通常，针对环境能源经济系统分析的模型有三类建模方法，一类是自上而下法（top-down），即从宏观经济系统出发，研究产业结构变化、GDP增长对能源系统的影响，从而预测能源结构发生的变化；另一类是自下而上法（bottom-up），即从微观出发，研究各类能源的变化情况，再得出能源系统整体的变动；第三类是综合了两种方法的混合模型（Hybrid Model）。以能源系统为例，从经济发展对部门的影响出发，给出宏观经济变化引起的能源系统供求关系变化。能够较好地描述国民经济各部门相互作用，以及资源和经济之间的关系。但是，这个角度对资源生产和利用技术描述比较抽象，资源消耗变化原因不够清晰。主要包括宏观经济模型，可计算的一般均衡模型（以下简称CGE模型）、投入产出模型。
　　与自上向下的模型相对，自下向上模型以详细的技术信息为基础，描述各种能源技术的性能和可行性。一般给出了以底层单位的技术经济微观变化引起的综合效应和对经济的影响。对各种技术、工艺流程有比较详细的描述，在评估资源生产技术的替代效应上有更高的可信度，清晰地说明了资源消耗变化的机理，什么技术引进导致了资源消耗的变化及其成本的变化等。但是，它忽略了对一般经济和非技术市场要素的反馈。描述资源消耗变化对国民经济影响，往往需要同时从自上而下和自下而上两种角度进行。主要包括工程经济计算模型、动态能源优化模型和能源系统模拟模型，如MARKAL模型等。
　　由于模型结构出发点差异导致了自上而下和自下而上模型在理论基础、数据需求的差异，另外两类模型所侧重分析的对象是不相同的，自上向下的模型侧重于经济手段的能源环境政策分析，而自下向上模型侧重于命令与控制手段的能源政策。另外，自上而下和自下而上模型在结构、经济理论基础、关键假设等方面的区别造成了模拟结果的差异。因此，不少经济学家认为，两种模型在大多数情况下是互补而不是替代关系。因此，不少的能源经济分析模型是由两类模型综合的混合模型。混合模型可以分析如碳税之类的自上而下的政策，也可以分析如电厂技术规范、能耗标准等自下向上的政策。GLOBAL2100 模型是最早进行这方面尝试的研究之一，该模型由能源技术信息丰富的线性规划模型（ETA）与宏观经济增长模型MACRO衔接而成。另外，美国NEMS模型也是混合模型的典型实例。在对环境能源经济分析模型的介绍前，有必要对经济模型，能源模型的概念以及它们之间的区别和联系加以阐述。经济模型研究的主要对象是经济系统，是研究环境政策、技术变化和经济结构之间相互关系的工具。模型侧重于行业结构的评价、分析生产和要素市场的功能，经济增长的过程和制度调整对经济变量的影响等。
　　能源模型包括能源系统模型和能源经济模型，能源模型研究的主要对象是能源系统，能源模型主要集中在描述能源部门的各种变化，包括能源的需求和供给变化、能源使用、能源利用技术的变化以及政策对这些变量的影响方式，详细描述了能源需求和供给技术，包括技术、经济和环境特点。是一个系统动力工程优化模型，主要用于中长期能源规划，能源政策的制订和情景分析。其核心是包括了一个能源系统知识库（）涵盖了绝大多数的能源有关运输和转化的工艺技术。能源系统知识库依据分析需要由输入系统录入，能源需求是外生变量。模型提供的结果：包括优化（最小成本）能源供给和使用结构，能源开采方案，国际能源贸易的边际成本和交易量，能源系统投资和污染物排放。通常 MESSAGE 模型可应用于能源系统项目的技术可行性的预测，例如根据情景分析生成能源需求曲线。模型是基于生产者和消费者效用函数最大化假定的基础上的宏观经济模型；模型提供的结果包括最优储蓄，投资额消费决策。模型主要变量包括资本，劳动力，能源供给量。
　　模型最核心的变量是社会总劳动力预计增长率，在考虑能源削减强度的同时必须考虑劳动力和劳动生产率的增长。劳动力的增长也是预计GDP 增长的参考指标。如果不考虑价格的变化，能源需求增长率与GDP 的增长率是大体正相关的，能源需求的降低是由于能源使用强度的降低。如果考虑价格变化其分析方法必须做相应调整。模型由MARKAL和MACRO 耦合而成。MARKAL是一个基于能流网络图的动态线性规划模型，可以对现有能源技术和替代能源技术，从能源开发到终端使用过程中现有利用路径和替代路径进行详细的描述。而是一个根据古典经济增长理论建立的宏观经济非线性规划模型。该模型中资本、劳动力和能源决定了产出水平，产出用于投资、消费和支付能源的成本，形成一个完整的宏观经济循环。在保证能源消费效用最大化的目标下，就可以依据MACRO模型求得未来经济系统的投资和能源使用量。耦合使用可以弥补 MARKAL 模型的缺点，主要因为模型中的CES（Constant Elasticity of Substitution）的设定，在 CES函数中，由于各要素具有固定替代弹性关系，当某一要素价格发生变化是，则其将会被其它价格相对较为低廉的要素代替，使得生产成本最小。因此，如果能源价格上涨，能源需求将会下降，而由其它相对便宜的生产要素来替代能源。因此，模型中 CES 的设定使得能源成本的变动导致的能源服务需求变动关系在模型中显示出来。
　　通过连接MARKAL和MACRO来分析能源环境和经济，模型主要用来分析能源，自然资源，交通和能源加工以及其他生产和消费作用；用于决策支持，通过估算成本和分析各种技术，政策和策略来降低环境风险。

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