基于TRIZ理論的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

劉子郡，韓奎華，劉江偉，楊茂泮

（1.山東大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250061；2.濰坊市生態(tài)環(huán)境局青州分局，山東 濰坊 262550）

0 引言

生物質(zhì)是重要的可再生低碳能源。加快生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用是改善鄉(xiāng)村環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要任務(wù)。隨著“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出，生物質(zhì)能行業(yè)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。具體表現(xiàn)在：一是助力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，生物質(zhì)能作為重要的可再生資源，轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等多種燃料，廣泛應(yīng)用在電力、熱力、交通等多個(gè)領(lǐng)域，能夠?yàn)闇p污降碳目標(biāo)任務(wù)做出積極貢獻(xiàn)；二是利用資源潛力大，作為能源利用的農(nóng)作物秸稈等農(nóng)林剩余物、生活垃圾、有機(jī)固廢等資源年利用超過(guò)4.6 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤，可利用資源潛力大，能夠?yàn)閰^(qū)域燃料、電力、熱力的低碳轉(zhuǎn)型做出積極貢獻(xiàn)。

農(nóng)林廢棄物是廉價(jià)易得的燃料，1973 年第一次石油危機(jī)發(fā)生時(shí)丹麥開(kāi)始研究利用秸稈作為發(fā)電燃料，丹麥BWE 公司研發(fā)的第一家秸稈燃燒發(fā)電廠(chǎng)（Haslev，5 MW）于1988 年投入運(yùn)行。2003 年以來(lái)，我國(guó)先后核準(zhǔn)批復(fù)了河北晉州、山東單縣和江蘇如東3個(gè)秸稈發(fā)電示范項(xiàng)目。2005年頒布《可再生能源法》，陸續(xù)實(shí)施了生物質(zhì)發(fā)電優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)等有關(guān)配套政策，從而使生物質(zhì)發(fā)電迅速發(fā)展。2021 年，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)3 798 萬(wàn)kW，占全國(guó)總發(fā)電裝機(jī)容量的1.6%，生物質(zhì)發(fā)電年發(fā)電量達(dá)到1 637 億kWh，同比增長(zhǎng)約23.6%，占全社會(huì)用電量的2%。

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)歷經(jīng)30 多年發(fā)展，成為可再生能源發(fā)電的主要技術(shù)之一。結(jié)合現(xiàn)代TRIZ 理論的工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)分析生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，期望為技術(shù)研發(fā)提供參考。

1 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)概述

近年來(lái)，生物質(zhì)直燃發(fā)電成為規(guī)?；蒙镔|(zhì)能的主要技術(shù)之一。生物質(zhì)發(fā)電分為直接燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電、混合燃煤發(fā)電等不同類(lèi)型。典型的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)流程如圖1 所示。

圖1 生物質(zhì)直燃發(fā)電工藝流程

其中混合燃煤發(fā)電，又包括燃料直接混入燃煤鍋爐發(fā)電和氣化混入燃煤鍋爐發(fā)電。因生物質(zhì)發(fā)電工藝不同，發(fā)電效率約為20%～38%，生物質(zhì)燃料成本是發(fā)電成本的主要組成部分，占70%左右。主要燃料為農(nóng)林廢棄物，如樹(shù)皮、秸稈、稻殼、廢棄建筑模板等。隨著技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需求，垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電等都屬于生物質(zhì)發(fā)電的范疇。對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)的功能描述見(jiàn)圖2。生物質(zhì)歷經(jīng)物理、化學(xué)等作用將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。

圖2 生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)的功能描述

2 工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)

工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)（Trends of Engineering System Evolution，TESE）是指工程系統(tǒng)從一種狀態(tài)自然過(guò)渡到另外一種狀態(tài)的進(jìn)化發(fā)展過(guò)程，是工程系統(tǒng)發(fā)展的目標(biāo)和方向。通過(guò)對(duì)大量的工程系統(tǒng)和發(fā)明專(zhuān)利分析，認(rèn)為工程系統(tǒng)遵循一定的規(guī)律向前進(jìn)化，總結(jié)得到經(jīng)典TRIZ 理論的工程系統(tǒng)進(jìn)化法則，即八大進(jìn)化法則：提高理想度法則、子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則、動(dòng)態(tài)性和可控性進(jìn)化法則、子系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化法則、向微觀級(jí)和場(chǎng)的應(yīng)用進(jìn)化法則、增加集成度再進(jìn)行簡(jiǎn)化的進(jìn)化法則、能量傳遞法則、完備性進(jìn)化法則。這些進(jìn)化法則是從大量已有工程系統(tǒng)中提取出來(lái)的，所以在很大程度上也適用于具體的工程系統(tǒng)［1］。

