Single-diode model is commonly used for modeling the electrical properties of photovoltaic (PV) modules, in which the current–voltage (I–V) equation is implicit and not convenience in parameter identification and power prediction. In this article, a novel method based on the power-law model (PLM) is proposed to model and characterize the electrical properties of PV modules under various operating conditions. Due to inherent simplicity and explicit trait of PLM, I–V properties of PV module under different operating conditions are predicted without using any nonelementary functions or iterative process, which reduces the computational complexity and costs. The dependence of the parameters in PLM on solar irradiance and module temperature is derived and investigated in detail. Moreover, the dependence of shape parameters in PLM on operating conditions is discussed thoroughly for the first time. Using our method, the parameters in PLM under various operating condition are calculated and then the I–V curve is predicted accurately and effectively. The accuracy and reliability of the model are validated by massive I–V curves measured outdoor in large-scale conditions. The capability of the model is demonstrated for different types of PV modules. The proposed processes are simple and especially useful to calculate the actual performances of PV modules under operating conditions, making it scalable for direct online application.

中文翻译：

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基于幂律 I-V 模型的不同运行条件下光伏组件性能建模与预测

单二极管模型通常用于对光伏 (PV) 模块的电气特性进行建模，其中电流-电压 (I-V) 方程是隐式的，不便于参数识别和功率预测。在本文中，提出了一种基于幂律模型 (PLM) 的新方法来对光伏组件在各种工作条件下的电气特性进行建模和表征。由于 PLM 固有的简单性和显式特性，无需使用任何非基本函数或迭代过程即可预测光伏组件在不同运行条件下的 I-V 特性，从而降低了计算复杂性和成本。导出并详细研究了 PLM 中的参数对太阳辐照度和模块温度的依赖性。而且，首次全面讨论了 PLM 中形状参数对操作条件的依赖性。使用我们的方法，计算各种运行条件下 PLM 中的参数，然后准确有效地预测 I-V 曲线。模型的准确性和可靠性通过在户外大规模条件下测量的大量 I-V 曲线进行验证。该模型的能力针对不同类型的光伏组件进行了演示。所提出的过程很简单，特别适用于计算运行条件下光伏组件的实际性能，使其可扩展用于直接在线应用。模型的准确性和可靠性通过在户外大规模条件下测量的大量 I-V 曲线进行验证。该模型的能力针对不同类型的光伏组件进行了演示。所提出的过程很简单，特别适用于计算运行条件下光伏组件的实际性能，使其可扩展用于直接在线应用。模型的准确性和可靠性通过在户外大规模条件下测量的大量 I-V 曲线进行验证。该模型的能力针对不同类型的光伏组件进行了演示。所提出的过程很简单，特别适用于计算运行条件下光伏组件的实际性能，使其可扩展用于直接在线应用。