В работе предложена математическая модель топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны, учитывающая динамику процессов производства энергоресурсов, переработки и преобразования одних видов в другие, их доставки из районов-производителей различным потребителям по железнодорожным магистралям, нефте- и газопроводам, линиям электропередач. В основе модели лежит формализм потоковых сетей, структура системы описывается многослойным графом, слои которого соответствуют разным видам ресурсов и моментам времени. На модели рассмотрены задачи: анализа предельных возможностей функционирования ТЭК, распределения ресурсов между потребителями в условиях дефицита, изучения последствий крупномасштабных аварий и техногенных катастроф, исследования динамики восстановительных работ. Создана программная система, предназначенная для интерактивного моделирования пользователем работы глобальной энергетической сети и оценивания ее уязвимости.