倪誠蔚 葉琳 黃潔 馮欣 李曉宇

摘要：碳中和技術(shù)在壘球發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，是各國科研關(guān)注的焦點(diǎn)。為了把握壘球碳中和技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢，通過wos提取碳中和技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)信息，利用CiteSpace軟件對壘球碳中和技術(shù)研究概況、共被引聚類圖譜、高被引和施引文獻(xiàn)的分析。結(jié)果顯示發(fā)文數(shù)從2011年開始緩慢增加，直到2020年出現(xiàn)急劇增長態(tài)勢；中國科研機(jī)構(gòu)的發(fā)文數(shù)最多。高被引文獻(xiàn)分別從負(fù)碳技術(shù)、碳捕集技術(shù)、電轉(zhuǎn)氣技術(shù)角度進(jìn)行了描述，奠定了該領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。結(jié)合施引文獻(xiàn)的前沿研究和重要聚類，新能源和可再生能源、碳中和技術(shù)創(chuàng)新、能源利用是當(dāng)前的研究前沿和熱點(diǎn)。這些關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)⑼苿?dòng)壘球碳中和技術(shù)日新月異的進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：碳中和技術(shù)；文獻(xiàn)計(jì)量；研究基礎(chǔ)；研究前沿和熱點(diǎn)

中圖分類號：X-1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的日益活躍，氣候變化是當(dāng)前人類面臨的重大全球性挑戰(zhàn)。全球應(yīng)對氣候變化和轉(zhuǎn)型進(jìn)程加快，碳中和成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。中國的碳中和目標(biāo)不僅是中國生態(tài)文明建設(shè)的內(nèi)在需求，同時(shí)是中國負(fù)責(zé)任大國的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。2020年9月，習(xí)近平主席已在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上向世界莊嚴(yán)宣告：中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，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(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。碳達(dá)峰是指在全球、國家、城市、企業(yè)等主體的碳排放在由升轉(zhuǎn)降的過程中，碳排放的最高點(diǎn)即碳峰值；碳中和是指人為排放和吸收之間達(dá)到平衡，即實(shí)現(xiàn)人為二氧化碳的凈零排放。中國要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，需要在能源結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)、人為固碳“三端發(fā)力”；“技術(shù)為王”將在實(shí)現(xiàn)碳中和過程中得到充分體現(xiàn)，即誰在技術(shù)上走在前面，誰將在未來國際競爭中取得優(yōu)勢?？梢哉f，科技創(chuàng)新、技術(shù)發(fā)展已成為全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要抓手。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

以Web of Science（WOS）的Science Citation Index Expanded（SCI-Expanded）為文獻(xiàn)資料庫，以“（carbon emission reduction OR low carbon OR zero carbon OR carbon neutral*）AND technokig *”作為檢索式，時(shí)間范圍為2011年-2022年2月，剔除重復(fù)及無關(guān)文獻(xiàn)后，得到1 519條文獻(xiàn)信息，

1.2研究方法

通過CiteSpace軟件對1 519條文獻(xiàn)信息進(jìn)行共被引分析，得到技術(shù)研究文獻(xiàn)的發(fā)文量、主要發(fā)文國家和機(jī)構(gòu)、聚類視圖，將技術(shù)全球文獻(xiàn)包含的信息進(jìn)行歸納整理，提煉并直觀反映出學(xué)術(shù)前沿和熱點(diǎn)等信息。

2全球碳中和技術(shù)主題聚類分析

2.1全球碳中和技術(shù)研究概況

從發(fā)文數(shù)量來看，2011年-2016年左右發(fā)文數(shù)量呈平緩上升態(tài)勢，從2017年-2021年出現(xiàn)快速增長態(tài)勢。2021年相關(guān)文獻(xiàn)達(dá)464篇，較2011年增長了8.67倍；2022年僅前2個(gè)月，發(fā)文量已達(dá)79篇，較2011年全年發(fā)文量增長81.6%，說明近十年來碳中和技術(shù)的研發(fā)和推廣越來越受到學(xué)界關(guān)注。（見圖1）

從發(fā)文數(shù)量來看，中國在該方面發(fā)文量最多，為468篇，占比超過30%，其次為美國（262）、德國（109）、英國（99）、印度（96）、澳大利（81）、日本（69）、加拿大（63）、西班牙（63）和意大利（61），見表1?？梢钥闯觯S著中國越來越重視生態(tài)文明建設(shè)，所發(fā)表的碳中和技術(shù)研究成果也越來越多。

從全球技術(shù)領(lǐng)域主要機(jī)構(gòu)來看，全球排名前十的機(jī)構(gòu)是CHINESEACADSCI（中國科學(xué)院）（64）、TSINGHUAUNIV（清華大學(xué)）（33）、UNIVCHI-NESEACADSCI（中國科學(xué)院大學(xué)）（24）、TIANJI-NUNIV（天津大學(xué)）（18）、UNIVCAMBRIDGE（牛津大學(xué)）（16）、ZHEJIANGUNIV（浙江大學(xué)）（15）、NATLUNIVSINGAPORE（新加坡國立大學(xué)）（14）、SHANGHAIJIAOTONGUNIV（上海交通大學(xué)）（14）、CHONGQINGUNIV（重慶大學(xué)）（13）、NANYAN-GTECHNOLUNIV（南洋理工大學(xué)）（13）。其中中國的機(jī)構(gòu)有7家，英國1家，新加坡2家，所有的機(jī)構(gòu)都是高校和科研院所。

