光伏发电与常规发电形式相比，具有明显的自身特点：太阳能光伏发电极易受外界因素的影响，季节、昼夜、天气的变化都会对系统的稳定运行造成影响，这就使得太阳能光伏发电成为能量密度低、稳定性差，调节能力弱的能源。更为重要的是，与传统的发电方式不同，光伏发电系统的自身惯性小，在遭受故障时系统的运行状态将发生剧烈变化，很容易引起运行方式的改变。此外，在光伏发电系统中还配备了大量的保护与控制装置，并列运行时整个系统的运行点将会随外部负荷的增减、电源出力的变化、运行方式的改变及故障发生时保护与控制装置的动作调节而不断地发生变化。
随着光伏发电规模的不断增长，大容量光伏电站接入电网已势在必行，这对光伏电站提出了更高的要求。不单是被动的电能质量要求，而且包括主动地对电站进行调度和管理。如果光伏电站的可靠性不够，那么当光伏并网发电容量在整个电网中达到一定的比例后就会降低电网的安全性与稳定性，光伏发电系统一旦发生故障，若处理不当则可能很快波及全系统。
光伏系统的可靠性研究，涉及光伏系统的基本组成元件以及电气主接线等部分的可靠性研究。由于我国的光伏电站主要接入电网，这样一来并网光伏系统的本质则是一个发、输电系统。光伏电站的可靠性研究主要集中在光伏组件、组件安装方式、并网逆变器、电站电气接线及运行管理等方面。
1）光伏组件
光伏组件作为电能的直接提供者，是光伏电站的核心，其可靠性直接决定着系统的可靠性。
光伏方阵是由光伏组件经串、并联而组成的，因此其故障特性较为特殊。当方阵中一部分损坏或者被遮挡时，其余部分仍然处在正常光照之下。在这种情况下，损坏或者被遮挡部分所提供的功率就要由其他组件承担，此时，组件中的一部分电池相当于工作于反向电流条件下的二极管，具有高阻值和高压降，从而导致发热，人们称之为“热斑”效应。在组件的汇流端安置旁路二极管是解决此问题的有效方法。当其中一个光伏电池组件发生故障时，由于旁路二极管的作用，该故障组件相当于被断路。其所在并联支路中，其余状态良好的组件仍然能够正常工作。但是，故障组件虽然停运却不会自动进行检修。因此光伏组件故障与其他元件故障有所不同，在组件发生故障进行处理前，必须先对方阵内部的保护进行分析，确定故障动作模式。
2）组件安装方式
对于选定的光伏电池组件，接受更多的太阳辐射量就意味着发出更多的电能，因此组件的安装支架不仅起到支撑和固定组件作用，还兼有使组件在特定的时间以特定的角度对准太阳，最大程度的利用太阳能发电，其主要安装方式有固定式、跟踪式、高精度跟踪式（用于聚光光伏组件）。
固定式安装由基础和支架组成，光伏板不随太阳起落而转动，较之其他安装方式，它具有更加方便可靠的特点使其成为目前技术最成熟、成本最低、应用最广泛的安装方式。固定式安装方式可能产生的可靠性问题有以下几个方面：
（1）固定支架与基础是采用螺栓连接方式，需要保证螺栓本身有足够的抗拉强度，保证支架立柱柱脚与基础采用的连接方式能抵抗活荷载产生的水平力。
（2）固定支架的基础，充分考虑当地出现极大风速的情况下，基础配重是否足够，地震荷载作用下是否会产生较大的水平位移。
（3）由于电池板本身刚度不大，要考虑地基基础不均匀沉降时对电池板本身可能产生的破坏作用。
跟踪器方式是用于承载晶硅太阳电池组件和薄膜电池组件的跟踪方式，跟踪精度要求不高，跟踪方式分为：单轴跟踪方式和双轴跟踪方式。其中，单轴跟踪方式可将光伏组件的年均发电量提高20%～35%。单轴跟踪方式分为水平单轴、斜单轴和垂直单轴：水平单轴指跟踪器的转轴与地面所成角度为零，斜单轴指跟踪器的转轴与地面具有一定的夹角，垂直立柱单轴是指跟踪器的转动轴与地面垂直，这个电池组件的安装平面与地面保持固定的夹角。因为水平单轴具有整体安装高度低、在大风情况下可以放置到水平状态的优势，所以水平单轴在所有跟踪器类型中具有最高的安全可靠性；其不足是，相对于固定安装其能够提高的光伏组件的发电量是最少的（赤道地区除外）。斜单轴和垂直立柱单轴与水平单轴跟踪相比，可以更多地提高光伏组件的发电量，但是由于其安装方式与地面有一个夹角，从而导致光伏组件整体安装高度较高，增加了支架制造成本，抗风性也相对水平单轴较差。
