太陽光電系統技術指標
電站買家常問，怎麼從電站資料看出系統好壞？
維運團隊怎麼從維運資料看出系統有問題？
銀行與保險公司又該看什麼指標？
國際能源總署IEA PVPS最新報告提供主要營運指標，並且區分商務指標跟技術指標，讓不同使用者可以依照管控目的選用最適合的指標。
本文介紹的IEA PVPS Task13報告可在以下官網連結下載
https://iea-pvps.org/key-topics/kpi-pvsystems-2024/
PVPS是國際能源總署底下的組織，專門為太陽能應用的各種議題提供解方。Task 13則是負責性能與可靠度議題的工作組，傑博有幸成為Task13的技術專家。藉由直接的參與，提供業界第一手資訊。
技術指標與商務指標
歐洲太陽能市場比台灣早10年開始，也經歷過沒有管控指標的大西部拓荒時代，進展到過多指標無所適從的階段，最後市場篩選出最實用幾個功能性指標，產業鏈中不同功能的廠商可以選用不同的指標來優化他們的工作。我們雖然發展較晚，但有幸可以跳過中間混亂的階段，直接學習成熟市場的作法。
本報告把指標概分為技術指標與商務指標：
技術指標是用來分析技術問題的KPI，通常跟故障偵測、系統優化、維運優化等工作有關。
商務指標是用來規範合約條件的，例如常用的性能比PR、年衰退率等。
當然也有些指標在技術跟商務上都會使用，而且產業鏈中不同功能的廠商關注的指標也不盡相同。下表彙整了各主要指標的類型，以及對各類廠家的適用性，T代表技術指標，C代表商務指標。
以下說明常用的主要指標，以及報告裡沒提到的眉角，教你避免被指標誤導。
發電量估算 Pxx
電站開發階段都會估算這個地點用預設的設備可以發多少電，但是預估可以很樂觀也可以很悲觀，怎麼估算才合理？
發電預估都是用過去的歷史氣象資料來估算，歷史紀錄的日照每年高低不同，如果用中位數估算出來的，就是有50%機率可以達到，這個發電量估算就是P50。同樣的概念，P90就是有90%的機率可以達到，換句話說有10%的機會達不到。所以P90的預估發電量應該是低於P50，因為它更容易達到。
<眉角> 用P50的年發電量去計算投報率IRR，會得到比P90估算更好的結果，但是也有更高的機率是達不到這個報酬率的。作為賣方傾向用P50算出一個漂亮的IRR，作為買方則希望用P90得到一個務實的IRR。買方務必了解你所看到的IRR是用什麼基礎計算的，並且把風險計入到財務規劃中。
另外要提醒，Pxx的估算與氣象資料庫的資料高度相關，需要了解所使用的氣象資料來源。此外，氣候變遷也讓日照條件與過去一二十年有很大不同，有些地方日照變多，有些日照變少。有些研究報告針對這個議題有詳細討論，可參考本報告的參考文獻。
性能比 PR
性能比 (PR) 是最廣泛使用的電站性能指標，用來衡量整個電站效率和性能。公式如下，簡單來說就是發電量與參考發電量的比值，而參考發電量是指此電站在所接收到的日照條件下，在模組溫度25℃下產出的理論發電量。PR代表的意義就是，實際發電量與理論發電量之間的差異。
Eout= 實際發電量
PSTC= 系統裝置容量
HPOA= 與模組同角度的實測累積日照量
GSTC= STC下的日照強度 (1000 W/m2)
PR最大的問題就是沒有考慮到溫度的影響，所以溫度越高，PR值越低。因此有學者提出溫度修正的PR，用溫度係數來修正理論發電量，可以讓指標不受溫度影響。公式如下，其中參考模組溫度可以是25℃或其他任何約定的值，例如當地年均溫。
Tmod,k= 第k組資料的模組溫度
Tmod,ref= 參考模組溫度
此外還有雙面PR，用來計算使用雙面模組在正背面都發電的性能比。但是較為複雜，目前應用的人也不多，在此不多贅述，有興趣可參考本報告原文。
<眉角> PR常被用來作為工程驗收與維運品質的指標，但是也最常被誤導或誤用。PR值要正確展現電站狀況，最基本的是發電量與日照量必須正確。發電量如果使用台電的紀錄，基本上沒有問題，起碼可以代表台電收到的電量。而日照量是最常出錯的，如果日照計安裝角度不對，或表面髒污，紀錄的日照量就是錯的，算出來的PR當然也就是錯的，而且通常導致PR值虛高。根據我們系統查核的經驗，大概有七成以上的系統日照計安裝不正確，這些系統計算出來的PR值都比實際值高。因此業主會發現，PR值很容易達到合約的要求，甚至還會超過100%，但實際上未必達標。
另外一個誤區是溫度與日照強度也會大幅影響PR值，如果驗收期間剛好陰雨天很多，PR值可能飆到接近100%。因此我們協助業主訂定PR值要求的時候，都會增加一些限制，去除不合理的氣象區間。實際遇過一個案例，該案場施工接線錯誤，導致兩串四十幾片模組的功率未輸出，但是驗收期間陰雨天很多，採用一般連續30天監控數值計算的PR值竟然達標的。所幸我們幫業主訂的PR值計算方式排除了天候不佳的數值，才能把PR值低落的問題糾出來。
