能源是人类赖以生存的要素之一,也是一个国家发展的命脉,没有能源任何现代文明都将无从谈起。作为国民经济和社会发展的重要战略资源,能源是国民经济的基本支撑,经济、能源与环境的协调发展,是实现中国跨越式发展的重要前提。化石燃料的大量消耗导致了大气中二氧化碳浓度的持续增高,进而引起全球气候变暖等现象,导致全球气候变化问题受到全世界的关注。我国北方地区冬季供热面积巨大,供热消耗能源量占全社会能耗总量比重较大,特别是我国一次能源消费结构以煤炭为主,在城市大气污染的主要特征是煤烟型污染,煤炭等化石燃料的使用,使城市环境受到很大影响,严重制约了城市的可持续发展。文章以城市供热系统为研究对象,以沈阳市为研究背景城市,以未来城市供热热源结构发展方向为研究目的,结合能量流分析方法、热力学分析方法及情景分析等手段从多角度定性以及定量研究城市供热系统能耗以及碳排放状况,为城市供热事业的可持续发展指明了方向。文章首先回顾了国内外城市供热的发展历程,详细介绍了沈阳市城市供热事业的变迁,按供热系统的组成说明各部分能耗状况。采用能量流分析法绘制了某基准年的沈阳市能流图,编制了沈阳市2005年和2006年能源平衡表,基于能源平衡表数据绘制了2005年和2006年沈阳市热力和电力生产部门能流图,通过对城市整体和各部门能量流动的研究,弄清了沈阳市整体能源使用和转换的情况,分析了热力和电力生产部门对城市整体碳排放和能耗的影响。对于城市供热系统这样的能源转换系统,提供给热用户的热量本身并无直接碳排放,其碳排放量为系统始端投入的一次能源在转换过程中所产生的碳排放量,供热系统的碳排放情况实际上和系统的能耗水平直接联系在一起。能源转换系统碳排放量由始端投入一次能源的种类和数量决定,同时要充分考虑到能源产品的特殊属性,即终端用户所消费能源产品的“量”和“质”。本文将碳排放量平均分摊到终端用户消费的单位能源产品上,采用单位能源产品碳排放量指标结合(?)分析来评价不同供热模式的碳排放状况,可以更加客观的研究分析能源转换系统的碳排放情况。进一步将单位能源产品碳排放量指标分解为燃料排放量和附加排放量,能源转换系统碳排放一部分是为了满足终端用户消费引起的排放,另一部分是在转换过程中各环节的损耗以及不可避免损失造成的。前一部分只和投入转换的一次能源种类相关,取决于该种能源的清洁程度,后一部分和能源转换各环节的损耗以及热力装置的热力学完善程度有关。通过实例对地下水源热泵和热电联产两种不同供热模式碳排放量以及碳排放特性进行比对研究,定量的评价了这两种供热形式的碳排放量。2009年11月召开的国务院常务会议公布了中国碳减排目标,以此为研究的出发点,以沈阳市供热系统为研究对象,通过情景分析的手段,探讨在不同情景下沈阳市供热系统能耗总量和单位供热面积碳排放量从2013年至2020年的变化。本文的研究按照城市供热系统碳排放的影响因素,构建情景分析模型,情景设定,对情景分析结果量化讨论的技术路线开展研究工作,建立了总供热面积预测模型,构建了情景分析模型。通过合理的设定,借助于模型工具对城市供热系统在社会宏观经济因素、未来能源技术进展、相关领域政策、部门发展、技术装备构成、能源转换效率、未来社会对能源的需求等因素影响下逐年的能耗总量和单位供热面积碳排放量进行了计算,对城市供热系统实现碳排放量削减的途径和最终能够达到的减排程度进行客观和深入的分析。