国际环保格局决定了我国在节能减排上必将面临艰难挑战。天津市自2008年被设定为低碳试点城市已过6年,检收其低碳成果,探索进一步绿色发展出路具里程碑意义。本文首先通过系统建模,研究天津市工业部门2005-2020年低碳运营水平。主要是测算分析了天津市工业部门2005-2012年能源消耗结构及碳排放水平,基于经济、人口、环境、能源四个子系统构建系统动力模型进行2014-2020年碳排放量预测。研究表明:当前发展模式下,截止2020年天津市工业部门的碳排放强度较2005年将下降41.08%,基本达到哥本哈根40%-45%的目标。但仍未顺利实现《天津市“十二五”规划》目标。其次,鉴于以上缺陷,文中首先在模型中引入排放权交易这一变量,研究碳交易路径下,天津市工业行业实现低碳发展的可能性。实验结果显示:天津市工业部门的碳交易额将平稳上升,并且从2022年开始加速上升,预测到2030年天津市工业部门的碳成交额在1亿5千万左右。另一方面,实施碳交易后,碳排放强度2020年的数据比原始结果下降了9.67%,到2030年更是下降15.37%,接近0.6。其减排效果在中后期逐渐显现。而碳排放绝对量在2020年是16774.3万吨,下降比例接近10%。2030年,碳排放量由原来的56724.3万吨,降为48008.1万吨,降比达到15%左右。强度下降幅度十分贴近碳排放量降幅,可见碳交易并不影响工业经济发展水平。然后,文中引入第二个变量——碳税进行模型修正,研究碳税开征路径下,发展绿色经济的可行性。研究发现:随着碳税在10-25元/吨区间按1元/吨步长递增时,其工业碳排放量将呈现U型演化趋势,其最优碳税为18元/吨。而基于强度视角,开征碳税将给天津市中短期工业经济带来负面冲击,反而拉高了整个工业的碳排放强度值。随着碳税立法制度的逐步完善及执法力度的推进,2027年之后对经济的抑制效应将逐渐减弱并消失。到2030年的碳排放强度是0.6057,比同期无税条件下降14.57%。此外,从碳排放绝对量看,其2020年的碳排放量是16293.09万吨,同无税比降幅是12.3%,同碳交易比降幅是2.87%;2030年碳排放量仅为47980.47万吨,同无税比降幅是15.42%,同碳交易比降幅是0.06%。可见,若不考虑减排对经济的抑制效应,碳税的减排效果优于碳交易。最后,本文把落脚点回归到节能减排的根源上——能源结构调整和技术进步。研究发现:通过优化能源结构和促进技术进步,中长期减排效果和效率都十分明显。基于碳排放绝对量视角,能源结构调整后的减排量较同期碳交易和碳税情景下降均超过30%,而促进技术创新后,减排量较同期碳交易和碳税情景下降25%左右。即能源结构优化的减排效果优于技术进步;基于排放强度视角,优化能源结构和促进技术进步后较同期碳交易情景降幅均超过25%,较同期碳税情景降幅接近45%。并且技术进步的调控效果略优,即它对经济的抑制作用小;而在优化工业结构、加快技术进步共同作用下,到2020年减排强度降为0.448,实现超低碳发展水平。