李 薇,于 涛,许 野*,王振宇,包 哲,窦真兰,孙 沛

(1.华北电力大学环境科学与工程学院/教育部资源环境系统优化重点实验室,北京 102206;2.南瑞武汉能效测评中心,武汉 430000;3.国网上海市电力公司,上海 200023;4.国网上海市电力公司电力科学研究院,上海 200437)

碳达峰与碳中和是我国推动能源产业升级、实现可持续发展战略的重要抓手,也是我国履行国际责任、应对全球气候危机的历史担当[1]。2020年9月,我国承诺二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和(下称“双碳目标”)。为实现这一目标,我国积极推进碳市场建设。碳市场建设是实现绿色低碳发展的一项重大创新,有助于推动实现“双碳”目标。在碳市场中,碳排放配额的分配是首要步骤,分配原则的制定和完善是碳排放交易制度建设的重要环节,是碳市场运行成败的关键因素。由于在碳配额制定过程中容易受到政策、市场环境等因素的影响,导致初始配置不合理,进而影响各排放主体减排目标的实现。因此,合理确定碳排放配额显得愈加重要。梳理国内外碳配额领域的相关理论和方法,掌握碳配额研究的热点和前沿,为我国实现低碳经济发展提供理论支撑和实践指导的同时,对推动我国应对气候变化工作和节能减排事业的顺利开展,具有重要的理论参考和应用价值。

碳配额研究始于20世纪末,欧洲部分国家率先开始相关领域的探索。TIETENBERG提出在总量控制前提下,以祖父法和拍卖法为配额的初始分配方式[2]。2005年,欧盟碳排放交易体系(EU ETS)建立,欧洲国家继续推进配额分配的研究与改进。MIKETA通过分析得出以下结论：在碳排放量相等的情况下,发展中国家应获得更多分配量;在碳强度相同的情况下,发达国家应分配到更多[3]。2011年,我国相继在北京、上海等地区启动了碳排放权交易试点工作,提出了关于初始配额分配的更多研究方向,包括不同国家、不同行业配额分配方案的差异性研究[4-5],以及基于公平和效率原则的碳排放权初始分配等[6]。

目前,碳配额领域的发文数量逐年递增,被引频次连创新高,主题涵盖定义、计算方法、影响因素等多个方面;相关综述性文献较少,且已有的综述性文献大多为定性分析的文字主导型综述,缺乏较为系统的定量分析,难以对碳配额研究领域的知识网络和热点演进状况进行系统梳理。文献计量学是一种通过定量分析和数据统计来客观、全面地描述专业领域文献的方法[7]。众多学者利用文献计量学,对各学科的发展脉络、国家或地区的交流程度、作者之间的合作关系、未来研究的动向与热点问题等进行了研究[8],这些研究有助于推动学科理论体系的构建,满足网络环境下信息资源的客观要求。但是,在碳配额领域鲜有应用。CiteSpace是目前应用最广泛、最活跃的一种文献综述软件,主要用于文献的描述和趋势显示[9]。因此,本文借助CiteSpace对国内外碳配额研究领域的文献进行计量分析,深入探寻其知识基础与知识拐点,预测研究趋势,跟踪研究热点,把握发展态势,为今后的研究工作提供有效的参考和借鉴。

1 数据来源

为了更好地分析国际碳配额领域的知识结构和发展态势,选择Web of Science数据库的核心合集作为数据源。具体检索方法为：设置检索主题carbon emission allowance(碳排放配额)或主题carbon emission quota(碳排放分配);由于CNKI数据库中碳配额相关文献最早出现于2009年,因此为了便于对照,选择WoS数据库时间跨度同为2009—2021年。经过检索,得到3 372篇论文,通过标题或摘要等要点对检索到的WoS文献仔细筛选,剔除与研究内容不相关的文献后剩余2 976篇。类似地,选择中国知网(CNKI)数据库作为数据源,以主题词=“碳排放权*(初始分配+碳配额)”方式进行检索,文献类型仅选择期刊。检索时间跨度为2009—2021年,检索的文献数量为1 782篇,在阅读文献摘要和初步了解文献内容的基础上,剔除不相关的文献,剩余CNKI文献1 604篇。

2 结果与分析

2.1 基于Web of Science的结果分析

2.1.1 发文量与被引频次分析 以2 976篇论文为研究主体,包括研究论文2 463篇(占82.76%)、会议论文382篇(占12.83%)、综述类论文108篇(占3.62%)、其他论文23篇(占0.77%)。图1展示了2009—2021年碳排放权分配领域的历年发文量和文章被引频次。