工程系統(tǒng)進(jìn)化法則能夠?yàn)樯形从忻魑l(fā)展前景的技術(shù)提供史無(wú)前例的預(yù)測(cè)視角。應(yīng)用工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)使創(chuàng)新更加具有可預(yù)見(jiàn)性，從而降低風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)用這些法則去預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)和產(chǎn)品，從而引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，并且可以預(yù)測(cè)技術(shù)瓶頸。此外，工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)具有另一個(gè)強(qiáng)大的預(yù)測(cè)功能，就是能夠?yàn)樾录夹g(shù)應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題提供解決方案。TESE 雖然能夠?qū)夹g(shù)未來(lái)發(fā)展的各種可能性預(yù)測(cè)具有非常高的概率，但是不能預(yù)測(cè)各種可能性發(fā)生的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間取決于其他因素，如市場(chǎng)、政策、投資、消費(fèi)意愿等。

經(jīng)典TRIZ 理論包括S 曲線(xiàn)和八大進(jìn)化法則，尚存在諸多問(wèn)題。工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)理論已成為整個(gè)TRIZ 理論的基礎(chǔ)。發(fā)明原理、標(biāo)準(zhǔn)解等工具成為現(xiàn)代TRIZ 理論的工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)的具體表現(xiàn)形式［2］，如圖3，具有如下優(yōu)點(diǎn)：一是將抽象的法則梳理形成進(jìn)化路徑，對(duì)于理解和應(yīng)用更加直觀；二是進(jìn)化趨勢(shì)體現(xiàn)出功能和成本變化本質(zhì)；三是體現(xiàn)了法則之間的邏輯關(guān)系；四是進(jìn)化法則更具操作性的步驟和算法。

圖3 現(xiàn)代TRIZ理論的工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)結(jié)構(gòu)

3 生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)分析

3.1 提高價(jià)值的趨勢(shì)及S曲線(xiàn)分析

價(jià)值為總功能與總成本的比值，一個(gè)工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)總是趨向提高價(jià)值水平，表達(dá)式為

式中：V為價(jià)值（Value）；F為功能（Function）；C為成本（Cost）。

價(jià)值趨勢(shì)隨著時(shí)間的變化如圖4 所示，圖中↑和↓分別表示對(duì)應(yīng)參數(shù)增大和減小，↑↑和↓↓分別表示對(duì)應(yīng)參數(shù)顯著增大和顯著減小，const 表示參數(shù)為一定值。S曲線(xiàn)不同發(fā)展階段的標(biāo)志如表1所示［2］。

表1 S曲線(xiàn)中不同發(fā)展階段的特征

圖4 價(jià)值趨勢(shì)隨時(shí)間的變化（S曲線(xiàn)）

在不同的發(fā)展階段，總功能和總成本呈現(xiàn)不同的變化。就生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)而言，該工程系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入批量建設(shè)。在未來(lái)發(fā)展規(guī)劃中，堅(jiān)持因地制宜、合理布局、多元發(fā)展，推動(dòng)生物質(zhì)能源化循環(huán)利用和清潔利用。工程系統(tǒng)被引入到不同的應(yīng)用中，如用于城鎮(zhèn)居民、工業(yè)園區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)。工程系統(tǒng)的技術(shù)差異化增大，如30～50 MW機(jī)組高溫高壓、高溫超高壓、高溫超高壓（一次中間再熱）［3］。

