當前，我國在能源安全，能源效率，能源環境等方面面臨嚴峻挑戰。習近平總書記在中央財經領導小組第六次會議上，作出了關于推動能源“四個革命”的重要指示，為我國能源和電力科學發展指明了方向。
　　能源發展面臨的主要問題
　　隨著經濟社會發展，能源生產和消費持續增長，化石能源的大量開發和使用，導致資源緊張，環境污染，氣候變暖，冰川消融，海平面上升等突出問題，嚴重威脅人類生存和可持續發展。
　　能源安全的挑戰。全球化石能源資源有限，2013年煤炭，石油和天然氣剩余探明儲量分別為8915億噸，2382億噸和186萬億立方米，按目前開采強度僅能開采113年，53年和55年。同時， 能源資源與能源消費分布不均衡，能源開發越來越向少數國家和地區集中，一些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。2013年，我國煤炭，石油，天然氣儲產比分別為31年，11.9年和28年，遠低于世界平均水平;能源消費總量達37.5億噸標準煤，約占世界能源消費總量的22%;石油和天然氣對外依存度分別達到58.6%,和31.6%，能源形勢尤為嚴峻。 隨著新型工業化，信息化，城鎮化，農業現代化不斷推進，人民生活水平不斷提高，我國能源消費仍將持續增長，能源需求壓力巨大。
　　環境污染的挑戰。 全球化石能源消費總量從1965年的51億噸標準煤增加到2013年的158億噸標準煤，半個世紀就增長了2倍多。大量化石能源在生產，運輸，使用的各環節對空氣，水質，土壤等造成越來越嚴重的污染和破壞。大多數發達國家都曾發生重大污染事件，發展中國家也面臨日益突出的大氣污染問題。我國煤炭占能源消費比重高達66%，高出世界平均水平37個百分點。煤炭的大量開采帶來嚴重生態損害，造成大面積采空區，地面塌陷等地質災害，導致地下水，耕地資源破壞。我國85%的二氧化硫，67%的氮氧化物，70%的煙塵排放來自以煤炭為主的化石能源燃燒。 北京夏天50%，冬天70%的細顆粒物(PM2.5)來自燃煤和汽車尾氣排放，導致霧霾頻發，嚴重威脅群眾身體健康。
　　氣候變化的挑戰。 化石能源燃燒產生的二氧化碳占全球人類活動溫室氣體排放的56.6%和二氧化碳排放的73.8%，是導致全球氣候變暖，冰川消融，海平面上升的重要因素。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報告，1880~2012年，全球地表平均溫度上升0.85℃;1983~2012年是北半球自有測溫記錄1400年以來最暖的30年。 自1750年工業化以來，全球大氣二氧化碳濃度已經從278ppm增加到400ppm。如不盡快采取實質行動，到本世紀末大氣二氧化碳濃度將會超過450ppm的警戒值，全球溫升將超過4℃，對人類生存構成嚴重威脅。我國以煤為主的能源結構導致二氧化碳排放長期居高不下，2013年達到100億噸，占世界排放總量的29%。最近，我國與美國發布《中美氣候變化聯合聲明》，首次正式提出2030年左右我國碳排放達到峰值，且屆時非化石能源占一次能源消費比重達到20%，節能減排任務十分艱巨。
　　能源問題涉及能源政策，能源科技，能源市場，能源環境等諸多方面,建立在傳統化石能源基礎上的能源生產和消費方式已經難以為繼。解決好能源問題，關鍵要樹立全球能源觀，以全球視野，歷史視角，前瞻思維，系統方法研究解決能源問題，轉變能源發展方式，統籌能源與政治，經濟，社會，環境協調發展, 根本出路是構建全球能源互聯網，加快清潔替代和電能替代，實現清潔能源大規模開發，大范圍配置，高效率利用，保障能源安全，清潔，高效，可持續供應。
全球能源互聯網是以特高壓電網為骨干網架(通道)，以輸送清潔能源為主，全球互聯的堅強智能電網。全球能源互聯網由跨洲，跨國骨干網架和各國各電壓等級電網構成，連接“一極一道”(北極，赤道)等大型能源基地以及各種分布式電源，能夠將水能，風能，太陽能，海洋能等可再生能源輸送到各類用戶，是服務范圍廣，配置能力強，安全可靠性高，綠色低碳的全球能源配置平臺，具有網架堅強，廣泛互聯，高度智能，開放互動的特征。
　　依托全球能源互聯網，在能源開發上實施清潔替代，以清潔能源替代化石能源，走低碳綠色發展道路，實現化石能源為主，清潔能源為輔向清潔能源為主，化石能源為輔轉變;在能源消費上實施電能替代，以電代煤、以電代油，電從遠方來、來的是清潔電，推廣應用電鍋爐、電采暖、電制冷、電炊和電動交通等，提高電能在終端能源消費的比重，減少化石能源消耗和環境污染。