双轴跟踪系统，是方位角和俯仰角两个方向都可以运动的跟踪系统。双轴跟踪系统的优势是可以最大限度地提高光伏组件的发电效率。双轴跟踪器的不足在于，由于采用两个方向的跟踪器结构，相对于单轴跟踪器，整个系统多引入了一个转动设备，从而导致系统的可靠性比单轴跟踪器有所降低。
聚光太阳能发电系统是通过提高照射在太阳电池上的光照强度来增加系统发电量的发电系统。然而随着聚光比的提高，聚光系统所接收到的光线的角度范围就会变小。所以聚光式太阳能发电以具备精确的跟踪装置为前提，并且此类型的系统结构较为复杂，控制难度高，造价也高。
跟踪器的使用有以下几个薄弱点，需要进行特别考虑，来提高整系统的可靠性：
（1）要满足跟踪支架构件的强度和变形要求，由于跟踪支架比较高，对风荷载比较敏感，所以风荷载作用下的支架构件强度变形要求就要严格控制。
（2）跟踪支架基础的设计，重点考虑支架底部和基础连接方式及连接强度，考虑水平荷载作用下的抗倾覆验算。
（3）跟踪系统的东西限位的保护，需要增设二级保护，避免一级失灵，跟踪系统的损坏。
（4）跟踪系统旋转机构能够保证输出足够大的扭矩，保证跟踪支架在受保护前的任何旋转。(www.xing528.com)
固定式到单轴双轴进而发展到聚光式，随着支架安装技术的复杂性的增加，不仅支架机械结构的故障率上升，而且整个系统的控制难度也大幅度增加，故而其可靠性逐渐降低。同时，光伏电站往往建设在偏僻地区，不仅环境条件比较恶劣，而且维修力量较薄弱，一旦发生故障其平均修复时间较长。所以在选择安装方式的时候要综合考虑经济性与可靠性。
3）并网逆变器
并网逆变器在光伏电站中完成将直流电到交流电的转换，同时还具有自动稳压稳频的功能，保证光伏系统的供电质量，是系统的关键设备。并网逆变器属于可维修产品或部件，其主要指标有可靠度、故障率、平均故障间隔时间（MTBF）和平均故障修复时间（MTTR）。其可靠性与元件质量、控制器设计、软件的编写和抗电磁干扰的能力有关。
从表18．11中可见，设计缺陷和器件质量低下是光伏逆变器失效的最主要原因。由于光伏发电系统相关产业发展时间较短，相关产品的标准化率还比较低，因此缺少分析样本，并且缺少足够的时间和机会修正产品缺陷。未来随着相关产业的大力发展，这方面的因素也将逐渐减弱。
表18．11 某光伏逆变器失效原因分析［20］
4）站内电气主接线
光伏电站站内电气主接线的形式与传统的发电系统相似，也是影响光伏电站可靠性的重要一环，其可靠性主要取决于主接线的设计及设备的选择，要求在各种运行方式下均能满足负载率要求，并且各设备都留有一定的备用容量，使整个系统保持在足够低的风险水平状态下运行。
此外，在电力系统中，大面积停电事故往往与继电保护拒动有关。继电保护装置由于老化损坏或不正确维护和使用也可能出现故障，继电保护主要有两种故障模式。
拒动：当一次系统故障发生在继电保护装置的保护范围内，保护并未动作。
误动：当一次系统无故障或故障出现在继电保护装置的保护范围以外时，保护错误地动作。
光伏发电系统中，各种保护的可靠性应给予足够的重视。
5）电站安装
光伏电站在安装过程中，需要严格按照施工标准执行。如果不按照设备的安装要求进行安装，会有可能导致设备的损坏。其中包括：
（1）光伏组件安装不当导致的光伏组件的损坏。
（2）地基的土建施工不当导致的支架无法正常安装。
（3）固定支架和跟踪支架安装不当，导致整个光伏方阵达不到安装要求。
（4）电器设备的安装不当，导致电器设备的损坏。
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