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G20最初由美国等七个工业化国家的财政部部长于1999年6月在德国科隆提出建立，目的是促使有关国家就国际经济、货币政策举行非正式对话，防止类似亚洲金融风暴的重演，维护国际金融和货币体系的稳定。在开始阶段，G20会议由各国财长和中央银行行长参加。2008年，美国引发的全球金融危机使得金融体系成为全球焦点，因此自2008年开始举行G20首脑会议，以扩大各个国家的发言权，并取代之前的八国首脑会议或G20财长会议。
G20成员由原八国集团（G8）及其余12个重要经济体组成（中国、阿根廷、澳大利亚、巴西、加拿大、法国、德国、印度、印度尼西亚、意大利、日本、韩国、墨西哥、沙特、南非、土耳其、英国、美国、俄罗斯及欧盟）。G20成员涵盖面广，代表性强，构成兼顾了发达国家和发展中国家及不同地域利益平衡，人口占全球人口的67%，国土面积占全球的60%，国内生产总值占全球的90%，贸易额占全球的80%。按照惯例，部分嘉宾国及国际货币基金组织（International Monetary Fund，IMF）、世界银行等国际组织也受邀列席G20会议。
G20以非正式的部长级会议或首脑会议形式运行，不设置秘书处，主席采取轮换制。会议由主席国及部分国际机构和外部专家提供秘书服务和支持，并可根据需要成立工作小组，就一些重大问题进行评审和提出对策建议。历届G20首脑峰会概览见表1-1。
表1-1 历届G20首脑峰会概览
G20建立之初，以应对金融危机为主要目标，此后经过多年发展和演进，其宗旨也不断扩展，逐渐成为推动已工业化的发达国家和新兴市场国家之间就实质性问题进行开放讨论的平台，致力于寻求合作并促进国际金融稳定和经济的持续增长。同时，G20的议题逐步扩展，除了关注传统的金融和经济议题外，陆续加入了气候变化、能源、农业、贸易、反腐败、就业、创新等议题。
自1999年正式成立以来，G20机制至今已经走过20余年。从早期的部长级会议（财长和央行行长会议机制）到2008年以后的首脑峰会，其层级不断提高、影响力稳步扩大。特别是升级为峰会后的历届会议，均在世界经济形势错综复杂、大国关系深刻调整的形势下举行，各方激烈博弈，变数频出，G20框架下政治与经济因素相互交织的一面愈加突出。G20本身能够在国际经济关系变化多发、矛盾多发、动荡多发的形势下得以延续和发展，折射了其作为当今世界重要经济治理平台的价值和意义。
能源是2008年G20升级成为首脑峰会后历届会议的议题之一（表1-2），近年来能源议题受关注程度不断提升。相对其他议题而言，能源议题历来受到政治因素的影响较小，是不断变化的G20峰会成果中较为稳定的因素。G20特殊的机制设计使其在能源议题讨论方面具有独特优势。经过多年发展，G20推动国际能源的前沿提议取得积极进展，在事实上对全球能源发展实现了治理。
表1-2 历届G20峰会关注的能源议题
第一阶段：在2013年之前，G20主要从应对经济危机、支持全球经济复苏的角度看待能源议题，在促进全球能源安全与大宗商品价格稳定上达成大量共识和成果，集中在增加能源市场透明度、加强市场监管、减少价格波动、取消化石燃料补贴、加强同行审议与机制建设等方面。
第二阶段：在2013年成立能源可持续工作组之后，G20逐渐转向更为系统地从全球经济可持续增长的角度考虑能源本身的发展问题，重点议题涵盖能效、能源安全、市场透明度、全球能源治理等。
第三阶段：2015年，联合国峰会通过《2030可持续发展议程》、联合国气候变化大会通过《巴黎协定》之后，对G20能源议题产生重大影响，关注焦点从单纯的能源议题本身扩展至能源问题的外部性，能源发展与气候环境、贫困地区的可持续发展一起构成G20能源议题的多重维度。近年来，G20致力于采取集体行动，促进发展清洁能源、提高能效，解决贫困地区的能源服务问题。能源转型与气候变化及环境保护议题的联系愈加紧密。
