当前,温室效应加剧已经成为影响全人类生存的重大挑战,而其中的关键杀手就是二氧化碳气体的产生与排放。改革开放以来,中国工业企业的发展带动了经济发展,同时,经济的快速发展也造成了生态、资源以及环境各方面的种种问题。习近平总书记曾在第七十五届联合国大会上提出:“中国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”这一战略目标的确立不仅是我国对全球做出的有力承诺,还有利于推动我国生态文明的建设。当前,我国在致力于实现“双碳”目标的重要阶段,以高能耗、高排放为突出特点的重污染行业显然是不可持续的。因此,为实现我国整体水平的高质量、可持续发展,关键行业的碳减排必不可少。然而,通过梳理总结已有相关研究,我们可以发现针对单一行业的碳排放研究不少,缺乏按照行业标准分类的特征性行业整体的研究;针对特定行业碳排放因素的研究不少,缺乏重点行业碳排放的预测分析;针对以单一碳排放或绿色创新为主题的研究不少,缺乏将碳排放与绿色创新二者相结合的行业特征分析。基于此,本文选择了中国16个重污染行业作为重点碳排放的研究对象,通过设置三种情景,预测分析重污染行业整体及特定行业能源碳排放的未来发展趋势。同时,应用包含非期望产出的SBM模型测算得到16个重污染行业的绿色创新效率,然后通过系统聚类法对不同碳排放、绿色创新水平下的行业进行聚类,进而对结果展开分析,最后提出具体的针对性减排措施。结果表明:（1）在以2003-2018年8种能源消费量为基础数据计算得到的能源碳排放量中,石油、煤炭及其他燃料加工业,黑色金属冶炼及压延加工业以及电力、热力的生产和供应业为所选重污染行业中碳排放最多的三个行业。（2）除高碳情景之外,基准与低碳两种情景下我国16个重污染行业整体能源消费碳排放都呈现出倒“U”的形状,到达峰值的时间为2018年,此后排放的二氧化碳量便以不同幅度下降;三种情境下黑色金属冶炼及压延加工业的能源碳排放均呈倒“U”型,且均于2014年达到能源碳排放最高点。（3）皮革、毛皮、羽毛及其制品和制鞋业,医药制造业,化学纤维制造业,电力、热力的生产和供应业,石油煤炭及其他燃料加工业,金属制品业属于新Ⅰ类,且这些行业能源碳排放量始终在增加,而绿色创新效率却有下降趋势;煤炭开采和冼选业,黑色金属矿采选业,黑色金属冶炼和压延加工业属于新Ⅱ类,此类行业目前的绿色创新能力虽处于较低水平但其能源碳排放量也在同步下降。针对以上研究我们可以发现,能源消费总量和能源结构是影响我国重污染行业能源碳排放的关键因素,为有效降低关键行业的二氧化碳排放,实现碳中和目标。本文主要从能源结构、能源消费、产业结构、主体优势等六个方面提出针对性的政策建议。