穿越社区并看到屋顶上装有太阳能电池板的多个房屋或拉入杂货店停车场并看到电动汽车插入充电站的情况并不少见。向电力经济的过渡正在加速，为消费者方能源系统(通常是太阳能和储能)和电动汽车(EV)供电的清洁能源需求正在增长。

同时，随着经济的电气化，基于消费者的清洁能源发电也正朝着拐点发展。国际能源署(International Energy Agency)预测，在2019年至2024年之间，市场的可再生能源容量将增加50%。

令人惊讶的是，运输电气化将超过这种能力，从最后一英里的踏板车和自行车，私家车到公共汽车，铁路，船舶，甚至是空中，运输电气化在所有运输点上都在加速发展。实际上，最近的销售报告显示，2019年上半年的全球电动汽车销量比2018年上半年增长了46%。

面对消费者需求和生产的这些变化，当前的电网使用的是过去100年来的相同模型：其主要目标是生产能源，有功和无功的所有组件，并将其交付给消费者要求的波形。为此，输配电系统“电网”继续依靠发电机旋转来产生有功和无功功率。

电子从与用户相距很远的旋转式发电机中以高电压通过电网传输，然后逐步降低，直到有功和无功功率在低压下传递到用户。该模型已经成熟，可以取得新的进步，特别是无功功率的生产和使用以及如何有效整合可再生能源以满足需求方面的进步。

有无功功率的原因

交流系统使用或产生两种类型的功率进行操作：有功功率(以瓦特为单位);和无功功率以伏安-无功或VARs表示(有功功率和无功功率的组合为视在功率)。有功功率确实可以工作(运行电动机，照明灯)，而无功功率则支持开启交流电动机或系统所需的电压，并使有功功率保持平衡并允许电动机或系统高效运行。

为了使交流电路工作，视在功率必须足够满足电路的电流和电压要求。当无功功率不足时，电压降会导致电路故障–这意味着无功功率不足会导致电动机卡住并停止，或者部分电网出现掉电或停电。

电网产生无功功率以传输能量，并将其传递给客户以操作交流设备。但是由于与线损耗有关的低效率，无功功率难以在长距离和高电压下传输，因此相应地昂贵。本地输送无功功率大大改善了配电网的拥挤状况，提高了效率，还降低了输送给客户的有功和无功功率总和的成本。

分布式能源与无功问题

分布式能源(DER)(通常是太阳能和储能)的增加为电网带来了独特的挑战。传统的太阳能和储能系统不会动态甚至静态地产生无功功率，而不会损失实际功率容量。因此，即使您的屋顶上有太阳能电池板来发电，您仍在从电网汲取(并支付)无功功率，因为​​您的太阳能板仅产生操作交流设备所需的一种电能。而且，对于电网而言，这意味着它必须产生并输送无功功率，以提供对可变能量的日益增长的需求。

尽管存在这些困难，但使用满足用户需求的DER的概念仍在获得支持，可以满足不断变化的用户需求并为电网提供电压支持。DER的地理位置非常优越，位于使用能源的消费地点，这使其成为生产无功功率以支持消费者需求以及随着市场成熟而提供电网支持的理想选择。使用DER支持本地无功功率生产的困难在于当今电力电子设备动态产生无功功率并在几秒钟内做出响应以根据需要控制该能量分量的能力。

借助先进的技术解决方案，可以对住宅，商业建筑，电动汽车充电站和交通枢纽中消费者产生的清洁能源进行数字化管理，以动态产生有功和无功功率，以满足消费者的需求并支持电网。

在几秒钟内动态和本地产生无功功率的好处

那么本地产生的动态无功功率如何使您受益呢?所有用户都需要为无功功率付费-既可以作为嵌入式传输成本，也可以作为直接的无功功率费。对于某些客户而言，这种费用可能是巨大的，并且能够在不到几秒钟的时间内动态产生无功功率就可以节省大量费用。

传统的并网太阳能家庭就是一个例子。由于太阳能仅产生有功功率，因此无法在本地提供无功功率。相反，它必须由网格提供并沿传输线分布。然后，消费者会在账单上收取在现场发生的无功生产水平的额外费用(KVAR)。通过采用现场产生有功和无功功率的技术，可以优化太阳能生产，为消费者增加可用能量。现场产生的太阳能越多，质量越好，能源对消费者来说就越有价值，对电网也就越有利。

今天，存在着更新能源生产和使用方式的先进技术。一个示例是一个小型的太阳能系统(无存储)，该系统安装在火奴鲁鲁市中心的公寓大楼内，Apparent。由于不断使用电梯，HVAC和照明设备，该综合大楼具有较高的无功负荷。当地公用事业公司夏威夷电气(HECO)向建筑物收取无功负荷，平均每月费用为50,000美元。

安装完太阳能系统后，公寓大楼将其从HECO所需的无功功率减少了50%以上，即使该大楼增加了能源使用且HECO的费率增加，平均每年仍可节省大量成本，平均超过100,000美元。这些显着的成本节省是通过动态产生无功功率来实现的，可在不到几秒钟的时间内满足综合设施的需求。如果该系统无法在本地和根据需要满足该工厂的无功功率需求，那么它将依靠HECO来满足这些需求。

显然，本地生产所有能源可以使消费者受益，而本地生产无功功率也可以为电网带来好处。本地生产的无功功率使公用事业公司可以更有效地管理电网容量，减少供过于求并更好地预测能源需求。在上面的示例中，在檀香山系统运行了一年多之后，由于对本地电网的好处，公用事业增加了公寓大楼的互连规模。消费者对无功功率的需求减少，在降低公用事业费最终支付的成本方面具有一系列好处，包括基础设施维护以及因旋转发电机过剩发电量减少而产生的成本节省和空气污染减少。

正如许多人所抱怨的那样，电气设备的加速，太阳能和存储系统的采用，电动汽车的发展，以及更广泛而言，快速电气化的经济并不需要对电网基础设施进行昂贵的检修。当先进技术在需要的地方和时间产生有功和无功的精确组合时，用户和电网都将从中受益-如今，这种先进技术就存在了。随着消费者和电网运营商采用这些技术，他们将以更低的成本产生更清洁的能源，并实现与改善电网管理相关的成本效益。