可用率 Availability
可用率很適合用來評估電站維運執行狀況，很常訂在與維運商的合約中。公式如下，簡單來說就是預期可運行時間扣掉故障不發電的時間，與可運行時間相除的比值。
另外一種變形，不採用時間計算，而採用預期發電量計算。可以想像設備在冬天損壞，跟在夏天的時候損壞，損失是不一樣的。所以用預期發電量為計算基準，可以把季節性因素考慮進來。其公式如下：
計算可用率時，有些非維運責任的停機時間可以排除，通常包括：
▪
計劃性維護停機
▪
不可抗力，包括電網停電
▪ 暫停售電
<眉角> 以時間來計算比較直覺，也比較沒有爭議。而以預期發電量計算，牽涉到預期發電量怎麼估算，這比較複雜，也容易有爭議。因此實務上，還是採用時間計算比較多。
沙塵率 Soiling ratio (SR)
定義為髒污的模組發電功率與乾淨時的預期功率之比值。一般來說透過以下方式取得：
▪
光學沙塵感測器
▪
人工計算髒污模組與乾淨模組的短路電流比例
▪
從監控系統分析計算
▪
影像分析
▪ 用環境因子計算
另一種指標為沙塵損失率Soiling loss (SL)= 1-SR
還有一個類似的指標沙塵累積速率Soiling rate定義為沙塵造成損失的每日增速，這兩個詞的英文很像，要小心辨別。這個指標是指不清洗的狀況下，沙塵遮蔽會不斷累積增加，平均每天增加的遮蔽率就是沙塵累積速率。
<眉角> 雖然IEC61724-1有要求系統進行沙塵監控，但是目前還沒有明確定義沙塵率的標準。可靠的沙塵遮蔽率取得不易。上述的每個方法都各有其優缺點，必須明白其限制才能做最好的利用。
性能損失率 Performance loss rate PLR
性能損失率 (PLR) 是指發電損失速率，通常以每年損失多少%來表示，包括不可逆的損失（如材料老化）和可逆的損失（如髒污、遮陰）。PLR是財務計算模型的重要參數，而維運團隊必須盡可能降低PLR，以符合或優於財務計算假設的PLR。
<眉角> PLR要從長期的監控資料中分析擷取，會受到很多雜訊的影響，例如壞天氣的資料要濾除。Task 13報告Assessment
of Performance Loss Rate of PV Power Systems有詳細的評估方法介紹，有興趣者可以下載參考。
下載連結: https://iea-pvps.org/key-topics/assessment-of-performance-loss-rate-of-pv-power-systems/
發電性能比 Energy Performance Index (EPI)
發電性能比 (EPI) 是指實際發電量與預期發電量的比值。其中，預期發電量的計算是一個重點，通常以PVsyst等計算模型預估年發電量，IEC TS 61724-3有計算模型相關的要求。EPI的好處是比PR穩定，在歐洲有越來越多合約納入EPI。
<眉角> EPI最大的問題還是預估發電量的計算。在建立計算模型時，裡面有很多參數與氣象資料是人工調整或設定的，這導致發電量預估結果可能因人而異。因此，若要納入EPI，必須先協調好發電預估的計算模型與氣象資料，以及前面所說PXX，以避免後續爭議。
維護反應時間 Maintenance response time
顧名思義就是發生故障問題時，維護人員到達現場的時間。通常會在維運合約中規定反應時間，以及解決問題的時間。相關的指標還有：
▪
平均修復時間Mean time to repair
▪
平均故障時間Mean time before (between) failure
▪ 故障率Failure rate
<眉角>維運合約中若有訂定可用率要求，其與維護反應時間的要求有些重疊。若維修所需時間長，可用率自然也會跟著下降。不過還是有些微的差別，若維運商無法保證夠短的維護反應時間跟修復時間，以可用率做更大範圍的限制對業主更有保障。
關於作者：
林敬傑博士，業界朋友們暱稱為「傑博」
2004年在工業技術研究院從事太陽能模組研發
2005年與德國萊因技術合作，在臺灣建立亞洲第一個太陽能檢測認證實驗室
2007年擔任德資企業a2pak
Power茂暘能源技術長
2011年成立顧問公司PV Guider，提供專業諮詢與電站品質管控等服務
PV Guider首席顧問
CNS國家標準審議委員
工研院量測中心顧問
國際能源總署IEA PVPS Task 13太陽能可靠度工作組技術專家暨子計劃主持人
SEMI產業標準技術委員會主席
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