近年來，隨著風電機組設計水平的不斷提高，變速恒頻的風電機組已逐漸成為風電機組廠家的主流設計方案，其特點在于風電機組葉輪轉速允許根據風速情況在相當寬的范圍內變化，從而使得風電機組獲得最佳的功率輸出。然而，在風電機組的實際運行過程中，風電機組輸出功率不僅與風速有關，還會受到風電場空氣密度的影響。
目前，大多數風電機組制造商在選擇風電機組的控制策略時，僅根據風電場年平均空氣密度來確定單一的控制策略，很少考慮空氣密度變化對風電機組輸出功率產生的影響。鑒于中國復雜的地形環境，同一地區空氣密度隨時間推移波動較大，導致風電機組輸出功率達不到廠家設計的最優輸出功率值，因此風電機組制造商在設計風電機組時，應該根據風電場隨全年空氣密度變化的實際情況，分析不同控制策略對功率產出的影響，調整并優化風電機組控制策略，確保風電機組盡可能多地捕獲風能。
風電機組控制策略
風電機組的控制系統（圖1）是通過對控制器進行設計，選擇與風電機組運行相匹配的控制策略，控制風電機組使其在各種風況下均能獲得最佳的功率輸出，同時確保控制過程的動態穩定性。
簡言之，風電機組的控制策略描述的就是風電機組根據功率－轉速－轉矩平面坐標關系達到穩態理想功率曲線的過程，即在風電機組運行范圍內每個風速下的轉矩（或功率）和轉子速度的穩態值問題，如圖2所示。
從圖2可以看出，風電機組在運行過程中，只有在最佳轉矩T的狀態下，才能獲得最大輸出功率P。無論風電機組運行轉矩大于或小于最佳轉矩T，都會出現實際輸出功率小于最大輸出功率P的狀況。
空氣密度與轉矩的關系式：
空氣密度與轉矩成正比，當風電場空氣密度發生變化時，轉矩也會隨之改變。在風電機組的實際運行過程中，風電場空氣密度隨時間推移發生改變，轉矩受到風電場空氣密度變化的影響，也隨之發生改變，從而偏離廠家設計的最佳轉矩，風電機組輸出功率也就達不到廠家設計的風電機組控制策略中的最大輸出功率值，必然會存在發電量的損失情況。
實例分析
本文根據中國的地理狀況，選取南方沿海、北方內陸兩個具有代表性的風電場開展研究，分析不同地域風電場中風電機組輸出功率受空氣密度的影響程度，為風電機組確定不同的控制策略，以達到當地空氣密度下的最優發電量。
本文利用某風電機組廠家提供的當地年平均空氣密度下的功率曲線，與風電場每月空氣密度下實際輸出功率作對比，分析每月功率損失值，最終得出全年因空氣密度影響導致的發電量損失值。
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廣東某風電場
根據該風電場的氣象站數據庫得知，當地多年平均空氣密度為1.167kg/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表1。
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