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本研究采用基于自主体建模技术构建了一个含碳交易环节的气候保护集成评估模型，以探索配额交易机制下的碳交易行为在应对全球气候保护过程中所发挥的作用，从而为未来全球碳交易市场的构架提供重要的参考依据。本文构建的气候保护集成评估模型将全球划分为10个区域，包括中国、美国、日本、欧盟、俄罗斯、印度、高收入国家、中等偏上收入国家、中等偏下收入国家和低收入国家。模型主要包括四个模块，即宏观经济模块、气候反馈模块配额分配模块、交易模块。通过这四个模块的整合和系统开发实现对全球碳交易行为的模拟和评估。本文一共分为七章，下文将对各章主要内容做简要介绍。
第一章是引论，在介绍全球气候变化及其可能对人类社会发展产生的影响以及全球应对气候变化历程的基础上，通过对气候保护政策模拟及碳交易研究的回顾，指出碳交易是解决全球气候保护公平和效率的有效途径，并阐述了建立全球碳交易市场的必要性和意义，最后提出构建含碳交易环节气候保护集成评估模型的方法和研究框架。
第二章是本文研究的理论基础，通过对外部性理论，外部性如何导致市场失灵以及解决外部性途径的介绍，指出温室气体外部性是导致市场无法实现帕累托最优的根本原因。实施庇古税虽然能够在一定程度上减少温室气体的排放，但考虑到税收政策的统一性，庇古税无法确保所有的温室气体排放者均实现帕累托最优。如果能够对温室气体的排放权进行界定，或者说对区域初始配额进行分配，那么可转让温室气体排放许可证制度，能在实现全球温室气体减排目标的同时，使全球减排成本最小化。
第三章是对模型结构和方程体系的详细介绍，在外部性理论、经济增长理论以及公平理论的基础上，本章结合一系列与气候经济学相关的国际主流气候保护模型，包括RICE模型、FEEM-RICE模型、多国GDP溢出条件下区域气候评估模型和碳循环模型，采用自主体建模技术构建了一个包含宏观经济模块、气候反馈模块、配额分配模块和交易模块的气候保护集成评估模型。其中，宏观经济模块在RICE模型的基础上，进一步考虑技术进步对能源结构变化的影响，通过引入FEEM-RICE模型中的能源技术进步指数来反映能源结构、经济产出与碳排放之间的相互作用机制，实现对区域宏观经济变量指标的计算和分析。气候反馈模块以Svirezhev et al.(1999)构建的碳循环模型为基础，以全球升温会对区域有效技术水平产生破坏作用为前提，建立经济系统与气候系统之间相互联系。通过气候反馈模块可以实现对未来全球碳排放量预测，模拟大气CO2浓度以及全球升温变化。配额分配模块分别采用基于总量控制和基于排放水平控制的目标控制方法，实现对全球总配额进行模拟计算，并结合不同的配额分配原则对全球总配额进行区域间分配和年际分配。交易模块在配额分配模块的基础上，结合区域边际减排成本完成对全球碳交易行为的模拟，并对全球碳交易价格、区域碳交易量和碳交易额做出计算。在模型构建的基础上，本章还对模型所涉及数据的采集和参数的估计，并结合相关研究最终确定了其取值。
第四章是系统实现，主要介绍了含碳交易环节的气候保护集成评估系统的开发过程及所采用的关键性技术。基于面向对象的系统开发方法，并采用C#、SQL Server 2008等软件开发技术，本章实现了对含碳交易环节的气候保护集成评估系统的开发。系统开发以软件工程思想为指导，将实现过程分解为需求分析、系统设计和系统实现三部分内容。其中，需求分析包括功能性需求分析和非功能性需求分析;系统设计包括总体架构设计、界面设计、模型库设计和数据库设计;系统实现包括系统界面、数据库开发和关键算法。
第五章是对配额分配的模拟研究，根据减排控制方式的不同，本章将现有的全球配额分配方案分为基于总量控制和基于排放水平控制的配额分配方案。研究发现:在气候控制目标既定的前提下，未来一定时期内的全球总配额大小主要取决于减排路径。考虑到当前全球碳排放量仍在增加的实际情况下，本章以至2100年全球温度上升不超过2℃为气候控制目标，以2010年全球碳排放量作为起始年份的全球年配额，未来全球年配额自2010年开始均匀减少设定减排路径，模拟计算出2010-2100年的全球总配额最大值为473GtC。在已知全球总配额的条件下，我们通过不同的配额分配原则对全球总配额进行区域间分配，分配结果表明:不同区域对配额分配原则存在不同的偏好，一个好的减排方案必须充分考虑不同区域的配额分配原则偏好程度，并在满足多数区域偏好的基础上，对少数无法满足其偏好的区域进行补偿，比如通过允许排放权从配额盈余区域向配额缺口区域转移以及建立减排技术、资金转移机制等。本章还针对当前主流的全球减排方案进行模拟分析，模拟结果表明，从表面上看，发达国家在全球减排行动中付出更大的努力，而实际上发展中国家却承当了更多的减排压力，这对发展中国家来说极不公平。
第六章是碳交易的模拟研究。针对多种全球减排方案，分析碳交易对全球及不同区域的影响。研究发现:实施碳交易与否不会对地表温度变化和大气CO2浓度产生影响。与无碳交易相比，碳交易允许边际减排成本较高的区域向边际减排成本较低的区域购买所需的碳排放权，从而使得全球所有区域都受益。一方面，碳交易将有助于资金从配额缺口区域向配额盈余区域转移。另一方面，碳交易有效减少了强制性减排对碳排放权需求强烈区域所带来的总量约束，有助于这些区域经济的可持续发展。以中国为例，在国内经济快速发展和全球减排的大背景下，通过向配额盈余区域购买碳排放权，碳交易能够在最大程度上减少总量减排对其经济发展的影响。就碳交易价格而言，它与全球年配额呈反向关系。在未来全球年配额逐年减少的背景下，全球碳交易价格将逐年上升。
为兼顾公平和效率，本文提出了一个含碳交易环节的全球减排方案。该方案以至2100年将全球地表温度上升控制在2℃以内为前提，将全球总量减排路径分为两个阶段，并以2050年作为两阶段的配额分界年份，设定2050年后全球总量排放水平保持不变，来计算2010-2100年的全球总配额和全球年配额;并以人均碳排放和累计人均碳排放相等为原则，为各区域设定至目标年份（2050年和2100年）的减排目标，实现区域总配额和区域年配额的分配，最后在全球范围内实施碳交易。该方案最大的特点是通过配额分配保证了区域间的公平性，通过碳交易保证了全球减排的高效率。
第七章是总结和展望，在对论文总结的基础上，针对研究过程中遇到的一些问题提出下一步研究的方向，包括模型改进和研究内容的完善。