今天，发电、输电和用电的方式均不够高效。由于效率低下，从一次能源到有效电力消费的整个能源链中，损失了大约80%的能源。为了应对挑战，人类需要新的基于电力价值链的解决方案：发电量必须增加，但同时必须减少温室气体排放，输电、配电和用电必须更加高效。
为了实现日益增加的可再生能源的并网，同时显著提高能源价值链的效率，需要大幅调整整个电力系统及其结构形式和运行方式。这种未来的系统就是“智能电网”。智能电网的设计必须满足全球社会的四大要求：容量、可靠性、效率、可持续性。
据国际能源署预测，未来20年，全世界每周将要增加一座1 GW的电厂和相关电网设施，未来的电力系统必须以经济的方法应对这种容量的增加。
输电量越大，系统运行就越接近稳定的极限，但停电或甚至较小的扰动事故也越来越难以令人接受，电力系统的可靠性始终是工程技术人员关注的重点，在过去几十年取得了很大的进步，但断电的风险依然存在。更加可靠的电力供应不仅有助于经济发展，提高生活质量，而且也对气候变化有着积极影响。如果电力系统能安全地处理和稳定电网扰动，则系统将要求较少的备用电厂，也就意味着更低的排放。
国际能源署预测，未来20年，增效节能将能更好地遏制二氧化碳排放，其效果超过所有其它减排方案的总和。令人难以置信的是，企业不愿意在增效节能方面进行投资。增效节能的投资一般在两年内即可通过节约下来的能源开支收回成本，商业机构往往不会放过这种快速回报的投资机会。其中一个主要障碍是许多家庭、企业、公共机构缺乏对增效节能设备的了解，再加上其它各种可选方案，用户更加困惑不解。目前，缺乏有效的激励机制。
采用太阳能、风能、潮汐或地热能发电，无疑是避免二氧化碳排放的有效方法。人们希望，随着技术的改进、转换效率的提高以及生产成本的下降，这些能源对未来能源的贡献将会增加。间歇式风力发电是电网稳定的另一大挑战，需要增加额外储备。连接遥远的海上风电场的风电，也需要相应的技术。能源储存将最终帮助克服间歇性的供电问题，高压直流电缆技术则是跨海输电的办法。
最终的影响来自最终用户，取决于其希望消耗能源的数量和方式。按照现在的能源成本和高、低电价，鼓励节约能源或在低电价时段用电的作用有限。现在的技术可以让用户清晰地了解任一时刻的实时用电情况及其相应的电费。这对了解发电厂与用户之间的需求响应关系，减少所需备用电力作用重大。
