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自能源系统的网络传输动态特性对自能源系统集成有重要影响。构建对自能源系统网络特性的描述，可以为多个自能源系统间的协同优化运行提供有效的数学基础，促进系统的合理决策。
在宏观层面，自能源网络具有相同的“网络属性”，即节点物质平衡与回路能量守恒。然而，微观层面不同类型能量流物理特性迥异、传输特性差异巨大，给自能源系统的整体性分析带来了很多困难。同时也注意到，自能源系统的异质能量流存在许多相似的特性，特别是与电路分析领域中的 RLC 电路存在诸多共性。
基于自能源网络能量流的差异及其与电路的相似性，可类比电路模型、借鉴电路分析理论，以电路模型为基础，在一定前提条件下建立自能源网络的支路静态模型。
电力流是指沿着电网支路传输的电功率，也就是通常所说的潮流，是研究电力子系统支路模型的基本对象。通常情况下认为电力系统支路的传输路径的介质是均匀的，交流电力流的传送满足麦克斯韦方程，经典的数学模型为
式中， U 和 I 分别为电力流在传输线路位置 x 时刻 t 的电压和电流； G 和 C 分别为单位长度运输线路对地的导纳和电容； R 和 L 分别为单位长度运输线路的电阻和电感。
电力流均匀传输线路的经典电路模型如图3.5所示。
图3.5 电力流均匀传输线模型
根据欧姆定律可得，图3.5电路模型中单位长度运输线路的电压降、电流差分别为
热力流是指沿着集中供热管网传输的热功率。集中供热管网中热量的传递是靠环境-管网的热交换和工质载体运输带来的热量转移这一复合过程。热力流在一维管道中传输的具体形式是不同位置的水温随时间的变化，如图3.6所示，数学方程表示为
式中， c 为水的比热容； ρ 为水的密度； S 为热力管道横截面积； T 为热力管道内的水流在位置 x 时刻 t 与管道外环境的温度差，是关于 x 和 t 的函数； m 为水流的质量流量； λ 为管道的导热系数； γ 0 为水流径向热扩散系数。
图3.6 热力管网热力流模型
等式（3.36）中左边的第一项和第二项为强制对流热传导，第三项为水流内部的静态热传导，第四项为传输过程中产生的热损耗。因为水的热导率约为0.59W/mK，非常低，远远小于常见金属（铁的热导率为86.5W/mK，铜的热导率为403W/mK）的热导率，所以水流内部的静态热传导通常可以忽略不计，式（3.36）可以化简为
因为高温水流在放热过程中温度始终高于环境温度，所以水流所存储的热量高于环境温度部分的热量。那么，管道中水流在单位时间内通过某一横截面所释放的热量可以用热流功率 φ 来表示，根据比热容的定义可得
除此之外，为了不改变管网的水利分布，仅依靠改变热源处的温度来满足负荷要求，可以采用质调节的运行方式，该方式运行管理简单且运行时水利工况稳定，在中国、北欧部分国家、俄罗斯等地区都有普遍的应用。因此，水流的质量流量 m 可当作常数。结合式（3.37）和式（3.38），可以得到以 φ 和 T 为变量的一维热力流的数学模型：
燃气流是指在压力的驱动下，沿着天然气网管道传输的天然气流。因为天然气在燃烧过程中会产生热量，所以管道中天然气的流动可以等效成能量的流动。假设燃气管道的高度和温度变化忽略不计，那么燃气流的流量和压力沿程变化，符合非理想气体伯努利定律和质量守恒定律，如图3.7所示，数学方程可以描述为
式中， π 为燃气流在管道位置 x 时刻 t 的压力； f 为燃气流在管道位置 x 时刻 t 的流量(均为在标准状况下，即1个大气压、温度为25℃)； z 为管道的摩擦系数，是导致天然气传输过程中压力损失的主要影响因素； D 为管道的内径； ρ st 为天然气密度， ρ st f 即为质量流量； R g 为天然气的比气体常数，即气体常数与天然气摩尔质量之比。
图3.7 天然气管网燃气流传输模型
式（3.41）中流量对时间所求的偏导数对于方程精度产生的影响非常小，尤其是在管道中气体流量不发生剧烈变化且管道中容量很大时，对精度产生的影响不足1%。因为在信息能源系统中，燃气与电力系统的耦合主要通过电转气（P2G）设备和燃气电厂实现，两者的输出（输入）通常直接接入高压输气网，所以，本节主要的研究对象是大容量跨区输气网络，此时，便可以忽略流量关于时间的偏导数，式（3.41）和（3.42）可以近似为
因为燃气流方程中含有二次项 π 2 和 f 2 ，导致燃气流方程和电力流、热力流有所不同，这会使信息能源系统的协同优化产生很多困难。实际上，在信息能源系统的研究中，其他能源子系统状态量的变化对燃气网的影响以及燃气网状态量变化对其他能源子系统的影响更受关注。因此，在燃气网的平衡工作点附近进行泰勒展开，将原方程线性化来研究燃气流方程中各变量之间的近似关系。假设当前燃气管道在各个位置的管道气压 π 0 、流量 f 0 均已知，且燃气流正处于稳定状态，那么 π 0 和 f 0 满足式（3.43）和式（3.44），令Δ π = π-π 0 ，Δ f = f-f 0 ，则有
