风力发电机跟着风转，如何避免拧下自己的头？

风力发电机靠扭动“脖子”保证风机始终正对风向，如果风向绕着风机转两圈，那能把风机的头拧下来吗？

不管你有没有亲眼见过风力发电机，相信都能说出它的大致原理，靠风吹动风机叶片从而获得风能。确实如此，但又并不是这么简单。风的方向是变动的，今天是东南风，明天又可能变成西北风，玩过风车的朋友都知道，只有正对风向，才能让风车转得最快，如果是完全侧向对着风，风车可能就不转了。风力发电也是如此，只有将风机的角度调整到正对风向，才能获得最大的能量。

现在的风力发电机都是庞然大物，普通的风机叶片就能有40多米长，更长的甚至超过100米，远超大型客机机翼的长度。

巨大风机的转向需要通过偏航来实现，偏航是风机上的一个专业名词，一般分为2步，就如我们军训时候的转体，首先要听到教官的口令，然后再完成转体动作。给风机发布口令的是风向标，风向标安装在每个风机的机舱顶部，可以实时测量风机所处位置的风向数据，对数据进行处理，形成偏航指令，然后操控机舱内的偏航电机，带动机舱进行缓慢转动，直到转到面迎风向为止，这样风机就完成了一次转向动作。

那么针对于今天刮东风，明天刮南风，后天刮西风，大后天刮北风，每次风向变动，风机就跟着转动的情况，如果风向就这样朝着一个转向不停变换，风机也朝着一个方向不停旋转，会不会就把风机的机舱拧下来了呢？

机舱是不会被拧下来的，因为机舱和塔筒是靠偏航轴承链接，可以实现无限旋转。但在机舱底部连着很多输出电能的电缆，如果风机只朝着一个方向转动，很容易将电缆缠绕在一起，最终将电缆拧断。为了解决这个问题，在机舱设计时，就要限定扭转的最大圈数，当机舱在任一方向扭转达到这个圈数，就会触发偏航电机反向转动，在专业上称作解缆，有了这样的逻辑，就不用担心风机拧断自己的“脖子”了。

在实际运行中，风机偏航也并不都是为了正对风向，有时候也需要通过偏航躲避风向，这又是怎么回事呢？其实风力发电并不是像我们想象的那样，风速越快越好。在大风中打过雨伞的人都知道，风太大会直接吹翻我们的雨伞。太大的风速对风机来说也是非常致命的，强大的离心力可能会撕裂风机叶片。一般当风速大于25米每秒的时候，风力发电机就会开启保护模式，其中一个操作就是通过偏航系统，让机舱90度侧风，以保障风力机组的安全。

可以说偏航是现代风机非常重要的结构部件，而且它也非常不简单。还是用军训转体举例，我们可能会遇到这样的情况，听不清楚教官的指令，或者长时间转体，或有人左脚拌右脚。就算没有遇到这些问题，转体次数多了也会磨损鞋底。

风机偏航也是如此，高频次转动的磨损，电机启停的冲击，对风机偏航系统来说都是巨大的挑战。特别是遇到风向指令混乱的湍流风，上一秒还是东风，下一秒就变成西风，对于仅靠几行代码控制的风机偏航系统来说，就会像电脑处理不了复杂的指令一样，出现死机。这样的工况下，风机的寿命将大大折扣，发电量也无法达到最优。

其实这就是风机偏航最大的挑战，要想让风机偏航转得高效，转得优雅，就必须让它看起来聪明一点。因此国内很多企业都给风机装上了大脑，也就是现在常说的人工智能。这种智能系统，就不仅仅是依靠风向标来控制风机的偏航，它还可以分析过去长期的风力资料，再结合当前的风力特性，预测出未来一段时间的风力变化，指导风机基于事先预测进行转向。

对于湍流风也可计算出风向的平均值，避免了风机盲目转向的问题。智能系统还有一个好处，就是可以把风机场的所有风机进行编组，计算出所有风机的最优风向，然后发布统一的偏航控制指令，让风机从单兵作战变成有组织有纪律的群体战斗。实验表明，这种系统可以降低风机30%的偏航频次，延长使用寿命，同时提升4%的发电量，将风机的发电性能发挥到极致。

我们需要更多的清洁电能，风电这样的清洁能源或许只有依靠自身的不断进步，才能拥有更好的未来。