图1 2009—2021年碳排放权分配领域的WoS发文情况Figure 1 The publications related to carbon emission quota in WoS database from 2009 to 2021

碳配额研究的论文数目逐年增长,文章被引频次增长速率明显加快,显示出较高的热度。文章数量排名前3的国家分别为中国、美国和英国,各国的年发文量在2015年以前相对稳定,且美国长期为发文量最多的国家;中国虽然起步较晚,但其发展最迅速,发文量现已超过美国,在过去10年内,拥有最多的论文数量,由此可以看出我国在碳配额研究领域的发展和进步。

2.1.2 国家分布 基于WoS数据库的文献研究发文作者所属国家分布,得到122个节点、383条连线的国家合作图谱(图2)。图中年轮直径越大,发文频次越高,年轮外圈的紫色圈层占比与中心度呈正相关。中国和美国是碳配额研究领域的主要国家。中国的发文量最多,达到921篇,占比高达30.95%;美国的发文量为501篇,占比达到16.83%。此外,与其他科研领域类似,合作国家往往是处于同一大洲或者是在文化上有相近之处,而且在论文的产出方面多以高产国家为中心。具体表现为,欧洲的英、法、德等国家联系较多,合作较为紧密;美国与加拿大合作较多,与欧洲国家也有合作。中国与欧美国家的集群联系相对较少,但以其自身为中心与周边国家有较多合作。

图2 WoS碳配额研究领域国家间合作网络图谱Figure 2 The collaboration network of various countries in the field of carbon emission quota in WoS database

2.1.3 作者发文量与作者共被引分析 图3展示了基于WoS数据库的作者共现图谱。连接线表示合作范围广度,颜色表示时间推演。利用作者共现图谱可以准确识别出影响力较大的高产作者,确定合作密切的研究团体,从而深入了解该领域研究主题的关联性与团队效益。由图3可知,合作范围最广泛的作者为WEI Y M,同时也是发文量较高的作者之一,与近10位作者在不同年份进行合作。合作最密切的伙伴是FAN Y和ZHU L,研究成果包括合理确定碳价以及构建排放交易机制模型,确保碳市场达到动态平衡[10]。从作者文章图谱中可以发现,来自不同国家的学者以核心作者为中心结点进行了协作研究,尽管部分团队存在地域差异,但是通过核心作者建立了联系,不同国家和不同核心作者群体的交流深度和协作强度上均明显提高,极大地促进了碳配额研究领域的快速发展。

图3 WoS碳配额研究领域作者间合作网络图谱Figure 3 The collaboration network of authors in the field of carbon emission quota in WoS database

对WoS数据来源的文献进行作者共被引分析,累计16位作者的共被引频次超过100次。表1列出了共被引频次排名前10位的作者及被引频次。除联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)外,排名最高的学者是ZHANG Y J,频次为212次。主要研究领域包含区域、行业、部门等多个层面,基于公平、效率和潜力等原则,通过构建模型探索一种适用于各层面的碳排放权分配和交易的分配模式[11-12]。

表1 WoS中碳配额研究领域共被引频次排名前10的作者Table 1 Top 10 most cited authors in the field of carbon emission quota

2.1.4 文献共被引分析 共被引关系是指2篇及以上文献同时被1篇或多篇文献所引证[13]。进行共被引文献分析有利于掌握研究进展和完成知识发掘,为后续研究工作的开展提供参考。表2展示了共被引频次排序前10的文章。ZHOU等[14]对现有的分配方式进行总结,得出经济上可行且在公平和效率之间能够取得平衡的分配方案更容易被接受。除了被引频次以外,突现性和中心度也是衡量文章地位的两大重要指标。突现性较高的文献发表时间正处在欧洲碳市场成熟时期而中国碳市场开始试点的时期,很好地展示了我国从最初以借鉴成熟的碳配额价格制定方法为主,快速过渡到探索符合自身国情的碳配额方法发展历程。中心度用于识别网络中具备高连通性的结点,反映文献在网络结构中的重要作用[15]。ELLERMAN等[16]的研究中心度最高(0.33),基于欧盟碳市场开启后前2年的碳排放和配额分配数据,提出了一种判断是否过度分配的衡量标准。中心度排名前几位的文献主要为国外作者围绕欧盟碳市场和碳分配问题开展的分析和研究,这类文章在碳配额研究领域具有奠基性的地位,被后续的研究者广泛引用,具有较高的学术价值。

