新型电力存储设备将会被用作分布式能源或大型集中式电源。混合发电系统包括大型中央电站和分布式能源，大型中央电站性能特点(例如，耗热率、排放、可靠性等)不同于分布式能源(以绿色发电为主)。不同能源形式相互结合，可以降低成本、提高效率和可靠性，同时减少环境污染。
1.电力电子技术
随着半导体技术的发展，由于电力电子器件具有高可靠性和经济性的优点，已经在不同的输配电网络(T&D)中得到大量应用。电力半导体器件的容量巨大，使得其应用更加经济。
半导体集成电路(SIC)和GaN技术新型材料的研发，使电力电子设备的电流和电压上限比现今使用设备要高很多。这些设备可以运用少量的电子开关器件，就能对线电压进行直接控制。
电力电子技术也将应用于先进能源设备、开关设备、变压器(如无磁或低磁变压器)和发电设备(如微型涡轮机、燃料电池、风力涡轮机、太阳电池板上的栅格)中。将来，电力电子元件可能会使用钻石技术(化学气相沉积聚晶金刚石或阳极边缘)来获得超高电流、超高电压和频率的开关材料。柔性输电、高压直流输电(HVDC)、高速开关和分布式能源的成本也会大大降低。
分布式柔性交流输电系统是一个非常新颖的概念，分布式的串联电阻设备就是一个很好的例子。这些设备结合绝缘线，传输系统获得的负载功率。它们可以与传输系统串联电感或电容，以增加或降低串联阻抗。这就可以更加有效地控制输电网络，降低错误电流，平衡线路电压。
另外，电力电子设备开始在配电系统取代传统变压器，最终到达输电系统，这些电力电子系统开始是在半导体集成电路(SIC)设备的基础上，最终将采用钻石技术。这不仅能够控制电压，还可以利用自动分配控制向输配电网络中注入无功功率。
2.超导体设备
超级VAR同步调相机的出现，预示着商业高温超导(HTS)产品即将投入市场。超级VAR动态同步调相机主要应用于消除电压问题，具体功用如下：
输配电网络的无功补偿；
远距离输电系统的稳态电压调节；
动态功率因数补偿；
减少电压闪变和功率波动，提高电网稳定性。
一般情况下，超导技术会使故障电流加剧，这就要求断路器和故障电流限制器具有更高额定值。随着高温超导同步调相机的商业化应用，新型高温超导(HTS)工业电机和发电机也将会很快实现。特别是当2G电缆用于远距离输电时，这些设备都会影响负载的动态特性。另外，超导装置和第二代电缆还将会带来很大的环境效益。
3.可充电混合动力汽车
可充电混合动力汽车(PHEVs)是21世纪新出现的最重要的电力负荷，对于电网和社会的潜在效益是非常巨大的。
电混合动力汽车从电网获得电能，将大大减少汽油的消耗，同时又加大了对电网的需求量，可以利用无线通信设备控制其充电时间，在用电需求量最低点充电，降低成本，减轻电网负荷。据某地区评估显示，在现有的电力需求和驱动模式的基础上，如果50%的汽车改为可充电混合动力汽车，将会使人均电力需求增加5%~10%，同时提升总的电力能源消耗，PHEVs的优化调度将会要求增加发电厂发电容量来满足电力需求。这也会大大减少电厂的日常“循环”，降低系统的运营成本。
表面看来，可充电混合动力汽车适合作为短期的辅助设备，如作为调整和备用容量。然而大量的PHEVs可以在系统负荷需求量大或紧急状态时，替代少量(约25%)的小容量发电厂。总的来说，适当地调整PHEVs充电和放电的时机，能够提高电力系统的利用率。
4.3.4高级系统部件的效益
高级系统部件的应用，将会提升电网的供电能力，使其供电能力能够满足21世纪日益增长的需求。就输电网而言，柔性输电技术(FACTS)和高压直流输电同步调相机可以提供瞬时电压，以此解决客户面临的电压降低问题。漏电限流器将减少因为传输系统漏电导致的低压现象，同时同步调节器可以限制瞬时高压。
在配电网中，高速转换开关可以瞬间切断分散的电源，用清洁的备用电源来代替。柔性输电技术、分布式能源和微电网技术可以为电网提供瞬时电压和功率，并且可以切断发生故障的负荷，从而保证电网稳定，保持电能质量。