2.2全球碳中和技術(shù)研究聚類分析

利用CiteSpace開展共被引分析生成聚類分析，共被引是指與文章同時(shí)被其它文獻(xiàn)引用的文獻(xiàn)，表示兩篇文獻(xiàn)之間的緊密關(guān)系，如果兩篇文獻(xiàn)的共被引次數(shù)越多，表示兩者的緊密程度越高。聚類中，節(jié)點(diǎn)表示分析對象，出現(xiàn)頻次越多，節(jié)點(diǎn)越大；節(jié)點(diǎn)之間的連線表示共現(xiàn)／共引關(guān)系，連線的粗細(xì)表示共現(xiàn)／共引的強(qiáng)度。從文獻(xiàn)研究的共被引網(wǎng)絡(luò)可以看出全球技術(shù)領(lǐng)域的共被引網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出清晰的知識群組劃分，圍繞關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，全球碳中和技術(shù)領(lǐng)域形成10大聚類，共被引聚類從大到小分別為# hydrogen evolution reaction/析氫反應(yīng)，#1 CO2reduction/減少二氧化碳排放，#2 CO2 capture／二氧化碳捕集，#3 power-to-gas／電轉(zhuǎn)氣，#4 CO2 enussion/二氧化碳排放，#5 mediated electron transfer/介導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，#6 times mode/次數(shù)模式，#7 energy storage/儲(chǔ)能，#9 sectoral integration/部門一體化，#10 energy scenario/能源情景，#12 energy self-sufficiency/能源自給自足。

通過CiteSpace的Cluster Explore功能結(jié)合對各聚類代表性文獻(xiàn)、高頻次代表詞的初步分析，如表2所示的信息。其中聚類大小代表聚類中所含的文獻(xiàn)數(shù)量，如聚類#3的聚類大小為30，表示該聚類中包含了30條文獻(xiàn)信息；同質(zhì)性為衡量整個(gè)聚類成員同質(zhì)性指標(biāo)，該數(shù)值越大，則代表該聚類成員的相似性越高，如聚類#12中的同質(zhì)性為0.989，為11個(gè)聚類種同質(zhì)性最大的聚類，該聚類中文獻(xiàn)信息相似性最高，具有較高的統(tǒng)一性；平均年份能夠用來判斷聚類中引用文獻(xiàn)的遠(yuǎn)近，年份距今近的文章為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，初步分析可知，聚類#4二氧化碳排放、#3電轉(zhuǎn)氣、#9部門一體化、#0析氫反應(yīng)、#1減少二氧化排放幾個(gè)聚類的平均年份分別為2018年、2016年、2016年、2015年和2015年，較為靠前，為近幾年的重要研究聚類。

2.3全碳中和技術(shù)高被引文獻(xiàn)

在共被引分析中，CiteSpace軟件的高被引文獻(xiàn)和高突現(xiàn)文獻(xiàn)提取是兩項(xiàng)重要的功能，最高被引文獻(xiàn)代表了該領(lǐng)域在國際核心期刊中被引用最多的文獻(xiàn)，及在該領(lǐng)域起到奠基作用的文獻(xiàn)[4]，通過表3可以看出，最高被引的10篇文獻(xiàn)中，2篇文獻(xiàn)來自聚類#4 CO2 enussion/=氧化碳排放，2篇來自#2C02 capture/二氧化碳捕集，2篇來自#5 mediated electron transfer/介導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，2篇來自#3 power-to- gas/電轉(zhuǎn)氣，剩下2篇分別來自#1減少二氧化排放和#7儲(chǔ)能。聚類#4、#2、#5、#3在技術(shù)領(lǐng)域的奠基基礎(chǔ)文獻(xiàn)和最熱點(diǎn)文獻(xiàn)中都占比最高，這4個(gè)是研究基礎(chǔ)的重點(diǎn)聚類。（見表3）

2.4全碳中和技術(shù)重點(diǎn)聚類代表文獻(xiàn)

