能源安全、能源危机以及环境污染等问题使全球越来越关注可再生能源的开发。生物燃料作为唯一能直接与化石燃料混合使用的可再生能源备受瞩目。第二代生物燃料以农林业废弃物、非粮农作物原材料,学界普遍认为一方面能够实现废物循环,另一方面利用边际土地可以实现低碳化,有利于环境的可持续发展。然而,近年来我国第二代生物燃料的开发反而表现出了不可持续性。如政府分散化管理放任企业过度开发;仅有补贴政策没有惩罚机制造成企业盲目逐利占用耕地造成粮食减产、区域内植作品种单一造成水土流失。因此,制度的缺失是我国第二代生物燃料开发不可持续的根本问题。本文在新制度经济学的交易成本理论、产权理论以及合约理论基础上,结合威廉姆森制度分析框架,分别从宏观政策层面、政府组织机构层面、微观运作层面进行分析。以当前的宏观政策环境为背景,在政府组织机构层面分析其横向和纵向权责关系,并运用完全信息静态博弈方法深入分析生态环境部和能源部门、农林部门的博弈结果,并从交易成本的角度分析实现理想均衡的措施;在微观运作层面分析传统能源企业和第二代生物燃料企业以及“农户+企业+基地”模式下二者的决策行为对可持续性的影响,并从优化资源配置的角度分析改善博弈结果的方法。最后,根据以上分析结果对第二代生物燃料开发的制度完善提出改善建议。