مزایای فنی، اقتصادی و زیست محیطی منابع پراکنده بخصوص منابع مبتنی بر تجدیدپذیرها سرعت ورود این منابع در بسیاری از سیستم¬های قدرت را افزایش داده است. با وجود این افزایش نفوذ، این منابع در سیستم¬های قدرت چالش¬های جدیدی را فراروی بهره¬برداران سیستم قرار می¬دهند. امکان تغییر جهت توان در برخی از فیدرهای توزیع، متغیر و غیرقابل پیش¬بینی بودن خروجی منابع تجدیدپذیر و عدم امکان ورود مستقیم منابع به بازار برق از جمله¬ی این چالش¬ها است که ضمن کاهش انگیزه¬ی مالکین منابع برای سرمایه¬گذاری بیش¬تر و عدم بهره¬برداری کامل از مزایای منابع پراکنده، می¬تواند منجر به مشکلات جدیدی در عملکرد سیستم¬های قدرت شود. یکی از مفاهیم جدیدی که برای حل این چالش¬ها و امکان بهره¬وری هرچه بیش¬تر از منابع مطرح شده است، ایجاد ساختاری برای مدیریت و بهره¬برداری هماهنگ منابع توزیع شده در یک سطح جغرافیایی بزرگ تحت عنوان نیروگاه مجازی است. نیروگاه مجازی مجموعه¬ای از واحدهای قابل کنترل غیرمتمرکز و توزیع شده در یک وسعت جغرافیایی است که هر واحد می¬تواند شامل منابع تولیدی تحت مالکیت مصرف کننده¬ها یا تولید کننده¬های مستقل، بارهای قابل کنترل و سیستم¬های ذخیره¬ساز انرژی باشد. مدیر نیروگاه مجازی از طریق بستر مخابراتی مناسب، نرم¬افزارهای مدیریتی و الگوریتم¬های بهره¬برداری، برای رسیدن به بیش¬ترین منفعت اجزای تشکیل دهنده و بهترین عملکرد سیستم واحدها را به صورت هماهنگ بهره¬برداری و مدیریت می¬کند. با تحقق نیروگاه مجازی، علاوه بر امکان استفاده¬ی بهتر از مزایای بالقوه¬ی منابع پراکنده، راه مناسبی برای ورود منابع پراکنده به انواع بازار برق فراهم می¬شود. به این منظور طراحی مدل و الگوریتم¬های بهره¬برداری کارآمد برای حداکثر کردن سود نیروگاه مجازی اهمیت ویژه¬ای دارد. بر این اساس هدف این پایان¬نامه مروری بر تعاریف و مفاهیم نیروگاه مجازی و بررسی ابعاد و جنبه¬های مختلف آن و معرفی برخی از مدل¬های ارائه شده برای بهینه کردن عملکرد نیروگاه مجازی است. به علاوه در این پایان¬نامه با تجمیع و تکمیل مدل¬های مذکور مدل جامعی برای بهره¬برداری بهینه از یک نیروگاه مجازی مقیاس بزرگ پیشنهاد می¬شود که در آن با در نظر گرفتن هم¬زمان منابع و بارهای الکتریکی و حرارتی، ذخیره¬سازهای انرژی الکتریکی و حرارتی، انواع تکنولوژی منابع پراکنده و خودروهای الکتریکی و شرکت نیروگاه مجازی در هر دو بازار انرژی و رزرو، سود آن با توجه به قیود واحدها و قیود امنیت شبکه حداکثر می-شود. مدل جامع پیشنهادی در دو قالب برنامه¬ریزی قطعی و احتمالاتی scpbuc فرمول¬بندی و روی شبکه¬ی توزیع تست 33 باس پیاده¬سازی و نتایج آن مورد بررسی قرار می¬گیرد. در برنامه¬ریزی احتمالاتی عدم قطعیت در پیش¬بینی بار مصرفی و توان خروجی منابع خورشیدی در نظر گرفته می¬شود.