碳排放引起的环境问题严重影响着全球范围内社会和经济发展,而碳减排已经成为国际社会的共识。碳减排问题得到了学术界的广泛关注,给运筹与管理科学研究(Operations Research/Management Science,OR/MS)领域带来了机遇与挑战。本研究关注地区性的碳减排问题,地方政府通过减排政策对区域内的生产商进行碳排放管制,生产商则在政府碳减排政策下安排生产。本研究利用OR/MS方法,分别从碳排放限额管制政策和碳排放配额交易政策两种不同.的政策视角,研究政府碳减排政策制定以及生产商生产计划的决策优化问题。首先,研究碳减排政策下生产商的长期战略决策问题。通过Stackelberg博弈模型分析生产商在碳排放限额管制政策下的决策问题,优化其产品碳足迹、批发价格以及零售商选择决策,实现利润最大化。这一问题被证明是NP-hard问题。基于遗传算法、动态规划算法和解析方法,本文开发了混合算法对模型进行有效求解。其次,研究碳减排政策下生产商的中期运营决策问题。构建混合整数规划模型分析生产商在碳排放限额管制政策和碳排放配额交易政策下的决策问题,优化生产运作计划和技术选择决策,实现生产商的总成本最小化。在碳排放配额交易政策下,还研究了生产商的碳排放配额交易策略。在两种政策下,生产商的生产成本函数都是非连续的,其特殊的成本结构给问题的求解带来了极大的困难。本文开发了多项式动态规划算法,实现在O(T6)时间内对问题进行求解,其中T为计划周期内的时期数量。再次,研究政府碳减排政策的制定与优化问题。构建Stackelberg博弈模型优化政府的碳排放限额管制政策和碳排放配额交易政策,政府考虑生产商对减排政策做出的最优反应决策,利用生产商的生产运营决策信息优化其碳减排政策。基于遗传算法和多项式动态规划算法,开发集成了混合算法对两种政策下的数学模型进行有效求解。在碳排放配额交易政策下,还构建了古诺竞争模型分析基于市场的碳交易价格优化问题,并开发了相应的算法对模型进行求解。最后,通过数值算例,对本文构建的所有模型和相应的算法进行演示和说明。计算结果表明,本文开发的算法可以对相应的问题有效求解。通过对算例计算结果的分析,探讨了一些具有一定理论和实践价值的管理涵义和启示。