中国目前是世界上最大的碳排放国和能源消费国,面临着来自国际和国内的双重减排压力。国际方面,中国碳排放随着经济快速发展呈现出指数增长态势,其碳排放路径对全球2℃目标的实现有着决定性影响。而在国内方面,中国面临着减排难度增大、能源供应不足及环境污染严重等问题。中国提出“一带一路”战略,并创建亚洲基础设施投资银行,一方面为中国节能减排带来新的挑战,另一方面也为能源以及应对气候变化国际合作提供了新的机遇。中国不能重复发达国家工业化阶段无约束排放温室气体的发展模式,要努力探索出一条发展经济与应对气候变化双赢的可持续发展之路。中国在气候变化自然科学研究领域已具备了一定的科学积累,但在社会经济系统影响评估方面仍然相对薄弱,气候变化建模领域的学术前沿主要被西方国家所占据。大多数发达国家都有自己的综合评估模型,它们在制定国家气候政策以及应对国际气候变化谈判中发挥了巨大作用。中国亟需从本国国情出发建立气候变化综合评估模型,为中国应对气候变化提供理论和数据支撑,提高在气候变化领域的话语权。本论文面向国家应对气候变化重大战略需求和气候政策建模研究国际前沿,围绕气候变化综合评估建模方法及其应用展开研究。采用运筹学、计量经济学、博弈论、投入产出分析、多准则决策以及文献计量等理论与方法,分别从全球、国家以及地区三个层次建立气候变化综合评估模型,模拟经济、能源、环境以及气候变化之间的复杂关系,取得以下创新性的工作:(1)将碳配额交易机制引入RICE模型,在同一平台下比较了支付能力、平等主义、祖父原则及历史责任四种气候政策公平性原则对社会经济系统的影响。结果显示,全球合作能有效促进减缓气候变化进程。全球2000-2100年累积CO2排放在非合作博弈情景下是合作情景下的2.29倍。从全球角度看,祖父原则造成的损失最小,但发展中国家的利益受到较大损失。对中国而言,优先选择的公平性原则依次为支付能力、历史责任、平等主义以及祖父原则。中国的“历史责任”和“人均”优势随着碳排放的快速增长正在逐渐减弱。(2)基于投入产出表建立了评估经济、能源与气候变化的动态优化模型——IMEC模型。在社会福利最大化的目标下,综合经济增速、产业结构、能源结构及能源效率等方面,探索了中国的低碳发展路径。中国要实现2030年碳排放峰值目标,GDP年均增速到“十五五”需控制在5%以下,2030年后需低于4.5%。在保证“十二五”-“十五五”GDP年均增速分别不低于7.5%、6.5%、7.5%及4.5%的前提下,中国碳排放最早2026年达到峰值。和碳排放2030年达峰相比,提前达峰可减少1.18–5.40%的CO2排放,但会造成1.41–12.53%的GDP损失。(3)综合碳排放、效率、非化石能源和气候政策四方面,基于15个客观指标构建了气候变化减缓指数(CCMI),评价和解读了中国省级的减缓气候变化政策效果。长江中游地区和南部沿海地区在减缓气候变化方面表现较好,而西北地区的平均表现较差。气候变化减缓指数与能源自给率之间存在负向线性关系,因此资源禀赋在减缓气候变化策略中应该得到重视。此外,气候变化减缓指数与社会发展水平没有显著的线性关系,说明处于不同社会发展阶段的地区都有能力取得较好的表现。(4)基于投入产出模型建立最优化模型,以北京为例评估了产业结构对节能减排的潜在影响,并对比了GDP最大化、能源强度最小化、能源消费量最小化、碳强度最小以及碳排放量最小化五种决策目标对社会经济系统的影响。结果表明,产业结构调整具有较大的节能减排潜力。2010-2020年,北京市产业结构调整具有节约能源39%、减少CO2排放46%的潜力。通过合理的产业结构调整,能源强度可以在不影响经济增长的前提下降低。此外,与强度目标相比,总量目标的节能减排效果更明显,但是对经济增长的负面影响也更大。因此,总量目标与强度目标之间需要合理的平衡。