我國碳排放研究進展-基于Vosviewer 和Citespace 知識圖譜分析

尹冬雪， 鐘乃凝， 陳東東， 秦嘉駿， 王影嫻， 蘭維娟

（河南科技大學農業裝備工程學院，河南 洛陽 471003）

0 引言

由碳排放導致的氣候變化和能源環境問題是全球面臨的重大挑戰，《全球升溫1.5 °C 特別報告》明確了將全球變暖限制在1.5 °C 需要到2030 年全球CO2排放比2010 年下降約45%，到2050 年左右達到“凈零”排放[1]。我國是世界最大溫室氣體排放國和能源消費國，碳排放增長速度和占比也在逐年上升[2]。2005 年我國碳排放總量的世界占比18%，2017 年升至27.2%，2020 年我國碳排放量占比再創歷史新高，升至30.7%。由此可見，我國的碳排放問題不僅關乎自身發展還對世界氣候變化和能源環境問題的解決起到重要影響。

我國始終把碳排放問題放在推動環境治理和經濟發展的重要位置。對于碳中和、碳達峰的態度是CO2排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和[3]。目前關于碳排放研究的報道較多，陳詩一[4]研究了能耗和高排放行業與碳排放的關系。張友國[5]研究了經濟發展方式各構成因素的變化與中國碳排放強度下降的關系。邵帥等[6]研究了中國制造業產能增加與降低碳排放，尋找碳達峰路徑的關系。張華等[7]研究了環境分權對碳排放的影響。蔣含穎等[8]研究指出，未達峰城市需要梳理借鑒已達峰城市經驗，向達峰城市對標看齊。由此可以看出，關于碳排放的研究多、范圍廣，這不利于厘清目前碳排放的研究現狀。因此，在科學計量、數據可視化背景下，本研究通過知識圖譜對近20 年我國碳排放相關研究熱點和前沿趨勢進行梳理和分析，以期為該領域的相關學者提供參考。

1 研究方法

在中國知網（CNKI）數據庫中，以CO2排放、含碳排放、含CO2排放為篇名，選擇CSSCI、CSCD 和核心期刊限定文獻來源，檢索2002—2021 年20 年間發表的相關文獻，最終檢索出5 683 篇文獻，利用科學計量與可視化工具Citespace5.8.R3 和Vosviewer1.6.18 分析我國近20 年碳排放研究熱點及發展趨勢，研究方法具有普遍的適用性和較高的可靠性[9-10]。

2 文獻分析

2.1 碳排放相關文獻數量統計

如圖1 所示，近20 年碳排放相關研究文獻年刊發量總體呈現先平緩、后迅速增加、再逐漸降低的趨勢，2002—2009 年碳排放相關文獻數量相對較少，年發表量均不高于100 篇。2010—2013 年期間發文量迅速增加，其中2013 年的年發表總量達到583 篇，超過2002—2010 年發文量之和，發表量迅速增長的原因可能是在此期間我國有關碳排放的相關政策相繼出臺頒布，如《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案的通知》全面部署控制溫室氣體排放的重點工作；北京市、上海市、天津市、湖北省、廣東省、深圳市和重慶市7 個試點建立碳市場并且開始實質交易引起了廣泛關注。2005—2011 年，隨著碳排放研究的不斷深入及受國外低碳研究的影響，碳排放驅動因素研究成為這一時期的主要研究熱點，這與任曉松等[11]研究結果一致。2014—2021 年關于碳排放的文獻年發表總量呈現前期比較穩定、后期緩慢降低的趨勢，但發表數量仍保持較高的水平，可能是由于有關碳排放的研究已經相對全面[12]。

圖1 2002—2021 年碳排放研究年度發文量Fig.1 Annual number of published studies on carbon emissions from 2002 to 2021

2.2 碳排放文獻作者、發文機構分析

2.2.1 碳排放文獻作者分析

在Vosviewer 中設置文獻篩選條件，文獻發表數量為4～40，在9 990 位作者中有648 名作者符合條件，分析其中關聯度較高的400 名作者發現，大部分作者之間聯系并不緊密。圖2 為碳排放相關研究文獻作者的合作關系，節點數205 個，連線數487 條，共20 個聚類。作者間形成了19 個合作網絡，各合作網絡內部聯系緊密，但相互之間交集不多，說明碳排放相關研究呈一定的專項區塊化。根據最具影響力的10 個合作網絡可知，排在前3 名的合作網絡中領軍人物及其被引最多文獻主題：蔡博峰，主要研究中國交通行業對碳減排方面的影響[13]；趙榮欽，對各省區不同產業空間碳排放強度和碳足跡進行對比分析研究[14]；黃賢金，研究我國碳排放變化與經濟發展之間的內在聯系，以及產業間如何發展調整[15]。以上分析表明近年碳排放的相關研究并未形成重大的研究趨勢和熱點。

