基于知識圖譜的碳中和相關主題文獻研究*

陳毅晰 徐智浩 陳煌鑫

一、引言

2020年9月，習近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上提出，中國將提高國家自主貢獻度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。中國政府圍繞碳中和這一目標迅速展開行動，2020年11月將相關措施寫入《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》，成為國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略之一。在2021年的全國兩會上，不少議題便是圍繞碳達峰和碳中和目標展開，針對新能源、海洋碳匯、林業(yè)碳匯等相關領域的實現(xiàn)路徑和政策進行討論，體現(xiàn)了中國應對全球氣候變化的積極探索。2021年3月，碳達峰、碳中和被進一步納入生態(tài)文明建設的整體布局中，為后疫情時代的世界綠色發(fā)展新路徑注入了中國新動力，深刻地影響著國際碳減排行動、全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局乃至地緣政治經(jīng)濟生態(tài)。

所謂的“碳中和”即實現(xiàn)溫室氣體的“凈零排放”，是由碳排放相關認知的演進逐步發(fā)展而來的概念。關于碳中和的國際認知可追溯到1990年聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change)發(fā)布的第一份氣候評估報告，該報告預測隨著溫室氣體的排放，到2100年全球海平面將上升0.13～0.58米，全球氣溫將升高2～4.5℃，這將對全球的氣候變化帶來諸多不確定性。為了應對氣候變化問題所帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，全球150余個國家和地區(qū)于1992年簽署了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(United Nations Framework Convention on Climate Change)，針對氣候變化提出了“適應”和“減緩”兩大策略。為了進一步解決氣候談判過程中“適應”策略一直處于弱勢地位的問題，84個國家和地區(qū)于1997年在日本京都簽訂了第一個具有法律約束力的國際氣候協(xié)議《京都議定書》，明確了發(fā)達國家相對于發(fā)展中國家應該承擔起更重要的責任，并約定了各方碳排放控制的具體指標。英國2003年的能源白皮書《我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》將“低碳經(jīng)濟”納入政府文件，標志著“低碳”與“經(jīng)濟”相互聯(lián)系。由于全球各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡和應對氣候變化認知上的差異，發(fā)展中國家和發(fā)達國家在2007年的“巴黎行動計劃”談判中產(chǎn)生了重大分歧。在歷經(jīng)長達8年的談判后，全球包括中國在內(nèi)的178個締約方于2015年的巴黎氣候大會上達成了《巴黎協(xié)定》，該協(xié)議的主要目標是將全球氣溫與工業(yè)化前氣溫相比升高不超過2℃，并努力實現(xiàn)不超過1.5℃的目標，最終在本世紀下半葉實現(xiàn)溫室氣體的凈零排放，即 “碳中和”。

中國雖然未被《京都議定書》列為負有減排義務的國家，但作為目前世界上最大的碳排放國家，一直積極地將碳減排的綠色發(fā)展理念融入消除貧困的經(jīng)濟發(fā)展實踐中，嘗試引導公共機構、企業(yè)以及公眾向低碳行為轉變，在氣候環(huán)境保護的國際合作行動中切實貫穿“人類命運共同體”理念，將社會產(chǎn)品的生命周期與碳減排緊密聯(lián)系，引導重點行業(yè)領域減污降碳行動，促進能源清潔轉型、產(chǎn)業(yè)升級及相關技術進步，完善綠色低碳的政策和市場體系，構建清潔低碳、安全高效的能源體系，提升我國生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，進而助力整個社會低碳經(jīng)濟目標的實現(xiàn)，贏得經(jīng)濟社會綠色發(fā)展的主動權。然而，中國現(xiàn)階段的碳排放仍未達到峰值，且碳達峰和碳中和目標的時間間隔僅有30年，碳減排的力度和難度都非常大，因此現(xiàn)階段探尋中國實現(xiàn)碳中和的路徑及其影響具有深刻的理論價值和實踐意義。

隨著全球碳減排、綠色發(fā)展及碳中和等相關主題研究的持續(xù)推進，國內(nèi)外學者和研究機構形成了豐富的科研成果，但碳中和相關主題研究文獻梳理和總結還比較欠缺，尤其是缺少對既有文獻的計量分析。綜上所述，本文的創(chuàng)新點可以歸納為以下三點。(1)基于中國知網(wǎng)(CNKI)核心數(shù)據(jù)庫和Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫，選取搜集了2010年1月1日至2021年9月30日期間碳中和及其相關領域的既有研究成果，利用CiteSpace軟件和文獻計量方法對其展開多層次的分析，研究其熱點和前沿演進脈絡。(2)通過對中文和外文碳中和及其相關領域的文獻與計量分析結果對比，客觀展現(xiàn)并挖掘該領域相關文獻在研究側重點、研究思路、技術路徑等方面的異同點，以資學者借鑒。(3)在確定了學界關注的重點領域和前沿主題基礎上，進一步挖掘和預測未來的研究熱點，為碳中和相關主題的高質(zhì)量發(fā)展提供一定參考。

二、研究設計

(一)研究對象及樣本選取

溫室氣體排放控制是全球性行動，為了更全面地剖析相關主題的研究進展，本文以碳中和及碳減排相關主題的中文和外文研究文獻數(shù)據(jù)作為研究對象。

2009年11月25日，國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，研究決定我國控制溫室氣體排放行動目標，標志著中國在應對氣候變化道路上邁出了實質(zhì)性的一步，因此，本文以2010年為研究文獻選擇的起點，截止時間為2021年9月30日。

中文文獻數(shù)據(jù)來源于國內(nèi)文獻覆蓋面最廣、數(shù)量最多的CNKI數(shù)據(jù)庫，選取來源類別為CSSCI。檢索主題詞包含“碳中和”“碳減排”“碳捕捉”“碳封存”“碳利用”“碳達峰”“雙碳”等關鍵詞。為了保證分析結果的科學性和嚴謹性，對文獻數(shù)據(jù)進一步篩選，剔除會議論文、報紙、報告社論，以及與所選主題無關的文獻，最終共獲得1909篇有效文獻數(shù)據(jù)樣本。

