中国在工业化与城镇化进程的浪潮中,碳排放总量逐年上升并保持在较高水平,一跃成为世界上最大的碳排放国,这使得中国减排任务繁重、减排压力大。因此中国政府在十八大报告对低碳发展进行顶层设计,十八大以来全方位推进碳达峰碳中和的相关工作。作为煤炭大省,山西产出的煤炭曾“点亮全国的一半灯”;煤炭产业撑起全省经济的半壁江山。然而长期依赖煤炭产业造成了碳排放总量大、强度高且重型产业结构问题突出的严重局面,山西实现绿色低碳发展面临巨大挑战。十四五时期全社会积极推动碳达峰、碳中和,山西应主动跳出舒适区,努力推动产业结构从“一煤独大”到“八柱擎天”,着力打造低碳革命的“山西样板”。基于上述背景,选取山西省11地级市为研究对象,以低碳发展约束为着力点,对各地级市的产业结构优化进行深入研究。首先,界定与研究内容相关的概念并梳理相关基础理论,在二者基础上理论层面分析低碳发展约束下产业结构优化的运行规则,为下文的描述性统计与实证研究提供理论支撑。其次,基于1997-2019年的数据对山西省各地级市的产业结构的演进、产业结构合理化与高度化的变化趋势、碳排放量与碳排放强度状况进行了统计性描述,明晰其实际状况;进而采用邓氏灰色关联分析模型测算了各市三次产业结构与碳排放量、碳排放强度、R＆D经费支出、R＆D强度、经济规模、能耗总量这6个变量的时序灰色综合关联度,为后文指标选取提供方向性参考。再次,基于历史数据,模拟特定情境,以经济规模、单位二氧化碳强度、能耗总量、充分就业作为限制构成模型的约束条件,经济总量最大、能耗最小和二氧化碳排放强度最小作为目标函数,结合偏差变量将单独的三个目标函数整合成总的目标函数,从而构建出多目标优化模型,并求解在约束条件下相应目标函数达到最优的的产业结构状态。实证环节的结果显示,低碳发展约束下各市产业结构优化呈现的大致方向为:合理缩小第一产业占比、削弱重化工业等第二产业占比、扩大第三产业比重并使其成为经济引擎,各市的产业结构在低碳发展约束下的优化效果逐渐趋于合理化、高度化;同时也证实了在低碳发展约束下优化产业结构均对各市经济总量的增加、碳排放强度的降低、能源消耗的适当控制以及提高就业人数有促进作用。最后,结合山西实际情况,在实证分析的基础上为低碳发展约束下优化山西各地级市产业结构路径提供了一些宏观思路:一方面要以创新、绿色理念支撑布局产业结构优化,另一方面从三次产业视角对农业、工业、战略新兴产业和文化资源产业化提出针对性的对策。