本发明提供了一种风电机群协同运行优化控制方法，包括：根据数字化模型和改进的Jensen尾流模型划分风电机群；对风电机组进行多自由度控制器设计；采用外推法和Mextremes两种方法联合计算风电机组的极限载荷，结合安全载荷系数构建风电机组运行安全载荷约束以及偏航角度约束；以机群发电功率最大为优化目标，上游机组偏航角度为决策变量，安全载荷约束、偏航角度约束和上游机组功率变化范围为约束条件，建立风电机群协同优化问题模型；基于模式搜索法，根据风电机群协同优化问题模型确定风电机群协同运行优化算法，并对风电机组的偏航角度寻优，以达到最大发电量。本发明有效改进了风电机群发电效率，能够有效的提升机组发电效率。