外文文獻則來自全球最大、覆蓋學科最多的綜合性學術信息資源平臺WOS的外文文獻數(shù)據(jù)庫，選取其核心合集數(shù)據(jù)庫中的SCI-E和SSCI兩大引文索引數(shù)據(jù)樣本。以“carbon neutrality” “carbon dioxide emissions” “carbon emission reduction” “l(fā)ow-carbon economy” “carbon trading market” “carbon emission rights” “carbon pricing” “carbon finance” “carbon tax” “carbon sinks” “carbon sequestration” “carbon capture and storage” “peak carbon dioxide emissions”作為主題詞進行檢索，并對檢索結果進行篩選整合，共獲得5343條文獻數(shù)據(jù)樣本。

(二)研究方法及研究工具

本文主要使用文獻計量方法進行相關研究。它是利用數(shù)學和統(tǒng)計學的方法，定量分析并確定該研究領域文獻的主要貢獻者和專題領域(即研究作者、來源標題和研究機構等要素)，通過科學網(wǎng)絡映射(包括書目耦合分析、科研合作網(wǎng)絡分析、共引分析、共詞分析和引文分析等)對作者合作網(wǎng)絡、機構合作網(wǎng)絡以及關鍵詞熱點等生成可視化圖形“知識圖譜”進行文獻分析的方法。

隨著文獻計量方法的廣泛應用與發(fā)展，一些分析工具先后被開發(fā)出來，如Histcite、Bibexcel、VOSviewer、CiteSpace、SciMAT、SATI、Sci2、PubMedplus等。這些工具都有各自的特點，其中，CiteSpace軟件的功能相對比較完整，可以支持中文數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的多個數(shù)據(jù)庫，能夠構建常見的關系分析網(wǎng)絡，從多個角度全面地展示某領域的演變歷程(李艷等，2015)。因此，本文選定其作為研究工具，用以分析碳中和相關主題文獻的前沿領域和研究熱點。

(三)研究參數(shù)設置

本文將獲取的樣本數(shù)據(jù)導入CiteSpace5.7.R5(64-bit)W軟件進行分析，并設置參數(shù)：文獻時間分區(qū)為2010年1月1日至2021年9月30日，時間切片(years per slice)為“1”；主題詞來源(term source)默認全選；節(jié)點類型(node types)選擇作者(author)、機構(institution)和關鍵詞(keyword)；閾值(top N per slice)均設置為50，對關鍵詞采用pathfinder、pruning sliced networks和pruning the merged network圖譜修建算法進行修剪，得到文獻的作者、機構合作網(wǎng)絡，關鍵詞共現(xiàn)、聚類與突現(xiàn)等圖譜，綜合各節(jié)點的頻次、中介中心性和聯(lián)系程度等信息，以實現(xiàn)對碳中和研究的可視化分析。

三、碳中和相關主題文獻的可視化分析

本研究從碳中和相關主題文獻的時間序列分布、作者合作網(wǎng)絡、機構合作網(wǎng)絡及相關研究熱點四個方面展開。(1)若有需要，本文相關圖表原始數(shù)據(jù)可聯(lián)系通訊作者索取。

(一)文獻的時間序列分布

外文發(fā)文量隨時間推移的變化過程見圖1(a)，根據(jù)論文發(fā)表數(shù)量的多少可以將外文文獻中關于碳中和的研究大致分為兩個階段：2010～2017年作為第一階段，在這一階段每年的發(fā)文量在穩(wěn)步上升，但每年的文獻總量變化幅度不大；2017年至今作為第二階段，該階段發(fā)文數(shù)量快速上升，研究成果比較豐富，這與2016年11月4日《巴黎協(xié)定》正式實施有關。《巴黎協(xié)定》推動了碳中和及碳減排等相關主題成為學者們的研究熱點，涉及能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、碳市場設計和政策措施等多個主題領域。

十余年來，有關碳中和研究的中文文獻數(shù)量隨時間的變化趨勢如圖1(b)所示。與外文發(fā)文量逐年增長的趨勢相比，中文的發(fā)文數(shù)量在一定范圍內(nèi)波動，其中2012年、2016年和2021年發(fā)文數(shù)量相對較多(截至樣本采集時，2021年的發(fā)文量已超以往年份文獻數(shù)量，并且還在持續(xù)增加)，可能與2011年澳大利亞對碳排放稅立法和2012年歐盟對國際航空征收碳排放稅有關。2015年12月在第21屆聯(lián)合國氣候變化大會上通過的《巴黎協(xié)定》，是繼《京都議定書》之后又一份有法律約束效力的國際氣候協(xié)議，促進了學者對產(chǎn)業(yè)的減排潛力和減排成本等相關主題的研究；2020年9月，習近平總書記提出了碳達峰和碳中和的目標，(2)習近平. 在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話[N]. 人民日報,2020-09-23.在密集出臺的相關政策影響下，學者的注意力開始向各產(chǎn)業(yè)減排的具體措施和碳中和技術創(chuàng)新的研究層面轉移。

(a)碳中和的外文研究文獻年度分布

(b)碳中和的中文研究文獻年度分布

(二)作者合作網(wǎng)絡分析

本文通過對軟件參數(shù)進行調(diào)整，得到如圖2所示的碳中和相關主題文獻作者合作可視化圖譜。節(jié)點的大小表示發(fā)文量的多少，節(jié)點越大說明發(fā)文量越多；節(jié)點之間連線的粗細表示作者之間合作關系的緊密程度，線條越粗表明作者間合作強度越大。

