倪诚蔚 叶琳 黄洁 冯欣 李晓宇
摘要：碳中和技术在垒球发展中起着至关重要的作用，是各国科研关注的焦点。为了把握垒球碳中和技术的发展态势，通过wos提取碳中和技术相关文献信息，利用CiteSpace软件对垒球碳中和技术研究概况、共被引聚类图谱、高被引和施引文献的分析。结果显示发文数从2011年开始缓慢增加，直到2020年出现急剧增长态势；中国科研机构的发文数最多。高被引文献分别从负碳技术、碳捕集技术、电转气技术角度进行了描述，奠定了该领域的研究基础。结合施引文献的前沿研究和重要聚类，新能源和可再生能源、碳中和技术创新、能源利用是当前的研究前沿和热点。这些关键领域将推动垒球碳中和技术日新月异的进程。
关键词：碳中和技术；文献计量；研究基础；研究前沿和热点
中图分类号：X-1 文献标志码：A
前言
随着经济活动的日益活跃，气候变化是当前人类面临的重大全球性挑战。全球应对气候变化和转型进程加快，碳中和成为各国关注的焦点。中国的碳中和目标不仅是中国生态文明建设的内在需求，同时是中国负责任大国的责任担当。2020年9月，习近平主席已在第七十五届联合国大会上向世界庄严宣告：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。碳达峰是指在全球、国家、城市、企业等主体的碳排放在由升转降的过程中，碳排放的最高点即碳峰值；碳中和是指人为排放和吸收之间达到平衡，即实现人为二氧化碳的净零排放。中国要实现碳中和目标，需要在能源结构、能源消费、人为固碳“三端发力”；“技术为王”将在实现碳中和过程中得到充分体现，即谁在技术上走在前面，谁将在未来国际竞争中取得优势。可以说，科技创新、技术发展已成为全球实现碳中和目标的重要抓手。
1数据与方法
1.1数据来源
以Web of Science（WOS）的Science Citation Index Expanded（SCI-Expanded）为文献资料库，以“（carbon emission reduction OR low carbon OR zero carbon OR carbon neutral*）AND technokig *”作为检索式，时间范围为2011年-2022年2月，剔除重复及无关文献后，得到1 519条文献信息，
1.2研究方法
通过CiteSpace软件对1 519条文献信息进行共被引分析，得到技术研究文献的发文量、主要发文国家和机构、聚类视图，将技术全球文献包含的信息进行归纳整理，提炼并直观反映出学术前沿和热点等信息。
2全球碳中和技术主题聚类分析
2.1全球碳中和技术研究概况
从发文数量来看，2011年-2016年左右发文数量呈平缓上升态势，从2017年-2021年出现快速增长态势。2021年相关文献达464篇，较2011年增长了8.67倍；2022年仅前2个月，发文量已达79篇，较2011年全年发文量增长81.6%，说明近十年来碳中和技术的研发和推广越来越受到学界关注。（见图1）
从发文数量来看，中国在该方面发文量最多，为468篇，占比超过30%，其次为美国（262）、德国（109）、英国（99）、印度（96）、澳大利（81）、日本（69）、加拿大（63）、西班牙（63）和意大利（61），见表1。可以看出，随着中国越来越重视生态文明建设，所发表的碳中和技术研究成果也越来越多。
从全球技术领域主要机构来看，全球排名前十的机构是CHINESEACADSCI（中国科学院）（64）、TSINGHUAUNIV（清华大学）（33）、UNIVCHI-NESEACADSCI（中国科学院大学）（24）、TIANJI-NUNIV（天津大学）（18）、UNIVCAMBRIDGE（牛津大学）（16）、ZHEJIANGUNIV（浙江大学）（15）、NATLUNIVSINGAPORE（新加坡国立大学）（14）、SHANGHAIJIAOTONGUNIV（上海交通大学）（14）、CHONGQINGUNIV（重庆大学）（13）、NANYAN-GTECHNOLUNIV（南洋理工大学）（13）。其中中国的机构有7家，英国1家，新加坡2家，所有的机构都是高校和科研院所。
2.2全球碳中和技术研究聚类分析
利用CiteSpace开展共被引分析生成聚类分析，共被引是指与文章同时被其它文献引用的文献，表示两篇文献之间的紧密关系，如果两篇文献的共被引次数越多，表示两者的紧密程度越高。聚类中，节点表示分析对象，出现频次越多，节点越大；节点之间的连线表示共现／共引关系，连线的粗细表示共现／共引的强度。从文献研究的共被引网络可以看出全球技术领域的共被引网络呈现出清晰的知识群组划分，围绕关键节点，全球碳中和技术领域形成10大聚类，共被引聚类从大到小分别为# hydrogen evolution reaction/析氢反应，#1 CO2reduction/减少二氧化碳排放，#2 CO2 capture／二氧化碳捕集，#3 power-to-gas／电转气，#4 CO2 enussion/二氧化碳排放，#5 mediated electron transfer/介导电子转移，#6 times mode/次数模式，#7 energy storage/储能，#9 sectoral integration/部门一体化，#10 energy scenario/能源情景，#12 energy self-sufficiency/能源自给自足。
