以智能配电网为例，它被分成许多片(Cell)，每个Cell中有许多由片内通信连接起来的INAs(如继电保护、分布式电源(DER)等)，这些代理能够收集和交流系统信息，可以对局部控制作出自主决策(如继电保护)，也可以通过Cell中的配电快速仿真与建模(DFSM)协调做出决策(如电压调节与无功优化、网络重构);同时各片之间有通信联系，由装有DFSM的配电调度中心协调各片的决策;进而输、配电调度中心之间也通过通信联络起来，装有输电快速仿真与建模(TFSM)的输电调度中心，根据整个系统的要求协调决策，实现跨地理边界和组织边界的智能控制，使整个系统具有自愈功能和强抗扰能力。
在智能电网中由于能够实时交换信息，使得大量分布式发电(含风能和太阳能等可再生能源发电)和分布式储能在电网中可以即插即用，进而还可参与运行优化;使得用户中可平移负荷，可与电网友好合作(犹如虚拟电源)，帮助电网实现需求侧管理(如削峰填谷)，并在紧急情况下支援电网运行。
通常把分布式发电、储能和需求侧管理统称为DER。如何处理数以万计的DER并应对风能和太阳能等可再生能源发电的间歇性、多变性和不确定性，同时确保电网的可靠性以及人身和设备安全，并激励市场的问题已经历史性地摆在面前。
智能电网要实现前述3个目标并具备前述的特点，所面临的挑战是极其广泛的，涉及许多技术、体制和社会问题。在其发展的各个阶段，从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。厘清其发展过程中关键性的障碍，可以帮助明确如何才能使其最大限度地发挥潜能，从而为国家提供广泛的社会和经济效益。本文试图归纳智能电网关键的挑战性问题。
1)基础设施
2)标准和协议
3)计算机网络(赛博系统)安全
4)运行和规划模型
5)负荷与电源计划安排与调度
6)储能
7)能源效率、需求响应和负荷控制
9)态势感知
10)市场设计
11)法律框架和监管路径