(a)碳中和相關主題外文文獻作者合作圖

(b)碳中和相關主題中文文獻作者合作圖

由相關研究成果數(shù)據(jù)可知，外文文獻發(fā)文數(shù)量達到8篇以上的作者共有11位，其中文章發(fā)表數(shù)量最多的是廈門大學管理學院Boqiang Lin教授(17篇)，與圖2(a)中Boqiang Lin具有較大節(jié)點的圖譜互相印證，他們團隊的研究方向主要集中在碳稅和能源部門減排的相關主題上。另外，從連線規(guī)模可以發(fā)現(xiàn)，Edward H. Sargent團隊、Xuping Sun團隊以及Dabo Guan團隊的合作網(wǎng)絡規(guī)模比較大，且團隊成員間合作也相對密切；從研究內(nèi)容來看，以Edward H. Sargent和Jun Li為代表的團隊規(guī)模最大，主要研究的是與能源新材料和碳減排相關的主題。這說明了各作者之間存在合作關系并已經(jīng)形成了相對穩(wěn)定的團隊，但大多團隊之間的合作關系并不緊密，各團體之間的合作研究較少，這可能與碳中和研究涉及的領域較為廣泛、各團隊研究方向不同有關。

如圖2(b)所示，在中文文獻作者合作網(wǎng)絡中，發(fā)文數(shù)量在6篇以上的作者有11位。與外文文獻作者合作網(wǎng)絡相比，中文文獻作者合作網(wǎng)絡規(guī)模較小，合作團隊數(shù)量較少，其中以王燦和蔡聞佳為代表的合作團隊網(wǎng)絡規(guī)模相對較大。從研究內(nèi)容看，趙道致團隊關注碳減排和應對氣候變化的技術路徑等方面，王燦研究團隊則關注碳中和背景下碳減排路徑問題，而以王錚教授為代表的團隊主要從事有關碳交易的研究。另外，王燦、莊貴陽等作者取代鐘錦文、盧現(xiàn)祥和劉玲等成為近期研究的主要力量。值得注意的是，華中農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院的李波教授是單篇論文被引用量最高的作者，這說明他是該領域基礎研究中具有重要影響力的作者之一。

通過圖2作者合作圖譜的對比可以發(fā)現(xiàn)，學者們在碳中和相關主題研究上分別形成了一定規(guī)模的研究團隊，但是合作團隊之間的聯(lián)系不夠緊密。對作者合作網(wǎng)絡進行關鍵詞聚類可以發(fā)現(xiàn)，在研究內(nèi)容方面，外文文獻作者的研究集中在碳捕捉、碳封存和碳市場設計等技術層面，而中文文獻作者主要關注減排的路徑和機制等較為宏觀的方面。有必要強調(diào)的是，外文樣本數(shù)據(jù)中發(fā)文數(shù)量較多的作者來自國內(nèi)，在某種程度上體現(xiàn)了我國學者對相關領域研究所作出的貢獻。

(三)機構合作網(wǎng)絡分析

外文文獻中研究機構共現(xiàn)圖譜顯示見圖3(a)，節(jié)點的大小表示機構發(fā)表文章數(shù)量的多少，節(jié)點之間連線的粗細對應合作強度。發(fā)文量排名前三的機構分別是Chinese Acad Sci(中國科學院，231篇)、Tsinghua Univ(清華大學，121篇)和Univ Chinese Acad Sci(中國科學院大學，106篇)，由此可見，中國的高校和科研院所是碳中和相關領域研究的主要研究力量。此外，它們的中介中心性也位列前三，表明這三所研究機構是機構合作網(wǎng)絡中的關鍵節(jié)點。從圖譜中可以看出，研究機構不僅注重與本國機構的合作，而且與國外機構的合作也比較密切，例如中國科學院除了與清華大學、天津大學、中國科學院大學等高校聯(lián)系比較緊密外，還與新加坡國立大學、代爾夫特理工大學，麻省理工學院等知名高校有合作關系，清華大學不僅和墨爾本大學、澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織合作，而且與斯坦福大學、劍橋大學有交流合作。從研究的內(nèi)容來看，中國科學院、清華大學和華北電力大學的研究則主要集中在低碳發(fā)展、減排路徑和氣候變化等方面，九州大學和新加坡國立大學等機構主要從事碳捕捉、可持續(xù)能源的研究。

中文文獻的機構合作圖譜如圖3(b)所示，結合分析的結果可知，發(fā)文量在12篇以上的機構有4個，它們研究的側重點各不相同。天津大學管理與經(jīng)濟學部發(fā)表的16篇文獻主要關注碳交易對減排的影響，西安交通大學經(jīng)濟與金融學院的14篇文獻集中在碳減排的區(qū)域差異和碳排放的影響因素上，中南財經(jīng)政法大學經(jīng)濟學院的12篇文獻論及碳減排效應和隱含碳等相關問題，而東南大學經(jīng)濟管理學院的12篇文獻側重于企業(yè)碳減排責任和減排潛力。

對比碳中和相關主題文獻的科研機構合作圖譜可以發(fā)現(xiàn)，圖3(a)中的科研機構間的關聯(lián)相對密切，且存在一些機構作為重要節(jié)點，在合作過程中起紐帶作用。而圖3(b)的中文文獻的研究機構相對分散且各機構之間缺乏交流與聯(lián)系，尚未形成較大的規(guī)模。同樣，外文樣本中相關主題發(fā)文數(shù)量靠前的科研機構中，中國的科研機構占有重要地位，但相同機構間的合作強度中文成果明顯低于外文成果，這種現(xiàn)象可能與成果的機構署名認定有關，造成中文跨機構合作較少的現(xiàn)狀。

