新世纪以来,社会经济的发展对传统化石燃料的开采导致化石能源储存不足,加上长年开采对自然环境造成不可挽回的损害,能源发展面临转型,利用传统能源进行发电将逐步转型为清洁能源发电,以风电、光伏发电为代表的清洁能源发展迅速,考虑到利用风能、太阳能等清洁能源发电有污染小、可再生的优势,近年来国内外研究学者将能源供给侧瞄准清洁能源领域。虽然此类能源具有低碳的环保性特征,但是风电机组发电、光伏系统发电等出力特点同样有间歇性、波动性、随机性的不足,使得分布式能源的出力不够稳定,因此会导致能源发电的供电可靠性、稳定性较差的问题。虚拟电厂能够将各类型的分布式电源、可控负荷、储能系统聚合,通过协调控制技术合理优化分配各类型能源出力,降低发电成本,增加虚拟电厂的收益,同时促进风光清洁能源的消纳,减少了环境污染。首先,本文将虚拟电厂的国内发展现状、国外发展现状详细研究并进行综述,对虚拟电厂的概念、典型结构、运行控制方式进行分析,同时对虚拟电厂组合单元的分布式能源分别做了详细阐述,对各分布式能源原理介绍并对分布式能源的数学模型进行描述,对虚拟电厂的运行特征做了细致的介绍。其次,建立考虑环境成本的虚拟电厂优化调度模型,将风电、储能设备以及燃气轮机组合构成虚拟电厂,考虑燃气轮机发电出力排出有关污染气体给环境带来影响,以所建虚拟电厂模型的总成本最小为目标,考虑各能源模型的特性,通过优化前后结果对比分析表明虚拟电厂可以合理分配各类型能源出力,与优化之前相比优先消纳清洁能源,燃气轮机整体出力减少,减少了环境污染,优化之后虚拟电厂的环境成本与综合成本均有所下降,增加了虚拟电厂模型的经济性。然后,考虑基于价格的需求侧响应策略对用户负荷进行优化,提出了一种包含需求侧响应、风电、光伏、燃气轮机的虚拟电厂优化调度控制方法,针对风光可再生能源出力的不确定性问题,虚拟电厂充分利用各组成元件的特性和互补优势,设计合理运行策略,建立虚拟电厂收益最大为目标函数,同时考虑各类型能源的约束条件,通过算例仿真分析,表明需求侧响应技术可以引导用户侧用电方式更加合理,削峰填谷作用明显,同时使虚拟电厂收益最大。最后,对本文研究的主要内容进行概括,并进一步对未来研究工作的方向进行展望。