能源议题在G20框架下各项议题中的地位上升。在G20峰会创立之初，能源发展本身受到的关注度较低，在G20框架下也属较为边缘化的议题。在国际经济持续低迷的背景下，近年来兴起的新一轮能源革命被推到风口浪尖，特别是可再生能源、电动汽车在全球范围内的迅猛发展，以及各国能源系统的转型升级为世界经济复苏注入了强大动力，作为全球经济治理首要论坛与核心机制的G20对能源发展的重视显著提升。2015年、2016年、2018年和2019年，G20轮值主席国均举办了能源部长级会议，将能源与贸易、就业、农业等议题放在同等重要的地位来考虑。同时，能源问题在近几年G20峰会领导人公报中的篇幅大幅增加，能源和气候议题逐渐成为G20峰会领导人专题讨论的议题之一。
G20框架下能源合作对全球能源治理的影响力逐步提升。一直以来，全球能源治理均被认为长期处在碎片化的状态，数量众多、交叉重叠甚或相互抵消的多种制度安排加剧了全球能源治理的无序与失效。现有的国际能源组织，包括国际能源署（International Energy Agency，IEA）、石油输出国组织（Organization of the Petroleum Exporting Countries，OPEC）、国际能源论坛（International Energy Forum，IEF）、国际能源宪章（International Energy Charter，IEC），以及联合国框架下与能源相关的分支机构或区域组织等，均在运作机制或代表性等方面存在严重的先天不足，无法担当全球能源治理的责任。在G20框架下，全球最大的20个经济体就世界能源发展最前沿的问题进行讨论，凭借其强大的吸引力和号召力，在一定程度上代替了现有国际组织的功能。同时，现有国际组织迫切需要参与G20框架下能源议题的讨论并发出声音。近几任G20轮值主席国均邀请了超过10个最具影响力的国际能源组织参与能源可持续工作组会议，G20能源部长会议成果文件中均认可G20本身对于促进和协调国际能源组织合作方面的作用，并欢迎G20与国际能源组织加强合作，这事实上将G20摆在了全球能源治理的“金字塔”顶端，G20也被视作唯一能有效改善全球能源治理并具有政治影响力的多边能源机制之一。
G20框架下能源合作的优势主要体现在以下三个方面。
一是代表性强。G20涵盖了全球主要的能源生产国和消费国，以及全球主要的发达国家和发展中国家，代表了不同发展阶段的经济体对能源发展的不同需求。在G20协商一致的原则下，具有不同能源国情的经济大国以公开、平等的方式讨论能源发展的重要议题，从制度上确保了G20能源领域成果的平衡性、包容性和广泛代表性。
二是协调力度大。首先是能源政策协调力度大。G20成员方通过协调而达成的统一意见，虽然不具有法律约束力，却代表了本国在能源政策方面对国际社会的庄严承诺，在很大程度上对成员国的未来能源发展划定了框架，进而影响国内能源政策的制定。同时，G20能源框架下的协商加强了各国能源政策的透明度，这有助于缓解一国能源政策对他国影响的问题。同时国家间的政策沟通也有助于营造促进全球能源长期健康发展的良好外部环境。其次是与国际治理机制保持充分协调。借助其成员往往是国际能源组织主要成员国的优势，G20可以将所达成的协议或统一意见通过影响国际组织而实现国际治理。例如，由于G20能源合作框架与国际能效合作伙伴关系（International Partnership for Energy Efficiency Cooperation，IPEEC）在能效领域开展了密切合作，G20框架下原本不是IPEEC成员方的阿根廷和巴西也积极加入了IPEEC以推进本国能效领域工作。另外，自2014年开始，G20一致同意并多次强调要“使现有国际能源组织更能代表和兼顾新兴市场国家和发展中国家”，这推动了IEA更多地吸纳新兴经济体成为成员方，使中国、印度、印度尼西亚等国与IEA建立了联盟关系。
三是权威性高。发展至今，G20框架下的能源合作不仅拥有全球经济规模前20名国家领导人执行所带来的领导力和影响力，还具备能源部长会议的能力和能源可持续工作组的执行操作能力，同时还享受来自IEA、国际可再生能源署（International Renewable Energy Agency，IRENA）、IPEEC、OPEC、联合国“人人享有可持续能源”（Sustainable Energy for All，SEforALL）倡议等各类国际能源组织提供的专业信息和咨询服务，可以说G20框架下能源合作的层级和专业能力使其具有其他多边能源机制无可比拟的权威性。