智能电网具有“自愈”的特点，这使得电网的可靠性大大提高。“自愈”能力将通过以下几个互补的关键技术得以实现：
(1)广域的监测系统(WAMS)的瞬时相量测量技术可以对电网的故障和信息实现快速精确的传感计量；
(2)高级部件(如柔性输电、高温超导同步调相机、配电潮流控制设备)可以通过潮流和电压调整，提高电网应对紧急故障的能力；
(3)决策支持系统能使电网“知道”配电网负载何时发生变化，使它能自动迅速地从分布式能源上获取功率，来满足负荷的需求；
(4)分布式能源电力电子接口技术，与通信系统、保护和控制系统一起，可以实现配电网内局部控制和保护，将会大大提高配电网供电的可靠性；
(5)除了DER，智能电网继续运用大型集中式发电技术(化石、水电、风电、地热发电、核电等)。高级系统部件将确保电网能稳定、高效综合地利用多种发电技术。
智能电网可以充分利用高级系统部件的优点，其效率将得到很大提高，电力损耗将减少到最低。例如，电网的超导电缆和设备会节省大量电能，DER技术可以减少远距离输送的电力损耗，并且DER的热电联供将比传统中央发电的效率更高。
高级系统部件的运用将使电网更加环保、高效、清洁。如DG技术中的太阳能和风力发电，燃料电池和超导设备相对于传统的发电方式产生的污染更小。另外，先进的电力传输技术需要的线路更少，这也能减少对环境的影响。
高级系统部件的应用可以降低输送堵塞成本，节省大量费用。它的另一个优势在于方法的多样性，这也会带来巨大效益，例如：
(1)高级系统部件将加强电力销售者和购买者之间的联系，从而创造更强大的市场，使电价降低成为可能；
(2)FACTS设备的使用将延缓成本高昂的输电线路的老化；
(3)FCLS可以减少电网各种损耗；
(4)DER储存将减轻因不必要发电容量剧增而产生的费用。
4.4先进的控制方法
4.4.1控制方法是灵魂
现代化的电网必须有能力提供可靠、安全、高效益、稳定、环保的供电服务。
先进控制方法(ACM)是分析、诊断、预测现代电网运行状况的工具，进而采取相应措施来判断、排除、减少、避免停电和电能质量扰动。这些方法将控制电能传输、分配和消费过程，同时调整有功和无功。从很大程度上来看，ACM技术依赖并作用于其他四个技术领域。除此之外，ACM可以监控必要的组件设备，作出实时反应，并提供各种故障的快速诊断。同时，ACM还可以支持市场定价，加强资产管理。
未来ACM的分析和诊断函数将综合预设专家逻辑和模板，给电网软件在规定的时间范围内自动采取相应行动的权限。因此，在数秒或更短时间内就可以完成相应的动作，不会因为人工分析、决策、行动而延误时机。这种自愈的特点将大幅度地提升电网的可靠性。
ACM需要一个完整、高速的通信体系和相应的通信标准来处理系统分析需要的海量数据。
4.4.2先进控制方法技术现状
支持现有控制系统的通信平台综合运用大量技术，所需信息从传感器传输到控制系统，经控制系统处理后，传输到控制部件。
目前，通信平台还不能满足ACM高速、广阔覆盖范围的需要，也不能为持续发展的智能电网提供开放的网络格局。此外，现今的电网还缺乏大量的智能传感器和控制组件，包括用来测量数据的元件以及控制电子系统的装置。
当前一些ACM技术是受地域限制的，如分站数据可以就近进行实时信息收集，而不用通过系统范围的通信平台进行交换，但是这种控制水平的自动控制策略并没有从系统全局的角度出发。而在智能电网中，这些控制策略是与中心系统相连，使得其他变电站可以共享这些数据。
ACM技术依赖于数据传感和数据传输。当前测量系统参数的传感器刚刚开始从传统的电子/电气设计向固态、高精度高智能、以电子技术为基础、与数字通信系统连接的方向发展。在未来，智能电子装置(IED)必将得到长足发展。
以软件为基础的控制策略在几乎所有工业领域以及大多数ACM领域得到了很大的发展。一些智能电网所需的ACM技术已经被应用或正在发展和研究中。这些技术正慢慢与以下三个重要领域相结合：分布式智能代理、分析工具和操作运营系统。
1.分布式智能代理
