到目前为止，人类社会的能源结构已经经历了三个能源时期，并完成了两次能源变革，正在经历第三次能源变革。

第一次工业革命是指18世纪60年代从英国发起的技术革命，以蒸汽机作为动力被广泛使用为标志。蒸汽火车是利用煤为动力，以蒸汽机为核心的最初级、最古老的火车。

第一次能源变革是指煤炭替代薪柴的能源转换。工业革命之前，由于社会生产力的低下，能源消费结构以可再生能源，特别是易于采集的薪柴为主。18世纪资本主义产业革命以后，蒸汽机普遍使用，不可再生能源中的煤炭在结构中所占的百分比上升。19世纪70年代，煤炭在一次能源消费结构中的比重已上升到24%，到20世纪初又进一步上升到60%，从而完成了煤炭取代薪柴的能源转换过程，使人类社会进入了一个新的能源时代——煤炭时代。这一转变使得工业生产冲破了自然条件的限制，加速了工业革命的进程，同时，工业化的推进又不断增加对煤炭的需求量，如此循回往复，直至今天，煤炭在能源结构中的地位都至关重要。

第二次能源变革是指石油替代煤炭的能源转换。石油的开采大约始于19世纪50年代末60年代初。到了20世纪初，内燃机发明并推广使用，它必须用液体或气体燃料以发出动力的特性推动了石油的大量使用，并逐渐取代煤炭的地位。据联合国能源署统计，石油在能源消费结构中的比重从1929年的14%迅速上升到1950年的27%，之后又上升至1967年的40.4%，而同期的煤炭比重则从76%下降到61%及38.3%；到1999年，石油及天然气比重占64.8%，煤炭比重则持续下降，仅占25%。这标志着人类社会开始进入能源的“石油时代”，从而完成了人类社会能源消费结构的第二次大转变。但是对石油能源的极度依赖，使得石油成为能源斗争的焦点，并引发了两次全球性能源危机，因此对节能对策的实施和新能源的变革促使第三次能源变革的到来。(www.daowen.com)

第三次能源变革，是向非矿物能源系统转化的阶段，该能源系统中的主要组成部分将是新能源，以生物质能、水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等可再生能源为主，不存在矿物能源的枯竭问题，并将进一步满足能源多样化的需求。但目前这一变革仍然处于起步阶段，从全球能源发展趋势来看，在从传统矿物能源转换到非矿物能源系统的过渡时期内，世界的能源消费将仍以矿物燃料为主，石油、天然气、煤炭仍将继续发挥各自的优势，水能、太阳能、生物质能、风能、地热能、海洋能等新能源的开发利用，虽将继续受到重视，但它们在满足全球能源需求上仅能发挥一定的作用，而不可能起到替代性的作用。

因此尽管全球正处于第三次能源的变革之中，但目前全球能源的使用，仍然是高碳的。据2006年诺贝尔物理学奖得主乔治·斯穆特先生所述：“在某些国家和地区甚至达到了90%的碳或者是化石能源的使用，而在全球来讲平均起码也有88%，我们人类对化石能源的依赖程度仍然非常高。”以2017年全球的能源消费统计为例，全年的能源消费总量达到135亿吨油当量，其中，石油、煤炭、天然气、可再生能源与核能呈四足鼎立状态，煤炭占27%、石油占34%、天然气占23%，化石能源占据全球整体能源消耗量的85.19%，而全球的可再生能源占比不足15%，这一状况在短时间内并不会得到改善。正如1998年诺贝尔物理学奖得主罗伯特·劳克林先生所说：“就当下来讲，正是我们生存的方式就介入了化石能源的使用，因此，不可能不依靠化石能源去生存。”这一观点也得到了会上其他专家学者的一致认同。