另外，生物質(zhì)混合燃煤發(fā)電、生物質(zhì)氣化混合燃煤發(fā)電等技術(shù)多樣［4］。隨著技術(shù)發(fā)展，在成長(zhǎng)期的后期，系統(tǒng)在容量和參數(shù)方面改進(jìn)減慢且多樣性差異變小。生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)穩(wěn)定地消耗區(qū)域生物質(zhì)資源，生產(chǎn)和供應(yīng)電力、熱能等。超系統(tǒng)元素開(kāi)始適應(yīng)該工程系統(tǒng)，如燃料資源和種類(lèi)增加。工程系統(tǒng)開(kāi)始消耗專(zhuān)為其開(kāi)發(fā)的特定資源，如林業(yè)樹(shù)皮、枝條等。因而可以判斷，目前生物質(zhì)發(fā)電整體處于第二階段成長(zhǎng)期。

生物質(zhì)發(fā)電在不同國(guó)家，或同一國(guó)家的不同地域發(fā)展差異較大。對(duì)于發(fā)展較快的部分地區(qū)，如山東省，已出現(xiàn)第三階段的部分特征，考慮燃料區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)和收儲(chǔ)成本，限制建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目。工程系統(tǒng)成功地滲透到新的領(lǐng)域和細(xì)分市場(chǎng)，如垃圾焚燒發(fā)電。工程系統(tǒng)主要不同體現(xiàn)在設(shè)計(jì)和功能，如熱電聯(lián)產(chǎn)、垃圾焚燒等。生物質(zhì)發(fā)電效率、熱電聯(lián)產(chǎn)效率提升緩慢。對(duì)于技術(shù)研發(fā)和示范領(lǐng)域，出現(xiàn)了第四階段的部分特征，即生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)與燃煤發(fā)電系統(tǒng)耦合，成為燃煤發(fā)電系統(tǒng)的一部分。

對(duì)應(yīng)生物質(zhì)發(fā)電所處的第二階段，采取的策略：

1）實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化是發(fā)展技術(shù)系統(tǒng)的主要方法，對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的輕微優(yōu)化可以顯著提升價(jià)值，如機(jī)組容量30 MW 的生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組（平均供汽量20 t/h）比單純發(fā)電的生物質(zhì)純凝電廠(chǎng)熱效率可以提高近11%。

2）不斷把技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用到新領(lǐng)域，添加系統(tǒng)組件（燃?xì)鈨艋╅_(kāi)發(fā)出較強(qiáng)的功能，如生物質(zhì)氣化內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。

3）盡可能找到折中與降低劣勢(shì)的解決方案，可能使用超系統(tǒng)（燃煤電廠(chǎng)）作為適用于工程系統(tǒng)的特定資源。對(duì)比生物質(zhì)電廠(chǎng)，發(fā)展燃煤電站與生物質(zhì)氣化耦合發(fā)電的技術(shù)，主設(shè)備只增加氣化爐和相關(guān)輔助設(shè)備，減少了汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、升壓站以及煙氣凈化系統(tǒng)等投資，投資成本較小，基本不需要再增加人員。在效率方面，生物質(zhì)氣化耦合發(fā)電，綜合發(fā)電效率可達(dá)30%以上，生物質(zhì)燃料可節(jié)省20%以上［5］。

4）發(fā)展專(zhuān)門(mén)的工程系統(tǒng)資源，如專(zhuān)用的燃料加工、干燥和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備。

對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電處于第三、第四階段的發(fā)展策略：

1）降低成本，開(kāi)發(fā)服務(wù)子系統(tǒng)，改進(jìn)設(shè)計(jì)，如熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、專(zhuān)用的燃燒裝置、氣化多聯(lián)產(chǎn)裝置，燃料系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、智能運(yùn)行控制系統(tǒng)。

2）為工程系統(tǒng)和其組件改變作用原理，如煙氣余熱深度利用，聯(lián)合斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷熱電聯(lián)產(chǎn)、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)等。

3）深度裁剪，集成替代系統(tǒng)和其他技術(shù)系統(tǒng)向超系統(tǒng)過(guò)渡，如與燃煤發(fā)電耦合。

4）尋找仍具競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)域，如生物質(zhì)氣化、燃?xì)庵卣⒎蛛x氫，以及生物質(zhì)灰循環(huán)用于改良土壤［6］。

3.2 向超系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)