上述文献在反映文献影响力的多个指标上排名靠前,学术影响力大,反映了国内外碳配额研究领域的成熟与规范,凸显了中国在碳市场起步后对碳配额分配领域的重视程度,为相关研究的持续进步奠定了坚实的基础,具有很高的理论、规范、借鉴和应用价值。

2.1.5 关键词分析 关键词是对学术论文热点的高度概括,是文章的核心和精华所在。表3展示了按照文章影响力对关键词进行筛选的结果。结合时区视图可得,随着时间的推移,研究重点发生了一定转变,新分支与新理论层出不穷,典型例子是“carbon neutrality(碳中和)”的出现。事实上,关键词从最初的碳分配、碳交易等概括性的词汇,发展到当前更具针对性和指导性的碳足迹、博弈、碳中和等,意味着整个碳排放研究体系的进步和扩展,这一变化趋势遵循了理论演进的规律,与行业的发展趋势相一致,使整个碳排放产业的研究具有关联性、全面性和创新性。

表3 WoS中碳配额研究领域关键词筛选结果Table 3 The result of keywords screening of carbon emission quota in WoS database

2.2 基于CNKI数据库的结果分析

2.2.1 发文量分析 图4展示了2009—2021年CNKI数据库的碳配额研究领域历年学术论文的发表情况。碳配额研究领域的学术论文数量增长趋势大致可分为3个阶段。

图4 2009—2021年碳配额领域的CNKI发文情况Figure 4 The article publication related to carbon emission quota in CNKI database from 2009 to 2021

(1)2009—2017年的高速发展阶段：该阶段的发文量逐年增加,且增幅较大,发文量在2017年到达最大(188篇)。这一阶段的总发文量合计为925篇,占2009—2021年度总发文量的57.67%。

(2)2018—2020年的下降阶段：与第一阶段相比,发文量明显回落,表明碳市场愈加成熟,相关分配制度趋于完善,碳配额研究领域热度有所降低,属于正常波动。此阶段的总发文量为410篇,占2009—2021年度总发文量的25.56%,年平均发文量为137篇。

(3)2021年的快速突跃阶段：2021年的发文量为269篇,占2009—2021年度总发文量的16.77%。“碳排放”和“碳配额”等话题重新进入人们的视野,在学术界引起高度关注,碳排放的相关研究就此进入快速发展时期。

2.2.2 作者分析 图5展示了排名前5的作者合作网络图谱。赵道致是合作广泛且发文量较多的核心作者之一,共发表文献12篇,与多位作者联系紧密。发文时间距今最近的是鲁政委、钱立华和方琦。鲁政委与齐绍洲是不同作者群体之间的桥梁,具有较强的领导才能和较高的合作水平。

2.2.3 关键词分析 高频关键词分析是掌握本学科热点研究问题的一个重要方法[17]。表4展示了被引频次前10位的关键词及其聚类标签。被引频次排名靠前的关键词为“碳排放权”、“碳交易”、“碳市场”等。关键词聚类前10位包括“碳配额”、“碳排放权”、“碳市场”等。

表4 CNKI中碳配额研究领域被引频次排序前10的关键词及聚类标签Table 4 Top 10 most cited keywords and clustering tag in the carbon emission quota in CNKI database

经统计,2021年以前“碳配额”被引频次仅在2016年超过20次,而在2021年共被引频次达到53次,占总被引频次的29.78%,掀起了碳配额研究的热潮。其原因：(1)我国在2020年明确提出了“双碳”目标,碳配额研究是助力“双碳”目标达成不可或缺的重要一步。(2)碳排放交易市场在2021年正式开启,发电企业是首个被纳入全国碳交易市场的行业,其碳配额研究因此受到广泛关注。(3)2021年,欧盟委员会提出“碳边境调节机制(CBAM)”方案,为此我国加快了碳交易体系的建设,夯实了碳配额核算能力,加强了该领域的科学研究。

由CiteSpace统计时间聚类图谱的突现词情况(表5)可知,“初始分配”受到广泛关注,它直接关系到交易的效率,是碳配额交易中的一个关键环节,因此其突现性最高。“发电行业”在2018年开始显示出一定热度,并且持续至今。其原因：(1)2017年底环保部建立国家排放交易体系(China ETS),并从发电行业开始正式实施。(2)2019年生态环境部又发布一系列方法指南,将碳配额和发电行业紧密联系,促进和引导发电企业自觉减排,从而达到碳减排控制目标[18]。

