近年來(lái)，隨著風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)水平的不斷提高，變速恒頻的風(fēng)電機(jī)組已逐漸成為風(fēng)電機(jī)組廠家的主流設(shè)計(jì)方案，其特點(diǎn)在于風(fēng)電機(jī)組葉輪轉(zhuǎn)速允許根據(jù)風(fēng)速情況在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化，從而使得風(fēng)電機(jī)組獲得最佳的功率輸出。然而，在風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)電機(jī)組輸出功率不僅與風(fēng)速有關(guān)，還會(huì)受到風(fēng)電場(chǎng)空氣密度的影響。
　　目前，大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組制造商在選擇風(fēng)電機(jī)組的控制策略時(shí)，僅根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)年平均空氣密度來(lái)確定單一的控制策略，很少考慮空氣密度變化對(duì)風(fēng)電機(jī)組輸出功率產(chǎn)生的影響。鑒于中國(guó)復(fù)雜的地形環(huán)境，同一地區(qū)空氣密度隨時(shí)間推移波動(dòng)較大，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組輸出功率達(dá)不到廠家設(shè)計(jì)的最優(yōu)輸出功率值，因此風(fēng)電機(jī)組制造商在設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組時(shí)，應(yīng)該根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)隨全年空氣密度變化的實(shí)際情況，分析不同控制策略對(duì)功率產(chǎn)出的影響，調(diào)整并優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組控制策略，確保風(fēng)電機(jī)組盡可能多地捕獲風(fēng)能。
　　風(fēng)電機(jī)組控制策略
　　風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)（圖1）是通過(guò)對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇與風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行相匹配的控制策略，控制風(fēng)電機(jī)組使其在各種風(fēng)況下均能獲得最佳的功率輸出，同時(shí)確保控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 　　簡(jiǎn)言之，風(fēng)電機(jī)組的控制策略描述的就是風(fēng)電機(jī)組根據(jù)功率－轉(zhuǎn)速－轉(zhuǎn)矩平面坐標(biāo)關(guān)系達(dá)到穩(wěn)態(tài)理想功率曲線(xiàn)的過(guò)程，即在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行范圍內(nèi)每個(gè)風(fēng)速下的轉(zhuǎn)矩（或功率）和轉(zhuǎn)子速度的穩(wěn)態(tài)值問(wèn)題，如圖2所示。 　　從圖2可以看出，風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，只有在最佳轉(zhuǎn)矩T的狀態(tài)下，才能獲得最大輸出功率P。無(wú)論風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)矩大于或小于最佳轉(zhuǎn)矩T，都會(huì)出現(xiàn)實(shí)際輸出功率小于最大輸出功率P的狀況。
　　空氣密度與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式： 　　空氣密度與轉(zhuǎn)矩成正比，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)空氣密度發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨之改變。在風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)電場(chǎng)空氣密度隨時(shí)間推移發(fā)生改變，轉(zhuǎn)矩受到風(fēng)電場(chǎng)空氣密度變化的影響，也隨之發(fā)生改變，從而偏離廠家設(shè)計(jì)的最佳轉(zhuǎn)矩，風(fēng)電機(jī)組輸出功率也就達(dá)不到廠家設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組控制策略中的最大輸出功率值，必然會(huì)存在發(fā)電量的損失情況。
　　實(shí)例分析
　　本文根據(jù)中國(guó)的地理狀況，選取南方沿海、北方內(nèi)陸兩個(gè)具有代表性的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展研究，分析不同地域風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)電機(jī)組輸出功率受空氣密度的影響程度，為風(fēng)電機(jī)組確定不同的控制策略，以達(dá)到當(dāng)?shù)乜諝饷芏认碌淖顑?yōu)發(fā)電量。
　　本文利用某風(fēng)電機(jī)組廠家提供的當(dāng)?shù)啬昶骄諝饷芏认碌墓β是€(xiàn)，與風(fēng)電場(chǎng)每月空氣密度下實(shí)際輸出功率作對(duì)比，分析每月功率損失值，最終得出全年因空氣密度影響導(dǎo)致的發(fā)電量損失值。 　　1
　　廣東某風(fēng)電場(chǎng)
　　根據(jù)該風(fēng)電場(chǎng)的氣象站數(shù)據(jù)庫(kù)得知，當(dāng)?shù)囟嗄昶骄諝饷芏葹?.167kg/m3，每月平均空氣密度都偏離此值，因此每月都或多或少存在功率損失情況。每月平均空氣密度情況見(jiàn)表1。