Η εξισορρόπηση της ζήτησης και της παραγωγής ενέργειας στα σύγχρονα έξυπνα δίκτυα με αυξημένη διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι ένα μεγάλο πρόβλημα, για τη λύση του οποίου απαιτούνται περίπλοκοι μηχανισμοί για την αποτελεσματική διαχείριση της ζήτησης ενέργειας (DSM). Σε αυτή τη διατριβή, προτείνουμε μηχανισμούς για το σχηματισμό συνεταιρισμών ευφυών πρακτόρων που προσφέρουν υπηρεσίες DSM μεγάλης κλίμακας, και παρουσιάζουμε ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο λειτουργίας. Τα σχήματα λαμβάνουν υπόψη τα ατομικά κόστη μετατόπισης κατανάλωσης και ανταμείβουν τους συνεισφέροντες ανάλογα με την αποδοτικότητα τους. Επίσης, για να επιτρέψουμε τον αποκεντρωμένο συντονισμό των συνεταιρισμών καταναλωτών-παραγωγών ενέργειας,συνδυάζουμε έναν αυστηρά αρμόζοντα κανόνα βαθμολόγησης με ένα κρυπτονόμισμα βασισμένο σε “αλυσίδα από μπλοκ” (blockchain). Επιπλέον, προτείνουμε αλγόριθμο για φόρτιση και αποφόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων που προωθεί επιχειρηματικά μοντέλα που κάνουν χρήση της δυνατότητας των ηλ. οχημάτων να αποθηκεύουν ενέργεια. Συμπληρωματικά, για να αξιολογήσουμε την αβεβαιότητα των συμμετεχόντων, και να προβλέψουμε σωστά τη μελλοντική τους συμπεριφορά, υιοθετούμε τεχνικές μηχανικής μάθησης. Τέλος, παρέχουμε μεθοδολογία για την παροχή υπηρεσιών διαχείρισης ζήτησης (DSM) μεγάλης κλίμακας βασισμένη σε αρχιτεκτονική διαδικτύου των πραγμάτων (IoT). Τα αποτελέσματα από τις προσομοιώσεις που χρησιμοποιούν δεδομένα από τον πραγματικό κόσμο, δείχνουν ότι η χρήση των προτεινόμενων μεθόδων σε συνθήκες μεγάλης κλίμακας μπορεί να ωφελήσει σημαντικά τους τελικούς χρήστες, το δίκτυο, και το περιβάλλον.