(a)碳中和相關主題外文文獻科研機構合作圖

(b)碳中和相關主題中文文獻科研機構合作圖

(四)相關主題研究熱點分析

關鍵詞是表述論文中心實質(zhì)意義的詞匯，有助于快速把握文章的研究主題。其中，頻次和中心度高的關鍵詞可以清晰地展現(xiàn)出特定領域的研究熱點(Chen，2017)。本文利用CiteSpace軟件對關鍵詞進行共現(xiàn)(見圖4)、聚類(見圖5和圖6)和突現(xiàn)(見圖7)，繪制關鍵詞的頻次和中心度分布表(見表1和表2)，分析碳中和研究領域的發(fā)展脈絡和前沿主題，并對未來的發(fā)展方向作出預測。

表1 外文文獻高頻關鍵詞及其中心性

續(xù)表

表2 中文文獻高頻關鍵詞及其中心性

1.關鍵詞共現(xiàn)分析

(a)碳中和相關主題外文文獻關鍵詞共現(xiàn)圖

(b)碳中和相關主題中文文獻關鍵詞共現(xiàn)圖

外文關鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖4(a)所示。關鍵詞字號越大其中心度越高，節(jié)點圓圈越大其出現(xiàn)頻次越高、灰度越深則其研究時間距今越近，連線越粗則二者關聯(lián)性越強。從圖4(a)和表1可以看出，“energy”在外文文獻中出現(xiàn)的頻次最高，共466次，詞頻在300次以上的還有“impact” “performance” “CO2emission” “carbon dioxide” “system” “model”。由此可見，外文相關文獻對氣候變化、能源以及溫室氣體的排放關注度較高。氣候與能源解決方案中心(the Center for Climate and Energy Solutions，C2ES)認為《巴黎協(xié)定》是成功的，它在氣候變化方面將政治意圖轉變?yōu)榍袑嵖尚械膶嵤┡e措，使得大部分國家對溫室氣體的排放削減作出承諾。能源治理是應對氣候變化和減少溫室氣體排放的一個重要方面，傳統(tǒng)的能源結構和不合理的能源利用方式加快了氣候環(huán)境的惡化，為此改變能源結構，提高能源利用效率是實現(xiàn)碳中和重要的方式。另外，表格中包含的“conversion” “storage”等關鍵詞表明學界注重對技術減排領域的研究。隨著歐盟“CCS(carbon capture and sequestration)旗艦計劃”和美國“未來發(fā)電計劃”的開展，關于二氧化碳捕捉和封存方面的研究文獻逐年上升，并逐漸成為研究熱點領域。從關鍵詞的中心度來看，中心度在0.1及其以上的關鍵詞被認為具有高中心度，并且在共現(xiàn)網(wǎng)絡中起著重要作用。在頻次較高的關鍵詞里，“technology”的中心度較高，從另一個角度進一步驗證了研究者對減排技術研究的重視，學者們圍繞具體的工業(yè)、金融、建筑、交通等領域，探求技術路徑的創(chuàng)新和能源結構的改善，這對實現(xiàn)碳中和具有重要的意義。

如圖4(b)和表2所示，中文相關文獻中出現(xiàn)頻次較高的關鍵詞包括“碳減排”“碳排放”“碳中和”“低碳經(jīng)濟”“碳稅”“氣候變化”“節(jié)能減排”“碳交易”等。其中，“碳減排”“碳排放”和“碳中和”出現(xiàn)頻次位居前三，可見它們一直是學者們關注的焦點。根據(jù)圖4(b)共現(xiàn)詞頻節(jié)點的圓圈半徑大小和灰度變化發(fā)現(xiàn)，“碳減排”和“碳排放”相關主題研究隨著環(huán)保理念的日益旺盛，保持了較好的吸引力和持續(xù)性。而碳中和作為碳減排發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其相關研究在2020年下半年開始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，這與習近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會上碳中和承諾有關，促使相關領域的學者迅速聚焦碳中和展開研究。與外文相關研究對比發(fā)現(xiàn)，中文在碳中和相關領域的研究不及外文研究深入和全面，且研究焦點的變化具有較強的政策導向性。早在2010年左右，中文的研究成果便持續(xù)圍繞低碳經(jīng)濟展開，但大多從較為宏觀的層面討論，還未廣泛深入到各個具體實踐領域。

結合表1和表2的關鍵詞出現(xiàn)頻次可以看出，碳中和主題的外文相關研究注重技術和模式創(chuàng)新，而中文文獻則多集中在發(fā)展碳中和的戰(zhàn)略意義上，并未下沉到中觀或微觀層面。因此，碳中和相關中文研究應該向微觀層面傾斜，加強各學科和領域的合作。

2.關鍵詞聚類分析

本文對相關文獻的關鍵詞進行聚類，調(diào)整得到12個聚類標簽，標簽排序越小，聚類規(guī)模越大，包含的關鍵詞越多(見圖5和圖6)，為了方便論述，分別選取規(guī)模最大的兩個聚類進行分析，描述每個聚類下關鍵詞的演進順序，并引用聚類中的重要引文，來梳理該聚類的發(fā)展脈絡。

