可再生能源电源作为清洁环保电源,有利于推动电力行业的节能减排。由于可再生能源固有的波动性和不确定性,使得利用可再生能源发电的分布式电源单机接入电网成本高、管理困难,微网和虚拟电厂是目前解决多个分布式电源并网问题的两种主要方法。随着含风、光等可再生能源的分布式电源渗透率增大,如何合理利用常规机组实现虚拟电厂出力稳定和低碳排放,并使两者均获得最大收益有着的重要现实意义。本文首先介绍了现有碳排放权交易机制,总结了碳排放权初始分配方法,并提出一种考虑区域环境容量裕度的初始碳排放权分配方法。通过算例比较了各分配方法的优劣。在无电力市场情况下,本文假设虚拟电厂参与清洁发展机制交易,而常规机组参与碳排放权交易市场,分别构建了虚拟电厂单独出力模型以及虚拟电厂与常规机组合作出力模型,分析了虚拟电厂与常规机组由于碳排放、备用、发电成本等方面具有互补性而形成的合作空间。模型采用场景分析法处理虚拟电厂出力不确定性,基于Shapley值进行合作收益分配。研究了碳排放模式、常规机组类型、虚拟电厂对其可再生能源的预测精度、碳排放价格等因素对虚拟电厂与常规机组的合作影响,为虚拟电厂与常规机组合作谈判提供了一种定量分析的方法。本文还研究了虚拟电厂与常规机组参与多时间尺度滚动市场及面临不同电价机制时的合作博弈模型。模型同时考虑了虚拟电厂出力不确定性和价格波动,分析了虚拟电厂与常规机组的合作空间和各自的电量分配策略。算例采用真实电力市场数据,得出虚拟电厂与常规机组在多级市场中合作收益和电量分配策略；分析了虚拟电厂出力预测精度和溢价电价水平对合作空间及分配策略的影响,算例结论为虚拟电厂参与电力市场和与常规机组在多市场环境下的谈判提供了一种理论依据。