气候变暖的主要原因是由于人类在社会生产活动过程排放到大气中的二氧化碳等温室气体引起的，其中燃烧化石燃料又是二氧化碳排放的重要源头。我国正处于经济高速平稳发展的阶段，能源消费将日益增多，所以二氧化碳排放空间将会成为我国经济发展的约束力。因此，预测我国未来的二氧化碳排放量以及研究我国实施碳排放配额的可行性具有重要的意义。本文在进行大量调研和阅读文献的基础之上。首先建立我国各省级区域碳排放量预测模型，运用非线性最小二乘法来解决非线性模型的相关参数的求解问题。并对参数的选择进行了适当的改进，要求选择的参数通过x2拟合优度检测，这一检验可以使结果更加的合理有效。通过该模型预测结果与实际排放的结果的分析，误差平均值为4.07%，预测的精度较高，为中国省级层面未来二氧化碳排放政策的制定提供了方法和数据支持。其次在我国2020年承诺的减排目标的基础上，对我国30个省级单位的二氧化碳配额量在五个原则下进行了分配，并对不同原则下的配额量进行对比分析。通过结果表明：1.不同的分配原则下各省市自治区的配额量差距很大。碳排放累积原则、GDP原则、人口原则下东、中、西部差距明显，混合指标原则缩小了一些差距，支付能力原则下西部地区获得了较多的配额。2.配额约束下的各省级层面减排压力与途径模式也不尽相同。碳排放累积原则、人口原则下全国大部分省市自治区都处于排放盈余状态；GDP原则下体现了我国经济发展的不平衡性，盈余的省份基本都是我国GDP水平前列的地区，但欠发达地区的经济发展将更为困难；混合指标原则是根据各地区经济、人口、二氧化碳排放量的不平衡性而设定的，有助于缩小区域间的差距，这一原则相对碳排放原则和人口原则来说对排放权的分配更加合理，对各省份间排放权的平衡更加有力；支付能力原则体现了欠发达地区少承担减排责任的原则，体现了我国二氧化碳配额分配向落后地区倾斜，是较为适合我国国情的配额原则，最后针对不同的模式提出了合理化的政策和建议。