能源系统是一个主要为最终用户提供能源服务的系统。 从系统结构上来看，IPCC将能源系统定义为与能源生产、转换、交付和使用有关的所有组成部分。 能源经济学领域包含能源市场，并将能源系统视为以热、燃料和电的形式满足消费者对能源需求的技术和经济系统。

　　前两个定义考虑了需求侧的度量，包括采光、翻新建筑隔热、被动式太阳能建筑设计，以及社会经济因素，如能源需求管理，甚至包括远程办公。而第三个定义则不考虑这一方面。同时，第三个定义也没有解释在许多发展中国家具有重要意义的传统生物质能的非正规经济部分。[1]

　　因此，对能源系统的分析跨越了工程学和经济学的各个学科。 将这两个领域的概念结合起来形成一个连贯的描述，特别是涉及宏观经济动态的领域，是非常具有挑战性的。[2][3]

　　随着新的法规、技术和实践投入使用，能源系统的概念也在不断演变——例如，排放交易、智能电网的发展以及能源需求管理的更广泛应用。

　　从结构的角度来看，能源系统就像任何一般的系统一样，由位于同一环境中的一组相互作用的部分组成。[4]这些组成部分衍生自工程学和经济学中的观点。从过程的角度来看，能源系统“由在一个复杂的社会框架内运行的一套综合的技术和经济活动组成”。[5]能源系统的组成和行为的识别取决于环境、分析目的和所研究的问题。因此，能源系统的概念是一种抽象概念，通常先于某种形式的基于计算机的研究，例如构建和使用合适的能源模型。[5]

　　从工程角度来看，能源系统可以表示为一个流动网络：顶点映射到电站和管道等工程组件，以及边缘映射到这些组件之间的接口。这种方法允许相似或相邻组件的集合聚合起来，并将其视为一个集合来简化模型。一旦这样描述，能源系统模型可以应用流网络算法，例如最小成本流算法。[6]组件本身可以被视为简单的动态系统。[7]

　　相反，相对纯粹的经济建模可以采用只提供有限工程细节的部门算法。国际能源机构公布的部门和分部门类别经常被用作这一分析的基础。2009年，一项关于英国住宅能源部门的研究将技术成熟的Markal模型与其他几个英国部门住房存量模型进行了对比。[7]

　　国际能源统计数据通常按运营商、部门和子部门、国家进行细分。[8]能源载体（又称能源产品）进一步分为一次能源和二次（或中间）能源，有时也分为最终（或最终用途）能源。公布的能源数据集通常会进行调整，使其内部保持一致，这意味着所有能源的存量和流量必须平衡。国际能源机构定期发布能源统计数据和能源平衡，这些数据的详细程度和成本各不相同，同时国际能源机构根据这些数据提供中期预测。[9][10]能源经济学中使用的能源载体概念与物理学中使用的能源定义是截然不同的。

　　根据所研究的问题，能源系统的范围可以从地方、市政、国家和地区到全球。研究人员在他们对能源系统的定义中可能包括也可能不包括需求侧的度量。例如，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)就包含了需求侧的度量，除此之外，星空体育登录在运输、建筑、工业和农业的部分环节中涵盖了这些措施。[11][11]

　　家庭消费和投资决策也可以包含在能源系统的范围内。考虑这些并不常见，因为消费者的行为很难描述，但趋势是将人为因素纳入模型。家庭决策可以用有限理性和基于代理的行为的技术来表示。[12]美国科学促进协会（AAAS）特别主张“应该更加注意将除价格和收入驱动行为以外的行为考虑纳入[能源系统的经济模型]中”。[13]

　　重要的是要认识到，能源的使用本身不是目的，而是为了满足人类的需求和愿望。能源服务是能源系统提供手段的目的。[14]

　　能源服务可以被定义为通过能源消耗提供的或者本可以这样提供的设施。[14]更明确地说:

　　在可能的情况下，应根据能源服务的供给来定义需求，其特点是以适当的强度为特征——例如，在空间加热的情况下，空气温度或照度的勒克斯水平。这种方法有助于对供应问题做出更大的潜在反应，包括使用能源被动技术——例如，改造隔热和采光设备。[15]

　　关于人均能源服务以及此类服务如何促进人类福祉和个人生活质量的考虑，对于可持续能源的讨论至关重要。生活在能源服务消费水平较低的贫困地区的人们显然会从更多的能源使用中受益，但对于那些消费水平较高的人来说，情况并非如此。[16]

　　能源服务的概念促进了能源服务公司(ESCo)的兴起，这些公司签订合同，向客户提供长期的能源服务。ESCo可以自由选择最佳方式提供能源服务，包括对相关建筑的热性能和暖通空调设备进行投资。[17]

　　ISO 13600、ISO 13601和ISO 13602形成了一套涵盖技术能源系统（TES）的国际标准。[18][19][20][21]尽管这些文件在2016年之前被撤回，但它们为技术能源系统的正式化提供了有用的定义和框架。这些标准描述了一个能源系统，该系统被分解为供应和需求部门，由可交易的能源商品(或能源产品)的流动联系在一起。每个部门包括有一套投入和产出，一些特意产生的副产品的和一些有害的副产品。部门可以进一步划分为子部门，每个子部门都有一个明确的目的。需求部门最终会向消费者提供能源相关的服务。