目前,全球变暖已成为世界性的环境问题,而相关研究证实,过多的二氧化碳排放是导致全球变暖的首要原因。通过构建因素分析模型,明确引起碳排放量变化的原因及其贡献度,深刻地认识碳排放变化的内在原因,从而做出切实可行的节能减排措施。本文首先根据生产理论定义生产可能性集合,再利用shepherd距离函数分别测度能源投入和期望产出的相对效率,并通过数据包络分析得出计算方法；根据Malmquist指数将效率变化分解为技术效率变化和技术变化,最后通过LMDI指数分解模型将各方面结合起来,把碳排放变化分解成了8个共同作用的结果：碳因素变化、能源消费结构变化、潜在GDP能耗变化、潜在GDP变化、能源使用技术变化、能源效率变化、GDP产出技术变化和产出效率变化。其突出特点在于能够考察产出效率和产出技术变化对碳排放的作用大小。应用该模型,本文对我国29个省市从2001年到2011年的与能源消费有关的二氧化碳排放变化进行了实证分析。分析表明,整体而言,导致二氧化碳排放增加的最重要推手是经济发展因素,而降低二氧化碳排放作用最明显的因素是潜在能源强度效应。在实证分析的结果下,结合我国的实际情况,对制定节能减排政策提出了一些合理、有针对性的建议。本文提出的模型可以同时考虑经济发展、能源结构、能源技术和产出技术对二氧化碳排放变化的作用,应用该模型得出的结果较以往研究更为全面。实证分析中选择了我国29个省市作为样本,更细致透彻地研究我国碳排放变化影响因素,填补了目前PDA方法没有应用于省级层面实证研究的空白。