本论文以济南市为研究载体,通过搜集、整理济南市2001-2010年经济、能源、环境等相关数据,利用库兹涅茨环境曲线分析三者的内在联系；建立了基于灰色模型法、弹性系数法、LEAP模型的两种组合预测模型,对济南市2011-2020年节能、低碳和强化低碳三种情景下能源需求情况分别进行预测,并通过比较五种方法的误差值确定最优预测模型；回顾分析济南市2005-2010年碳排和碳汇情况,以此为起点,根据国家“十二五”二氧化碳减排目标及济南市的实际情况确定济南市2020年减排目标,分阶段制定济南市2011-2020年低碳路线图。主要研究内容及所获结论如下：(1)济南市环境库兹涅茨曲线及其扩展形式的研究分析表明：济南市已经度过了随着经济的高速发展空气环境质量不断恶化的库兹涅茨环境曲线的初期阶段。(2)通过计算标准差对灰色模型法、弹性系数法、LEAP模型以及本论文所建立的组合预测模型一和组合预测模型二五种预测模型的预测结果进行比较,结果显示：LEAP模型计算结果误差值的标准差最大,组合预测模型二计算结果误差值的标准差最小,因此选取组合模型二作为济南市2011-2020年能源需求量的预测方法。(3)预测结果显示,到2015年节能、低碳和强化低碳三种情景下能源需求分别为5961.98-6343.45、4835.76-5186.55、4189.58-4511.53万吨标煤。2020年节能、低碳和强化低碳三种情景下能源需求分别为9429.91-10033.27、6193.72-6643.00、4754.95-5120.34万吨标煤。(4)经计算,2005年济南市二氧化碳排放总量约为9097.26万吨,单位GDP排放量为4.93万吨/亿元,万元GDP能耗为1.28吨标煤；2010年济南市二氧化碳排放总量约为10611.8万吨,单位GDP排放量为2.71万吨/亿元,万元GDP能耗为1.00吨标煤。(5)根据国家二氧化碳减排目标,结合济南碳排放现状和“十二五”规划,制定济南市低碳发展路线图,分为两个阶段：第一阶段2011-2015年,主要低碳措施包括增大无碳能源比重,增大森林面积以加大碳汇量；降低化石能源使用比例,提高生产、传输和利用效率；降低工业产品生产过程中二氧化碳的排放量；加强节能措施等。第二阶段2016-2020年,在继续深化第一阶段低碳措施、巩固提高第一阶段低碳成果的基础上,逐步探索推进绿色智能城网建设,将产能、供能、蓄能、用能和节能技术进行系统集成,逐步实现具备产业功能的城市化社区。(6)低碳路线图研究表明：2015年,济南市万元GDP能耗降至0.75吨标煤,比2010年降低25%,二氧化碳排放总量达到18876万吨,单位GDP二氧化碳排放量降至2.25万吨/亿元,比2010年下降17%,；2020济南市万元GDP能耗降至0.56吨标煤,比2010年下降44%,二氧化碳排放量达到38260.42万吨,单位GDP二氧化碳排放量降至2.20万吨/亿元,比2005年下降55%；能源消费总量中清洁能源占比将达到20%。本论文的研究结果,对济南市调整能源消费结构、改变经济增长模式、改善环境空气质量、走低碳发展之路、实现可持续发展具有非常重要的现实意义和应用价值。