本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点。
编者注：《大众科学》的 George Musser 将在“家庭太阳能”（前身为“60 秒太阳能”）中记录他安装太阳能电池板的经历。阅读他的介绍 此处 并查看所有帖子 此处。
在本帖的第一部分中，Xslent Energy Technologies 的 Arnold Mckinley 描述了“无功功率”（即电器瞬间存储然后释放的功率）如何破坏电网的稳定性。在这里，他解释了家庭太阳能阵列如何提供帮助。
传统上，电力是通过轮辐式电网进行分配的：电力从大型中央发电机传输到分布在其周围的负载。在某些情况下，能量在被使用之前会传输很长的距离，可能为 500 到 1,000 英里。这种模式正在发生变化。由于太阳能和风能在许多局部点注入能量，电网正变得更像一个网络，而不是一个轮子——这使得保持电力平稳流动比以往任何时候都更加困难。最近的两项发展有望提供帮助。第一个是新一代微型逆变器，第二个是互联智能电网的发展。
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太阳能电池板产生直流电，直流电通过称为逆变器的设备转换为交流电。大多数逆变器需要一定的最低阈值电压才能工作。因此，必须将面板串联连接起来以提高电压。经验表明，这种设置并非最佳效率，正如早期的 家庭太阳能帖子 中所讨论的那样。一片云遮住一块面板会降低整个串的效率。此外，每个面板都具有略微不同的电气特性，从而产生不匹配，从而降低了产生的功率。最后，如果来自串的电压太低，逆变器将永远不会打开；因此，在雨天或雾天，系统根本不会产生任何电力。解决所有这三个问题的方法是为每个面板配备自己的低压逆变器或微型逆变器。它在光线照射到面板上时立即开启，并自动补偿面板的电气差异。
但是，如果微型逆变器也能够产生无功功率，它们就可以像现在处理有功功率一样，将超出本地负载消耗的剩余功率输回电网，从而帮助公用事业公司。
左图给出了一个基本设置的示例，其中家用电器消耗 1000 瓦的有功功率和 600 伏安的无功功率。如果太阳能阵列可以产生 1200 瓦的直流电，那么它就能够产生 1200 瓦的有功交流电和 1200 伏安的无功交流电。这不仅足够为房屋供电，而且还可以将一些有功功率和无功功率馈入电网。这一切只需要合适的微型逆变器。
当最初开发普通逆变器和微型逆变器时，设计人员没有关注无功功率的产生。因为消费者只为有功功率付费，所以目标是尽可能多地产生有功功率。今天，很明显，产生无功功率的太阳能可以帮助稳定电网，并且微型逆变器正在朝着能够同时产生有功功率和无功功率的方向发展。事实上，物理学在这里帮助了我们。由于产生无功功率不需要能量，因此逆变器可以在不牺牲有功功率或不需要更多太阳能电池板的情况下产生无功功率。
当我第一次了解到无功功率可以在不影响有功分量的情况下产生时，我感到很惊讶。为了看到这是现实而不是幻想，右图显示了一个典型的太阳能设施两天的发电量。第一天，微型逆变器设置为同时产生有功功率（绿线）和无功功率（红线）；第二天，它设置为仅产生有功功率。该切换根本没有影响有功功率的产生。我公司的网站上有关于此问题的更多详细信息。
过去，阻止微型逆变器产生无功功率的最大问题是需要笨重的电容器来临时存储能量。但是，新的设计通过简单地改变交流波的形状来解决这个问题。这大大降低了设备的成本和尺寸。
更重要的是，微型逆变器也在不断发展，以便与其他电网设备进行通信，就像 智能电表 已经在做的那样。联网的微型逆变器可以报告数据以在互联网浏览器上显示，但有些还具有双向通信功能，允许操作员控制其有功/无功功率生成组合。最终，车载智能将动态调整组合，根据消费者的费率结构（最终将包括无功功率定价）为消费者提供最佳经济效益。这种智能将允许这些分布式网络与大陆主电网分离并形成本地化微电网，从而使我们所需的所有电力都在我们需要的地方产生。
照片和图表由 Arnold Mckinley 提供