理論上講，綜合能源系統並非一個全新的概念，因為在能源領域中，長期存在著不同能源形式協同最佳化的情況，如CCHP發電機組透過高低品位熱能與電能的協調最佳化，以達到燃料利用效率提升的目的;冰蓄冷裝置則協調電能和冷能（也可視為一種熱能），以達到電能削峰填谷的目的。本質上講，CCHP和冰蓄冷裝置都屬於區域性的綜合能源系統。事實上，綜合能源系統的概念最早來源於熱電協同最佳化領域的研究。

綜合能源系統特指在規劃、建設和執行等過程中，透過對能源的產生、傳輸與分配（能源網路）、轉換、儲存、消費等環節進行有機協調與最佳化後，形成的能源產供銷一體化系統。它主要由供能網路（如供電、供氣、供冷/熱等網路）、能源交換環節（如CCHP機組、發電機組、鍋爐、空調、熱泵等）、能源儲存環節（儲電、儲氣、儲熱、儲冷等）、終端綜合能源供用單元（如微網）和大量終端使用者共同構成。

各國研究

美國在2001年提出了綜合能源系統發展計劃，目標是促進分散式能源（DER）和熱電聯供（CombinedHeating and Power，CHP）技術的推廣應用以及提高畫質潔能源使用比重。2007年美國頒佈了能源獨立和安全法，以立法形式要求社會主要供用能環節必須開展綜合能源規劃;而隨著天然氣使用比例的不斷提升，如2011年後美國25%以上的能源消耗源於天然氣，美國自然科學基金會、能源部等機構設立多項課題，研究天然氣與電力系統之間的耦合關係。奧巴馬總統推進的智慧電網國家戰略，其願景是構建一個高效能、低投資、安全可靠、智慧靈活的綜合能源網路，而智慧化的電力網路在其中起到核心樞紐作用。

加拿大將綜合能源系統視為實現其2050年減排目標的重要支撐技術，而關注的重點是社群級綜合能源系統（Integrated Community Energy System，ICES）的研究與建設，為此加拿大政府在2009年後頒佈了多項法案，以助推ICES研究、示範和建設。

歐洲同樣很早就開展了綜合能源系統相關研究，並最早付諸實施。透過歐盟框架專案，歐洲各國在此領域開展了卓有成效的研究工作。除在歐盟整體框架下推進該領域研究外，歐洲各國還根據自身需求開展了一些特色研究。以英國為例，英國工程與物理科學研究會資助了大批該領域的研究專案，涉及可再生能源入網，不同能源間的協同，能源與交通系統和基礎設施的互動影響以及建築能效提升等諸多方面。

日本由於其能源嚴重依賴進口，因此成為最早開展綜合能源系統研究的亞洲國家，並希望透過該領域的技術創新進步，緩解其能源供應壓力。在政府大力推動下，日本各界從不同方面對綜合能源系統開展了廣泛研究（如NEDO倡導開展的智慧社群和智慧微網研究）。

中國已透過973計劃、863計劃、國家自然科學基金等研究計劃，啟動了眾多與綜合能源系統相關的科技研發專案，並與新加坡、德國、英國等國家共同開展了這一領域的很多國際合作，內容涉及基礎理論、關鍵技術、核心裝置和工程示範等多個方面。兩大電網公司、天津大學、清華大學、華南理工大學、河海大學、中國科學院等研究單位已形成綜合能源系統領域較為穩固的科研團隊和研究方向。

意義