北京市作为中国的首都,是一个能源消费量巨大的特大型城市。但北京市能源对外依存度较高,未来城市能源供给面临巨大的压力。同时,SO2、NOx等污染物的来源均与能源的使用密切相关,能源消费带来的环境问题日益严重,温室气体减排也将成为经济发展的一项硬约束。因此,研究并建立适合北京市的能源需求及环境综合模型有着极为重要的意义。本论文首先分析了北京市近年来的能源消费总量和增速、能源与经济增长的关系、分部门能源消费结构、分品种能源消费结构和主要污染物的环境排放现状,并总结出其发展趋势和特点,研究结果为能源需求及环境北京模型的建立提供了实际的数据支撑。其次,对北京市能源消费部门进行了重新划分,使之与国际上能源需求研究常用的部门划分相一致,为本文应用国际通用的能源模型打下基础。重新划分后的能源消费部门包括第一产业、工业、建筑业、交通运输业、商业及服务业和居民用户,并对工业和交通运输业进行了更细致地划分和深入地研究。再次,应用计量经济学模型分析和预测部分数据,其结果作为能源需求及环境综合模型的参数。其中,时间序列模型主要用来预测人口和产业结构,回归模型主要用来预测交通周转量。在上述研究工作基础上,本论文建立了基于自下而上方法和LEAP模型的能源需求及环境综合分析模型,将情景分析法所设定的情景和计量经济学模型所预测的数据综合集成到LEAP模型中,建立了LEAP-Beijing综合模型,根据经济社会发展和政策展望设定了基准情景、交通情景和节能情景。以2007年为综合模型的基准期,预测了到2020年的北京市能源需求总量,各部门的能源需求量,煤炭、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、LPG、天然气、热力、电力等能源品种的需求量,CO2、SO2、NOx的环境排放量。LEAP-Beijing综合模型的情景模拟结果表明,能源品种需求结构优化,优质能源在能源需求总量中的比重提高；工业、交通运输业、商业及服务业是北京市能源需求增长主要的贡献部门。在节能情景中,未来北京市能源需求增长速度放缓,能源需求总量相对减少,可以实现2020年单位GDP的二氧化碳排放量比2007年下降40%-45%的目标。本文设定的三个情景所分析得出的研究结果,能够为政府制订北京市在交通、节能方面的中长期的能源和环境规划提供决策支持。本文以北京市为例,所采用的研究方法和建立的能源需求及环境综合模型,对于其它城市在能源需求及环境方面的研究同样具有借鉴意义。