近年来,全球气候变暖日益引起国际社会的普遍关注,成为世界各国共同面临的危机和挑战。目前,中国二氧化碳的排放量已经超过美国,位居世界第一,二氧化碳减排的压力越来越大。因此研究适合于中国国情的二氧化碳减排道路,不仅有利于我国的可持续发展,而且对缓和全球气候变暖具有重要意义。本文主要基于能源与环境领域的数据分析与建模方法研究了中国二氧化碳排放相关问题,分析了我国能源消费、二氧化碳排放的影响因素及区域性差异,对我国未来的二氧化碳排放量进行了短期预测。借助于大规模优化分析建模思想,针对我国的二氧化碳减排问题进行了路径优化分析,并创造性的把数据包络分析方法应用到二氧化碳减排效果评价领域。通过对这些问题的研究我们发现：影响我国能源消费主要有城市化率、人口、GDP三个因素,并且这些影响因素的变化趋势存在周期性波动现象；影响我国二氧化碳排放主要有人均GDP、产业结构、人口、城市化率、技术水平五个因素。它们通过直接影响和间接影响两种方式交互的影响我国的碳排放水平。并且在不同的区域,这些影响因素存在差异；我国短期内的二氧化碳排放量仍将保持较快的增长趋势,不同情景下排放结果有很大的不同；制造业和建筑业所产生的二氧化碳量占终端排放子部门总二氧化碳排放量的76.67%,制造和建筑业中排放量最多的前四个部门分别是黑色金属制造业、非金属矿物制品业、化学工业以及非金属制造业；要达到我国在国际社会上承诺的减排成果,2020年之前我国产业结构需要作出进一步调整；2008年到2010年,我国实施的减排措施所产生的减排效果普遍存在技术无效现象。这些研究成果对我国产业结构、能源消费结构的调整,对我国能源战略和二氧化碳减排政策的制定具有积极的理论参考价值和现实意义,有助于我国实现低碳经济和可持续发展的目标。