(a)碳中和相關主題外文文獻關鍵詞聚類圖

(b)碳中和相關主題中文文獻關鍵詞聚類圖

(b)碳中和相關主題中文文獻關鍵詞Timeline圖

#0聚類—carbon capture：2007年“巴黎行動計劃”之后，全球針對碳排放的控制行動進一步加強，學者圍繞碳捕捉領域的研究持續(xù)深入。圖5(a)和圖6(a)分別展示了聚類情況和聚類中關鍵詞的演進順序，可以發(fā)現(xiàn)，“carbon capture”是外文文獻中規(guī)模最大的聚類，其關鍵詞按演進順序從左到右依次為：technology — combustion — carbon capture — policy — uncertainly — wind — coke oven gas — methanation等。從聚類中關鍵詞對應的文獻來看，Samanta等(2012)指出從排煙通道中吸附二氧化碳的技術，可以促進現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠碳捕捉工作；Waisman等(2012)利用技術系統(tǒng)慣性研究交通和建筑領域碳定價互補的措施，為碳減排提供框架見解；Kriegler等(2013)認為生物質(zhì)能碳捕集與封存(bioenergy with carbon capture and storage，BECCS)是提高碳減排政策有效性的關鍵技術，能平衡成本在難以脫碳部門后代之間的分配，是碳減排的有效措施；Feijoo 等(2014)從限額與交易(Cap and Trade，C&T)政策出發(fā)，利用兩層數(shù)理模型尋求二氧化碳限額與交易政策的帕累托最優(yōu)設計，助力碳減排計劃；Salahuddin等(2017)采用近三十年的面板數(shù)據(jù)實證分析結果認為，利用風能、太陽能等清潔能源可以明顯減少溫室氣體的排放；Izanloo等(2021)則將甲烷作為可靠的能源載體，提出了一種新型的碳捕獲系統(tǒng)。可見，碳捕捉技術的快速發(fā)展，在促進傳統(tǒng)能源轉型升級的同時，為大幅減少二氧化碳的排放奠定了技術基礎。

#1聚類—mechanical properties：能源結構及能源使用效率是影響碳中和實現(xiàn)進程的重要因素，因此明晰各類能源的物質(zhì)屬性，找到低碳轉型的能源路徑就顯得尤為重要。該聚類關鍵詞演進順序：demand — performance — fuel cell— cement — durability — resource — multi-objective optimization — strength等。Goodenough和Kim(2010)通過剖析鋰電池化學性質(zhì)，指出鋰電池進一步發(fā)展需要考慮的安全性等因素；Wu等(2011)認為鉑的催化成本過高是燃料電池發(fā)展的瓶頸，因此描述了一系列接近于鉑的非貴金屬催化劑的性能；Turner和Collins(2013)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)聚合物作為替代黏合劑與混凝土融合，可以顯著降低碳足跡； Zhu等(2015)則通過探究氧化石墨烯材料的屬性，來為傳統(tǒng)水泥行業(yè)轉型升級提供技術支持；Chen等(2014)提出可以在原子水平上調(diào)整材料的催化性能，進而提高其活性和耐用性，同年，Ma等(2014)發(fā)現(xiàn)了新型的氧化電極，為燃料電池和其他的清潔能源設備的改進找到了突破口。這些學者都下沉到了具體的微觀領域，引領了傳統(tǒng)能源的技術改進，并促進了新能源的發(fā)展。此后的研究中，各國政府逐漸加大對能源創(chuàng)新方面的引導，Albrecht等(2015)研究發(fā)現(xiàn)各國政府應該理性看待當前可再生能源補貼計劃，建議增加公共RD&D(示范工程)投資支持下一波可再生能源技術，并積極與碳市場建設對接；Cano等(2018)認為新能源汽車的發(fā)展離不開政策的支持，在安全性能、成本和技術等領域仍需不斷進行探索。時至今日，在世界范圍內(nèi)，光伏和風能等清潔能源的發(fā)展已經(jīng)成為減少溫室氣體排放的剛需，學者們需要圍繞此繼續(xù)展開大量研究，探尋實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》制定的目標的更好路徑。

中文文獻關鍵詞聚類圖譜如圖5(b)所示，共有12個聚類。為了保證比較的客觀性和一致性，同樣選取規(guī)模最大的前兩個聚類，來剖析相關研究進展，并進一步指出在該領域的中文研究文獻中存在的不足。

# 0聚類—碳減排：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)化進程的加快導致環(huán)保問題越來越突出，而碳減排是順應了保護地球的全球化行動，成為學者關注的重點領域。由圖5(b)可以看出碳減排成為規(guī)模最大的聚類，由圖6(b)可知該聚類中關鍵詞的演進順序如下：低碳理念—碳減排—博弈困境—驅動因素—產(chǎn)業(yè)專業(yè)—低碳試點—化肥削減—分類處理—區(qū)域合作—燃煤發(fā)電等。朱永彬等(2010)以CGE模型為基礎，將低碳理念以碳稅的形式引入宏觀經(jīng)濟和各個產(chǎn)業(yè)部門；也有學者從宏觀經(jīng)濟的角度研究碳減排相關舉措與經(jīng)濟增長的相關性(劉潔和李文，2011；楊超等，2011；王文舉和范允奇，2012；婁峰，2014)，姚昕和劉希穎(2010)從微觀經(jīng)濟主體出發(fā)，以市場為驅動因素，研究了最優(yōu)碳稅動態(tài)變化路徑問題；袁平紅(2012)從具體產(chǎn)業(yè)專業(yè)出發(fā)，為低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展提出建議；宋祺佼等(2015)對全國低碳試點進行實證分析，得出我國人均碳排放量還在上升，我國的低碳之路任重道遠。此外，還有一批學者認為要審慎處理不同區(qū)域碳試點的配套政策(俞業(yè)夔等，2014；魏慶坡，2015；傅志華等，2018)；劉惠萍和宋艷(2017)聯(lián)系市場交易體系論述了區(qū)域合作下碳稅對碳減排的影響程度；李長勝等(2012)利用階段博弈模型論述政府采取不同的碳減排政策，對鋼鐵行業(yè)的減排作用和成本帶來的不同影響，此外，部分學者對不同行業(yè)碳減排帶來的減排效應進行了研究(王維國和王霄凌，2012；穆東，2015；呂寶龍等，2019)；陳名生(2017)指出碳減排政策可以倒逼技術創(chuàng)新，促進傳統(tǒng)能源行業(yè)轉型升級，并提高能源的利用效率。面對不同的行業(yè)，燃煤發(fā)電的技術直接關系到我國低碳減排路徑的實現(xiàn)，因此學者圍繞燃煤發(fā)電領域展開了大量的研究(王斯一等，2018；張新華等，2020；張小麗等，2020)。

