人类利用能源经历了从薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代的演变，形成了目前以化石能源为主体的能源时代。化石能源对于社会经济的发展起了巨大的作用，但化石能源的大量使用，也带来副作用，一方面导致能源资源稀缺性加剧，另一方面导致对环境的严重污染，节能减排势在必行。化石能源中，天然气最为清洁，氢碳比高，二氧化碳排放量少，是环境友好型能源。天然气节能减排过程的经济性是当前重要的课题。本文主要研究内容如下：(1)以典型节能技术为基础，根据节能减排的基本原理，提出了利用城市污水为热源（汇）及与太阳能互补的天然气热泵节能减排方案。为了分析节能减排途径的合理性，在经济学理论与工程技术相结合的基础上，建立了节能减排过程经济性分析和二氧化碳减排计算的模拟分析方法。(2)在市场价格理论的基础上，根据公共经济学的原理，结合我国城市燃气的实际情况，对天然气的价格形成基础、能源价格的职能与作用以及天然气定价的依据进行了分析。并利用开发的软件对城市天然气价格对于节能减排过程的经济性影响进行了定量分析。结果表明，适当提高天然气的价格可以促进人们节能投资的积极性，有利于推广节能和减排效果好的措施。(3)根据建立的经济分析模型和用MATLAB语言编写的软件，在不同条件下，对城市污水源(汇)燃气热泵、太阳能-天然气热泵互补供热、太阳能热水-污水双水源燃气热泵供热和天然气减排二氧化碳等过程进行了模拟分析与研究，得出了相关参数的影响规律，为天然气利用过程方案的制定提供基础数据。(4)为了借鉴热力学熵成熟的理论成果与实践经验，对非热力学熵和热力学熵的互洽性和差异性进行了分析比较。用熵的理论对节能减排过程进行了分析，并以能源资源可采年限、二氧化碳相对减排量、人均能源足迹相对值和石油对外依存度等参数为因变量，分别提出了对能源资源、二氧化碳减排、能源生态影响、能源安全用熵进行表征的公式，并利用相关的数据进行了实证性分析与研究。