一是要有导致能源利用方式重大变化的“技术创新”或“原动机”出现。能源转型不是“新”能源品种使用数量的简单“累积”，中世纪英国城市用煤非常普遍，到18世纪初，英国不仅家庭住宅取暖，很多工业行业生产中都使用煤炭。煤炭的利用方式依然是沿用过去的燃烧方式，没有出现用煤技术的重大创新。1765年，瓦特蒸汽机作为煤炭原动机的出现，英国才真正启动了向煤炭的转型，随后扩散到欧洲大陆和美国。
二是要有基于能源技术创新的一次能源结构变化，即新“原动机”出现后，所利用的一次能源逐渐替代原有能源，并最终成为主导能源。换句话说，替代能源需要有成为主导能源的潜质。从这个判断标准看，瓦茨拉夫·斯米尔所说的风车和水车发明所引发的能源转型，并不构成国家层面的能源转型。
三是要有能源系统的深刻变革。也就是说，基于新的能源利用方式（原动机），一次能源的替代与转换的展开，必须同时构建与这种能源特性相匹配的能源生产、消费和输送体系，否则能源转型难以顺利和有效推进。因此，就当前的可再生能源转型而言，能否建立起与可再生能源特性相匹配的能源系统对于转型成功至关重要。
根据这些标准来梳理人类能源利用的历史，可以发现：从原动机标准和一次能源结构变化标准看，历史上的能源转型可以划分为三次，即薪柴向煤炭转型、煤炭向石油转型、石油向天然气转型。目前正处于第三次能源转型阶段，即石油向天然气转型阶段。
如果结合能源系统变革（第三个标准）来看，就会发现：煤炭、石油和天然气同属于化石能源，其能源生产和消费系统的共同特征是：大规模生产、输送和消费。也就是说，它们均属于“能源系统”特征相同的一次重大能源转型。
人类能源利用可以划分为两次大的能源转型。第一次能源转型是植物能源向化石能源的转型，第二次能源转型是化石能源向可再生能源转型。两次大能源转型期间存在着一些亚转型（如向煤炭转型，向风力发电转型等）。特别值得指出的是，天然气是向第二次能源转型的重要过渡能源，这不仅是因为它比煤炭和石油更加清洁，而且因为从能源系统看，它兼具集中式和分布式的特点。
