全球气候变暖是目前国际社会面临的重大问题,而人类活动过程中排放的温室气体是气候变化的主要原因之一。因此,对能源一经济—环境系统的分析成为国际研究热点,系统研究方法的选择也显得尤为重要。考虑到在经济发展过程中,所有生产都服务于消费,文章对当前学者们在研究基于终端消费的能源-经济-环境系统时所采用的数学方法和模型进行了梳理,试图提出一套研究相关问题的基础方法论,规范学科研究,引导能源利用向低成本、清洁性和可持续性方向转化。通过文献整理,笔者将在研究基于终端消费的能源—经济—环境系统时所应用的数学方法归纳为三类,变量关系分析法、结构分析法和过程模拟法。对每类方法所涉及的数学模型进行介绍,包括模型的变量、参数、估计方法、结果检验等,并根据已有研究对各种模型的具体应用进行描述,进而探讨该模型可以解决的实际问题。结果发现,变量关系分析法一般用于研究系统内各影响变量之间的关系,主要是能源消费、经济增长与温室气体排放间的因果关联；结构分析法主要是基于居民消费情况,对家庭直接和间接能源消费的结构现状和变动趋势,以及相应的经济环境成本变化进行研究；过程模拟分析主要是根据消费者生活方式,对居民用能过程进行模拟,在过程演变的多种可能性中判断最为合理的趋势,进而达到预测目的。文章在方法整理的基础上,选择适当的模型,分别采用三类方法对三种典型的具体问题进行了实证研究,一是基于面板数据对能源消费、经济增长和碳排放之间的长期关系的研究;二是采用一般性结构描述法对城乡居民直接能源消费结构进行分析的案例介绍；三是基于室内外实际观测温度,模拟温度变化过程,分析农户取暖用能的实际消耗量,根据模拟结果核算达到舒适温度时农户取暖用能的需求量。实证分析从宏观角度分析系统内变量的关系,为我国在环境外交中的碳排放权利和责任提供了参考；微观角度对城乡能源结构的分析和农户取暖单项用能需求的分析,为我国在解决农村基本民生问题上提供了政策方向。