表示能源系统的活动与关系的一种工具，用网络图的形式对能量在系统中的实际流动过程进行的描述。描述能源需求估计、能源转换工艺、燃料构成，以及为了满足这些要求所需要的资源等构成的参考能源系统。是描述一个国家或地区某一年的实际能源系统的几何模型，可由其推导出最优能源结构和能源投入产出模型。

1975年，美国布鲁克海文国家实验室为研究美国能源问题而提出的参考能源系统是较早提出的典型的能源系统网络图。在此基础上，考虑技术的进步和能源需求变化等因素，该实验室又分别构造出1980、1985、1990、2000年的参考能源系统。

一个国家或地区从能源的生产、供应到消费的全过程构成这一国家或地区的能源系统。能源系统可按能源的种类对生产供应活动分类，也可按能源消费部门及其最终需要的能量形式对需求活动分类。能源系统网络图把能量从能源资源到最终利用的整个过程分解为相互衔接的若干个环节（如资源开采、加工精炼、运输和存储、集中转换、输送和分配，以及在不同设备中转换成最终用能形式等）。能源系统网络图中用节点表示各环节的交接处，用带箭头的线段表示能量经各环节的流动情况，并根据不同的要求和用途在各线段上注明相应的数据（如能流量的大小、环节的相对效率等）。这样构成的一个多发点、多收点的网络图就是一种常见的能源系统网络图。

直观地表示一个能源系统的概貌和特点；可在此基础上方便地进行一些简单的定量分析；可为能源系统进行系统分析，并为建立能源数据库打下基础。能源系统网络的详尽程度可根据分析问题的具体要求和收集数据的状况而定。

能源系统网络图的应用：①最优能源结构。能源系统网络图中各个环节可以有多种不同的组合，每个环节由于所用设施和处理工艺不同而有不同的效率、费用和排污量。同一种能源需求可以经过不同环节，从不同资源取得能源，因此可以构成多目标线性规划模型。它的解是流过不同环节的能源量，也称一个国家或地区的最优能源结构。②能源投入产出模型。能源系统网络图上各个环节可以分布在一个国家或地区的不同地点，各环节的活动又涉及交通运输、经营管理、计划分配、进出口贸易和技术革新等，所以能源系统既是一个大系统，又是国民经济的有机组成部分。通过能源投入产出模型可表示它与其他部门的关系。

能源系统网络图可应用于政策制定，可以用于分析能源利用效率、余热回收情况，进一步提高能源利用效率的可能性以及提出加强能源管理、提高效率、减少污染等方面的措施、办法和计算方案，从而帮助政策制定。

然而，能源系统建模等技术模型在中国的实践中遇到了许多困难，如数据缺乏、难以直接引用外来模型等。清华大学团队通过分解、迭代等方法进行了适应中国国情的创新性研究。