIZ入门100问——TRIZ创新工具导引[M].北京：机械工业出版社，2013.

[6]刘训涛.TRIZ理论及应用[M].北京：北京大学出版社，2011.