Я сомневаюсь, что это сработает. System.ServiceModel находится в GAC. Он также имеет зависимости от нескольких других сборок 3.0, таких как Microsoft.Transactions.Bridge, System.IdentityModel и так далее. Кто знает, от каких других неочевидных вещей это может зависеть, скажем, в реестре.
FW 3.0 также не предназначен для использования в Windows 2000, вы можете попробовать установить его, но будет ли он работать правильно, это другой вопрос (см. Раздел требований в: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa480198.aspx). Если вы добились успеха, но что-то сломалось дальше в дальнейшем установка не будет поддерживаться MS.
Лучше всего было бы избавить себя от боли и установить FW 3.0 в совместимой среде (XP SP2 / Windows 2003-SP1 или выше) и выбрать нужную цель.