圖2 碳排放相關文獻作者合作關系分析Fig.2 Analysis of cooperation relationship between authors

2.2.2 碳排放發文機構分析

如表1 所示，排名前10 的發文機構中，清華大學、中國科學院地理研究與資源研究所、中國科學院大學和北京大學的發文總量較高，均超過100 篇，對于碳排放領域的研究貢獻較大。Citespace 分析得出，各發文機構間合作關系節點數573 個，并且只有1 條連線，密度0，說明各院校間合作并不顯著，主要的合作是圖3 中的院校間，呈現出強強聯合、學科交叉的特征，基于高水平研究機構不同學科優勢背景，有助于形成良性互動的研究氛圍，促進了碳排放研究高水平成果的產出[10,16]。

表1 文獻發表機構統計Tab.1 Statistics of publishing institutions of the literature

圖3 文獻發表機構間合作關系分析Fig.3 Analysis of cooperative relationship between institutions

2.3 碳排放高影響力文獻分析

表2 為碳排放相關研究的高影響力文獻統計，其中徐國泉等[17]在《中國人口·資源與環境》上發表的《中國碳排放的因素分解模型及實證分析：1995—2004》，累計被引頻次17 029 次，位列第一，該研究表明，能源效率對我國碳排放的影響正在減弱，能源結構仍然是以煤炭為主，由經濟發展引起的我國碳排放量增長無法因為能源效率和能源結構的抑制作用而降低，由此可知我國能源結構是影響碳排放的重要因素之一。陳詩一[4]發表的《能源消耗、二氧化碳排放與中國工業的可持續發展》，累計被引頻次1 620 次，該研究表明，從我國工業的可持續發展出發，發現粗放型增長仍為一些高能耗和高排放行業的主要增長模式，如果要早日實現我國工業完全的可持續發展，必須進一步提高節能減排技術。被引頻次排名前10 的文獻中有5 篇發表于核心期刊《經濟研究》，3 篇發表在《中國人口·資源與環境》，6 篇文獻研究的主要內容是影響碳排放的因素，主要在經濟增長、工業制造和生態環境3 方面。目前有關碳排放的研究以數據分析和影響因素為主，分析結果為加速解決碳排放問題提供了基礎參照和指導方向，這些文獻為碳排放研究奠定了理論基礎。

表2 碳排放高影響力文獻（前10 名）Tab.2 List of high-impact literature on carbon emissions （top 10）

3 研究熱點分析

通過聚類分析研究碳排放主題關鍵詞（碳排放、碳排放權、CO2、經濟增長和環境規劃）頻數大小及中心性高低，分析碳排放研究熱點。利用Citespace5.8.R和Vosviewer1.6.18 繪制關鍵詞譜圖。圖4 顯示碳排放研究熱點在同一篇文獻中關鍵詞存在圍繞文獻中心的內部聯系，在不同文獻中，各文獻的關鍵詞之間存在圍繞碳排放主題的外部聯系。

圖4 關鍵詞聚類網絡圖譜Fig.4 Clustering network map of keywords

在Citespace 軟件中將時間跨度設為20 年，時間切片設定為1 年，關鍵詞閾值Top N 設定為50，選擇keyword 模式進行可視化分析。由圖4 可知，CO2排放關鍵詞聚類網絡圖譜中關鍵詞聚類共14 個，節點數745 個，連線數1 715，密度0.006 2，說明有關碳排放的研究主要包含14 個專業領域。分析得出，影響碳排放的因素、碳排放過量所產生的影響及減少碳排放的措施為近20 年的3 個熱點研究領域。利用Vosviewer關鍵詞共現分析驗證Citespace 結果，其與Citespace 高度吻合。

3.1 影響碳排放因素

如圖5 所示，對關鍵詞的分析表明，影響碳排放的主要因素依次為能源消費、經濟增長、城市化及產業結構等，這與現有的研究結果一致。江唐洋[18]研究表明，碳排放的主要來源是能源消費，其主要通過化石燃料的燃燒排放大量的CO2從而影響碳排放。林伯強等[19]研究了經濟增長、城市化和產業結構對碳排放產生的影響，結果表明，人均收入、能源強度、產業結構和能源消費結構都對CO2排放有顯著影響，其中能源強度中的工業能源強度是最強的影響因素。林伯強等[20]研究還指出，城市化對碳排放有重要影響，隨著城市化的發展，城市人口發展迅速，人均碳排放量增加，人均GDP 和城市能源強度在極大程度上影響碳排放。