向超系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)包括四個(gè)子趨勢(shì)：1）工程系統(tǒng)集成超系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的參數(shù)差異化增加的趨勢(shì)；2）集成系統(tǒng)與原工程系統(tǒng)的主要功能差異化增加的趨勢(shì)；3）集成工程系統(tǒng)與超系統(tǒng)集成水平增加的趨勢(shì)；4）集成工程系統(tǒng)的數(shù)量增加的趨勢(shì)。

對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)，與燃煤發(fā)電系統(tǒng)集成參數(shù)差異化增加的趨勢(shì)體現(xiàn)在，基于生物質(zhì)燃燒熱力發(fā)電工藝，鍋爐燃燒方式、燃料性狀、機(jī)組容量、參數(shù)、發(fā)電效率等不斷發(fā)展。主要功能差異化增加，基于發(fā)電、供熱的功能和處理生物質(zhì)廢棄物、垃圾、污泥的功能，出于城鎮(zhèn)建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需求，與城市垃圾、水處理污泥等產(chǎn)生聯(lián)合工程系統(tǒng)。為偏遠(yuǎn)城鎮(zhèn)供應(yīng)燃?xì)?，表現(xiàn)出不同的主要功能，也不具有共同的特征，但是消耗和擁有共同的資源，屬于異質(zhì)工程系統(tǒng)。集成水平增加，基于燃煤低碳發(fā)電與靈活性運(yùn)行需求，燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)、污泥等，燃料預(yù)處理裝置、燃燒裝置、污染物控制裝置不斷提升集成深度和水平［7］。集成工程系統(tǒng)的數(shù)量增加，基于廠(chǎng)區(qū)建筑、料棚等綜合利用與現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)集成?；诋a(chǎn)業(yè)園區(qū)的生物質(zhì)固廢、有機(jī)固廢等原地處置需求，與生物質(zhì)熱電系統(tǒng)集成，降低燃料成本，并為園區(qū)企業(yè)提供電力和熱力［8］。

3.3 系統(tǒng)完備性進(jìn)化趨勢(shì)

從生物質(zhì)發(fā)電處置廢棄物的主要功能出發(fā)，燃料資源開(kāi)發(fā)、收集、加工、儲(chǔ)運(yùn)、管理等技術(shù)更加完善，鍋爐、氣化爐等產(chǎn)生的氣體、液體和固體等產(chǎn)物能夠資源化利用或者減少排放。從生產(chǎn)電能和熱能出發(fā)，化學(xué)能、熱能、機(jī)械能、電能等轉(zhuǎn)化的效率逐漸提高。工程系統(tǒng)及子系統(tǒng)的控制功能更加完備，如安全管理、燃料管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、集控運(yùn)行、煙氣污染物脫除、二氧化碳捕集與監(jiān)測(cè)、設(shè)備檢修管理等。

3.4 增加裁剪度進(jìn)化趨勢(shì)

隨著工程系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)元素（組件或操作）被裁剪，而不影響系統(tǒng)的功能，并盡可能改善，包括裁剪子系統(tǒng)、裁剪操作和裁剪價(jià)值度最低的組件。對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)，裁剪子系統(tǒng)、裁剪操作、裁剪矯正功能的操作：如采用成型燃料，生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)中燃料的露天存放、攤曬、混合等采用的設(shè)備及操作被裁剪掉。裁剪價(jià)值度最低的組件，如將煙囪去掉，煙氣凈化后通過(guò)冷卻塔排放。

3.5 流增強(qiáng)進(jìn)化趨勢(shì)

隨著工程系統(tǒng)的發(fā)展，物質(zhì)、能量、信息的流速增加，也能被更好利用。流增強(qiáng)的進(jìn)化趨勢(shì)分為兩個(gè)子趨勢(shì)，一是提高流有用的流量，包括增加流的傳導(dǎo)性和提高流的利用率；二是減少有害流、偶發(fā)流的負(fù)面影響，包括減少有害流的傳導(dǎo)性和影響。在生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)的燃料供應(yīng)，提高和增加流的密度，將燃料轉(zhuǎn)化為成型燃料，提高能量密度。生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)露天存放的燃料，受天氣和發(fā)酵等影響，水分和熱值無(wú)法預(yù)測(cè)，存在安全隱患，即是流的“灰色區(qū)域”。從增加流的傳導(dǎo)性出發(fā)，消除“灰色區(qū)域”，即消除露天料場(chǎng)。提高流的利用率，如利用共振，使振動(dòng)輸送機(jī)穩(wěn)定均勻輸送物料。

