西班牙马德里理工大学（UPM）的研究团队开发了一套模型框架，用于模拟车辆集成光伏（VIPV）组件在真实动态遮荫和季节变化条件下的发电性能。该模型基于马德里城市环境，能够计算能量产出并评估不同最大功率点追踪（MPPT）算法的效果。

研究人员结合高分辨率视频记录与模拟数据，在不同季节和时段采集预定义路线的影像资料，以纳入日变化和季节影响。这些数据辅以气象信息、车辆位置及方向，用于估算光伏组件表面的辐照度分布。

通讯作者里卡多·莫鲁诺·洛巴托表示：“车辆集成光伏（VIPV）研究的新颖之处在于，通过相同路线跨季节分析辐照度模式变化，从而计算同一环境下VIPV组件的能量产出。”他补充道：“由于光照波动快速，团队使用240帧每秒的高帧率相机录制阴影轮廓视频，并在相同阴影条件下模拟光伏组件行为。”

模拟采用小型光伏组件代表分布式MPPT系统中的子模块，每个子模块连接独立DC/DC转换器并运行专属MPPT算法。研究框架整合了动态遮荫分析、辐照度与热建模、I-V曲线估算，以及串联和全交叉连接两种电气配置的仿真。

团队在UPM校园周边五条路线开展评估，包括冬季早晨、中午、下午三条以及夏季早晨、下午两条路线。路线设计保持相似序列与距离以确保可比性，同时涵盖密集树木、稀疏树木、开放低层和开放中层四类典型城市区域，以反映植被与建筑高度的影响。

电气模型采用双二极管模型，热模型使用简化平板模型。研究模拟了集成MPPT算法的理想DC-DC转换器，对比测试固定电压控制、扰动与观察（P&O）及人工神经网络（ANN）三种MPPT算法。

结果显示，经适当调整后，P&O算法在车辆行驶期间收集的总能量中，大部分时段可实现与传统光伏应用相当的效率水平。莫鲁诺·洛巴托指出：“动态条件显著影响性能的场景，以及ANN方法可能具备优势的场景，在多数路线中仅占总潜在能量的11-38%，仅冬季中午路线达57%。”

研究表明，区域与季节变化对组件性能影响显著，其中遮荫是制约性能比的主要因素。研究人员总结称，该框架支持在相同环境条件下模拟不同电池连接方案与MPPT算法，并为VIPV应用中的动态遮荫分析提供了重要工具。

详细研究成果发表于《Solar Energy Materials and Solar Cells》，标题为“城市环境中真实动态遮荫下的全面VIPV能量产出和MPPT评估”。参与机构包括UPM衍生企业Solar Added Value。团队目前正基于马德里公交线路的辐照度传感器数据，进一步开展公交车载光伏系统的评估工作。