当然，就目前状况看，G20框架下能源合作也存在一些问题和不足，主要体现在以下三个方面。
一是阵营对立明显。G20的高度代表性使得G20内部阵营对立较为明显，发达经济体较多主导议题走向，习惯于将自身问题外部化，往往忽视新兴经济体的利益诉求；新兴经济体在参与全球能源治理方面面临着国家间差异较大、合作经验不足等问题。例如，在前几年国际油价波动较为剧烈的情况下，能源生产国和消费国之间的对立较为突出；近几年受气候变化因素影响，G20内部发达国家和发展中国家对于当前和未来能源转型发展路径产生对立，并逐渐上升为主要矛盾。这些对立带来的分歧加大了G20形成共识并采取实质性合作的难度。
二是延续性有待增强。作为一个非正式的议事平台，G20建立在松散的合作基础之上，政策效率和效力往往取决于主席国的经验和能力。尽管存在“三驾马车”（前后三届主席国合作办会）的模式设计，然而优先议题的选择很大程度上取决于现任主席国的偏好，政策成果的连续性往往较差。如何在不同国家关注重点之间寻求平衡，提高各项工作的延续性是G20面临的重要挑战。
三是成果约束性与执行力不足。首先，由于G20采用的是协商一致的原则，所有成果均建立在完全共识的基础上，因此很难达成实质性的、具有约束力的成果。G20只能在20个情况各异的国家间寻求最大公约数，取得的成果主要以倡议性、意向性内容为主，操作性偏弱。其次，由于G20本身不设置秘书处，主办权在不同国家间不断更迭，对于已经达成共识事项的落实缺少连续、稳定的监督机制，完全依赖各成员国的自觉行动，这使得G20在执行力方面受到影响。
综上所述，G20的机制设计使其存在一些固有性的不足，但相比其他国际能源组织或合作机制，G20框架下的能源合作在应对危机、政策协调、领导人督促方面依然具有明显的优势，其协调能力、治理成效可以较为有效地缓解和克服目前全球能源治理在主体、理念、机制等方面的缺陷和不足，是现阶段有效的、基本做到兼顾议事效率和效力及南北共同利益的全球性能源治理平台。若G20在未来进一步弥补劣势、发挥优势，则可以利用自身强大的影响力协调各国利益，调动各种资源，整合各项议程，进一步发展成为“全球能源事务最有效的协调平台”。
能效是G20持续关注的议题之一。特别是在2013年成立G20能源工作组后，各国对能效提升议题重视程度越来越高。尽管不同主席国会对议题有所增减或者有所侧重，但能效、能源可及性和清洁能源发展逐步成为G20能源合作框架下固定的三个重点议题。与此同时，能效议题因其鲜明的独特性，相比于其他议题特别表现出以下几个特点。
近年来，在应对气候变化、减少环境污染、调整能源结构、促进可持续发展的全球背景下，提高能效是最快捷、最经济、最清洁的“第一能源”的理念已经成为广泛共识。无论是发达国家、发展中国家，在采取集体行动提高能效方面基本不存在分歧，包括G20成员方在内的众多国家均致力于提高能效，并为此出台政策措施，设定发展目标。围绕各领域的能效问题，各国之间存在着广泛的合作空间，而G20会议恰恰为各国更大程度地凝聚共识、探讨合作、分享经验提供了理想平台。
事实上，在G20框架之外，全球早已有17个国家在IPEEC下开展了长时间的节能和提高能效的合作。与G20合作机制相对，IPEEC合作机制规模较小、国际影响力有限，严重缺乏高层领导人和部长们的政治支持，国际合作的层次有待提升。在能效成为G20议题之后，G20能效合作与IPEEC的能效工作逐渐融合，既极大地提升了能效国际合作的政治层级，又很好地解决了因G20轮值主席国变化所带来的工作延续性和执行力不足的问题，为节能和能效合作的持续推进提供了有力的机制保障，这是G20能源合作框架下其他议题所不具备的独特优势。
在G20各国领导人的持续推动和各方的通力协作下，G20框架下节能和提高能效工作取得了一系列重要成果，扎实有效地推进能效领域的国际合作不断迈上新台阶。其中，2014年澳大利亚牵头制定的《G20能效行动计划》和2016年中国牵头制定的《G20能效引领计划》作为国际能效合作重要的里程碑，为G20框架下的能效合作打下了坚实基础。