全球能源轉型是石油能源、環境保護、應對氣候變化等因素不斷迭加的結果。70年代兩次石油危機，推動了石油依賴型的經濟體思考石油替代的問題。英國、洛杉磯等發展城市應用酸雨、霧霾等環境問題的探索進一步推動了未來能源體系去煤化去油化的認識。而90年代全球應對氣候變化的討論最終明確了從化石能源向可再生能源轉型的能源轉型主旋律。聯合國氣候專門委員會于1995年發布IPCC第二次評估報告，極大地推動了世界人民對氣候變化的關注，以及對能源轉型的支持。1997年的京都議定書正是在這樣的背景下簽定。
能源轉型的先鋒則在政策和實踐層面開始行動。瑞典小城韋克舍認為：“我們可以領先一步，不必等全球集體行動。”1996年，在京都議定書尚在醞釀過程中的時候，市政府在議會確定了fossil fuel free的愿景，希望未來成為化石能源零耗地區，而且能源消耗對城市不會有任何負面影響。具體時間為2030年零化石能源消耗，并隨后實現零碳。這可能是最早提出完全不依賴化石能源目標的城市。到2013年，從1993年人均碳排放已經比1993年降低了47%了，為2.4噸。2014年，韋克舍供應的能源中有60％來自可再生能源。
這樣的愿景逐漸成為瑞典和更多國家的愿景。如瑞典明確2030年交通能源完全擺脫化石能源，2040年實現100%可再生能源。丹麥和冰島明確2050年實現零化石能源。德國的目標是2050年溫室氣體減排80-95%。可再生能源占一次能源60%以上，電力系統中可再生能源超過80%。在歐洲之外，有很多政府提出很高的能源轉型目標，如美國夏維夷州和加利福尼亞州制訂了2045年電力系統100%可再生能源的目標。
各國在能源轉型的總目標有所不同，各國的轉型策略的重點也有明確差異。如德國確定了2022年棄核的目標，棄煤的時間表尚未完全確定。法國高度依賴核電，但已經明確2021年就完全擺脫核電。英國宣布2025年棄用煤電，北歐國家的電力系統從來沒有高度依賴過煤電。英國和法國宣布2040年禁售燃油車，而挪威則明確在2025年就要禁售燃油車。
能源轉型是一次全球的技術創新競賽
20多年前，fossil fuel free的目標被提出的時候，并沒有成形的技術和方案來確保這個目標的實現。那時候，除了水電等有限的可再生能源技術，大多數可再生能源的技術很昂貴，很不成熟，或者還沒有被創造出來。圍繞建立可持續的能源系統的目標，圍繞fossil fuel free的目標，世界各國，各領域的機構和人員啟動了一場全球的技術創新競賽。
80年代末，冷戰的結束宣告了全球軍備技術競賽基本告一段落。國與國之間的競爭轉向到能源轉型技術創新上，無論如何是人類文明的一件幸事。
二十年來，能源轉型的先行國家已經在在許多技術領域取得了許多創新成果，可資世界各國可再生能源借鑒。
冰島的地熱利用技術的創新：成熟的地熱的開采技術，地熱發電技術，地熱的低溫供熱技術等技術使冰島的地熱能源在一次能源系統中達到了66%的比例。
瑞典的垃圾變能源技術。瑞典建立起了完善的垃圾分類制度，可燃垃圾熱電聯產，有機垃圾制沼氣供車輛使用。現在瑞典有
丹麥的風電技術和第四代供熱系統。丹麥的風電設備技術也帶動了全球風電技術的發展，丹麥的風電已經占到電力系統的42%以上。丹麥以及北歐各國推動的第四代供熱系統大幅降低了供熱系統的水溫。
挪威和瑞典的交通電動化技術。挪威2017年電動汽車（含混合動力）在汽車銷售中的比重已經超過36%，雖然挪威自己不怎么生產電動汽車，但其在充電基礎設施的建設方面為全世界積累了經驗。瑞典由于電和熱的生產中化石能源的比重已經很低，在交通能源轉型方面正在進行積極探索，其探索的燃料電池技術在交通和住宅領域的應用具有領先性。
