繼德國之后，美國加州也在電網中強化了高級逆變器的作用。

      在為加州的家庭和企業輸送電力的配電網中，屋頂太陽能發電系統找到了第二個用武之地。目前，加州的光伏電池板只是用于發電（發電量可滿足該州約百分之一的用電量），但在幾個月之內，部分系統將同時發揮初級電網調節器的作用——這一角色將使得這些太陽能電池板在日落之后仍舊持續工作。

雖然加州的這一最新發展情況只是得益于加州公用事業委員會（CPUC）在2014年12月通過的一項本州標準，但同時這也是太陽能發電系統的全球發展趨勢：德國、日本以及其他大力發展太陽能發電系統的國家都在推廣類似的變革進程，令屋頂太陽能裝置發揮調節電壓的作用，并開展一些其他的電網支持任務。

太陽能發揮的作用越來越大正是逆變器升級發展的結果。所謂逆變器，就是連接屋頂的光伏發電系統等分布式發電機和電網的電力電子設備。逆變器可以將光伏電池板中的直流電轉換成可與交流電網同步的交流電。同時，逆變器還可以合成無功功率（此時交流電的電流波超前或滯后于電壓波），全世界的電網運營商都在使用這種手段調控輸電線的電壓水平。通過超前電流增加無功功率可以提高交流輸電線的電壓，通過滯后電流減少無功功率則會使交流電壓水平下降。

新的逆變器標準標志著這一被大多數電力公司視為“眼中釘”的設備發生了重大的變化。截至目前，相關標準都要求太陽能逆變器在出現線路故障時立即關停，以便保護工作人員免受意外電流的傷害。南加州愛迪生電力公司的高級技術總經理羅伯特?史瑞克（Robert Sherick）表示：“過去，我們一直在尋找能夠在配電系統發生小故障時便能關停的設備。現在，逆變器已成為了一個不錯的選擇。”

電力公司必須作出改變，原因在于，隨著分布式發電的水平越來越高，保持電力質量已經越來越困難。10年前，當太陽能電力系統在德國開始蓬勃發展時，德國的電網運營商便首先經歷了這一過程。位于德國尼斯特塔爾市的逆變器生產商SMA太陽能技術公司的電網集成總監貝恩哈特?恩斯特（Bernhard Ernst）解釋道，在電力需求較低時，較高的太陽能輸出電量便會提高電壓水平。這種情況會促使電力公司暫時關停某些輸電線上的光伏發電裝置。

于3年前出臺的德國智能逆變器規范解決問題的方式是，規定逆變器在光伏電池板陣列的輸出電量超過裝機容量的50%時開始減少無功功率。這一做法平衡了太陽能發電系統的電壓提升影響。

與使用更粗的電纜升級配電饋線相比，智能逆變器能夠以一種成本更低的方式確保光伏發電系統的持續發展，恩斯特如是表示。同時，他還補充說：“借助這一功能，我們能夠在保持輸電線不變的同時增加40%的光伏裝機容量。”

德國還規定，必須提高光伏發電系統在電網出現緊急情況時的性能表現。一旦過多的供電量導致交流電頻率比歐洲的標準頻率50赫茲高出0.2赫茲，逆變器必須立即通過電子方式削減光伏電池板的輸出電量，而不是立即關停。在“刻板嚴謹”的歐洲大陸電網中，頻率偏差現象非常少見，但德國監管機構擔心光伏發電系統大批關停會引發失穩作用，因此強制規定必須對逆變器進行升級，所有者和安裝者為此須承擔大約3億美元的成本。

加州的標準則是由2013年啟動的一項合作進程開發而來，這套標準提高了智能逆變器的性能范圍。盡管目前太陽能發電系統仍會給加州的電力公司帶來一些問題，但屋頂光伏發電系統正在飛速發展——在圣地亞哥煤氣電力公司的服務區域內，年增長率超過了40%。加州的智能逆變器標準最初與德國的標準要求相仿，但后來要求逆變器在此基礎上變得更加智能。

考慮到電壓調整，加州的智能逆變器將像德國的逆變器一樣，平衡光伏發電系統對于電網電壓的直接影響。但是，他們還將采用動態方式調整電壓。如果智能逆變器發現電壓超出正常水平的1%，逆變器將吸收額外的無功功率。而如果輸電線電壓降到正常值以下（當經過的云層突然抑制光伏發電系統時會發生這種情況），智能逆變器將通過注入無功功率為光伏發電系統提供支持。

實際上，逆變器相當于安裝在公用配電站中用于管理高壓電線中流經電流的小型靈活交流輸電系統（FACTS）設備。而這種作用最終會令逆變器成為一項正式存在并時時發揮作用的裝置。在夜間，當光伏電池板停止工作之后，逆變器仍將使用電網電力繼續運行。

      圣地亞哥煤氣電力公司首席工程師邁克爾?特納（Michael Turner）表示，加州將鼓勵安裝太陽能系統的用戶在未來幾個月內開始使用智能逆變器。同時，他還預期逆變器制造商會進行硬件升級，從而令現有逆變器具備標準所要求的高級功能。

與此同時，關于將加州的升級更新納入管理配電設備的IEEE 1574標準的工作正在進行之中，這將加速智能逆變器在整個美國投入使用。

位于加州博爾德河的Xanthus國際咨詢公司的總裁兼CPUC的智能逆變器技術顧問弗朗西斯?克里夫蘭（Frances Cleveland）指出，加州的這項標準在2016年年中之前甚至無法形成一項強制性規定。但是，她表示，這一理念的意義在于為電力公司提供時間，以便他們能夠設計出適合其系統的逆變器的最佳設置。他們應注意的一個潛在問題是相同輸電線上的多個以動態方式調整電壓的智能逆變器之間的電流反饋——部分逆變器會吸收其他逆變器生成的無功功率。

對逆變器的協調實時控制會解決這一問題，且加州的智能逆變器的共同研究團隊已經開始解決智能逆變器和電網運營商之間的通信連接的標準化問題，以便盡可能地開展實時管控。

      南加州愛迪生電力公司的史瑞克表示，在未來5年之內，分布式逆變器將完全成為電力公司配電控制系統中的集成組件。屆時，CPUC希望另一個有可能會分化目前正在協同合作的智能逆變器開發者的問題將得以解決，那就是逆變器所有者是否應該為提供電網調整服務而得到補償。

作者：Peter Fairley