虚拟电厂（Virtual power plant）是以电网云为基础的分散式电厂，可以聚集各种不同类型技术的电力。主要目的是增强电力调度能力、以及促进电力自由市场交易的活络。目前虚拟电厂在美国、欧洲和澳大利亚均有相关案例。
虚拟电厂是一种汇集多种类型的电源，以提高电网可靠度的系统。电力来源通常由不同类型、可调度和不可调度、可控制或灵活负载的分散式发电系统所组成的集合。这些系统由中央机构控制，并且可以包括微型热电联产，天然气往复式发动机，小型风力发电厂，太阳能发电，河道水力发电厂，小型水力发电，生物质能，备用发电机和储能系统等。
虚拟电厂的优势包括能够在短时间内提供尖峰负载电力或跟随负载的发电。相对于传统的发电厂，虚拟电厂可提供更高的效率和更大的灵活性。更大的灵活性可使系统对波动做出更好的反应，但是其要求较佳的系统优化、控制和安全的通信。
根据Pike Research 2012年的报告，虚拟电厂容量从2011年到2017年增长65%，从全球的55.6GW增至91.7GW，2017年全球收入将从53亿美元增至65亿美元。
另外，虚拟电厂代表着“能源互聯網”。这些系统利用现有的电网来为客户量身定制电力供需服务。 虚拟电厂使用一套复杂的基于软件的系统，为最终用户和分配实用程序最大化价值。它们是动态的，可以实时提供价值，并且可以对不断变化的客户负载状况做出快速反应。
虚拟电厂还可用于为电网运营商提供辅助服务，以帮助维护电网稳定性。辅助服务包括频率调节、负载追踪和提供操作储备。这些服务主要用于维持电力供需的瞬时平衡。提供辅助服务的电厂必须回应电网运营商传来的信号，以响应用户需求水平的变化，在几秒钟到几分钟的时间内增加或减少负荷。
由于辅助服务通常由可控制的化石燃料发电机提供，因此，未来包含太阳能和风能比例很高的无碳电网必须依靠其他形式的可控制发电或消耗，车辆到网格技术就是其中最著名的例子。在这种情况下，连接到电网的分散式电动车辆可充当单个虚拟电厂。通过有选择地控制每辆车的充电速度，电网可以看到净注入或能量消耗，就好像大型电池正在提供这项服务一样。
同样，目前已有厂商研究以热泵或空调来提供电网提供辅助服务。只要保持室内的舒适性，就可以选择性地关闭和打开分散式热泵，以改变其总功率消耗。
由于虚拟发电厂可以并行运行，因此与发电厂相比，虚拟发电厂可以具有更高的鸭子曲线（Duck Curve），这在早晨和傍晚有较高鸭子曲线的电网中尤为重要。但是，分散式性质会产生通信和延迟问题，这可能需要诸如频率调节之类的快速服务。
虚拟发电厂为基于电网云的中央或分散式控制中心，它利用资讯及通讯科技（ICT）和物联网（IoT）设备来整合异构分散式能源，目的是在趸售电力市场上进行能源交易，或为系统运营商提供辅助服务。