德國的技術創新涉及面比較多。德國對世界能源轉型最突出的貢獻首推光伏，德國不僅生產制造光伏產品，而且在光伏服務業、光伏建筑一體化、高比例光伏滲透率的電力系統等方面都做出了前沿的實踐。德國對光伏的度電補貼制度，對全球光伏產業的發展起到了重要推動作用。德國的E-ENERGY積極探索通信技術與能源系統的融合，不斷提升了可再生能源在電力系統中的滲透率。德國正在探索的電力系統2.0以高比例消納風電和光伏等可再生能源為目標。2017年，德國電力系統中風電和光伏等可再生能源的比重達到36.1%。德國的被動房技術、氫能技術也具有一定引領性。
美國的能源技術的創新點以加利福尼亞州為標志。以特斯拉為代表的電動汽車引領了車輛能源清潔化的發展方向。日本的氫燃料電池技術技術，加拿大的燃料電池技術也豐富了全球能源轉型技術庫。
在這二十多年間，能源技術的創新不斷涌現，許多當年給予寄予厚望的技術并未取得預期的成功，如CCS技術，也有些技術取得了當初未曾設想過的成功，比如，風電和光伏。風電光伏并非是20年前的能源轉型所設定的主要技術，但在實踐中，光伏和風電成為了這次能源創新競賽的勝出者。
中國能源轉型路線圖
把世界各地能源轉型的先行者的探索匯集起來，并與中國國情相結合，中國能源轉型路線圖基本上浮現出輪廓。
能源轉型分為四大模塊：電力系統轉型、供熱能源轉型、交通能源轉型、工業能源轉型。
一、電力系統轉型。
中國目前以煤電為主的電力系統將逐步轉變為以風電、光伏和水電為的電力系統。
青海、四川和云南，可以率先建成無化石能源的電力系統，燃煤電廠盡快退出。
遼寧、浙江、山東、廣東、福建、廣西等省有豐富的沿海風電資源，又有一定的水電資源和抽水蓄能電站資源，可以建成水風光互補的電力系統。
山西、內蒙、新疆、甘肅等煤炭資源豐富、煤電裝機規模很大的省份，要逐步退役老舊電廠，存量煤電逐步從以發電為主轉變為作為靈活性資源備用，直至完全退出。
垃圾發電還有很大的發展空間，難點倒不是發電，而是環保和選址以及垃圾分類等問題。
生物質發電在中國不宜推廣，尤其是規模較大的電廠。
核電不宜新增。即使不考慮核電的安全性問題，核廢料將給子孫后代造成嚴重環保問題，是人所共知。而且從電的角度，所有新建核電站，建成之日起其發電成本就會高于光伏成本，不如搞光伏，而且核電調峰能力差，在未來以光伏風電為主的電力系統中提供不了靈活性，反而對電力系統造成巨大負擔。
二、供熱能源轉型。
中國的供熱能源要從目前的以燃煤熱電聯產和燃煤鍋爐為主轉變為以工業余熱、可再生能源和電供熱為主。中國目前的工業余熱資源非常豐富，而且很多資源與大城市并不遠。50-100公里的熱力輸送管線技術的發展將能夠實現在更大范圍內的熱力資源的統籌和調用，為中國的大中型城市提供供熱。
從熱源的角度，主要可用的可再生能源有太陽能、生物質能源、垃圾、地熱等。利用這些資源，輔以多種熱泵，可以建設分布式供熱系統。配建大型儲熱水池項目的太陽能供熱系統可以實現跨季節儲熱，把夏季的太陽能儲存到冬季用于供熱。 天然氣屬于化石能源，在中國的供熱系統中只是個過渡角色，不宜大規模推廣，其它的原因還有天然氣價格高，進口比重過大影響國家能源安全等。
長江流域傳統上不屬于供熱地區，但隨著經濟水平和消費方式的轉變，這些地區也逐步會采用住宅供熱系統。多種類型的熱泵供熱可以在其中扮演關鍵角色。沿海地區的一些城市，因為電廠熱電聯產的緣故，燃煤電廠目前不得不繼續保留，這些城市可以通過發展海水源熱泵技術，淘汰燃煤電廠。
隨著新型城鎮化的進展，在農村，區域供熱的比重將越來越大。村鎮級的區域供熱采用生物質供熱鍋爐或小微型生物質熱電聯產具有很高的可行性。農村，獨立的住宅，采用生物質供熱鍋爐、熱泵供熱和太陽能供熱均是可行的解決方案。高檔的獨幢別墅或旅游區的分散式房屋未來可以采用氫燃料電池熱電聯產系統建設離網的，能源自我平衡型建筑系統。
通過被動房技術建設低能耗建筑或近零能耗建筑降低建筑能耗，通過建筑與光伏的一體化提高建筑自身的能源生產能力，將成為未來現代化建筑的標準配置。
