長期以來，化石能源支撐了工業文明發展，同時也帶來了環境污染、氣候變化等影響人類生存發展的現實難題，建立在化石能源基礎上的能源生產和消費方式亟待轉變。同時，世界風能、太陽能等清潔能源發電總體處于加快發展階段，在技術創新、設備研制、工程應用及系統安全性、經濟性上仍面臨較大挑戰。

能源供應面臨挑戰

在全球經濟發展的帶動下，世界能源消費總量從1965年的53.8億噸標準煤增加到2013年的181.9億噸標準煤，增長2.4倍。未來，世界能源消費量仍將保持增長態勢。

化石能源儲量有限，具有不可再生性，大規模開發利用必將導致資源加速枯竭。目前，容易開采的石油正迅速減少并逐漸集中到極少數國家，容易挖掘的煤炭也只剩下幾十年的開采期。

從布局看，世界能源資源與能源消費呈逆向分布，能源開發越來越向少數國家和地區集中。部分資源匱乏國家能源對外依存度不斷提高，能源供應鏈脆弱，安全問題突出。

能源供應成本是影響能源發展的重要經濟因素，目前化石能源與清潔能源供應成本總體呈現出“一升一降”的趨勢。化石能源開采成本逐漸增長。清潔能源開發成本逐步下降，但仍處于高位。未來需要進一步提高清潔能源的經濟性，使其具備市場競爭能力，才能真正實現清潔能源對化石能源的大規模替代。

能源環境面臨挑戰

化石能源燃燒是全球溫室氣體排放的主要來源。能源活動在當前及今后較長時期依然是影響溫室氣體排放的決定性因素。溫室氣體排放帶來的溫室效應，對人類生存發展構成以下四大威脅，包括陸地面積縮減、大量物種滅絕、威脅食物供應、危害人類健康。

化石能源燃燒排放大量的煙塵等污染物，導致灰霾頻發，嚴重危害人類的身體健康。自工業革命以來，以氮氧化物、碳氫化合物及二次污染物形成的細粒子污染為特征的復合型污染在大多數發達國家和部分發展中國家已經出現，導致大氣能見度日趨下降，灰霾天數增加，人類健康受到威脅。大量化石能源在開采、運輸、使用的各環節對水質、土壤、大氣等自然生態環境造成嚴重的污染和破壞。

能源配置面臨挑戰

全球化石能源配置具有總量大、環節多、輸送距離遠等特征。現有海運、鐵路、公路等傳統化石能源運輸方式通常鏈條長、效率低，需要幾種運輸方式相互銜接才能完成整個能源運輸過程，在能源輸送過程中易受外界因素影響。

世界能源向清潔化發展，電能遠距離、大范圍配置的重要性將越來越凸顯，但現有電力配置能力明顯不足。為應對全球能源總量供應及能源環境的挑戰，大力發展清潔能源勢在必行，世界能源結構正在經歷從化石能源為主向清潔能源為主轉變。隨之而來的，世界能源配置需求也將從目前的化石能源為主逐步轉變為清潔能源為主。適應清潔能源大規模開發的需要，應加快構建全球電力高效配置平臺。隨著清潔能源的大規模開發，必將形成以電力為主導的能源配置格局，亟待建立以清潔能源為主導、以電為中心、更高電壓等級、更大輸電容量、更遠距離的全球能源配置網絡平臺，以滿足清潔能源的大規模、遠距離配置的需要。

能源效率面臨挑戰

當前，無論是化石能源，還是清潔能源，其開發、配置、利用效率仍不夠高，有很大的提升空間。

開發環節存在資源開發利用率低、能源轉換效率低的問題。化石能源配置環節多，配置效率不高。化石能源除了部分直接作為終端能源使用外，還有相當部分煤炭、天然氣，甚至燃油用于發電。這部分化石能源要經過多個環節輸送至電廠，中間環節多，由此造成的能源損耗大。使用環節，能源利用效率低，電能占終端能源消費比重低。提高電能在終端能源消費中的比重，可以增加經濟產出，提高全社會整體能效。（摘自《全球能源互聯網》）