平均风速为110分钟的优化方案

10min的平均风速将从一个10min时间周期变到另一个周期，这种变化是一种自然变化，可以用概率分布函数来描述。根据长期的经验，10min平均风速的分布对于绝大多数场址可以视为威布尔（Weibull）分布，即

上式中形状因子k和尺度因子A取决于场址和高度。高度z的尺度因子可以计算如下：

式中 z₀——地形粗糙度参数，它定义成外推高度，在此高度上平均风速变成零，如果垂直

风廓线随高度呈对数变化；

A_H——参考高度上的尺度因子，参考高度通常的选择是H=10m，但是对于风力机，轮毂高度是H的自然选择。

根据对数风廓线地面以上高度z处的风速^[1]的表达式为

式中 u^*——摩擦速度；

κ——κ=0.4是冯·卡门（Von Karman）常数，假定为中性大气条件。

摩擦速度定义成u*=（τ/ρ）1/2，τ是表面剪切应力，ρ是空气密度。

对于工程计算，采用下面的经验近似式计算尺度因子证明是十分有用的：

上式中指数α取决于地表粗糙度。注意，如果结合前面给出的对数和指数表达式，指数α就取决于高度，即

同时也要注意，对于限制值α=1/ln（z/z₀）的理解类似于在参考高度H上z方法的湍流强度，参见3.1.2节和3.1.3节给出的定义。作为表达式α的替换，α可以采用表3-1中所列的值。

表3-1 各种地形的风速参数(www.xing528.com)

对于同质地貌，整个地貌可以用恒定的常数z₀来描述。表3-1给出了各种地形z₀的典型值。对于海上场址，由海面组成的地貌，粗糙度参数不再是常数，它取决于如下事项：

1）风速；

2）上游到陆地的距离；

3）水深；

4）波浪场。

广阔、深海、远离陆地地区广泛使用的表达式由查洛克（Charnock）公式给出，即

式中 g——重力加速度；

u^*——摩擦速度，表示为海平面上剪切应力τ₀和空气密度ρ的函数。

对于开阔的海面建议A_c=0.011。作为近似，查洛克公式可以应用于近海区域，此时A_c=0.034。在参考文献[1]中，A_c的表达式包括了波浪速度及水的绕流。根据对数风廓线，查洛克公式对水平面的粗糙度有下面的表达式：

由此可以决定z₀，这表明它取决于由U₁₀组成的风速项。对于海上风电场场址，这意味着z₀以及U₁₀分布的确定，包括一个迭代过程。κ=0.4为冯·卡门常数。

在丹麦设计规程中，基本风速v_B是地面10m高度、地面粗糙度z₀=0.05的50年重现周期的10min平均风速。其他高度、其他地面粗糙度的50年重现周期的10min平均风速可以计算如下：

式中 k_t——k_t=0.19（z₀/0.05）0.078。