綜合研究重要聚類（聚類#4、#3、#9、#0、#1）和最高被引文獻(xiàn)的聚類點(diǎn)（#4、#2、#5、#3），發(fā)現(xiàn)聚類#1減少二氧化排放和聚類#4研究內(nèi)容較為接近，而#9部門一體化共被引文獻(xiàn)數(shù)量少于20篇，聚類位置也比較靠后，最終決定剔除#1和#9聚類，將#0、#4、#2、#5、#3定為重點(diǎn)聚類。施引文獻(xiàn)也叫來源文獻(xiàn)，是引用引文的文獻(xiàn)，即附有參考文獻(xiàn)的原始文獻(xiàn)。通過對5個(gè)重點(diǎn)聚類的施引文獻(xiàn)的代表性文章進(jìn)行整理，結(jié)合對每個(gè)聚類種代表性文獻(xiàn)摘要的通讀分析，可以明確每個(gè)聚類所代表的含義，有助于理解整個(gè)研究進(jìn)程中所出現(xiàn)的重要節(jié)點(diǎn)信息，提取研究的前沿趨勢。（見表4）

2.5研究前沿和熱點(diǎn)分析

研究前沿是科學(xué)研究中最先進(jìn)、最近、最有發(fā)展?jié)摿Φ难芯恐黝}或研究領(lǐng)域，通常由一系列的施引文獻(xiàn)組成。根據(jù)共被引分析得到的聚類視圖，選取了5個(gè)重點(diǎn)聚類，深入剖析聚類中的重要關(guān)鍵詞和施引文獻(xiàn)。結(jié)果表明，前沿文獻(xiàn)可拓展為以下幾個(gè)研究分支：

一是碳中和和科技創(chuàng)新?？萍紕?chuàng)新是實(shí)現(xiàn)碳中和的核心驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)和依靠綠色技術(shù)創(chuàng)新作為共同的戰(zhàn)略選擇來實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)已成為主要國家的共識。全球以“可再生能源”“中國”“環(huán)境稅”“生態(tài)創(chuàng)新”“可持續(xù)的環(huán)境”“排放”“碳中和目標(biāo)”等關(guān)鍵詞為研究的前沿重點(diǎn)。

二是析氫反應(yīng)技術(shù)。近幾年關(guān)于低成本、高效率、雙功能析氧反應(yīng)（OER）電催化劑的開發(fā)很受關(guān)注，是可再生能源領(lǐng)域的重要課題之一。全球以“pH值”“p納米片”“高效電催化劑”“電子結(jié)構(gòu)”“高效的析氫陰極”“二氧化碳”“fep納米晶體”等關(guān)鍵詞作為研究前沿重點(diǎn)。

三是二氧化碳捕集技術(shù)。二氧化碳捕集技術(shù)是把二氧化碳收集起來，這種技術(shù)被認(rèn)為是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟(jì)、可行的方法。從覆蓋度較高的施引文獻(xiàn)來看，全球以“生物能源碳捕集”“石灰、水泥行業(yè)碳捕集”等作為研究的前沿重點(diǎn)。

四是生物電化學(xué)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。生物電化學(xué)技術(shù)是一種對環(huán)境無污染的“綠色”生產(chǎn)技術(shù)，可以應(yīng)用于廢水、廢氣、土壤等，在全球得到了重視，尤其是對難降解且對人類危害極大的廢水有機(jī)污染物的生物電化學(xué)處理技術(shù)，是全球碳中和技術(shù)研究的前沿之一。從覆蓋度較高的施引文獻(xiàn)來看，全球以難降解且對人類危害極大的廢水有機(jī)污染物的生物電化學(xué)處理為研究的前沿重點(diǎn)。

五是電轉(zhuǎn)氣技術(shù)。電力轉(zhuǎn)氣體技術(shù)，是電力轉(zhuǎn)換為氣體燃料的技術(shù)。通常是指利用電能將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣或者天然氣。氫氣還可以進(jìn)一步合成甲烷，引入天然氣管道。這一技術(shù)也是全球碳中和技術(shù)研究的前沿之一。從覆蓋度較高的施引文獻(xiàn)來看，全球以“乙烯”“工業(yè)部門”“電力部門”“海上運(yùn)輸燃料”等為研究的前沿重點(diǎn)。

3結(jié)論

文章使用了文獻(xiàn)分析法，研究發(fā)現(xiàn)全球碳中和領(lǐng)域的總發(fā)文數(shù)從2020年開始出現(xiàn)急劇增長態(tài)勢；發(fā)文最多的為中國可研機(jī)構(gòu)。被引最高的前三篇《Biophysical and economic limits to negative CO2 emis-sions》、《Carbon capture and storage（CCS）：the way forward》、《Renewable Power-to- Gas：A technologi-cal and econonuc review》分別從負(fù)碳技術(shù)、碳捕集技術(shù)、電轉(zhuǎn)氣技術(shù)角度進(jìn)行了描述，奠定了全球碳中和技術(shù)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。結(jié)合施引文獻(xiàn)的前沿研究和重要聚類來看，新能源和可再生能源（#0）析氫反應(yīng)、#5介導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移、#4二氧化碳排放）、碳中和技術(shù)創(chuàng)新（#4二氧化碳排放）、能源利用（#2二氧化碳捕集、#3電轉(zhuǎn)氣）是當(dāng)前的研究前沿和熱點(diǎn)。中國正處于科技創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，把握全球碳中和技術(shù)的研究態(tài)勢，有必要對前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域的研究仍需進(jìn)一步深入探究。