当前,虚拟电厂正汇集点多面广的负荷侧可调节资源,在我国迅速兴起。作为面向分布式能源聚合的微型智慧能源管家,虚拟电厂很好地融入了我国双碳目标下新型电力系统的建设进程,并以自下而上的方式在需求侧破局,助力我国供需双侧逐步放开的电力市场体系建设。蓄热式电采暖凭借其电热双侧的调控灵活性,在实现新能源的就地消纳、缓解供暖期热电机组的运行热约束等方面具备显著优势,近年来在北方地区的电能替代工作中得到了大规模的推广应用。其中,张家口尚义地区汇集了全国最大的负荷侧蓄热电锅炉资源,正依托冀北虚拟电厂平台及张家口柔性需求响应示范区的建设,打造全电清洁供暖示范县。本文首先对虚拟电厂在国内外的发展背景,虚拟电厂的基本原理与调控框架,虚拟电厂参与电力市场的运营模式进行梳理,然后以尚义含蓄热电锅炉的虚拟电厂为实践依托,对虚拟电厂的调度与运营模式开展了三部分研究。一是对蓄热电锅炉等分布式能源进行数学模型建立,在此基础上构建虚拟电厂对分布式能源的聚合调度模型,并在冀北清洁供暖四方交易机制下进行算例分析,设置不同的优化场景对模型的有效性进行验证:二是考虑建筑散热及用户热舒适度约束,对热负荷的调节空间进行量化挖掘,构建含热电机组、风电、蓄热电锅炉等资源为主体联合供暖的虚拟电厂电-热协同调度优化模型,并依据尚义地区的历史供暖期实际数据对风电出力,气温等不确定变量进行多场景模拟,通过改进惯性权重的粒子群算法对上述电热联合调度模型进行算例求解与分析,验证了模型对于实现电-热协同优化的有效性;三是面向当前国内需求响应市场机制的最新建设情况,对虚拟电厂参与负荷侧调峰市场及多虚拟电厂参与的日前需求响应配合现货市场出清的两类运行优化进行研究,并分别依据华北第三方调峰辅助服务市场的实际数据及IEEE-14节点系统进行算例分析。对虚拟电厂在不同市场环境下的运营模式及优化效果进行了仿真验证。最后,结合上述研究过程,对我国虚拟电厂当前及未来的不同发展阶段,虚拟电厂在未来能源系统中的定位,提出了一些思考与展望。