我国当前和未来的发展不仅面临着突出的能源效率问题，而且面临着巨大的二氧化碳减排国际压力。如何能够既保持一定的经济增长，又能够实现资源约束和环境约束下的节能减排？已经成为影响我国经济可持续健康发展急待需要解决的难题。本文针对困扰我国发展的能源和碳排放问题，利用效率研究的前沿分析理论，通过建立能源效率和碳排放的前沿模型，以我国工业部门的能源利用和碳排放为案例，实证研究了工业部门的能源效率和碳排放；通过测算工业部门碳排放的前沿差距，模拟分析了能源结构变动、能源效率对碳排放的影响，探讨了中国工业部门的节能减排路径，期望能为我国优化能源结构、提升能源效率、节能减排提供有益借鉴。本文共分为七部分：第一部分：导论；第二部分：能源效率和碳排放研究文献述评；第三部分：能源效率现实约束下的我国碳排放研究，重点比较研究了我国能源效率与碳排放的国际差距；第四部分：能源效率框架内能源结构变动影响下的碳排放研究，建立了加入能源结构变量和能源效率约束的碳排放一般模型；第五部分利用碳排放前沿模型实证研究了我国工业部门的能源效率与碳排放水平与差距；第六部分对我国工业部门能源效率约束、能源结构变动影响的碳排放情况进行了情景模拟分析。最后探讨了我国工业部门节能减排路径，并从节能减排的关键环节提出了降低煤炭利用比重、鼓励能源利用技术创新、加强立法依法节能减排等相关政策建议。本文的主要观点如下：第一，我国二氧化碳排放的总量大，虽然碳排放强度持续明显下降，但是总量增长速度和人均二氧化碳排放的增长迅速，二氧化碳排放的整体形势严峻。第二，工业部门作为我国主要的能源消费部门和二氧化碳排放部门，能源效率在近些年得到了快速提升，但与世界平均水平和发达国家水平存在明显差距。我国工业部门的能耗强度水平高、能源效率期待改善，节能减排任务艰巨。第三，从工业分行业情况来看，相比较我国工业部门其他行业，制造业和采掘业是能源利用状况比较好的行业。本文研究发现：相比较我国工业部门其他行业，2007年以来，制造业和采掘业的能源效率有很大改进，能耗强度水平下降明显。相反，电力、煤气及水的生产和供应业的能源效率状况不容乐观。第四，关于二氧化碳排放的前沿研究与测算表明：（1）总体来看我国工业部门的二氧化碳排放与技术前沿的二氧化碳排放存在一定差距。（2）在目前我国工业部门的生产全要素投入和技术条件下，我国工业部门的能源节约和二氧化碳减排的具有较大的空间。（3）在我国目前的碳排放技术水平下，我国工业部门有着很大的节能减排空间。（4）实证研究表明：能源效率对二氧化碳排放波动的影响比较明显。显示我国的能源投入产出技术状态并不稳定，要实现国际上分担的节能减排任务，必须管理和控制好能源效率状态。第五，基于实证和情景研究，本文提出：可以通过能源结构调整和能源利用技术改进来实现节能减排。（1）能源结构调整、特别是化石能源结构的调整，将带来二氧化碳减排的明显差距。在我国目前以煤为主的工业生产和电力生产中，降低煤炭在能源结构中的比重对于二氧化碳减排来讲是客观形势下的必然选择之一。（2）在我国短期内难以改变以煤为主的工业生产和电力生产中，采用能源利用技术进步和创新，如使用清洁煤技术和热电联产等技术，来降低和改善二氧化碳排放，也许是更为现实有效的节能减排选择。（3）通过能源技术进步而改进能源的二氧化碳排放系数，特别是电力能源投入的二氧化碳排放系数，可以明显改变工业部门的二氧化碳排放水平。本文认为，火电与水电、核电的二氧化碳排放存在着较大差异，如果未来十年我国电力生产实现明显的技术进步，如更多的核电、热电、水电代替火电的话，那么，必将带来二氧化碳排放水平的明显下降。第六，我国工业部门的二氧化碳排放中，电力等其他能源的二氧化碳排放形势也不容忽视。节能减排工作不仅要重视化石能源利用的二氧化碳减排，而且，在我国目前以火电为主的情况下，必须同时重视电力能源利用对二氧化碳排放的影响。能源结构调整中应重视电力能源的作用，控制好电力能源在工业能源利用中的比重，以促进电力能源在二氧化碳减排中发挥积极作用而不是消耗作用。