3.6 系統(tǒng)協(xié)調(diào)性進(jìn)化趨勢(shì)

工程系統(tǒng)的進(jìn)化過(guò)程中，系統(tǒng)的組件沿著與其他組件和超系統(tǒng)更協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。從燃料形狀、材料的協(xié)調(diào)出發(fā)，與鍋爐燃燒方式協(xié)調(diào)，將形狀、密度、含水率不等的原料預(yù)處理為塊狀、顆粒、粉狀燃料，實(shí)現(xiàn)燃料尺寸、密度、水分等協(xié)調(diào)，保證燃燒工況穩(wěn)定、燃燒效率和鍋爐效率。基于燃料穩(wěn)定供應(yīng)，不同農(nóng)林廢棄物收集、加工、儲(chǔ)運(yùn)與鍋爐燃料消耗保持供應(yīng)時(shí)間協(xié)調(diào)?；谀芰科ヅ鋮f(xié)調(diào)，將循環(huán)水冷卻塔變?yōu)榭绽渌?，并干燥燃料?］?；谏镔|(zhì)發(fā)電鍋爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)與之相適應(yīng)的煙氣凈化技術(shù)和系統(tǒng)。

3.7 可控性進(jìn)化趨勢(shì)

隨著工程系統(tǒng)的進(jìn)化，向著多種可被控制的路徑發(fā)展。生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行控制水平提升，融入智能控制。燃料的收集、加工、輸運(yùn)，料場(chǎng)、料倉(cāng)的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。煙氣凈化排放監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)不斷發(fā)展和提升。

3.8 動(dòng)態(tài)性進(jìn)化趨勢(shì)

隨著工程系統(tǒng)的演化發(fā)展，它和它的組件變得“動(dòng)態(tài)”，動(dòng)態(tài)化即隨著時(shí)間變化改變參數(shù)值的能力，包括設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)化、組成動(dòng)態(tài)化、功能動(dòng)態(tài)化。設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)化包括兩個(gè)自趨勢(shì)：物質(zhì)的動(dòng)態(tài)化和場(chǎng)的動(dòng)態(tài)化。物質(zhì)的動(dòng)態(tài)化，例如熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的變參數(shù)設(shè)計(jì)，從燃料參數(shù)多變，如形狀、濕度、尺寸、種類(lèi)等，到燃料特性一致的燃料，再向氣體燃料發(fā)展。場(chǎng)的動(dòng)態(tài)化包括輸出電負(fù)荷功率、熱負(fù)荷功率，按照需求進(jìn)行多樣的設(shè)計(jì)。組成動(dòng)態(tài)化，如目前生物質(zhì)發(fā)電主機(jī)、輔機(jī)等整體技術(shù)系統(tǒng)模塊化和移植性弱，隨著技術(shù)的發(fā)展，模塊化設(shè)備顯著發(fā)展。功能動(dòng)態(tài)化，生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)燃料、熱電冷聯(lián)產(chǎn)。

3.9 減少人工介入的進(jìn)化趨勢(shì)

在工程系統(tǒng)出現(xiàn)之前或初期，由人工執(zhí)行各自功能。隨著工程系統(tǒng)的發(fā)展，工程系統(tǒng)中由人力執(zhí)行的功能數(shù)量減少，包括傳送系統(tǒng)、能量源、控制系統(tǒng)和決策。減少人工介入的趨勢(shì)也是系統(tǒng)完備性趨勢(shì)的必要子趨勢(shì)。生物質(zhì)直燃發(fā)電工程系統(tǒng)中，燃料是影響發(fā)電成本的主要組成部分，對(duì)于燃料的收集、加工、儲(chǔ)運(yùn)、卸料、倒料、上料等流程需要減少人工介入，燃料能量密度提升過(guò)程也需要減少人工介入，從燃料管理、系統(tǒng)運(yùn)行等過(guò)程需要提升自動(dòng)控制水平，減少人工介入。

