能源系統主要是為了提供一個系統的能源服務到最終用戶。從結構角度來看，IPCC第五次評估報告將能源系統定義為“與能源的生產、轉化、輸送和使用有關的所有組件”。能源經濟學?領域包括能源市場，并將能源系統視為滿足消費者對熱量，燃料和電力形式的能源需求的技術和經濟系統。

前兩個定義考慮了需求方面的措施，包括采光，加裝的建筑保溫材料和被動式太陽能建筑設計，以及社會經濟因素，例如能源需求管理甚至遠程辦公，而第三個則沒有。第三點也不能解釋傳統生物質能在許多發展中國家的非正規經濟。

因此，能源系統分析涵蓋了工程和經濟學學科。將這兩個領域的思想融為一體以形成連貫的描述，尤其是在涉及宏觀經濟動態的領域，是具有挑戰性的。

隨著新法規，新技術和新實踐的投入，能源系統的概念也在不斷發展，例如，排放交易，智能電網的發展以及對能源需求管理的更多使用。

從結構的角度來看，能源系統就像任何通用系統一樣，由位于環境中的一組相互作用的組成部分組成。這些組成部分源于工程和經濟學中的觀點。從過程的角度看，能源系統“由在復雜的社會框架內開展的一系列技術和經濟活動組成”。能源系統的組成和行為的識別取決于情況，分析的目的以及所研究的問題。因此，能源系統的概念是一種抽象通常在某種形式的基于計算機的調查之前，例如構建和使用合適的能源模型。

從工程角度看，能源系統適合作為流動網絡來表示：頂點映射到諸如電站和管道的工程組件，而邊緣映射到這些組件之間的接口。這種方法允許將相似或相鄰組件的集合進行匯總并視為一個組件以簡化模型。一旦如此描述，就可以應用流網絡算法，例如最小成本流。組件本身就可以視為簡單的動力系統。

相反，相對純凈的經濟模型可以采用僅具有有限工程細節的部門方法。國際能源機構發布的部門和子部門類別通常用作此分析的基礎。2009年對英國住宅能源行業的研究將使用技術含量高的Markal模型與英國多個部門住房存量模型進行了對比。

國際能源統計數據通常按運營商，行業和子行業以及國家分類。能源載體進一步分類為一次能源和二次（或中間）能源，有時還包括最終（或最終使用）能源。通常對已發布的能源數據集進行調整，以使其內部保持一致，這意味著所有能源儲備和流量必須保持平衡。IEA定期發布詳細程度和成本各不相同的能源統計數據和能源平衡，并根據這些數據提供中期預測。能量載體的概念，用于能源經濟學與物理學中使用的能源定義截然不同。

能源系統的范圍可以從地方、城市、國家和地區到全球，取決于所調查的問題。研究人員可能會也可能不會在能源系統定義中包括需求方措施。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）這樣做了，但是在有關運輸、建筑、工業和農業的不同章節中涵蓋了這些措施。

家庭消費和投資決策也可能包括在能源系統的范圍之內。由于難以描述消費者行為，因此這種考慮并不常見，但趨勢是將人為因素納入模型。家庭決策可以使用有限理性和基于主體行為的技術來表示。