为寻求更加高效、安全与可持续的能源利用模式,在智能电网及新能源发电技术日益成熟的基础上,提出了以分布式能源逐步替代传统集中式能源,将集中式、单向、生产者控制的能源系统,转变成大量分布式、较少集中式以及更多消费者互动的能源网络。随着分布式能源中风、光等间歇性可再生能源的比例迅速提升,其波动性、不确定性让其接入电网后给电网安全、稳定运行带来了极大挑战。因此,诞生了一种特殊形式的电厂--虚拟电厂(virtual power plant,VPP),它借助前沿的软硬件设施,把不同类型分布式能源(如燃料电池、储能设备、电动汽车、可控负荷等)融合在一起进行协调管理,以一种独特形式的电厂参与电网运行和电力市场,为解决大规模分布式能源的并网问题提供了良好的对策。首先提出了由多个虚拟电厂组成的虚拟电厂群协调优化运行模型,针对接入了高比例可再生资源的虚拟电厂,考虑到可再生能源、电力负荷和电价的日随机变化,提出了一种日前-实时两阶段优化调度策略,将虚拟电厂调度分解为日前调度和实时调度两个阶段,以减小上述不确定因素对系统运行的影响。在日前调度阶段,采用分层优化方法对虚拟电厂群进行控制,以最小化系统运行成本为目标,并采用均值-方差理论对不确定性引起的运行成本变动风险进行评估。在实时调度阶段,采用滚动调度策略,对VPP中的各单元进行优化,以最小化日前和实时市场之间的不平衡成本为目标。仿真结果表明,该方法对降低系统风险规避造成的运行成本、减轻不确定性因素的影响具有优越性。其次论文提出了虚拟电厂群电能共享模式,建立了虚拟电厂群分布式交易决策模型,通过协调虚拟电厂群内部虚拟电厂之间的交换功率,以及集群与电网的交换功率,达到最小化虚拟电厂群的总运行成本的目标。考虑到每一个虚拟电厂都是一个独立个体,拥有独自行使决策权,利用交替方向乘子方法将所提模型转化为以各虚拟电厂独自决策的分布式优化问题进行求解,选取了以三个虚拟电厂构成虚拟电厂群进行仿真分析,得出了如下结论:由于虚拟电厂群内部购电电价比与从电网购电电价低,虚拟电厂群内售电价格比电网收购电价高,大大促进了虚拟电厂群内部电能消纳,由此将虚拟电厂与电网直接交易、虚拟电厂之间电能交易以及论文提出的电能共享交易三种模式进行比较,采用电能共享模式可以大幅节约虚拟电厂群内部虚拟电厂日运行成本。在算法求解方面,论文采用的基于交替方向乘子法和集中式决策方法在性能上接近,但交替方向乘子法在保护个体隐私方面占优,并行计算效率也更高,计算时间不受虚拟电厂数量影响,同时在缓解通信设备的负担及运维成本方面效果显著。