“十三五”及未来的一段时间,京津冀地区面临着推动能源生产和消费革命,实现经济发展由粗放型向集约型转变的艰巨任务。工业作为能源转型的最为重要领域,工业行业的低碳发展和转型发展成为关键,通过差异性找出京津冀地区重点工业部门,实现能源结构优化是应对京津冀地区能源紧缺、环境污染等问题与经济发展之间日益严峻的冲突的必然途径。本文首先使用DEA-BCC模型研究了京津冀地区27个工业部门的全要素能源效率的情况,结合工业部门的能耗占比情况、经济占比情况和三地全要素能效差异的情况,利用聚类分析和主成分分析,将27个工业部门分成三类,并从三地能效差异大且重要的行业中,选择电力能源系统作为重点分析对象,分析电力能源系统能效提升潜力。其次,本文主要介绍了京津冀地区的能源生产及供应情况、电源结构及发展情况和可再生能源资源分布情况。再次,建立了电力能源系统多目标优化模型,模型以提高能源效率为目标,以电力需求、装机规模等作为约束条件,以京津冀地区电力能源系统作为研究对象,采用梯度下降法、差分进化算法、遗传算法进行分析,验证了模型的实用性。最后,通过对京津冀地区的电源结构优化的实证分析,发现了京津冀协同发展总社会成本要比京津冀三地分别规划总成本要低,同时,得出了京津冀地区2020、2025和2030年电源发展情况,发现京津冀地区煤电在2020年达到峰值,光伏和风电分别在2025年、2030年实现大规模发展。