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能源技术创新是技术创新理论中的一个细化的理论分支与概念延伸，能源技术进步是一种特定方向上的技术进步，从作用效果看，包括所有有利于资源节约和环境保护的技术或管理方式的创新或改进（杨福霞，2016）。20世纪90年代爆发的第三次石油危机可以视为能源技术创新理论研究的标志性事件，面对石油危机和资源环境问题，许多研究认为当时是发展可再生能源和低碳化石能源技术的关键时刻，而这些技术在满足未来能源供应和环境需求方面将是至关重要的（Parson & Keith，1998）。与此同时，学者们也普遍认为能源技术在应对气候变化方面将发挥核心作用（Kinzig & Kammen，1998）。因此，早期学者们基于技术创新生命周期的特点，在能源技术创新理论研究的基础上，从能源技术创新过程、能源技术创新研发与专利、能源技术创新组织形式以及能源技术创新政策等角度展开了一系列卓有成效的研究。
国外方面，以Robert Mark Margolis（1999，2002）、Vicki Norberg-Bohm（2002）和Ambuj D.Sagar（2004，2006）为代表的学者对能源技术创新进行了逐步深入的研究，构建了基本的能源技术创新理论体系。Margolis（1999）研究发现，美国的能源技术R&D投资下降，并且能源部门的研发强度与其他部门相比非常低，能源技术R&D投资的削减降低了能源部门的创新能力，将使其在未来进行清洁能源技术选择和应对全球气候变化方面面临挑战，因此他建议美国政府应当在能源技术研发、相关的人力和机构建设方面加大投资。Margolis（2002）认为能源技术创新过程是创新主体和创新政策相互作用、相互影响的双向交叉链式过程。Norberg-Bohm（2002）提出了能源领域诱导性技术创新理论，即研发投入和新市场是能源技术创新活动开展和扩散的诱导因素。Sagar（2006）认为能源技术包括初始能源技术和二级能源技术，初始能源技术是指初始资源从勘探、采集、运输，到经过后期加工处理转换成为能直接使用的能源（如燃烧煤或者木头获取的热能）技术；而二级能源技术是指便利终端使用的能源（如汽油、电）技术，也包括二级能源转换能源服务的技术（如电力照明、电器、电力和汽油对机动车辆的驱动等）。他提出并明确定义了能源技术创新的概念，即能源技术创新是指新的替代能源技术的研究和开发，包括现有能源技术的改进并使新能源技术得到实际广泛的商业应用（Sagar，2004）。随后，其他学者也对能源技术创新概念进行了界定。Sagar和Gallagher（2006）认为能源技术创新涉及能源勘探、开采、储存、运输、加工及使用技术的方方面面，是导致新能源技术和能源技术改进的一系列工艺的集合。通过能源技术创新能够提高能源服务的质量，减少与能源供给和使用相关的经济、环境及政治成本。Sagar（2006）对能源技术创新的定义具备四个方面的特点：一是能源技术创新应该是一个经济学概念，把科技新思想转变成增加能源储量或产量的新技术，节约投资和生产成本的新工艺、新产品或新服务。二是能源技术创新应该是一个成功应用的市场概念，把生产成功应用而获得商业利益作为检测创新程度的最终标准。三是能源技术创新包括了R&D、资金投入技术创新生产组织、规模生产、成功应用和获得经济效益五个重要的环节，是一项系统工程。四是从能源技术创新的表现形式来看，可以表现为根本性创新，如水能、风能、氢能、核能、太阳能及生物质能等；也可表现为渐进性创新，即对原有技术的改进突破，如洁净煤技术、碳捕获和封存技术等（杨忠敏，2015）。
