用于系统特性分析或控制、优化设计。发电系统是将其他形式的一次能源转换为电能的相关设备及控制系统。常见的发电系统包括火力发电系统、水力发电系统、核能发电系统、微型燃气轮机发电系统、燃料电池发电系统、风力发电系统、太阳能光伏发电系统和其他可再生能源发电系统等。

常规发电系统一般由原动机、发电机、调速器、励磁机等元件组成。根据具体一次能源及能量转换方式的不同，涉及不同的元件。例如，火力发电还包括透平、调速器等；太阳能光伏发电等静止式发电系统不包含原动机和励磁机，但包含电力变换器、光伏电池阵列、电池组等元件；风力发电系统还将涉及叶片、齿轮箱等元件。发电系统数学模型由这些元件的数学模型组成。

完整的发电系统数学模型涵盖多个时间尺度的不同能量转换过程，包括一次能源转换为机械能，机械能通过发电机转换为电能，一次能源直接转为电能（如光伏）等，需要满足各种物理定律，如能量守恒定律。在实际应用的时候，需要根据应用的目的选择繁简不一的数学模型，以突出关注的主要特性，简化分析或设计。例如，当考虑水电机组发电过程中的水击详细过程时，需要对引水管道和水流过程建模，一般采用带分布参数的偏微分方程来建模；而仅需考虑机电暂态特性时，则只需要采用集中参数的传递函数（或微分方程）模型即可。

发电系统数学模型按时间尺度一般分为静态模型、小扰动模型、机电暂态模型、电磁暂态模型、长时间动态模型、分布参数模型等。①静态模型只关心稳态解，不关心状态变化过程，采用代数方程组表示。②小扰动模型采用线性微分系统或线性微分代数方程组表示。③机电暂态模型、电磁暂态和长时间动态模型一般采用（非线性）微分方程或者微分代数方程组表示，若考虑控制或者切换过程，还应加入离散动态方程或逻辑动态方程。④分布参数模型则采用偏微分方程组表示。