3.10 子系統(tǒng)不均勻進(jìn)化趨勢(shì)

隨著工程系統(tǒng)的進(jìn)化，系統(tǒng)的發(fā)展首先集中在執(zhí)行機(jī)構(gòu)，隨著時(shí)間推移，開(kāi)發(fā)集中于執(zhí)行結(jié)構(gòu)（主要功能）、完善輔助功能及與主要功能無(wú)關(guān)的功能。技術(shù)系統(tǒng)由多個(gè)實(shí)現(xiàn)各自功能的子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)及子系統(tǒng)間的進(jìn)化都存在著不均衡。每個(gè)子系統(tǒng)遵循自己的S 曲線(xiàn)進(jìn)化；不同的子系統(tǒng)將依據(jù)自己的時(shí)間進(jìn)度進(jìn)化；不同的子系統(tǒng)在不同的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)自己的極限，這將導(dǎo)致子系統(tǒng)間矛盾的出現(xiàn)；系統(tǒng)中最先到達(dá)其極限的子系統(tǒng)將抑制整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)化，系統(tǒng)的進(jìn)化水平取決于此子系統(tǒng)；需要考慮系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)來(lái)消除矛盾。改進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)的主設(shè)備，如不同燃燒形式的鍋爐、不同蒸汽參數(shù)的汽輪機(jī)，不同的煙氣脫硫、脫硝、除塵技術(shù)。

除了現(xiàn)代TRIZ 理論的工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)之外，其他經(jīng)典進(jìn)化法則：1）向微觀級(jí)進(jìn)化法則具體表現(xiàn)在技術(shù)系統(tǒng)及其子系統(tǒng)在進(jìn)化發(fā)展中，向著減小尺寸、占用空間、機(jī)組容量趨勢(shì)發(fā)展，如系統(tǒng)簡(jiǎn)化且緊湊的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)。2）增加集成度再進(jìn)行簡(jiǎn)化的進(jìn)化法則。技術(shù)系統(tǒng)趨向于首先向集成度增加的方向，緊接著再進(jìn)行簡(jiǎn)化。比如先集成系統(tǒng)功能的數(shù)量和質(zhì)量，然后用更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)提供相同或更好的性能來(lái)進(jìn)行替代。如生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，轉(zhuǎn)化成固液氣多種形態(tài)產(chǎn)品和燃料，再以簡(jiǎn)單清潔高效的裝置發(fā)電供熱、輸出清潔燃料［10］。3）能量傳遞法則。技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其基本功能的必要條件之一，是能量能夠從能量源流向技術(shù)系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)及元件，沿著提高能量轉(zhuǎn)化效率和利用率的方向發(fā)展。如縮短能量傳遞路徑，減少傳遞損失；減少能量形式的轉(zhuǎn)換；采用可控性好的能量形式代替可控性差的能量形式。如將鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)構(gòu)成能量轉(zhuǎn)化路徑：化學(xué)能—熱能—機(jī)械能—電能，演化為氫燃料電池路徑：化學(xué)能—電能。

4 結(jié)語(yǔ)

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)歷經(jīng)30 多年的發(fā)展，成為可再生能源發(fā)電的主要技術(shù)之一。運(yùn)用TRIZ 理論中工程系統(tǒng)所處的發(fā)展階段的特征，判斷生物質(zhì)發(fā)電工程系統(tǒng)整體處于第二階段成長(zhǎng)期，在燃煤電站摻燒生物質(zhì)燃料發(fā)電技術(shù)示范、個(gè)別地區(qū)，開(kāi)始出現(xiàn)第三階段成熟期的部分特征。結(jié)合現(xiàn)代TRIZ 理論的工程系統(tǒng)進(jìn)化趨勢(shì)分析生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)未來(lái)發(fā)展的方向，生物質(zhì)發(fā)電降低成本，尤其燃料資源、燃煤機(jī)組摻燒工藝、專(zhuān)用子系統(tǒng)和裝備的研發(fā)需要進(jìn)一步創(chuàng)新研發(fā)。