在过去几千年人类利用能源的进程中，占社会主导地位的能源分别经历了从薪柴到煤炭，从煤炭再到石油的变革；而每一次变革，便带来了能源从低品位到高品位的提升。与之相伴的是，人类社会也经历了从原始时代、蒸气时代、再到大工业时代的革命性飞跃。
在从薪柴到煤炭，再到石油，这种能源从低品位向高品位更替的过程中，人类首先关注的是能源的品位问题。而与此同时，人类又自觉不自觉地遵循了从低清洁能源向高清洁能源演进的能源利用规律。如图1-1所示。
薪柴 煤炭 石油 天然气 氢气
100 C 10 C C CH4 H2
图1-1 能源的替代过程
在能量密度可比的条件下，如果把石油中的碳含量作为一个碳单位，那么简单意义上可对比得到，薪柴的碳含量是一百个碳单位，煤炭的碳含量是十个碳单位。因此，煤炭相比薪柴更清洁，石油相比煤炭更清洁；而天然气中由于含有氢元素，相比石油则更清洁，到了氢能源，由于其不含碳元素，燃烧后的产物是水，因此可看作是“零碳排放”的高清洁能源。当然，这里没有考虑氢能源生产获取过程中产生的碳排放。由于自然界中单质的氢相当稀少，氢元素主要以化合态存在。假如氢能源获取过程是通过其他含碳和氢元素的化合物转换而来，如以天然气为原料制氢；或者通过含氢但不含碳的化合物转换而来，如通过电解水制氢。前者在生产过程中直接产生了二氧化碳气体排放；后者尽管在生产过程中没有直接产生二氧化碳气体排放，但在将煤、石油或天然气等能源转换为电能的过程中产生了二氧化碳气体排放，相当于间接产生了排放。因此，从这个角度讲，氢能也并不完全是“零碳排放”的高清洁能源。
由此可见，能源革命其实质就是“脱碳的革命”，即如何将高碳排放能源替代为低碳排放能源。整个能源史可以说是脱碳的历史，整个社会的经济运行方式也就是从高碳经济向低碳经济转变的过程。能源革命的终极目标就是无碳能源，人类利用能源的总趋势是从低效、高污染向高效、零污染演进。
可以想像，在二百多年前，没有煤炭这种高品位能源的应用，人类社会还停留在伐薪烧炭、人畜并力的原始阶段，瓦特自然无法开动蒸汽机，人类也就不可能跨入蒸汽时代；同样，没有石油这种更高品位的能源，莱特兄弟也无法开动飞机，我们也就经历不了大工业文明的辉煌。
正是由于能源更替的客观规律使然，石油替代煤炭从而成为人类社会主导能源的步伐才如此轻便，同时也促进了人类社会向更高文明形态的更迭与转变。同样由于这个规律使然，石油终究将摆脱不了被其他更高层次的能源替代的命运。我们无需对此感到失落与恐慌，我们所能做的便是顺应这种更替进程，积极开拓下一代能源。