#1聚類—減排成本：為了應對前期粗放式發(fā)展所造成的環(huán)境問題，我國制定了碳減排相關的措施，而強制減排要犧牲較大的經(jīng)濟利益，因此有必要對減排成本進行研究。根據(jù)圖5(b)和圖6(b)顯示，“減排成本”是第二大規(guī)模聚類，其關鍵詞發(fā)展順序為：產(chǎn)業(yè)結構—區(qū)域經(jīng)濟—市場機制—低碳物流—減排策略—綠色發(fā)展—交易價格—信貸規(guī)模。尹顯萍和程茗等(2010)指出在實現(xiàn)碳減排和碳中和的過程中，要關注全球減排政策以及經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)結構的差異；還有部分學者基于區(qū)域經(jīng)濟和市場機制的視角研究隱含碳排放所造成的成本(高靜和劉友金，2012；趙玉煥和王淞，2014；陳楠和劉學敏， 2016；韓中和王剛，2019)，并對中國減排策略的選擇提出建議(許琳和陳迎，2013；李惠明，2015；周宏春等，2021)。針對不同行業(yè)部門，陳儒和姜志德(2018)將農(nóng)業(yè)和碳中和聯(lián)系起來，嘗試為進一步發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)提供思路；馬越越(2016)將視野轉到低碳物流，利用方向距離函數(shù)對物流產(chǎn)業(yè)全要素生產(chǎn)率進行了測算；曹軍新和姚斌(2014)則關注金融部門與碳減排之間的聯(lián)系；也有學者從天然氣行業(yè)出發(fā)，研究高耗能產(chǎn)業(yè)如何降低減排成本，促進能源結構的轉型和升級(周淑惠等，2021；李孥等，2021)；湯偉(2017)指出《巴黎協(xié)定》之后，中國必須要提高技術能力才能更好地助推綠色發(fā)展；曾文革和黨庶楓(2017)認為要建立新市場機制為碳中和目標實現(xiàn)奠定基礎；與此同時，碳捕集、利用和封存(Carbon Capture，Utilization and Storage，CCUS)等技術層面的擴展也為減排策略的實施提供了新的路徑(仲平等，2012；黃瑩等，2016；張九天和張璐，2021)。

進一步分析圖6的Timeline圖譜發(fā)現(xiàn)，早期研究中出現(xiàn)了較多中心度較高的關鍵詞，說明對碳中和及相關主題的研究起步較早，然而早期研究形成的中文文獻關鍵節(jié)點比外文文獻少，表明其研究面相對較窄，并且隨著時間的推移，尚未形成集中度較高的研究分支。從節(jié)點關鍵詞內(nèi)容來看，中文相關文獻關于“減排成本”的研究偏少且相對零散，更多的是集中在宏觀方面如何進行碳減排，與外文研究成果對比，缺乏中觀、微觀領域的相關實現(xiàn)路徑的技術探討，尤其是相關學科的基礎領域研究。因此，在未來的研究中，中文研究領域關于碳中和的相關研究需要提高對實現(xiàn)碳中和相關技術路徑的關注，適當加強頂層設計與微觀領域的相互結合，才能更好地助力2060年碳中和目標的實現(xiàn)。

3.關鍵詞突現(xiàn)分析

由圖7(a)可知，可以將關于碳中和方面外文研究熱點的爆發(fā)時間劃分為三個階段。(1)2010年及以前是第一階段，出現(xiàn)的突現(xiàn)詞有bioma、fuel、biofuel、emission、climate change，表明外文研究中早期的研究者多從燃料使用及其排放與氣候變化的關系來研究碳中和。其中biofuel的研究熱度持續(xù)時間最長，說明關于生物燃料的研究受到較長時間的關注，奠定了經(jīng)濟低碳發(fā)展的技術基礎。(2)2011～2015年作為第二階段出現(xiàn)的突現(xiàn)詞有energy、transport、sequestration、kinetics、balance、dioxide、cc、scale、bioenergy，這一階段的外文研究文獻集中在對碳捕集和封存等相關主題上，并且開始深入到能源、生物質(zhì)能等領域，這有助于促進高耗能產(chǎn)業(yè)的轉型升級和提高能源的使用效率。(3)2015年及以后是第三階段，突現(xiàn)詞包括iron、heat、operation、graphene、uncertainty，該階段涉及具體的鋼鐵、石墨烯等細分領域，包括對具體的熱量轉換形式的探討。值得注意的是，“不確定性”一詞表明了研究者對碳減排前景的擔憂，這極可能與美國特朗普執(zhí)政時期混亂的環(huán)境政策相關，尤其是其退出《巴黎協(xié)定》，對全球共同應對氣候變化問題產(chǎn)生了極其不確定的影響。第三階段的突現(xiàn)詞是相對較新的研究熱點，可能會成為未來的研究重點。