国内方面，魏晓平和史历仙（2008）认为能源产业技术创新是指能源产业新设想、新发明产生的过程和新设想、新发明转变成提高能源产量的新方案、节约投资和生产成本的新工艺、增加收益的新产品和新服务的转化过程。2005年，中国政府制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》规划我国将在四大领域推进能源技术进步：大力推广节能技术，重点攻克高耗能领域的节能关键技术，提高一次能源和终端能源利用效率；推进关键技术创新，鼓励发展洁净煤技术，重点掌握第三代大型压水堆核电技术，积极发展复杂地质油气资源勘探开发和低品位油气资源高效开发技术；鼓励发展替代能源技术，提升装备制造水平，依托国家能源重点工程，带动装备制造业的技术进步；加强前沿技术研究，重点研究化石能源、生物质能源和可再生能源制氢。刘三林和彭穗生（2012）认为，能源技术创新的能源效率系统与能源消费系统是构成能源经济可持续发展的两个子系统，只有整合两者与经济增长的协整机制才有利于能源经济系统的良好运行。
现有大量研究主要详细论述了专门以资源节约尤其是能源节约或削减污染物为目的的生产技术的创新或使用，如发展或采用清洁生产、治理污染及替代化石能源技术。但这类定义对不以资源节约和污染物减排为目的但又实现了相应效果的技术或制度创新活动关注不足。实际上，非关注于资源节约和环境保护的技术进步也可能产生资源节约或环境效益。例如，在荷兰，据估计该国60%的技术创新提高了环境绩效，创新企业55%的一般性创新项目都有利于可持续发展（Kemp & Pearson，2008）。另外，由于生产系统中各因素相互影响导致技术使用效果具有不确定性，以污染物减排为目的的技术创新在实际生产中可能并不改善环境质量或减少化石能源消耗量（Gans，2011）。同时，以能源节约为目的的能源效率提高的技术创新经常存在“回弹效应”，即化石能源效率的提高可以在一定程度上降低其服务价格，促使化石能源服务需求增加，从而使能源需求量不降反升（杨冕，2012）。
本书沿用杨福霞（2016）对绿色技术进步的定义，将能源技术进步定义为：与正在使用的技术或管理方式相比，在其整个生命周期内，显著提高了某组织单位（开发或使用它）资源效率或（和）环境绩效的一系列新产品、生产过程或工艺、管理方式、制度设计的创新或推广使用。本定义认为，与现有技术或制度设计相比，只要能获得更多资源节约或污染物减排效果，就认为属于能源技术进步的范畴，而不关注该技术或组织形式的使用是专门为实现该目的而设计的，还是一般意义上经济活动方式改进而附带产生资源节约或环境改善效果。因此，本定义与现有定义相比具有明显的特征。
一是涵盖内容的广泛性（或综合性）。首先，从技术进步内容看，它包括纯技术进步和制度或体制创新两个层面。其中，纯技术包括新产品、生产过程、工艺等看得见的“硬”技术，而制度层面包括新的管理方式、组织形式、制度设计、体制建立等。其次，新颖性。本定义的新颖性是针对使用此类技术或管理制度的企业或用户而言的，而并非针对市场或全球范围内首次出现，即只有对使用组织单位而言，该技术或管理方式是第一次使用，即可认为它属于该能源技术进步的范畴。当然，其可以是该企业新开发的，也可以是从其他企业购买或引进的，只要对于使用者是“新颖的”即可。最后，从技术或制度的整个生命周期来看，有利于实现资源节约或环境绩效改善。例如，对某一产品而言，其产品设计和原材料选择可能消耗较多资源，但在其销售和使用阶段却节约了更多材料，那么总体而言该新产品的使用提高了资源效率，仍旧属于能源技术进步的范畴。
二是强调技术进步的资源效率提升或环境绩效改善效果。对于绿色属性而言，能源技术进步概念只关注结果而不问动机，即能源技术进步并不局限于那些专门以资源节约或环境绩效改善为目的的创新活动，也包括那些为其他目的的创新活动而偶然或附带产生资源节约或环境改善效果的“无心插柳”的创新行为，这就有效解决了因创新动机调查而带来的模糊性问题。
三是最终实现经济增长、资源效率提升和环境质量改善“三重”收益。作为最大的发展中经济体，中国当前乃至今后相当长一段时期内仍将经济增长作为其解决发展中问题的重要抓手，并进一步加强资源节约和环境改善的工作力度，力求寻求一条资源—经济—环境系统协调发展的路径。能源技术进步的最终目标是提高使用者的资源效率或（和）环境绩效，通过降低资源投入或（和）污染物排放量，确保经济产出最大化，实现经济持续发展。