由人为温室气体排放所引起的全球气候变化问题日益引起国际社会的广泛关注，而能源消耗则是其中最关键的因素，因此如何尽快开发出高效能源新技术并加快应用，降低能源领域的温室气体排放已成了世界各国的重要政策着力点，许多国家和地区已经为此设定了中长期的发展和减排目标，展开低碳能源行动。北京市作为拥有两千多万人口的特大型城市，是我国的政治、经济、文化中心，社会经济发展程度高于全国平均水平，其发展路径和模式对其他地区乃至全国都有相当的影响力，在目前快速发展的时期，北京市尽管已经较好的完成了国家设定的二氧化碳和节能指标，但较低水平的能源利用技术和对化石能源的高度依赖不仅导致温室气体排放量绝对值的持续增加，而且使大气环境也受到了严重影响，PM2.5等有害颗粒物排放也在持续增加，严重影响了首都城市功能和居民身体健康,因此迫切需要找出一条城市低碳能源的发展路径实现可持续发展。具体研究方法上，在对北京经济能源环境现状和国际主流能源系统分析模型详细研究的基础上，针对北京市在现阶段要实现应对气候变化、解决大气污染控制和能源安全的多重目标，充分考虑能源环境新技术的应用和创新对于发展质量的提升的作用，建立IPAC-Beijing模型能源技术经济数据库，利用C++BULIDER语言、GAMS语言和IPAC模型框架开发了IPAC-Beijing模型，提出了理性预期的情景分析法，并以2005年为基年利用模型计算出了三种情景下的北京市优化能源结构改善大气环境质量的发展路径，给出了2030年的低碳能源发展目标和政策建议，同时为国内其他省市在制定相关政策时提供了定量理论分析支撑。研究最后提出，在强力政策驱动情景下，北京市在2030年的能源消费总量可以控制在1.1亿吨标准煤，其中2025年可达到1.4亿吨左右的峰值，温室气体排放达到230万吨，下降到2020年的水平，大气污染水平也将大幅度降低。主要的政策建议是政府应该全面构建基于最先进技术的能源体系，彻底取消终端领域的燃煤，促进天然气高效燃烧技术和新能源的应用，争取使北京市的用能效率在2020年到2030年期间达到国际领先水平，新能源和可再生能源在能源消费中的比例达到10%，其中城市太阳能光热和工商业分布式光伏屋顶电站应大力发展，浅层地温能和污水源热泵技术应该是发展的重点，新能源汽车和生物燃油研发技术也应是政府政策的着力点。此外，北京市应进一步明确首都城市功能定位，明确产业发展负面清单，确立企业技术创新主体地位，积极发展以高新技术为主的低碳产业，在全社会积极营造绿色发展可持续发展的良好社会氛围。