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为了实现控制本世纪末全球平均气温升高小于2℃的目标,“巴黎协定”提出了通过国家自主贡献（INDC）实现减排目标的国际框架,这需要各个国家和行业相互协同应对挑战。建筑能耗是世界第二大能源消费领域,其运行阶段所消耗的能源是影响温室气体排放、环境污染、资源消耗的重要原因,也是威胁世界可持续发展和气候变化目标的关键因素之一。住宅建筑能耗占中国建筑领域总能耗的62%,在中国城镇化快速发展趋势下,住宅建筑能耗在未来会持续增长。与此同时,空间尺度的能源-环境-经济系统建模已经成为应对全球可持续发展目标和气候变化目标决策的重大课题。基于以上背景和需求,本研究围绕住宅建筑能源消费侧的终端能耗活动、能源供给侧的可再生能源电力和集中供热系统三者的节能减排潜力以及相应的协同和权衡效应等科学问题,以能源为关联核心,采用复合性跨学科方法开展住宅建筑能源-环境-经济系统模型研究,为可持续发展和气候变化政策的制定提供评估方法和定量依据。具体开展为以下工作:（1）针对碳减排目标下住宅建筑能源消费侧终端能耗活动脱碳路径预测的不确定性,本研究提出了住宅建筑领域在省级尺度分配国家减排目标的分析框架,同时建立了适用于预测住宅建筑能源消费侧终端能耗活动脱碳路径的不确定性多目标优化模型（MOOU）,分别从政策机制和模型角度支持碳减排稳健决策。在MOOU模型基础上,以能源为关联核心计算脱碳路径的环境协同效应（PM2.5和SO2）。将分析框架和MOOU模型应用到中国四个不同气候区的九个省级区域,深入分析2010-2030年间13种节能减排措施在省级尺度对INDC的贡献和环境协同效应。结果发现:黑龙江、辽宁、北京的住宅建筑总体碳排放在2030年前达峰,但九省住宅建筑制冷能耗碳排放会持续增加。中国北方省份PM2.5和SO2排放下降明显,其中黑龙江、辽宁、山东在2030年的减排绝对量分别达到21-237 Kt和1.3-2.8 Mt。此外,中国北方省份住宅建筑的减排潜力主要依靠建筑热工性能的提升和供热能源结构的改进,而中国南方省份主要依靠电器的能效提升。减排措施效果的差异导致中国南方省份在实现住宅建筑领域省级尺度INDC目标的风险高于中国北方省份。（2）针对住宅建筑能源供给侧可再生能源电力（风能和太阳能）在生命周期中产生的隐含能源、环境、经济足迹,政策制定者需要从耦合和生命周期角度分析其权衡效应以实现更为系统化的节能减排政策方案。因此,本研究建立了可再生能源电力生命周期的能源-环境-经济耦合足迹高维多目标优化模型,用于模拟住宅建筑领域脱碳路径中可再生能源电力的优化控制策略和其生命周期中隐含能源、环境、经济足迹的权衡效应。优化结果发现:在应用风能和太阳能电力实现山东省城市住宅建筑碳排放达峰情景中,在2030年共需要建造25111MW和27519MW的太阳能和风能装机容量。太阳能和风能电力在生命周期共消耗了 1.0E+9GJ的能量和8.2E+13RMB的投资消费,同时产生1.3 E+8t CO2 eq.的全球变潜能值（GWP）,3.8 E+8t SO2 eq.的酸化潜力（AP）,2.2 E+8t PO4 eq.的富营养化潜力（EP）,1.4 E+7t C2H4 eq.的光化学臭氧合成潜力（POCP）,2.7 E+7t 1,4-DB eq.的人体健康损害潜力（HTP）的环境影响。权衡效应表现为两个方面,分别为碳减排效益与生命周期碳排放之间的权衡,和能源、环境、经济足迹之间的权衡。其中,以2030年碳减排效益为参考量,太阳能和风能发电在生命周期中的二氧化碳减排效益回收期为5.5年;风能和太阳能发电生命周期能耗、GWP、AP、EP与POCP、HTP、投资成本之间存在权衡效应。（3）针对集中供热系统的能耗驱动因素、以及环境污染物（CO2,SO2,NOx）驱动因素之间的协同和权衡效应,本研究基于对数平均迪氏指数（LMDI）方法,从能耗强度、供热能源结构、产热技术结构、供热面积、人口等角度出发,建立了集中供热系统的能耗驱动因素模型和环境协同权衡效应模型。此外,针对集中供热系统的可持续发展能力,引入Tapio方法建立了建筑集中供热能耗（DHEB）和经济的脱钩模型。通过中国北方15个集中供热省份和京津冀区域案例分析发现:2004-2016年期间,供热面积效应和人口效应是DHEB增长的主要因素,而能源强度效应是削减DHEB的最主要驱动力。燃煤比例效应和供热锅炉比例效应在2004-2008年间呈正面效应,2008-2016年间为负面效应;而燃气比例效应和热电联产比例效应在同一时间段内呈现相反的贡献状态,这与中国“煤改气”和“淘汰高污染锅炉”政策高度相关。我国DHEB与经济增长之间的主要脱钩状态表现为弱脱钩,意味着中国集中供热系统的发展不再依赖于高能耗。各驱动因素对环境污染物的贡献不同,能源强度效应、燃煤排放因子效应、燃油排放因子效应、燃气排放因子效应、燃油比例效应、供热锅炉比例效应在削减CO2、SO2、NOx排放存在协同效应。供热面积效应、人口效应、热电联产比例效应、燃气比例效应在增加CO2、SO2、NOx排放存在协同效应;燃煤比例效应存在权衡效应,在CO2、SO2增加的同时NOx减少。