本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點。
編者注：《大眾科學》的 George Musser 將在“家庭太陽能”（前身為“60 秒太陽能”）中記錄他安裝太陽能電池板的經歷。閱讀他的介紹 此處 並檢視所有帖子 此處。
在本帖的第一部分中，Xslent Energy Technologies 的 Arnold Mckinley 描述了“無功功率”（即電器瞬間儲存然後釋放的功率）如何破壞電網的穩定性。在這裡，他解釋了家庭太陽能陣列如何提供幫助。
傳統上，電力是透過輪輻式電網進行分配的：電力從大型中央發電機傳輸到分佈在其周圍的負載。在某些情況下，能量在被使用之前會傳輸很長的距離，可能為 500 到 1,000 英里。這種模式正在發生變化。由於太陽能和風能在許多區域性點注入能量，電網正變得更像一個網路，而不是一個輪子——這使得保持電力平穩流動比以往任何時候都更加困難。最近的兩項發展有望提供幫助。第一個是新一代微型逆變器，第二個是互聯智慧電網的發展。
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太陽能電池板產生直流電，直流電透過稱為逆變器的裝置轉換為交流電。大多數逆變器需要一定的最低閾值電壓才能工作。因此，必須將面板串聯連線起來以提高電壓。經驗表明，這種設定並非最佳效率，正如早期的 家庭太陽能帖子 中所討論的那樣。一片雲遮住一塊麵板會降低整個串的效率。此外，每個面板都具有略微不同的電氣特性，從而產生不匹配，從而降低了產生的功率。最後，如果來自串的電壓太低，逆變器將永遠不會開啟；因此，在雨天或霧天，系統根本不會產生任何電力。解決所有這三個問題的方法是為每個面板配備自己的低壓逆變器或微型逆變器。它在光線照射到面板上時立即開啟，並自動補償面板的電氣差異。
但是，如果微型逆變器也能夠產生無功功率，它們就可以像現在處理有功功率一樣，將超出本地負載消耗的剩餘功率輸回電網，從而幫助公用事業公司。
左圖給出了一個基本設定的示例，其中家用電器消耗 1000 瓦的有功功率和 600 伏安的無功功率。如果太陽能陣列可以產生 1200 瓦的直流電，那麼它就能夠產生 1200 瓦的有功交流電和 1200 伏安的無功交流電。這不僅足夠為房屋供電，而且還可以將一些有功功率和無功功率饋入電網。這一切只需要合適的微型逆變器。
當最初開發普通逆變器和微型逆變器時，設計人員沒有關注無功功率的產生。因為消費者只為有功功率付費，所以目標是儘可能多地產生有功功率。今天，很明顯，產生無功功率的太陽能可以幫助穩定電網，並且微型逆變器正在朝著能夠同時產生有功功率和無功功率的方向發展。事實上，物理學在這裡幫助了我們。由於產生無功功率不需要能量，因此逆變器可以在不犧牲有功功率或不需要更多太陽能電池板的情況下產生無功功率。
當我第一次瞭解到無功功率可以在不影響有功分量的情況下產生時，我感到很驚訝。為了看到這是現實而不是幻想，右圖顯示了一個典型的太陽能設施兩天的發電量。第一天，微型逆變器設定為同時產生有功功率（綠線）和無功功率（紅線）；第二天，它設定為僅產生有功功率。該切換根本沒有影響有功功率的產生。我公司的網站上有關於此問題的更多詳細資訊。
過去，阻止微型逆變器產生無功功率的最大問題是需要笨重的電容器來臨時儲存能量。但是，新的設計透過簡單地改變交流波的形狀來解決這個問題。這大大降低了裝置的成本和尺寸。
更重要的是，微型逆變器也在不斷發展，以便與其他電網裝置進行通訊，就像 智慧電錶 已經在做的那樣。聯網的微型逆變器可以報告資料以在網際網路瀏覽器上顯示，但有些還具有雙向通訊功能，允許操作員控制其有功/無功功率生成組合。最終，車載智慧將動態調整組合，根據消費者的費率結構（最終將包括無功功率定價）為消費者提供最佳經濟效益。這種智慧將允許這些分散式網路與大陸主電網分離並形成本地化微電網，從而使我們所需的所有電力都在我們需要的地方產生。
照片和圖表由 Arnold Mckinley 提供