长三角地区作为我国城镇化水平最高的地区之一,在我国城镇化进程中扮演重要角色。另一方面,高速城镇化导致了一系列发展失衡、内部失调问题,同时不可避免地加剧了化石能源的消费,使得碳排放显著增加。因此,开展城镇化协调发展与城市碳排放的关系研究及系统模拟,对于推动城镇化高质量发展及低碳城市建设具有现实意义。本文以长三角地区为研究对象,分析了2000-2018年城镇化协调发展和碳排放的时空演变特征;从因果关系、关联机制、协同演变三个层面探究城镇化协调发展与碳排放的内在关系;最后构建城镇化协调发展-碳排放综合系统,模拟多情景下两者的演变趋势。主要研究结论如下:（1）基于协调发展模型和碳排放核算模型,揭示长三角地区城镇化协调发展与碳排放的时空演变规律。研究期间,长三角地区城镇化协调发展水平持续提升,经历了失调衰退、过渡、协调发展三个阶段,实现了由轻度失调向良好协调的转变;协调水平较高地区形成了“宁沪杭甬”Z字型耦合协调发展带,空间异质性明显。2000-2018年长三角地区碳排放总量持续增长,但增速逐步放缓;碳排放总量空间差异显著,总体呈“中部高南北低”的分布格局。（2）利用面板格兰杰检验、面板门槛模型、协同演进曲线探究城镇化协调发展与碳排放的内在关系。城镇化协调发展水平是碳排放的格兰杰原因,反之不然;不同城镇化子系统对碳排放的影响效应存在差异。随着城镇化协调发展水平的提升,城镇化协调发展对碳排放的影响呈先促进后抑制的倒U型曲线,两者存在显著的双门槛效应。经济发展、人口增长是导致碳排放增加的主导因素,而能源强度下降则能有效抑制碳排放。城镇化协调发展与碳排放协同演进过程呈明显的三阶段规律,不同阶段发展特征差异明显。（3）结合系统动力学模型和协调发展模型,构建城镇化协调发展-碳排放综合系统,设置基准、低碳、强化低碳、协调和强化协调5种情景,并模拟2019-2035年间不同情景下两者的协同演进趋势。在基准情景下,由于经济、社会、生态城镇化发展滞后,长三角地区城镇化尚未达到优质协调;碳排放总量持续增加,未能实现碳排放达峰。其余4类情景均能不同程度减少碳排放,但城镇化协调发展水平演进趋势存在差异。综合来看,强化协调情景既能有效促进低碳减排,又能推动城镇化发展实现优质协调,是统筹城镇化高质量发展与低碳城市建设的有效途径。