能源利用推动了人类文明进步，也带来了环境和生态问题。人类文明的进步离不开能源技术发展和能源使用方式变革。从钻木取火到光伏发电，人类文明史也是一部能源技术不断进步、人类使用能源方式不断改变的历史。自工业革命以来的近300年来，人类摆脱了主要使用生物质能源的漫长历史，开始进入以煤炭、石油、天然气等化石能源为主的时代。国际能源署（IEA）的报告显示，到2012年，全球能源构成中，传统生物质燃料不足10％，而煤炭、石油等化石燃料分别占31％和29％。以人均能源消费量的增加换来了人类生存环境的改善、生活质量的提高，以及衣食住行便利度的巨大改进。随着中国、印度等发展中国家的另外数十亿人正努力地进入现代社会，能源需求将在很长一段时间内持续快速增长。

然而，粉尘、酸雨、臭氧层破坏、全球气候变暖等区域和全球性问题的出现，使人类不得不共同面对能源消耗对地球自然环境的破坏问题。提高能源效率，发展清洁、低碳能源就成为人类的不二选择。能源问题因此受到世界各国的普遍重视，能源技术不断创新、能源效率不断提高。预计到2040年，在世界能源消费结构中，煤炭、石油等化石燃料将分别下降到21％和17％。