隨著科技、經濟的發展，石油在壹次能源結構中的比例開始不斷增加，並於20世紀60年代超過煤炭。此後，石油、煤炭所占比例緩慢下降，天然氣比例上升，新能源、可再生能源逐步發展，形成了當前的以化石燃料為主和新能源、可再生能源並存的格局。雖然化石能源是當前的主要能源，但化石能源的大規模低效開發和利用會導致大量資源的浪費和汙染物、溫室氣體的排放。國內外許多專家指出，現行的能源生產、使用方式是不可持續的，按照現在的能源發展趨勢，在壹定時期內，難以達到可持續發展的目標。因此，必須重視研究能源發展的新思路和新模式。此外，化石燃料的不可再生和引發的不斷惡化的生態環境後果也促使人們努力開發新的能源技術。現今新能源和可再生能源技術的開發己日益受到重視，預計在21世紀，以化石燃料為主體的世界能源系統將轉化以太陽能和生物質能等可再生能源為主體的新的世界能源系統，化石燃料將失去世界能源主體的地位。當然，能源結構從化石能源為主轉為以新能源、可再生能源為主的這壹革命性變革需要壹段較長的技術準備和過渡時期。新能源和可再生能源要大量取代化石能源是壹項十分艱巨的任務，絕非壹朝壹夕可以實現的，況且與化石能源相比，目前非水可再生能源依然昂貴。世界能源理事會和國際應用系統分析研究所合作完成的研究認為：在21世紀上半葉，石油、煤炭和天然氣等化石燃料仍將界壹次能源構成的主體，但在21世紀下半葉，隨著石油和天然氣資源的枯竭，太陽能和生物質能將獲得迅速發展，到2100年，太陽能和生物質能等可再生能源將占世界壹次能源的50%以上。 傳統的礦物燃料仍將在21世紀上半葉占據世界壹次能源構成的主體的另壹個理由，是世界能源需求在2020年將達到110-352億噸標準煤，如此巨大的能源需求是任何壹種新能源在短期內都無法滿足的，而礦物燃料礦資源目前看依然較為豐裕，價格也比較低廉。有人估計礦物燃料按目前的開發利用強度和回收率，仍可供全世界200多年。同時，礦物燃料開發利用的技術也比較成熟，並己經系統化和標準化，而建立適合新能源開發利用的新技術體系尚需較長壹段時間。
在世界能源系統的轉換過程中，煤炭將成為承上啟下的可靠的過渡能源。這首先是因為相對於石油和天然氣資源而言，煤炭資源相對比較豐富。現在世界能源結構中所利用的化石能源主要仍然是煤炭，其次才是石油和天然氣，其比例約為68%、17%、15%。根據國際上通行的能源預測，石油將在40年時間內枯竭，天然氣將在60年內用光，但煤炭可以使用220年。其次，隨著潔凈煤技術的不斷成熟，煤炭利用過程中所產生的環境問題將在壹定程度上得到緩解。壹些學者預測，在21世紀中葉，由於石油和天然氣的短缺，煤炭液化生成的合成液體燃料的比例將增加。在替代傳統的化石能源的可供選擇的能源中，除可再生能源外，核能是人類未來能源的希望。根據國際原子能機構的統計，1999年全世界正在運轉的核反應堆電站為436座，總發電能力為3.517億千瓦時，發電量約占世界壹次能源構成的8%左右。近幾年，由於核電站運行的安全性、核廢料的處理和核不擴散等因素的影響，核能的發展在歐洲、北美洲和獨聯體國家出現了下降趨勢，但核能的發展在亞洲仍然擁有強勁的勢頭。為了促進核能的發展，許多國家在研究新壹代快中子反應堆的同時，又加強了受控核聚變的研究，目前受控核聚變己在實驗室取得階段性成果。世界能源理事會認為，如果核技術在21世紀有重大突破，那麽到2100年核能將占世界壹次能源構成的30%。氫能是替代傳統化石能源的理想的清潔高效的二次能源。隨著制氫、氫能儲運及燃料電池技術的發展，氫能將成為其他新能源和可再生能源的最佳載體替代化石能源。氫能系統由氫的生產、儲運和利用三部分組成。用太陽能或其它可再生能源制氫，用儲氫材料儲氫，用氫燃料電池發電，將構成近“零排放“可持續利用的氫能系統，可廣泛作為分布式電源。 綜上所述，未來的世紀，核能、氫能、可再生能源將逐步發展並最終成為主要能源，電力將成為主要的終端能源。在21世紀，世界以化石燃料為主體的能源系統將逐步轉變成以可再生能源為主體的能源系統。能源多元化將是21世紀世界能源發展的必然趨向，也是世界能源發展歷程中的必然階段。