TRIZ理論對風電及其風機控制系統的影響策略初析

張曉暉 丁麗娜

[關鍵詞]TIRZ理論;風電;風機;控制系統

引 言

TRIZ理論是當前“創新性解決問題”的一種重要工具。以TRIZ理論為依據，不僅可以將其應用于專業設計和研究領域，還可以指導企業基于TRIZ創新的理論研究及人力資源建設，以TRIZ理論改革創新創業設備管理及改進方法，此外TRIZ理論對大學生創新創業的實踐訓練有非常重要的指導意義，為高職院校培養既懂TRIZ理論知識和技能，又具較好創新精神和較高創業素質的人才能夠打下良好的基礎。

一、TRIZ理論的核心思想

TRIZ，拉丁文Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的詞頭縮寫，其意義為“發明問題的解決理論”。TRIZ理論是一整套創新設計問題解決工具，是目前解決創新問題的有效途徑和方法。TRIZ理論的核心思想是借用系統化的解決流程，建立起基于知識消除矛盾的基本邏輯方法，進而消除矛盾，解決特殊問題。TRIZ理論的核心思想主要體現在三個方面：一是任何一個技術系統的發展都遵循著客觀的規律發展演變，都具有客觀的進化規律和模式，各種技術難題和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力;二是創新實踐中遇到的矛盾及解決方案總是重復出現，徹底解決矛盾的創新原理和方法容易掌握，而且解決本領域技術問題的最有效的方法往往來自其他領域的科學原理;三是技術系統發展的理想狀態是用最少的資源實現最大效益的功能。

二、當前風機系統存在的問題及其解決方法

當前風力機動態模擬策略基本都是基于剛性系統而言，旨在解決機械參數特別是轉動慣量引起的差異，不考慮傳動軸的彈性形變，可是這一問題是不可避免的，在發電機和風力機連接時存在齒輪箱必然會有柔性帶來的影響，使機組產生扭矩震蕩，而這一點對系統的穩定性有著很大影響。

如何利用TRIZ理論在實驗室建立風力發電系統模型來模擬現實風場特性是研究的重點。根據已有的大量文獻資料，目前對風力機模擬控制策略大多針對剛性傳動模擬，即忽視實際機組產生的扭轉震蕩。因此，我們要在研究TRIZ理論的基礎上，借助已有的風力機模擬系統控制策略，展開對非直驅式風力機柔性傳動特性的電動機基本模擬技術的研究，并進一步對模擬系統穩定性和準確性的影響因素進行研究，最終確定最優創新方案，提高風力機模擬系統的精度以及研究效率。

三、TRIZ理論在風電企業在綠色節能生產中的具體運用措施

（一）風機柔性控制系統的設計

電動機以及驅動系統在風力機模擬系統中是必備的重要一環，對電動機的控制以及電動機轉速、轉矩的控制指令更是直接關系到模擬的效果。近年來廣泛應用與風力機模擬系統的電機有直流電機、異步電機和永磁電機。根據TRIZ原理，選用永磁同步電機作為原動機著手風力機柔性控制是目前比較理想的狀態。

（二）提升風電設備可靠性，優化機組設計

對于發電業務，除了要關注設備本身的問題，更希望是把發電廠中的風力發電機組、輸電線路、SVG、變電設備等各個環節連在一起，從系統的角度來看，而對于設備廠商，如風機，是一個相對獨立、完整系統，但從我們的角度，卻是整體的一環。兩者之間對于可靠性管理的側重點有相同，也有不同。無論是設備的可靠性，還是系統的可靠性，還是要從技術和管理兩個層面串起來，整體考慮如何做到真正的可靠。在現有風電場投資經濟模型下實現風電場的預期收益，必須使用大兆瓦、高效率、小體積、低重量、便于運輸、吊裝安全的風電機組，以實現在風電場整體投資不增加的情況下，提升發電量，降低度電成本。同時技術路線的多樣化亦可推動風電機組技術進步，還有綠色制造也是在風電發展建設中需要重點考慮的問題。總體來看，未來風電行業的技術發力點集中在以下方面：增大風電機組的單機容量;提高葉輪的捕風能力;提高風能轉換效率;提高機組及部件質量;增強機組運輸、安裝便捷性;增強機組環境適應性等，相關風電企業要進一步提升設備可靠性，研究機組優化的有效措施，促進整體風電機組工作效率的提升。

（三）強化故障診斷，提升電能質量

針對風電并網工作，相關企業要加強相關工作人員技術培訓，提升整體風電服務質量，在培訓中，以風機葉片結構、故障診斷、損傷維修及運行維護等幾方面為切入點，結合公司年度無人機風機葉片巡檢結果，深入探究風機葉片故障診斷技術。安排相關技術人員就嚴重葉片缺陷的識別、分類分級、缺陷修復建議等問題，與專家進行深入的探討交流。對此，相關風電企業要將繼續加強技術交流與業務培訓，推進技術創新與應用，探索新時期無人機風機自動巡航、葉片缺陷智能識別及檢測報告自動化出具等新功能，為電力生產運維提供有力的技術支撐。

基金項目：本文為包頭輕工職業技術學院科學研究項目《基于TRIZ理論的風機柔性控制系統設計及模擬仿真》（項目編號：QY2018-2-1-2）研究成果。

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