根據(jù)圖7(b)，中文碳中和相關主題文獻的關鍵詞突現(xiàn)根據(jù)出現(xiàn)時間同樣可以大致分為三個階段。(1)2010年及以前，突現(xiàn)詞主要有“低碳經(jīng)濟、碳金融、碳排放量、碳關稅、清潔發(fā)展機制(clean development mechanism，CDM)、低碳發(fā)展”，在2007年12月“巴厘路線圖”通過之后，國內(nèi)積極采取措施應對氣候變化，順應世界低碳發(fā)展的大趨勢。從突現(xiàn)詞中可以看出，“溫室氣體減排”和“碳金融”成為熱門的研究分支，雖然中文相關研究中對于“碳金融”的研究起步較早，但是缺乏研究的深入性和持續(xù)性，對比于外文相關主題研究，碳金融相關的中文研究缺少以碳市場的研究作為基礎，導致其成果轉化較為緩慢。(2) 2011～2015年，這一階段的突現(xiàn)詞包括“溫室氣體、因素分解、二氧化碳、面板數(shù)據(jù)、碳排放權、影響因素、供應鏈”，表明該階段研究范圍變廣，開始對碳減排措施進行探討，中國2011年開始的碳排放權試點政策成為國內(nèi)關注的具體措施之一，相關研究內(nèi)容開始豐富起來，但研究缺乏深度和重心。其中“供應鏈”是持續(xù)性最長的突現(xiàn)詞，但相關研究主要集中在對供應鏈碳減排與經(jīng)濟的相互作用上。(3)2015～2021年，該階段的突現(xiàn)詞有“碳資產(chǎn)、減排路徑、低碳偏好、微分博弈、綠色發(fā)展、隱含碳、技術進步”，表明中文文獻中出現(xiàn)的新研究分支，分布在碳減排和增加碳匯資產(chǎn)及其配套措施上，并且這一階段開始關注碳中和領域內(nèi)技術進步的重要性，論述能源、交通、建筑等方面實現(xiàn)減排的技術創(chuàng)新、技術進步，對國內(nèi)碳中和目標的實現(xiàn)具有重要作用。碳中和的減排技術路徑由最初的高效循環(huán)利用技術向零排放技術路徑轉變，充分利用零碳能源和負排放技術，如生物能源與碳捕獲和儲存、生物炭、直接空氣捕捉、生態(tài)碳匯等深度脫碳技術，確保碳中和目標的最終實現(xiàn)。

雖然中文研究領域近些年對“技術進步”的研究持續(xù)升溫，但是由于起步較晚，并且存在國家間技術壁壘，在未來的研究中需要持續(xù)深化相關技術攻關，同時結合各具體行業(yè)，挖掘技術進步的可能性。隨著減排技術的發(fā)展，一些行業(yè)二氧化碳的排放從少排放到零排放，再到負排放是大勢所趨。因此，“負排放技術”作為技術進步路徑的一大分支，預計將會成為最新的研究分支。

(a)碳中和相關主題外文文獻關鍵詞突現(xiàn)圖

(b)碳中和相關主中文題文獻關鍵詞突現(xiàn)圖

四、結論與展望

(一)研究結論

本文分別從WOS核心合集數(shù)據(jù)庫和CNKI核心數(shù)據(jù)庫中選取了近十年碳中和有關的文獻作為研究樣本，采用文獻計量方法，利用CiteSpace軟件進行科研合作網(wǎng)絡分析和關鍵詞共現(xiàn)、聚類以及突現(xiàn)詞提取分析，梳理了碳中和領域的研究現(xiàn)狀，對比分析了中文和外文文獻研究主題和研究前沿，并預測未來的熱點領域。

從發(fā)文量變化趨勢上看，外文相關主題文獻的發(fā)文量呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢，而中文文獻則穩(wěn)定在一定數(shù)量上波動，這與外文相關領域研究起步較早有關，更多的學者較早注意到相關領域并且進行了持續(xù)性的研究，成果的深度和廣度也相對較佳。而近三年相關主題文獻都呈現(xiàn)出較大幅度的增長，與近期碳中和相關主題被國際主要經(jīng)濟體重視并推動實施有關，可能帶動該領域的研究進入更快的發(fā)展階段。從作者合作網(wǎng)絡來看，當前相關主題的研究已經(jīng)分別形成了以Edward、Sun為核心和以王燦為核心的較為穩(wěn)定的研究團隊，但是不同研究團隊之間缺乏合作，可能與各團隊不同的研究方向有關。此外，在碳中和研究領域尚未形成高產(chǎn)作者合作群，廈門大學管理學院林伯強教授是2010～2021年該領域研究前沿最突出的作者，華中農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院的李波教授則是單篇文章引用量最高的作者，可以認為他們在該領域研究中起到了重要作用。

從機構合作網(wǎng)絡來看，世界知名的綜合類高校、科研機構占大多數(shù)，其中，中國和澳大利亞的研究機構居多，英國和美國等發(fā)達國家的研究機構次之。具體來講，中國科學院、清華大學、中國科學院大學是發(fā)文量最多、中介中心性最高的機構，在推動該領域研究發(fā)展的過程中起到了重要的作用。考察機構間的合作關系，外文相關研究中機構之間的合作相對密切，呈現(xiàn)出跨機構、跨區(qū)域、跨國家的特點，而中文相關研究中機構之間的合作不緊密，聯(lián)系強度較弱。

從關鍵詞共現(xiàn)和聚類圖譜來看，相關主題文獻中出現(xiàn)的高頻關鍵詞有所不同，有關碳中和領域的外文研究中主要關注氣候變化、能源、排放等難點問題，同時注重碳捕集、封存在中微觀領域的運用和技術創(chuàng)新，而中文文獻聚焦在碳減排、碳中和、碳排放、低碳經(jīng)濟、碳稅等方面宏觀層面的減排路徑的研究上。從聚類結果及其主題演進次序來看，“carbon capture”和“mechanical properties”是外文關鍵詞聚類規(guī)模較大的兩類，外文相關主題研究更多關注碳排放增加的原因分析、各行業(yè)能源結構優(yōu)化和減排技術創(chuàng)新。中文相關主題研究中規(guī)模最大的兩類是“碳減排”“減排成本”，這些研究主要集中在低碳經(jīng)濟宏觀分析、碳稅和碳排放權的減排效應分析和研究碳捕集、利用與封存等技術路徑分析等方面。