通过CiteSpace的Cluster Explore功能结合对各聚类代表性文献、高频次代表词的初步分析，如表2所示的信息。其中聚类大小代表聚类中所含的文献数量，如聚类#3的聚类大小为30，表示该聚类中包含了30条文献信息；同质性为衡量整个聚类成员同质性指标，该数值越大，则代表该聚类成员的相似性越高，如聚类#12中的同质性为0.989，为11个聚类种同质性最大的聚类，该聚类中文献信息相似性最高，具有较高的统一性；平均年份能够用来判断聚类中引用文献的远近，年份距今近的文章为当前的研究热点，初步分析可知，聚类#4二氧化碳排放、#3电转气、#9部门一体化、#0析氢反应、#1减少二氧化排放几个聚类的平均年份分别为2018年、2016年、2016年、2015年和2015年，较为靠前，为近几年的重要研究聚类。
2.3全碳中和技术高被引文献
在共被引分析中，CiteSpace软件的高被引文献和高突现文献提取是两项重要的功能，最高被引文献代表了该领域在国际核心期刊中被引用最多的文献，及在该领域起到奠基作用的文献[4]，通过表3可以看出，最高被引的10篇文献中，2篇文献来自聚类#4 CO2 enussion/=氧化碳排放，2篇来自#2C02 capture/二氧化碳捕集，2篇来自#5 mediated electron transfer/介导电子转移，2篇来自#3 power-to- gas/电转气，剩下2篇分别来自#1减少二氧化排放和#7储能。聚类#4、#2、#5、#3在技术领域的奠基基础文献和最热点文献中都占比最高，这4个是研究基础的重点聚类。（见表3）
2.4全碳中和技术重点聚类代表文献
综合研究重要聚类（聚类#4、#3、#9、#0、#1）和最高被引文献的聚类点（#4、#2、#5、#3），发现聚类#1减少二氧化排放和聚类#4研究内容较为接近，而#9部门一体化共被引文献数量少于20篇，聚类位置也比较靠后，最终决定剔除#1和#9聚类，将#0、#4、#2、#5、#3定为重点聚类。施引文献也叫来源文献，是引用引文的文献，即附有参考文献的原始文献。通过对5个重点聚类的施引文献的代表性文章进行整理，结合对每个聚类种代表性文献摘要的通读分析，可以明确每个聚类所代表的含义，有助于理解整个研究进程中所出现的重要节点信息，提取研究的前沿趋势。（见表4）
2.5研究前沿和热点分析
研究前沿是科学研究中最先进、最近、最有发展潜力的研究主题或研究领域，通常由一系列的施引文献组成。根据共被引分析得到的聚类视图，选取了5个重点聚类，深入剖析聚类中的重要关键词和施引文献。结果表明，前沿文献可拓展为以下几个研究分支：
一是碳中和和科技创新。科技创新是实现碳中和的核心驱动力，推动和依靠绿色技术创新作为共同的战略选择来实现碳中和目标已成为主要国家的共识。全球以“可再生能源”“中国”“环境税”“生态创新”“可持续的环境”“排放”“碳中和目标”等关键词为研究的前沿重点。
二是析氢反应技术。近几年关于低成本、高效率、双功能析氧反应（OER）电催化剂的开发很受关注，是可再生能源领域的重要课题之一。全球以“pH值”“p纳米片”“高效电催化剂”“电子结构”“高效的析氢阴极”“二氧化碳”“fep纳米晶体”等关键词作为研究前沿重点。
三是二氧化碳捕集技术。二氧化碳捕集技术是把二氧化碳收集起来，这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。从覆盖度较高的施引文献来看，全球以“生物能源碳捕集”“石灰、水泥行业碳捕集”等作为研究的前沿重点。
四是生物电化学技术在环保领域的应用。生物电化学技术是一种对环境无污染的“绿色”生产技术，可以应用于废水、废气、土壤等，在全球得到了重视，尤其是对难降解且对人类危害极大的废水有机污染物的生物电化学处理技术，是全球碳中和技术研究的前沿之一。从覆盖度较高的施引文献来看，全球以难降解且对人类危害极大的废水有机污染物的生物电化学处理为研究的前沿重点。
五是电转气技术。电力转气体技术，是电力转换为气体燃料的技术。通常是指利用电能将水和二氧化碳转化为氢气或者天然气。氢气还可以进一步合成甲烷，引入天然气管道。这一技术也是全球碳中和技术研究的前沿之一。从覆盖度较高的施引文献来看，全球以“乙烯”“工业部门”“电力部门”“海上运输燃料”等为研究的前沿重点。
3结论
文章使用了文献分析法，研究发现全球碳中和领域的总发文数从2020年开始出现急剧增长态势；发文最多的为中国可研机构。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》分别从负碳技术、碳捕集技术、电转气技术角度进行了描述，奠定了全球碳中和技术领域的研究基础。结合施引文献的前沿研究和重要聚类来看，新能源和可再生能源（#0）析氢反应、#5介导电子转移、#4二氧化碳排放）、碳中和技术创新（#4二氧化碳排放）、能源利用（#2二氧化碳捕集、#3电转气）是当前的研究前沿和热点。中国正处于科技创新发展的关键时期，把握全球碳中和技术的研究态势，有必要对前沿和热点领域的研究仍需进一步深入探究。
