In de moderne wereld maken de bezorgdheid over het milieu en de stijgende vraag naar elektriciteit het gebruik van schone energie noodzakelijk - van de zon, wind en de productie ervan op meerdere gedistribueerde locaties. De 21e eeuw heeft een herstructurering van het conventionele elektriciteitsnet nodig, zowel qua infrastructuur als qua werking, om het moderne "slimme net" te ontwikkelen. De slimme netten van de toekomst zullen worden geïntegreerd met informatie- en communicatietechnologieën (ICT) om de vraag naar elektriciteit op een schone, economische, duurzame en milieuvriendelijke manier te ondersteunen. Het moet intelligent zijn – om energie uit verschillende bronnen te beheren en te distribueren naar talloze locaties waar energie nodig is. Het is in deze evenwichtsoefening dat technieken van kunstmatige intelligentie nodig zijn. Het werk in dit proefschrift maakt de identificatie en het gebruik van energieflexibiliteit mogelijk die door consumenten wordt aangeboden. Op fysica gebaseerde machineleuning wordt gebruikt om flexibiliteitsidentificatiemodellen te ontwerpen, en versterkingsleuning wordt gebruikt om besturingspolicies te leren om deze flexibiliteit te gebruiken. Dit proefschrift bestudeert drie verschillende smart grids-toepassingen, namelijk huishoudelijke verwarming, industriële processen en EV-opladen. Voor het geval van EV-laden wordt ook een synthetische datagenerator ontwikkeld.