在碳中和、碳达峰背景和目标的驱动下，我国大力推动能源绿色转型，以坚强智能电网为枢纽平台，以源、网、荷、储互动与多能互补集成为支撑，
集中式发电与分布式发电结构并举，构建以新能源为主体的更加清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的新型电力系统。
然而，我国电力行业正处于新老电力系统的转型期，市场主体将从单一化向多元化转变，电力输送将从传统的“发、输、配、用”向新型的“源、网、荷、储”转变。
尤其是碳达峰、碳中和目标确立后，分布式能源和分布式储能的加入，让原有的电力系统变得更加复杂。
与此同时，新能源装机比例及用户侧间歇性负荷的进一步增长，对电力系统灵活调节能力提出了越来越高的要求，传统“源随荷动”的运行模式亟须向“源荷互动”转变。
随着碳中和、碳达峰目标的持续推进，可再生能源、分布式发电的开发得到前所未有的重视，新能源发电大规模布局逐渐成为新业态。
挖掘负荷侧的灵活性资源和调节潜力，成为提升电力系统调节能力和保障电力供应的重要手段。
新型电力系统的发展成为未来趋势，在新的发电、输电、配电、用电新势态下，“虚拟电厂”应运而生，虚拟电厂是当前国家开展新型电力系统建设，
实现碳达峰、碳中和目标的一个重要建设方向，虚拟电厂在破解清洁能源消纳难题、绿色能源转型方面将发挥重要作用，它能够提升能源服务，
实现对分布式能源的响应分配、灵活潜力挖掘、多元负荷预测、实时协调控制，参与电力交易市场和需求响应。
虚拟电厂作为新型电力系统转型中的重要配置，在政策扶持、技术验证、商业模式等方面都日趋成熟。
可以预见，虚拟电厂将成为未来解决能源变革问题的重要手段，即将迈入快速增长期。
目前，国内外学者在虚拟电厂的结构特征、运行机制、优化调度、发展应用等方面已经有了一些基础性研究。
文献阐述了虚拟电厂的基础概念与实现架构，并从电动汽车、综合能源、可再生能源3个视角介绍了虚拟电厂优化调度相关的关键技术。
文献分析了虚拟电厂在协调控制、优化调度、参与电力市场交易3个方面的研究现状。
文献建立了基于多代理系统的虚拟电厂控制架构，并提出了多虚拟电厂参与电力市场时的双层协调运行机制。
文献从聚合、经济、运营3个维度研究了虚拟电厂协调优化机理，并对虚拟电厂未来发展进行了合理展望。
文献提出了一个数据挖掘驱动的基于激励需求响应方案来模拟虚拟电厂及其参与者之间的电力交易，方案通过提供激励来诱导消费者减少负荷并使分布式能源资源得到最大利用。
文献对上海电力市场现状进行了研究，并以虚拟电厂为主体建立了其运营市场体系。
文献根据虚拟电厂的组成单元特征构建虚拟电厂源、荷、储多元备用容量体系。
综合以上分析，已有研究相对缺乏从不同视角对虚拟电厂基础特征内涵的深度剖析及其发展现状的综合概述研究，亟须进一步开展相关方面研究分析。
基于此，文中接下来将对虚拟电厂的基础内涵、概念、特征开展简要的阐述，并对我国虚拟电厂产生、发展背景及外部政策环境的支撑情况进行分析。
进一步介绍当前虚拟电厂的主流业务板块，并结合虚拟电厂应用案例进行分析，进而概括出虚拟电厂发展中所必需的几个支撑要素。
阐述虚拟电厂的3个发展阶段，并对我国虚拟电厂发展中的现实问题进行了概况分析。最后对虚拟电厂在未来的发展进行合理展望。
1虚拟电厂概念特征
1.1虚拟电厂概念
虚拟电厂其实不是一个新概念或新事物，它的提出已有20余年。
21世纪初在德国、英国、法国、荷兰等欧洲国家兴起，并已拥有多个成熟的示范项目，其主要关注分布式能源的可靠并网，同时构筑电力市场中稳定的商业模式。
近年来，我国虚拟电厂发展受到越来越多的关注和重视，且在日前邀约阶段开展了一定程度上的示范实践，
缘由是我国电力系统和政策市场在发生变化，逐渐满足了虚拟电厂诞生、发展的基础土壤环境。
虚拟电厂顾名思义就是虚拟化的电厂，其结构示意如图1所示。
它不是一个真实的物理电厂，但起到了电厂的作用：发出电能，参与能量市场；通过调节功率来参与辅助服务市场调峰、调频等。
虚拟电厂内部通过信息技术将发电、用电、储能等资源进行梳理聚合，与外部集控系统、管理平台配合进行协同控制、协同优化，实现数据分析、运行策略调整。
虚拟电厂对外进行能量传输，根据市场变化需求进行碳市场、电力市场交易。
因此，可以将虚拟电厂理解为一种能发挥电厂作用的某种“黑匣子”，它不需要新建一个电厂，但是对外既可以作为“正电厂”向系统供电，也可以作为“负电厂”接收系统的电力。
“黑匣子”包含分布式电源、多元储能设施、电动汽车、可控负荷等资源。
但只有这些资源还不足以使之成为有效的能源系统，虚拟电厂还需要一套技术和系统来将它们智能的聚合起来。
虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能系统、可控负荷、微网、电动汽车等分布式能源资源的聚合和协调协同优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。
虚拟电厂通过分布式能源管理系统将分散安装的清洁能源、可控负荷和储能聚合作为一个特别的电厂参与电网运行。
汇聚的资源可以是发电侧的正电厂，也可以是用户侧的负电厂，还可以是发电用电都有的综合电厂，其核心思想就是把各类分散可调电源、可控负荷、储能聚合起来，
通过数字化的手段形成一个虚拟的电厂来做统一的管理和调度，同时作为聚合主体参与电力市场。
所以，虚拟电厂本质上是一套软件平台系统，它聚合了现有的分布式资源，并通过协同控制，参与电力市场，从而替代新建真实的物理电厂。
虚拟电厂是对大规模新能源电力进行安全高效利用的有效形式。以风能和太阳能为代表的新能源具有显著的间歇性和强随机波动性，
以此为一次能源的发电方式不仅会将这些特性继承下来，还会随时空范围的变化产生规律性改变。
因此，若将单一形式的多台新能源发电机组规模化地接入大电网，将产生较严重的系统稳定性问题，这将是制约新能源电力大规模开发利用的瓶颈。
虚拟电厂提供的新能源电力与传统能源和储能装置集成的模式，能够在智能协同调控和决策支持下对大电网呈现出稳定的电力输出特性，为新能源电力的安全高效利用开辟了一条新的路径。
