随着传统能源的不断减少,风能作为一种可循环利用的能源越来越受到人们的关注。对于风资源的利用,最普遍的是利用风机进行发电,将风能转化为人们可以直接使用的电能。在风电场中,当平稳的气流吹过风机叶片带动风力机转动,由于风力机的转动以及叶片的阻挡作用,在风力机下风向产生尾流效应。在尾流区域,所产生的湍流、涡流等现象,会影响下游风电机组的发电量以及降低风电机组的使用寿命,若控制不当,不仅降低风资源利用率,也会使得风电场的整体效益降低。本文针对风力机尾流效应影响风电机组功率输出的现象,从风力机推力系数的角度出发,在考虑尾流效应的影响因素下,提高风电场的总功率输出。主要研究内容有以下几个方面:(1)基于Jensen尾流模型,通过控制上游风机的推力系数,提高风电场风机综合出力,使得风电场风机发电功率达到最优。通过对比控制上游风力机的推力系数与无干扰控制两种情况下风电场模型中风电机组出力功率总和,提出控制风力机组在不同距离和不同风速下最佳的推力系数。(2)对尾流叠加的情况进行分析,得出尾流叠加模型和叠加后任意一台风力机处的风速,通过对风能利用系数与推力系数的拟合,将风力发电机的电功率输出模型进一步细化,得出其最终数学表达式。(3)对单台风力发电机进行了三维数值模拟,从流体力学角度解释了风力机的尾流效应。通过Matlab平台进行计算,从得到的数据结果分析说明了上游风力发电机所产生的尾流对下游风电机组的功率输出具有很大影响,验证了在计算风电场总电功率输出时考虑风力机尾流的必要性与重要性。(4)对串行风机的数量进行扩展,阐述了N台风机串行分布后,使输出电功率达到最大的计算方法。对风电场的风电机组排布进行了分析,在建设风电场时,考虑风力机的尾流影响,错列排布来减小其影响。本文最后通过开发风电场风机最优出力控制平台,为调节风力机推力系数提供原始数据和控制操作,将理论计算运用到实际控制中。