研究全球能源替代问题对世界各国节能政策的安排有重要的指引意义。本文采用固定替代弹性生产函数,选用线性与非线性方法的参数估计方法,对全球1995年至2009年间数据进行实证,分析近年来全球生产要素间的替代关系强弱。实证研究中,本文对嵌套CES生产函数的参数估计方法、要素嵌套结构分别进行了讨论。在对40组国家数据和35组细分行业数据进行研究时,本文采用15年间的面板数据进行实证分析,并对弹性测算结果进行比较研究。实证结果表明：(1)从全球各国各行业数据来看,能源投入与资本、劳动投入之间均呈现替代关系,但大部分国家与行业中的替代关系较弱；(2)从国家分析来看,发展中国家具有更强的能源外部替代弹性,更适合通过外部替代节能；(3)从行业分析来看,能源替代弹性强弱与行业类别有关,设备类制造业普遍具有较高的能源替代弹性,运输等行业能源替代弹性则较弱；(4)结合行业单位产值能耗水平,在金属、黑色金属、有色金属制品业等行业进行能源外部替代,通过提高资本与劳动的边际生产率,可以促进资本、劳动替代能源,达到行业节能的效果。最后,本文结合发达国家与发展中国家各行业提出一些有针对性的政策建议,期待全球能源消费在内部替代的同时,关注外部替代的可能性,促进世界经济与能源的可持续发展。