Αυτού του είδους τα μοντέλα υπάρχουν εδώ και αρκετές δεκαετίες και βιώνουν συνεχή εξέλιξη, ενσωμάτωση νέων τεχνολογιών, παραδειγμάτων και εξωτερικών παραγόντων (όπως περιβαλλοντικές ανησυχίες). Πράγματι, τα μοντέλα ενεργειακών συστημάτων χρησιμοποιούνται συνήθως για προγραμματισμό συστήματος ισχύος ή για τη λειτουργία και τη διαχείριση. Ένα παράδειγμα του πρώτου είναι μοντέλο σχεδιασμού επέκτασης δικτύου διανομής, λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος, την τοποθέτηση και το χρονοδιάγραμμα των ενισχύσεων του δικτύου. Η λειτουργία συστημάτων τροφοδοσίας μπορεί να αποτελέσει παράδειγμα, μια και είναι ένα έξυπνο δίκτυο με βάση τους πράκτορες λογισμικού. Το μοντέλο προσπαθεί να αναδημιουργήσει τη δυναμική συμπεριφορά μιας έξυπνης πόλης, όμως θεωρεί μόνο την ηλεκτρική ενέργεια. Άλλα παραδείγματα μπορούν να βρεθούν στα έργα εκμετάλλευσης δικτύων διανομής που χρηματοδοτούνται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Η μοντελοποίηση του ηλεκτρικού συστήματος πραγματοποιείται συνήθως με τη χρήση ορισμένων ειδών στοχαστικού προγραμματισμού, με την ελαχιστοποίηση μιας αντικειμενικής λειτουργίας που υπόκειται ορισμένους περιορισμούς. Ωστόσο, άλλες τεχνικές που βασίζονται σε τεχνητή νοημοσύνη, θεωρία παιγνίων κ.λπ., είναι επίσης διαθέσιμες.
Εκτός από τα μοντέλα ενεργειακών συστημάτων που περιγράφονται ο πολεοδομικός σχεδιασμός μιας πόλης (δηλαδή η χρήση της γης και ο σχεδιασμός ενός αστικού περιβάλλοντος, για νέες και υπάρχουσες πόλεις, και εστιάζοντας στην ενεργειακή απόδοση) μπορεί να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό τη χρήση της ενέργειας , την κατανάλωση ενέργειας , τη ρύπανση που παράγει. Επομένως, σε αυτό το υποτμήμα εξετάζονται μοντέλα αστικού σχεδιασμού. Τα συστήματα αστικής υποδομής έχουν επεκτείνει την διάρκεια ζωής και επηρεάζουν τους κατοίκους για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επομένως, τα μοντέλα πολεοδομίας είναι υψίστης σημασίας για την αειφόρο ανάπτυξη. Για παράδειγμα, προτείνεται ένα μοντέλο για την αξιολόγηση ενός δυναμικού διαθεσιμότητας ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με βάση τις αστικές μονάδες ενεργειακής τροφοδοσίας προκειμένου να καθοριστούν οι καλύτεροι τόποι για να κατασταθούν συγκεκριμένοι περιορισμοί. Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιεί ως είσοδο την τρέχουσα κατάσταση του ηλεκτρικού δικτύου. Μια μελέτη περίπτωσης αποτελεί μια κατοικημένη περιοχή στην Κορέα όπου πραγματοποιείται και παρατηρείται η εφαρμογή του. Το μοντέλο αυτό επικεντρώνεται στο σχεδιασμό νέων κτιρίων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα από άλλα μοντέλα.
Ο Christian F. Calvillo Muñoz (Energy management and planning in smart cities) σημειώνει ότι πολλές πόλεις δίνουν προτεραιότητα στην ανανεώσιμη ενέργεια ή στην ενεργειακή απόδοση. Μόνο μερικές πόλεις προσεγγίζουν τον πολεοδομικό σχεδιασμό μέσω μιας στρατηγικής που διευκολύνει ενεργειακές δραστηριότητες σε διαφορετικές κλίμακες. Αυτό είναι ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό που πρέπει να λαμβάνει υπόψη ένα μοντέλο ενέργειας έξυπνης πόλης και θα μπορούσε να είναι η σύνδεση με ένα μοντέλο πολεοδομικού σχεδιασμού. Όσον αφορά τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου, αναλύονται ο άνθρακας στις βιομηχανικές και οικιστικές δραστηριότητες και η πιθανή πρόληψη και λύσεις μετριασμού που μπορούν να υλοποιηθούν μέσω μοντέλων πολεοδομικού σχεδιασμού. Η πρώτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι οι δήμοι μπορούν να ασκήσουν αποφασιστική επιρροή στο βιομηχανικό αποτύπωμα άνθρακα, ( επειδή οι περισσότερες μειώσεις μπορούν να επιτευχθούν μέσω πολεοδομικού σχεδιασμού) και σε μεταβλητές, όπως η τοποθεσία των βιομηχανικών εγκαταστάσεων, οι αποθέσεις αποβλήτων, τα δίκτυα μεταφορών, η χρήση των μη αστικών περιοχών και ούτω καθεξής. Η τελευταία αναφέρει ότι η μεγαλύτερη πηγή ρύπων είναι οι μεταφορές, ακολουθούμενη από κατανάλωση φυσικού αερίου και ηλεκτρικής ενέργειας και καταλήγει στο συμπέρασμα ότι οι υπεύθυνοι χρειάζεται να οδηγούνται σε χάραξη πολιτικής που μπορεί να μειώσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου με τη διαχείριση του σχεδιασμού των υποδομών και συμπεριλαμβανομένων των κριτηρίων σχεδιασμού της βιωσιμότητας σε κύρια αστικά σχέδια. Μεμονωμένες προσπάθειες (σχεδιασμός και διαχείριση ανεξάρτητων έξυπνων κτίρια, για παράδειγμα) μπορεί να μην είναι ο βέλτιστος τρόπος συνολικά, καθώς τείνουν να παραβλέπουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εγκαταστάσεων - ως εκ τούτου, διαφαίνεται η σημασία ενός ολοκληρωμένου αστικού σχεδιασμού, έργο που περιλαμβάνει ένα ολοκληρωμένο μοντέλο ενεργειακού συστήματος, λαμβάνοντας υπόψη τους ενεργειακούς κύκλους που περικλείουν όλους τους τομείς παρέμβασης που παρουσιάζονται.