分布式智能代理是自适应、自修复、半自动化的控制系统，它可以在变电站水平快速响应，而不受中心控制系统及操作员的限制。多个这样的代理经常联合起来通过互相通信组成多代理系统。这些多代理系统可以完成独立系统不能完成的复杂目标。
2.分析工具
ACM分析工具的核心是软件算法和高速计算机，用以处理分析信息。这个功能决定了它作为ACM控制过程的核心。
3.操作运营系统
智能电网将依靠智能化、自动化的分散控制实现其各部分的功能。ACM将会应用于以下程序或系统中，提供更广泛、更综合的分析。
4.4.3前景展望
先进的控制方法需要先进的综合通信系统的有效运作。今天，许多控制功能在一定程度上需要在有限的地理位置上应用。然而在未来，ACM会更加成熟，将从区域和国家的角度考虑问题，并且将全面应用于全国电网中。在适当的情况下ACM可以分散，并在必要时集中。ACM将实现以下功能。
1.收集数据和监控网络组件
在未来，智能变压器、IEDs和分析工具将测量ACM需要的每个典型数据点的系统和消费者参数。新的低成本设备将提供网络组件状态信息，并将配置和集成ACM，全面评估该系统的状态。这些数据都将通过最近的实时综合通信系统被提交给ACM进行分析。此外，相量测试单元(PWM)，结合全球定位系统(GPS)的时间信号，将在全国范围内发布电网现状和发展中的不稳定状况的早期警告。
2.分析数据
为所有需要的数据点提供接近实时的数据，并提供更强大的处理器来分析这些数据，这样将迅速提高基于软件的分析工具的能力。以下是一些具体的例子。
(1)状态估计和应急分析将在每秒而不是每分钟进行，使ACM和运营商有更多的时间对出现的问题进行反应。这也将支持使用实时传输系统的优化工具。
(2)专家系统可以将数据转换为信息，可用于决策，还可以用于概率风险分析。
(3)负荷预测将利用全系统的配电实时数据以及改进的气象预报技术，在系统、组件和消费水平进行高准确性的负荷预测。
(4)概率风险分析。在系统高压力期间，意外中断时，设备的维修服务将给出发生事故的危险程度。实时的操作风险指示，将提供给区域和地方的操作中心，以帮助运营商进行决策。
(5)网络建模与仿真将使运营商在“假设”的条件下从确定性以及概率的观点相对准确地采取行动。
3.诊断并解决
使用强大的高速计算机提供接近实时的数据处理，通过专家诊断，解决现有的、潜在的在系统、子系统和组件水平上的问题。每个解决方案成功的概率也将确定，其结果将提供给操作员。ACM的此项功能将在地方、区域和全系统各级根据需要发挥作用。
4.在适当的时候采取自主行动
许多年来继电保护自主响应系统故障存在着许多问题。然而在智能电网中，在加入实时通信系统与先进的分析技术后，将取得重大进展，其在检测和响应故障中能够自主行动。它们将减轻现有问题的传播，修改系统配置、状态和潮流，防止突发的和预测到的问题。控制方法结合了本地控制系统并集中在总体结构中，继电保护装置的设置将会被调整，以满足实际系统的实时状况。
5.向操作员提供信息和操作
除了向控制设备提供启动信号外，ACM还可以向操作员提供信息。这些信息将有助于两个不同的方面。首先，控制系统收集到大量资料对于操作员具有重要的价值。这些数据将会被筛选，并向先进可视化方案提供，以建立一个有效的人机界面。这些可视化的程序将减少大量的数据表示，使运营商能够对系统状况一目了然。其次，这些数据将辅助决策，当控制算法建议操作员需要采取某些行动时，它会提供进行这种操作成功的概率。此外，当控制器件采取自主行动时，行动结果将报告给运营商。
6.与其他企业联合，强化现有技术
大部分ACM收集的数据和通过分析取得的成果，对于其他企业整个的流程和技术来说具有重要的价值。二级结果反馈将强化控制方法，以获得更多的信息，进一步完善现代电网的自我修复能力。以下有一些例子证明ACM可以强化现有的程序和技术。
负荷预测和系统规划——具有广泛、实时加载数据将不再需要过去负荷估计，将提供准确的同步加载数据，从而更准确地进行预测。准确的负荷预测将优化决策过程。
