分布式能源及冷熱電三聯供是能源梯級利用最典型有效的方式，根據熱力學第一定律，從一次能源生產開始，經過轉化、運輸、分配、直到用戶用的全國過程都是功與能的轉換過程。在這個過程當中雖然依據能量守恒，能量總和保持不變，但能量品質和能級可以發生變化。以天然氣為例，燃料燃燒過程中最高溫度可在攝氏千度以上，首先可用于發電，轉換成具有最高能級和品質的二次能源電力，發電后的余熱再隨著溫度的逐漸降低加以逐級利用。發電機組排放的余熱溫度在300~600℃范圍可以作為吸收式空調機組或熱泵的驅動能源，用于供暖和制冷，溫度降到200℃以下的溫度段可用于除濕或生產生活熱水，直到溫度降低到接近環境溫度再排放到大氣。如圖所示：