可靠性對光伏相對于傳統(tǒng)能源的成本競爭力起著至關(guān)重要的作用。世界各地的許多研究小組和機(jī)構(gòu)都致力于量化光伏的現(xiàn)場性能、衰減現(xiàn)象和失效現(xiàn)象。

然而，仍然很難找到研究過大量系統(tǒng)的、可以對這一領(lǐng)域出現(xiàn)的問題進(jìn)行高層次概述的數(shù)據(jù)集。為了應(yīng)對2008年全球金融危機(jī)，美國國會(huì)于2009年頒布了《美國復(fù)蘇與再投資法案》（ARRA）。ARRA第1603條規(guī)定，符合條件的可再生能源項(xiàng)目可以選擇以現(xiàn)金支付代替聯(lián)邦投資稅收抵免（ITC）。
根據(jù)規(guī)定，需要上報(bào)年度光伏發(fā)電量和與業(yè)績相關(guān)的意見。該數(shù)據(jù)集包括了約十萬個(gè)總?cè)萘砍^7GW直流電（DC）（約占2019年年底美國項(xiàng)目的7%）的光伏系統(tǒng)信息。這一數(shù)據(jù)集為美國光伏發(fā)電項(xiàng)目的性能和可靠性提供了寶貴信息。雖然這一數(shù)據(jù)集僅限于美國的系統(tǒng)，但相同的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)卻是通用的，適用于全球其他地區(qū)。

光伏項(xiàng)目性能

數(shù)據(jù)集包括了每個(gè)系統(tǒng)五年的年度生產(chǎn)數(shù)據(jù)、名義等級、預(yù)估產(chǎn)值和地點(diǎn)?？梢杂?jì)算出所有系統(tǒng)的實(shí)測產(chǎn)能與預(yù)測產(chǎn)能的比率，從而評估系統(tǒng)的性能健康狀況。數(shù)據(jù)集大致分為戶用（1-25kW）、商業(yè)（25kW-1MW）和公用事業(yè)系統(tǒng)（>1MW）。

雖然組別之間的劃分有些武斷，個(gè)別系統(tǒng)可能會(huì)被錯(cuò)誤分類，但數(shù)據(jù)集反映了不同類型系統(tǒng)之間的總體趨勢。對于5MW以上的系統(tǒng)來說，除了1603條規(guī)定外，我們還使用Lawrence Berkeley國家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)集生成了我們自己的產(chǎn)能預(yù)估。該數(shù)據(jù)集包括的系統(tǒng)內(nèi)容比1603條規(guī)定數(shù)據(jù)更詳盡，例如安裝配置等?？偟膩碚f，我們自己的估值和1603的估值之間一致性很高，這使1603數(shù)據(jù)集中的產(chǎn)能數(shù)據(jù)具備了一定的可信度。
圖1以累積分布函數(shù)(CDF)的形式展現(xiàn)了實(shí)測產(chǎn)能與預(yù)測產(chǎn)能比的五年平均值。與直方圖相比，累積分布函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是更易對多個(gè)大型分布值進(jìn)行比較。

上圖顯示了所有的“正常”系統(tǒng)，即沒有受到某些問題影響的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)按系統(tǒng)的規(guī)模用顏色編碼，和金融模型中經(jīng)常使用的P90一樣，中位數(shù)或P50用黑色水平虛線表示。

統(tǒng)一值用一條垂直虛線表示，周圍是灰色的10%區(qū)間，表示系統(tǒng)表現(xiàn)符合預(yù)期。在中位數(shù)上，“正常”運(yùn)行系統(tǒng)的CDF顯示為略高于預(yù)期產(chǎn)能。此外，公用事業(yè)類的分布更緊密，呈現(xiàn)為一條更陡峭的曲線，這很可能是由于規(guī)劃和運(yùn)行階段更密切的監(jiān)督和/或更準(zhǔn)確的預(yù)測造成的。P90值在0.8到0.9之間，換句話說，90%的系統(tǒng)產(chǎn)能約在預(yù)期產(chǎn)能的10%以內(nèi)。

CDF的總體不對稱性表明，產(chǎn)能比率的上升空間有限，能量損失的風(fēng)險(xiǎn)更大。少數(shù)系統(tǒng)的表現(xiàn)遠(yuǎn)低于預(yù)期，或遠(yuǎn)超預(yù)期，這表明，系統(tǒng)、產(chǎn)能估值或報(bào)告存在問題。然而，由于沒有與輸入和性能有關(guān)的評論，這些系統(tǒng)不得不被視為“正常運(yùn)行”系統(tǒng)并被包括在內(nèi)。另一種不確定性可能源自公用事業(yè)系統(tǒng)中通常使用的收入級電表與戶用項(xiàng)目中更常用的標(biāo)準(zhǔn)電表之間的準(zhǔn)確性差異。

圖1的底部圖表顯示的是在五年報(bào)告期內(nèi)受特定問題影響的、類似的系統(tǒng)CDF。由于某些問題對性能的影響不同，一些系統(tǒng)的性能未能獲得充分利用或被使用過度，這與“正常”運(yùn)行的系統(tǒng)類似。綜上所述，與“正常”系統(tǒng)相比，公用事業(yè)系統(tǒng)的中位數(shù)性能有所下降，但卻大大優(yōu)于戶用系統(tǒng)。我們將在下文中更詳細(xì)地探討這一差異。商業(yè)系統(tǒng)介于公用事業(yè)系統(tǒng)（中位數(shù)類似性能）和戶用系統(tǒng)（P90類似性能）之間。