中國的南方地區冬冷夏熱，冬季有供暖需求，夏季有制冷需求，與北歐地區供冷需求很少的情況有明顯不同，該地區的房屋不能簡單套用被動房的技術路線。中國城市區域建筑密度大，熱需求強度大，這是中國供熱能源轉型的最大矛盾。
三、交通能源轉型。
乘用車用電動汽車為主，氫燃料電池為輔的方案可以將內燃機汽車基本替代。目前電動汽車使用的電以煤電為主，二氧化碳減排效益不明顯。隨著電源的清潔化，車輛用電的碳排放會越來越低。電動汽車、無人駕駛技術、汽車共享技術的協同推進將重塑交通系統，公路與光伏技術的結合也將推動實現交通系統oil-free和零溫室氣體排放。
大貨車有可能采用以氫燃料電池為主，電動汽車為輔的方案。電氣化公路與無軌電動貨車、無線充電等技術的組合可以使貨車大幅降低對燃油的依賴。
鐵路已經全部電動化，鐵路與光伏的結合有助于鐵路使用更低碳的電力。
內河航運將以船用LNG燃料作為過渡燃料，最終方向是氫燃料電池船舶，電動船舶和港口岸電系統的組合。
航空運輸的能源轉型是巨大的挑戰。中短期內可以考慮的是提高生物燃油的比重，中國大量的地溝量用于制備航空燃油是有必要的引導的方向。長期來看，還需要飛機能源系統的突破性創新，或交通技術的巨大變革。
四、工業能源轉型。
鋼鐵行業和水泥行業等工業領域的巨大排放對中國是能源轉型的巨大挑戰。鋼鐵生產流程可以改用氫而不是煤來做還原劑，可以在根本上擺脫鋼鐵行業對煤炭的依賴。這些技術已經接近成熟，只是成本問題有待解決。中小型工業的蒸汽需求可以通過生物質成形燃料來解決，太陽能供蒸汽也將是重要的技術路線之一。
中國能源轉型的四項基本原則
1、堅定目標。要在綠色發展理念下明確能源轉型的總目標。目標設定的最基本原則是不要把環境問題留給下一代，更不要給下一代增加環境污染問題。在這個總原則下，要盡快明確2050年中國可再生能源占比目標，以及細化到電力、供熱、交通等分領域的目標。盡快明確100%可再生能源的
2、博采眾長。中國要充分吸納世界各國在推動能源轉型過程中的技術創新、制度創新和社會創新。
3、自主創新。中國是世界人口第一大國，能源消費第一大國，中國不可能等待其他國家把能源轉型的技術問題全部解決以后，坐享其成。而且中國除了總量大之外，還有很多問題是歐美國家不具備的情況，比如，中國城市的大規模高密度和高能源強度。中國必須堅定的走自主創新的道路，加大能源技術的創新力度，力圖創造能源轉型的中國解決方案和中國模式。
4、放眼世界。中國的能源轉型不僅要考慮中國的問題，還要考慮世界各國的問題。歐美在推動能源轉型，亞非拉國家也都需要能源轉型，這是個大市場，是中國發展的機遇。中國要爭取為世界提供能源轉型的中國模式。
中國將為世界的能源轉型創造什么
中國為世界能源新技術貢獻試驗場和龐大的市場。中國的光伏、風電裝機量都是世界第一，中國的電動汽車保有量也是世界第一。中國在很長一段時間內將保持新能源投資第一大國的位置，從而為全世界的新能源技術提供了市場。
中國為世界能源轉型提供大規模低成本的產品。中國通過擴大規模，工藝改造、集成創新等手段，大幅度降低了光伏產品的價格，全世界光伏產業70%以上的產品由中國生產。中國持續增長的光伏產能將為世界能源轉型提供堅實的后盾。中國的風電設備產業的發展也大幅度降低了產品的價格。在電池，電動汽車、氫燃料電池領域，中國也有望通過大規模制造大幅降低其成本。中國將成為新能源領域的世界工廠為世界能源轉型提供廣泛的產品保障。
中國為世界能源轉型創新引領性技術。中國的配電網、電力輸送技術、電網高鐵技術、能源互聯網技術已經處于世界領先水平，能夠以技術、產品、服務一體化的方式為發展中國家提供整體解決方案，推動其能源轉型。
中國的共享單車、互聯網+正在創造新的低碳社會形態和社會治理模式，并已開始走出國門，為世界所借鑒。中國強大的自主創新能力，還將繼續創造更多的新技術，貢獻給世界。
放眼全球，中國能源轉型的探索，必將成為人類文明的重要成果，并將為全人類所共享。