极端天气的频繁发生使得气候变暖问题成为各国关注的焦点。气候变暖的罪魁祸首是人类滥用化石能源所排放的过量二氧化碳。中国作为世界上最大的碳排放国,承受着国际社会巨大的碳减排压力,降低碳排放迫在眉睫。从1992年《联合国气候变化框架公约》的签署到2015年《巴黎协定》的通过,中国政府一直支持并参与全球的碳减排行动。绿色和平发展是包括中国在内的国际社会共同探索的健康发展之路,从数学模型的角度研究如何减少二氧化碳排放是一件很有意义的事情。本文第一部分基于经典的STIRPAT模型,引入规模、技术、结构因素,采用主成分回归法研究了中国能源消费产生的二氧化碳排放的主要影响因素。结果表明,规模、技术、结构因素均对碳排放有积极影响。其中,产业结构、工业能源强度和能源消费指标对碳排放的影响显著,即产业结构、工业能源强度、能源消费每下降1%,碳排放量分别下降1.3797%、0.7386%、0.4590%。因此,优化产业结构,降低能源消费和工业能源强度是实现碳减排目标的关键。第二部分利用灰色关联分析法,从工业视角研究了能源消费对二氧化碳排放的影响。结果表明,工业能源消费对二氧化碳排放影响显著,其中石油加工、炼焦及核燃料加工业对碳排放的影响最大。能源中煤炭对碳排放的贡献最大,此外不同的化石能耗对工业部门碳排放的影响不同,煤炭、焦炭、原油分别对电力、热力生产和供应业、金属冶炼和压延加工业、石油加工、炼焦和核燃料加工业碳排放的影响最大。理清工业部门的能源消费偏好,有利于工业部门能源消费结构的调整。第三部分从增加值的角度,构建双目标线性规划模型对中国工业结构进行优化,以期实现碳减排的目标。结果表明,工业增加值年均变动率超过7.8%,即年均增速超过6.93%时,碳减排的目标就能实现。具体到工业部门来看,需要限制石油加工、炼焦及核燃料加工业等双高部门的快速发展,推动和鼓励金属矿采选业等双低部门的持续发展。同时,政府需要推广清洁能源的使用,促进碳排放交易和工业的绿色发展;企业应树立绿色发展的理念,促进循环经济的发展。