從關鍵詞突現(xiàn)圖來看，相關文獻中關鍵詞突現(xiàn)的時間均可劃分為三個階段，但同一階段的研究熱點不盡相同。總體來講，外文研究的熱點包括碳捕捉和封存、生物質(zhì)能、石墨烯等新技術、新材料相關的減排技術、減排措施的研究上；而中文的研究熱點主要在碳稅、碳交易、碳減排等宏觀層面，與國家宏觀政策關系相對比較密切。從研究前沿來看，關于海洋碳匯、碳金融市場和負排放技術的研究可能成為最新的研究分支。

結合本文的研究結果，對比碳中和相關主題文獻的研究進展，本文預測未來碳中和相關領域的熱點可能有以下三點。

1.海洋碳匯

實現(xiàn)碳中和目標需要“開源節(jié)流”，具體來講主要包括碳減排和碳吸收，因此在碳減排的同時應該積極增匯(碳匯)。陸地碳匯和海洋碳匯是全球吸收和固定溫室氣體最重要的兩大碳匯，針對陸地碳匯，學者圍繞森林碳匯展開了大量的研究和探討，而海洋碳匯方面相關研究甚少。海洋碳匯是地球上最活躍的碳庫，海洋面積廣闊，海岸線綿長，生物系統(tǒng)復雜多樣，其中海洋植被和生物固碳能力較強，具有巨大的負排放潛力。雖然海洋碳匯應用前景廣闊，但是相關的研究和具體的措施相對較少，從而給相關研究的學者留下了巨大的想象和研究空間。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增加，陸地資源日益緊張，海洋碳匯以其獨特的優(yōu)勢將可能引起廣泛的關注，促使學者圍繞海洋碳匯監(jiān)測、評估，對海洋生態(tài)系統(tǒng)減排潛力、海洋地質(zhì)固碳能力等展開研究，激發(fā)海洋碳匯新潛力。

2.碳金融市場

構建碳金融市場可能激勵企業(yè)進行技術創(chuàng)新，即“波特假說”效應。從相關的文獻來看，學者們對碳交易市場的機制設計、影響因素、政策試點效果評價等方面進行了全面深入的分析。隨著近年來碳交易市場的逐步擴大與發(fā)展，以及金融產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新，碳金融產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈條也在不斷延伸，但相關研究還不夠充分，這也值得引起國內(nèi)學者繼續(xù)挖掘。推進碳金融市場建設，充分發(fā)揮好碳金融的資源配置優(yōu)勢，尤其是碳排放權的交易和投資、低碳項目開發(fā)的融資、碳排放權衍生品的交易和投資以及其他相關的金融中介活動等方面發(fā)展，將有利于促進工業(yè)企業(yè)減排，推動經(jīng)濟的低碳發(fā)展。

3.負排放技術

從成本與收益的視角看，實現(xiàn)碳中和僅僅依靠減排措施是無法實現(xiàn)的，高成本和減排意愿之間此消彼長。尤其是在傳統(tǒng)高耗能的交通、建筑、化工等行業(yè)通過技術創(chuàng)新實現(xiàn)碳減排需要付出相對高昂的成本，而負排放技術的大規(guī)模運用可以降低成本和風險、提高經(jīng)濟效率。負排放技術具有較高的科研價值，主要通過增加碳匯，直接空氣捕獲(DAC)、BECCS、加速風化等技術手段，移除空氣中的二氧化碳并封存。但就相關文獻來看，負排放技術因技術難題、缺少資金支持等問題進展緩慢，然而負排放技術符合收益最大化的理念，更有利于提高社會福利，因而從長遠利益來看，負排放技術可能會成為碳中和領域接下來攻克的重點方向。

(二)研究的不足和展望

雖然關于碳中和領域的中文研究已有一定的發(fā)展，但仍然存在以下一些不足。首先，中文發(fā)文量呈現(xiàn)波動性，更易受國內(nèi)外與該領域相關的重大事件的影響。例如，2015年《巴黎協(xié)定》簽訂后，有關研究才隨之增加，這在一定程度上反映了在碳中和領域的中文研究缺乏持續(xù)性和前瞻性；其次，從科研合作網(wǎng)絡看，目前中文作者合作團隊的規(guī)模普遍較小，尚未形成高產(chǎn)的合作群，而且團隊之間缺乏濃厚的合作氛圍，各機構之間的合作網(wǎng)絡尚未形成；最后，從關鍵詞圖譜來看，相比于外文研究成果，中文研究早期形成的關鍵節(jié)點比較少，而且并未形成集中度較高的研究分支。中文相關研究受政策的影響較大，關注的是低碳經(jīng)濟、節(jié)能減排和碳稅等宏觀問題。需要注意的是，碳中和目標的實現(xiàn)不僅要依靠制度和政策，還要依賴于減排技術的發(fā)展和創(chuàng)新，因此這些方面的研究還有待加強。

由于當前研究工具的限制，無法有效處理跨語種文獻的計量分析，為了最大限度地、客觀地研究碳中和相關主題文獻的進展，考慮數(shù)據(jù)的可獲得性和權威性，本文選用了CiteSpace軟件分別處理CNKI核心數(shù)據(jù)庫和WOS核心合集數(shù)據(jù)庫中篩取的樣本數(shù)據(jù)進行知識圖譜可視化分析，以梳理該領域的研究現(xiàn)狀、熱點和前沿方向。本文的樣本雖已最大限度地選取了近十年的核心文獻，但近期相關主題的研究還在進一步增長，未來針對關于碳中和相關主題文獻的研究可能有更好的研究工具或研究方法，可以處理多語種、大樣本數(shù)據(jù)，從而獲得更為直觀、準確的結論。另外，本文的外文樣本數(shù)據(jù)中含有相當數(shù)量的國內(nèi)學者、機構取得的前沿的成果，希望未來該主題的研究成果可以“寫在祖國大地上”，更好地轉化為我國的先進生產(chǎn)力，助力我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。