自工业革命以来，以化石能源为主的能源消耗所造成温室气体无序排放，使得全球气候变暖的趋势越来越明显，并且已经威胁到人类的生存和经济的发展，为此人们不得不重新考量经济效益与环境效益之间的关系。囿于经济发展的碳基性现状，碳排放制约生产的现象已经显现，碳排放空间也变得与土地、资本、能源、劳动同等重要，成为稀缺性日益凸显的“生产要素”。在此背景下，碳交易作为破解生态环境约束，推动低碳发展的一种重要的市场激励型政策工具，我国在2011年启动了7个省市的碳交易试点后，并于2017年12月正式启动了纳入电力行业的全国碳交易市场，以探索利用市场机制破解生态环境约束问题。有限的碳配额给企业带来了充满约束的全新发展环境，企业的发展能否适应这种发展环境，已经成为碳交易市场研究中不得不考虑的重要议题。而碳市场运行效率的好坏将直接关系到我国碳减排目标的实现以及未来是否可以在国际碳市场中占据主导地位。因此，如何界定碳市场减排的效率，通过何种手段实现减排效率最大化等问题也值得我们深思。在碳配额嵌入后，如何在有限的碳配额下进行生产和减排决策，也是企业参与碳市场不得不考虑的实际问题。
　　本文以耗散结构理论为基础，以熵变原理为依据，以碳市场为对象，以碳配额为切入点，以碳市场减排效率提升为目标，以控排企业低碳发展为落脚点。通过梳理碳市场减排系统耗散结构特征，运用经典热力学和非平衡态热力学基本原理，构建能够表征碳市场减排效率的熵指标；以碳市场减排系统熵产生最小为基础，通过构建动态汉密尔顿系统，得出了碳市场的配额策略；并以碳配额嵌入作为企业今后生产和减排决策的首要考虑的问题，通过理论推导和数据模拟得出企业产品定价和碳排放最优策略，以电煤供应链系统为例进行了数据仿真研究。本文的研究结论如下：
　　（1）基于碳市场自身的特征，碳市场减排系统系统表现出与耗散结构理论存在高度的内在契合，通过类比经典热力学和非平衡态热力学的基本原理，构建的碳市场减排系统的熵，从碳市场内部进行分析探讨碳配额、生产要素替代等对碳市场减排系统运行状态的影响。通过研究，本文发现碳市场减排系统的熵是由于碳市场中各参与主体间的减排成本差异和经济发展要求决定的，由减排成本差异引起的碳排放转移和经济发展造成的碳排放的增加是碳市场熵产生的主要来源；通过因素分解，得出碳市场熵变主要受到生产要素与碳配额的替代效用以及减排成本效率的影响；另外，本文还得出系统熵产生与减排效率的关系，碳市场减排系统熵越大，系统的减排效率越低，表明控制系统减排的熵产生是提高碳市场减排效率的关键。
　　（2）为探寻碳市场减排系统最小熵产生时碳配额的分配策略，本文构建了碳市场参与主体低碳发展效用函数，以碳配额总量作为约束条件，碳市场减排系统近似将演变动态汉密尔顿系统，并从理论上推导出碳市场减排系统存在最小熵的充要条件，通过对动态汉密尔顿方程进行求解，得出熵产生最小时企业碳配额强度的理论表达式；通过分析碳配额交易的实现机理，使用经济学领域分析交易市场比较典型的“代表性企业”描绘了我国碳市场减排系统碳排放交易模型，论证了碳排放交易进行的基础以及交易原理，并且通过求解一般均衡解，对碳配额交易经济效益、社会效益和环境效益进行了理论分析。结果表明：在碳配额总量约束状态下，将碳减排目标在企业间进行分配，利用经济手段可以实现碳排放强度降低，进而提高碳市场减排效率，从而实现低碳经济的发展。
　　（3）在碳市场交易体系中，企业的低碳化发展会受到碳配额约束的直接影响。企业在碳市场中面对外生给定的碳价格以及产品市场中消费者对低碳产品的偏好，基于政府免费分配的碳配额，企业为保证自身利润最大化，应当如何进行履约周期内的碳排放决策和低碳产品定价。通过理论推导和算例分析，本文发现企业产品定价、边际减排成本以及企业目标碳排放量之间存的联系，低碳产品的最优价格受到政府补贴力度、企业产能、消费者低碳偏好的影响，而企业目标碳排放量会受到碳市场中的碳价格以及自身减排成本的影响。
　　（4）针对上述研究，本文以电煤供应链系统参与碳市场为例，构建了碳配额嵌入下电煤供应链系统全过程碳排放系统动力学模型，并运用某集团旗下煤炭企业-火电厂供应链的数据研究了不同碳交易政策下供应链系统的利润和碳排放情况。研究结果显示：碳价格对供应链系统及其节点企业的利润会产生负面影响，系统的减排效果随着碳价格的上升，呈现出先增后减的态势；免费配额比例的减少也将导致利润的降低，而政府补贴可以缓解供应链及节点企业的减排压力，在一定程度上可以提高减排效果。