1992年获清华大学电力系统及其自动化和现代应用物理专业理工双学士，1996年获清华大学电机系电力系统及其自动化专业博士。2007年9月到2008年9月，美国华盛顿州立大学电机工程与计算机科学学院任访问学者。现为清华大学电机系教授，清华大学教务处副处长，清华大学能源互联网能量管理与调控研究中心主任，清华-伯克利深圳学院（TBSI）环境科学与新能源技术研究中心副主任，TBSI智能电网与可再生能源实验室主任，国家级教学名师，中组部万人计划科技领军人才，国家杰出青年基金获得者，美国电机与电子工程师学会（IEEE）会士，英国工程与技术学会（IET）会士，国家百千万人才工程入选者，国家有突出贡献中青年专家，国务院特殊津贴专家。能源互联网香山科学会议的发起人和执行主席，IEEE能源互联网与能源系统集成会议创会主席。IEEE能源互联网技术委员会首届主席，WFEO能源委员会副主席，WFEO能源互联网工作组主席，中国电机工程学会能源互联网首届第一副主任，IEEE智能电网电压控制工作组主席，IEEE Trans on Smart Grid、IEEE PE Letter、Applied Energy、IET RPG等多本电力能源领域著名国际期刊的编委和编辑，CSEE JPES副主编，JICEE中方主编，多本中文杂志的编委。曾获国家科学技术进步奖一等奖1项（排名1）、国家技术发明二等奖1项（排名2）、国家级教学成果一等奖2项（分别排名1和3），科研成果两次入选中国高校十大科技进展。发表论文500余篇，被SCI收录的学术论文120余篇，论文引用1万余次。合著5部，拥有美国专利15项、中国发明专利100余项。

1997年1月在清华大学电机系留校任教至今，长期从事电力系统调度与控制、智能电网和能源互联网技术领域的科研与教学，特别聚焦于能量管理系统、自动电压控制和综合能源系统等方向。承担了973、863、科技支撑计划、重点研发计划、自然科学重点基金、国家杰青基金、中英联合基金等十余项国家级课题。最近20年，他与他的团队研发出被称之为“电网运行之大脑”的能量管理系统（EMS），在我国70多个地区以上电网控制中心得到广泛应用，该成果入选2007年度中国高校十大科技进展，2008年获国家技术发明二等奖（第二完成人）。主持研制出系统级自动电压控制系统（AVC），已经在我国6个大区电网控制中心（占全国6/7）、22个省级控制中心（占全国2/3）和6个大型风电基地（占全国3/4）投入运行。根据2015底的统计，被AVC接入控制的水火发电机的容量为755GW，约占全国水火发电总容量的56%。被AVC接入控制的风电机组的容量为48.7GW，约占全国风力发电总容量的37%。承担了已投运的全部8条交直流特高线路近区电网电压控制。同时，该AVC系统成功输出到美国最大区域电网PJM，用于控制包括美国首都华盛顿特区和东部十三个州的电网电压（包含13000多个节点、19000多条支路、5500多个复杂预想事故），实现了美国首例复杂电网电压控制，是我国先进电网控制系统首次出口美国。该成果入选2016年度中国高校十大进展，2018年获国家科技进步一等奖（第一完成人）。