面对发电侧、输电侧、用电侧的诸多挑战，电力系统亟需转型升级。
从发电侧看，我国的电源结构仍以化石燃料发电为主。虽然在未来几十年的降碳过程中，化石能源发 电量在总发电量中的占比势必逐步降低。但考虑到我国存量化石燃料电厂中大部分仍有相当长的使用寿 命，而且化石燃料电源作为优质、可调控的保底电源的作用尚不可替代。因此化石燃料电厂短时间内无 法全面退出。一方面，在化石燃料电厂有序减少的过程中，需要解决在深度调峰、热电解耦改造中如何 保证化石燃料电厂安全稳定运行的问题。另一方面，在大力发展光伏、风电等可再生能源过程中，需要 解决以电力电子设备为主的新能源并网带来的系统惯量降低和对电网的弱支撑性问题。
从电网侧看，主要的挑战来自于现有的电网结构和运行模式很难满足高比例新能源的调度和消纳问题。 新能源发电具有显著的随机性、波动性和不可控性。以我国西北电网为例，风电的日波动最大可达到30003 万千瓦以上，已经相当于一个中等省份的用电负荷。新能源发电目前还是“靠天吃饭”，缺乏短时间尺度的 精确预测能力和人为控制手段。现有的电网运行调控体系，缺乏对分散化、并网层级多元化的新能源电源的 观测、感知和调控手段，电网的电力电量平衡难度增大，电网的灵活性、可靠性和安全性将受到严重挑战。
从用电侧看，随着终端用能电气化水平的提升，电能占终端用能消费的比重将逐步加大。用电负荷将呈 现形态多样化，与电网双向互动需求复杂化的趋势。例如新能源汽车、分布式储能、电制热/冷、虚拟电厂 等新型负荷既是电力的使用者，又是具备向电网供电能力的供应者。电能在新型负荷与电网之间可以双向流 动，而且用户可以结合自身用能特点主动调节用电曲线，参与供需互动。如果能够利用新型负荷参与电网调 节，理论上可以大幅降低电力投资，但目前针对灵活负荷的控制技术手段和政策机制都还不支持这一目标的 实现。
例如，根据专家预测，2030年我国电动汽车保有量将达到80004万辆，这就相当于提供了8000万台移 动储能所蕴含的巨大调控潜力。但目前电动汽车的充电大部分还处于无序充电的状态，不仅未能发挥出调控 能力，而且大量电动汽车晚间集中充电还有可能给电力系统造成额外的冲击。
