经过十余年的蓬勃发展，中国已经成为了令世界瞩目的高铁大国。2012年至2016年，中国高铁年运营里程连续蝉联世界第一。
我国高铁建设虽然在多方面处于国际领先地位，但是距离真正的高铁强国还有一定的距离。高铁包括机械、电气、计算机在内的三大领域、九大核心技术，其中最为核心的是软件技术，包括逆变器控制软件、通讯信号软件，外国大公司是绝对不会转让的。如果不掌握核心技术，那么我国在高铁建设中必遭外国企业掣肘。因此，出于国家战略安全和经济成本的考虑，中国高铁想要真正做强，必须要掌握核心的技术。在这方面，中国标准动车组无疑是一个成功的例子，2017年，中国标准动车组通车以350km/h的时速再次问鼎运营速度世界之冠。但在下一代高铁技术，如电力电子牵引变压器和配套设施上还需要下大力气投入研发。
《铁路“十三五”发展规划》提出“2020年全国高速铁路网覆盖80%以上的大城市、营业里程3万公里”的目标。要在如此高密度的条件下实现高效、高速运行，高铁智能化是一个重要方向。智能化包括数字化、自动化和网络化。具体来说，数字化是指数字控制、计算机控制；自动化包括自动驾驶等；网络化则旨在为乘客提供移动互联网等服务。
绿色化是交通领域未来发展的普遍趋势，也是我国实现可持续发展的重要举措。绿色交通，首先是实现能源消费类型从燃油到电气的转变，以减少环境污染物的排放；其次，必须要满足“两高一低”，以真正达到环境保护的目标。“两高”是指高效率、高功率密度。反之，低效率的交通会造成能源的浪费，低功率密度则会造成移动负载的体积和重量过大，从而大量消耗能源。“一低”是指低成本，成本过高，则难以进行市场化，从而失去应用前景。
对于绿色和智能化交通的发展，两个关键技术将发挥至关重要的作用。
一是下一代半导体技术。所谓“一代器件一代产品”。从可控硅到IGBT，再到宽禁带半导体（SiC/GaN），新一代器件突破了硅器件在电压、频率和温度上的限制，不断取代旧一代，作为底层、核心的技术推动电力电子领域的革新。如果不注重新技术革命的发展、底层技术的突破，则顶层设计再好也可能被推倒重来，造成时间和资源上的浪费。要想实现创新发展，实现科技强国，我们在进行完善的顶层设计时，必须同时关注底层技术革命，遵循顶层设计和底层革命相辅相成的原则。
二是直流技术。直流和交流技术究竟孰优孰劣，自爱迪生与特斯拉之争以来已经被讨论了一百余年。现如今，交流技术被更广泛地应用于社会的各个方面。但随着电力技术的发展，以及性能要求的进一步提高，交流输电的局限性逐渐暴露。例如，在目前的高铁和电气化铁路供电系统中，一般采用单相交流电，所以三相输电线必须经过复杂的换相过程来平衡线路中单相电压的频繁切换，增加了技术难度，并降低了系统可靠性。
近年来，伴随着底层器件新革命的爆发，直流在诸多领域展现出优于交流的性能。因此，直流被认为是属于未来的电力技术，将在输电、配电和家电等各个领域发挥重要作用。我国已在大型直流系统的应用中创下多个成功案例，例如高压直流输电，中压直流船舶推进等。未来，船舶直流电压等级将进一步提高到6kV、10kV，甚至15kV。此外，在地铁和电车上一直采用直流技术，未来的家庭供电系统也将同时配备USB接口、单相插座和48V直流插座，利用家电内部的逆变装置实现交流变频供电。
直流化也应该是未来高铁发展的重要方向，将推动高铁性能指标进一步提升。首先，直流将避免过分相的困扰，提高系统稳定性。其次，在列车密集路段，直流将避免交流系统中电压频率震荡的问题。目前，直流化最大的挑战是故障保护问题，即在直流电压没有“自然过零点”的情况下如何迅速灭弧、可靠分断故障电流。这就需要研制更灵活、可靠的直流断路器，并设计与其配套的故障检测技术和保护策略，需要一套顶层设计方案。
