化石能源在世界能源供應中一直佔據著主體地位。隨著經濟社會的不斷髮展，化石能源的消耗量持續增長，引發了能源安全、環境汙染、氣候變化等一系列挑戰，對人類的生存與可持續發展造成了極大的威脅。
1、能源安全挑戰
全球的化石能源相對有限，2016年煤炭、石油、天然氣探明的剩餘儲量分別為11393億噸、2407億噸和187萬億立方米，按照2016年的開採強度計算僅能維持219年、55年和47年。此外，全球能源的分佈極不均勻，能源的開發越來越集中在少數國家和地區，導致其他國家和地區能源對外依存度較高，能源供應鏈脆弱，能源安全問題突出，對其經濟社會發展造成嚴重的威脅。
2、環境汙染挑戰
隨著工業的迅速發展，化石能源的消耗數量持續增加。全球一次能源消費總量已由1965年的56億噸標準煤增長到2016年的190億噸標準煤，僅半個世紀就增長了3倍多。巨大的能源消耗造成了嚴重的環境汙染與生態失調，如水汙染、大氣汙染、固體汙染、水土流失、土地荒漠化等。環境汙染嚴重影響了人類的生活質量和身體健康，並對人類的生產活動造成干擾，使經濟社會發展變得不可持續。
3、氣候變化挑戰
現代工業的發展是建立在大量消耗化石能源的基礎之上的。煤炭、石油和天然氣的燃燒會釋放出大量的二氧化碳，導致全球氣候變暖、氣溫升高，引發海平面升高、颱風、海嘯等一系列災難，並導致次生災害。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會( IPCC) 的評估報告，工業革命以來全球二氧化碳濃度增加了43.88%，如果人類不盡快採取相關措施，到本世紀末全球二氧化碳濃度將會超過警戒值，全球氣溫將會提高4攝氏度，嚴重威脅著人類的生存。
解決以上問題的一個重要途徑在於構建全球能源互聯網，在能源的開發與消費上加快清潔能源與電能替代。通過構建全球能源互聯網能夠實現清潔能源與電能的優化配置與高效利用，對確保能源安全、提升生態環境效益與促進經濟社會的可持續發展具有深遠意義。
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