表5 时间聚类图谱的突现词Table 5 The emergent words of temporal clustering graph

2.3 WoS和CNKI的对比分析

以发文数量、发文作者、关键词和引文为重要指标,完成碳配额研究在2个数据库的对比分析。

2.3.1 发文量对比 2个数据库的发文量在过去10余年均呈增长趋势。CNKI数据库的发文量略低于WoS数据库,这是由于中国的碳配额研究起步相对较晚。但是,近些年国内碳配额研究的快速发展导致文章发表数量的增速较快,年均涨幅超过40%。与CNKI数据库相比,WoS数据库的发文量增长相对稳定,但年均涨幅也超过了10%。对比2009年,2021年的发文量增长了近4倍。WoS数据库的中国和美国学者的发文量长期位居前二,2015年以后中国学者的发文量开始剧增,超过了美国、英国和德国的总和,表明中国在该领域的研究后来者居上,与国际研究的前沿和热点逐渐接轨。但从WoS数据库国家聚类图谱分析看出,中国作者的文章中心度较低,且与该领域的前沿国家合作较少,研究深度和影响力有待进一步提升。

2.3.2 发文作者对比 CNKI数据库“碳配额”发文的核心作者为赵道致、鲁政委和齐绍洲等。赵道致考察政府碳配额和企业碳价对碳减排效果和企业利润的影响,进而确定企业的最优减排策略[19-21]。鲁政委研究包括分配方法在内的多种影响因素对配额的影响[22]。齐绍洲探究合理设置配额总量和配额分配方式[23],以及科学确定产能过剩行业在省域间碳排放配额[30]等问题。WoS数据库“碳配额”发文频次最高的作者为北京理工大学的WEI Y M,通过构建模型和优化算法来确定中国省际和行业的碳配额策略。被引频次最高的作者为ZHANG Y J,其研究基于公平、效率和潜力等原则,探索出可行的碳配额分配方式。

2.3.3 关键词对比 2个数据库共同关键词包括碳排放、碳分配和气候变化等。此外,WoS数据库关键词还包括能源、模型、系统等;CNKI数据库的关注内容包括碳金融、碳中和、低碳经济等。对比结果表明,我国碳配额研究领域从起步到发展,不仅紧跟世界前沿研究动态,而且结合我国的国情衍生出众多新的研究内容和研究热点。2个数据库共同的关键词聚类为“碳排放配额”与“碳市场”,代表了目前研究领域的两大分支。两者相互独立又紧密关联,即通过优化碳排放分配方案,最大限度地发挥碳配额平衡市场、促进减排的作用,保障全球减排目标的实现,推动全球碳排放权体系的建立。

2.3.4 引文对比 2个数据库中高被引论文的研究方向和关注重点基本一致,主要集中在分配方法和碳市场两个方面：(1)开展面向区域和行业等不同层面,兼顾公平、效率等不同原则的碳排放权分配方法研究;(2)碳市场中碳配额价格的制定和影响因素的识别研究等。不同之处在于,WoS数据库高被引论文的研究热点主要是通过构建仿真模型和运用优化算法等方式进行碳配额方法的优化和碳市场体系的完善;CNKI数据库的高被引论文更多聚焦于解决国内碳市场构建过程中出现的相关问题,例如配额分配数量与碳价格制定等。

3 结论

以碳排放领域的碳配额为研究主题,利用文献计量分析软件CiteSpace对WoS和CNKI数据库中2009—2021年度相关文献进行可视化分析。结合国内外数据库的发文量、发文国家及地区合作、作者合作、共被引文献、关键词共现及聚类等图谱和数据分析结果,总结了碳配额的研究主题、研究热点以及发展态势,揭示了世界范围内碳配额研究领域的发展状况和研究趋势,为后续开展科学合理的碳配额研究提供了理论和实践参考。

碳配额问题作为一个热门研究话题,学术界在不断完善其基础理论的同时,围绕相关热点问题开展了大量研究。受制于发展时间较短、学科交叉紧密、涉及产业广泛等,目前仍有部分理论和应用问题未得到有效解决,具体表现为：(1)欧洲各国交易市场制度松散,配额发放缺乏严格统一的管理等问题。(2)全国碳市场初期的顶层设计有待完善,配额发放量较为宽松,如何科学地发放配额,使市场机制真正起到调节作用,亟需深入研究。(3)碳抵消机制还处于不够完善、无法完全与国际接轨的状态。这些领域的研究都需要不断深入,为我国双碳目标的实现奠定坚实的理论基础。