圖5 Vosviewer 關鍵詞共線圖譜Fig.5 Vosviewer collinear map of keywords

3.2 碳排放主要影響

分析相關文獻的關鍵詞表明，碳排放所產生的影響主要包括3 方面。首先，CO2作為溫室氣體，大氣中增多后會使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間擴散，最終導致地球表面升溫，造成全球氣候變暖[21]。其次，影響農業的發展，CO2濃度持續升高影響農作物中碳水化合物合成，長期處于高濃度CO2條件下，作物出現光適應現象，光合作用不再增加或有所下降[22-23]。再次，碳排放會影響經濟發展，就目前階段來看，碳排放量的增加對經濟發展具有促進作用，但是由于碳排放造成環境污染及危害人體健康，當排放量超過一定閾值會阻礙社會經濟發展，因此，不能因為其對經濟發展有促進作用而無節制地增加碳排放[24]。

3.3 減少碳排放措施

在中國知網的核心期刊、CSSCI 和CSCD 數據庫中檢索“碳減排措施”或含“CO2減排措施”為主題的文獻，共計496 篇文獻，分析得出主要減排措施為發展低碳經濟和政策法規兩方面。

3.3.1 低碳經濟

低碳經濟的概念最初由英國提出。厲以寧等[25]認為，低碳經濟主要表現為能源效率的提升、能源結構的優化及消費行為的理性化。莊貴陽[26]認為，低碳經濟的實質是能源效率和清潔能源結構問題，核心是能源技術創新和制度創新，目標是減緩氣候變化和促進人類可持續發展。付允等[27]認為，低碳經濟發展模式是以低污染、低能耗、低排放，以及高能效、高效率、高效益為基礎，以低碳發展為發展方向，以節能減排為發展方式，以碳中和技術為發展方法的綠色經濟發展模式。其他學者對低碳經濟理解的核心思想都是通過對經濟及其相關領域的技術創新、產業轉型等方式減少碳排放。現階段低碳經濟的成果主要體現在低碳技術、碳中和技術、節能減排，以及提高清潔能源在能源結構的占比、提高能源利用效率等方面。這些舉措的實施切實減少了碳排放，緩解了氣候變化。

3.3.2 政策法規

政策法規是由政府或國家直接出面對碳排放相關因素進行限制或者管控來減少碳排放的手段。目前較為有效的碳減排政策措施有碳關稅、碳排放權等。從現存的有關碳減排法律制度來看，我國能夠起到碳減排效果的法律包括環境保護基本法、大氣污染防治相關法律，以及碳封存和碳排放權交易相關法律[28]。從政策法規方面出發的碳減排措施雖然是最有效果和參照意義的，但是由于碳減排在一定程度上會影響到經濟和社會的發展，政策法規的實施具有一定的難度。

4 發展趨勢分析

目前，碳排放研究由控制排放、能源效率和氣候變化等傳統研究領域逐漸轉向碳達峰、經濟集聚、普惠金融和道路交通研究領域。碳排放領域中相關關鍵詞的出現，持續和結束的時間可以反映該領域發展的趨勢變化。

綜合上述分析，結合圖6 可知，當前碳排放研究趨勢從傳統的圍繞生態、經濟向碳中和、碳達峰、碳排相關效應及京津冀等方向發展。宋杰鯤等[29]研究顯示，碳排放領域的研究熱點早期關注“系統”這一詞匯；中期熱點較多，但重點關注“中國”這一詞匯，這一時期“模型”是主要研究工具，同時關注能源效率、影響和協同效應等；近幾年學者們開始使用投入-產出分析，注重效率。能源和排放領域不再是現階段碳排放研究的熱點。

圖6 關鍵詞標簽Fig.6 Keyword tag

5 結束語

本研究基于知識圖譜，分析了近20 年我國碳排放領域的熱點及未來發展趨勢。

（1）我國碳排放相關研究文獻年刊發量總體呈現先平緩、后迅速增加、再逐漸降低的趨勢，其中2010年是發文量迅速增長的開端，2017 年后呈現緩慢降低的趨勢，但發表數量仍保持較高的水平，可能是由于有關碳排放的研究已經相對全面。

（2）碳排放領域的研究人員間合作網絡內部聯系緊密，并呈現出一定的專項區塊化。研究機構中發文總量位列前3 的單位分別為清華大學、中國科學院地理科學與資源研究所和中國科學院大學，對碳排放領域的研究貢獻較大。

（3）碳排放研究領域的高影響力文獻中《中國碳排放的因素分解模型及實證分析：1995—2004》累計被引頻次17 029 次，位列第1，有關碳排放的研究以數據分析和影響因素分析為主，分析結果為碳排放研究奠定了理論基礎。

（4）碳排放研究熱點在同一篇文獻中關鍵詞存在著圍繞文獻中心的內部聯系，在不同文獻中，各文獻的關鍵詞之間存在著圍繞碳排放主題的外部聯系。本研究關于碳排放的研究主要包含14 個專業領域，分析得出，影響碳排放的因素、碳排放過量所產生的影響及減少碳排放的措施為近20 年的3 個熱點研究領域。

（5）碳排放研究趨勢從傳統的圍繞生態、經濟，向碳中和、碳達峰目標中的提前達峰、削峰發展，以及相關效應和京津冀等方向發展。