“双碳”背景下碳排放国内外文献研究综述——基于科学知识图谱可视化及发展脉络梳理

王韶华 ，杨志葳 ，张伟，张世龙

（1.燕山大学 经济管理学院，河北 秦皇岛 066004；2.燕山大学区域经济发展研究中心，河北 秦皇岛 066004；3.华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206）

工业革命以来，人类开发和改造自然的能力大大提升，在社会进步、经济发展的同时消耗了大量的自然资源，对环境造成了巨大破坏。环境破坏也累及人类自身，全球气候变暖、臭氧层破坏以及近年来发生的严重环境污染事件都时刻威胁着人类的生存，因此改善环境、降低碳排放势在必行。

对我国而言，降低碳排放不仅是保护人类生存环境、履行大国责任的必然选择，也是在未来国际竞争中争夺话语权、抢占发展先机的必然要求。发达国家大都处于后工业化阶段，以美、欧为例，二者分别于2005 年和1990 年达到碳排放峰值[1]。而以中国为首的发展中国家承接了发达国家高污染、高能耗的产业，正处于经济发展的中高速阶段，也是碳排放量逐年上升的阶段。如果我国不主动降低碳排放，高碳排放产品会在发达国家碳关税的层层加码下逐渐失去竞争力。另外，降低碳排放带来碳金融市场的兴起以及未来可能出现的碳货币也是新兴的蓝海市场，中国同样不能缺席。保障能源安全也是我国努力实现低碳减排的原因之一，化石能源储量终会枯竭，再加上全球化石能源生产与消费的区域不均衡加剧，呈现“西产东用”的特点[2]，增加了能源安全保障的难度。因此无论从生态、国际竞争还是能源安全方面来看，低碳减排都是大势所趋。基于对当前形势的全面研判，我国也在国际社会做出庄严承诺，为全球碳减排做出重要贡献——2009 年哥本哈根气候变化全球峰会我国做出了针对碳强度的减排承诺；2014 年“中美气候变化联合声明”中我国宣布计划在2030 年左右实现碳达峰，表明了我国从相对减排到绝对减排的重要转变；2020 年在第七十五届联合国大会上我国提出要力争在2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。从“2030 年左右”到“2030 年前”，用词的转变展现了我国对于提高国家自主贡献的决心和信心，而实现“双碳”目标间仅隔30 年也对我国转变经济发展方式、促进低碳减排提出了挑战。在此背景下，为了促进碳排放相关理论和实践的发展，对目前国内外学者的研究做总结和梳理就显得很有必要。

1 碳排放文献科学知识图谱可视化分析

为准确识别碳排放相关的研究热点和研究趋势，借助WOS 核心合集数据库、中国知网CNKI 以及Bibliometric、CiteSpace 5.8 针对国内外代表性文献绘制碳排放的知识图谱。尽管1992 年联合国大会就通过了《联合国气候变化框架公约》，但直到进入21 世纪，各国对于碳减排、气候治理的重视程度才慢慢提升，学者们的研究也逐渐丰富，因此选取2000—2021 年为研究期限，针对SCI、SSCI 收录的6 705 篇以及CSSCI 收录的6 949 篇文献进行分析。

本 文 以“Carbon Emission”为 主 题， 对Web of Science 核心数据库中SCI、SSCI 收录的文献进行搜索，文献类型选择“论文”与“综述论文”。将检索到的6 705篇文章导入Bibliometric，针对发文数量前十位国家的文献发表年度趋势以及历年关键词数量变化进行分析，如图1、图2 所示。

图1 发文数量前十位国家文献发表年度趋势

图2 历年关键词发文量变化

从时间上看，国外关于碳排放的研究自2002 年左右起步，2010 年前后发文量开始快速上升，二十年间每十年发文量增加约十倍；分国家看，美国、英国、澳大利亚等发达国家对于碳排放的研究开始较早，中国虽然开始略晚，但是发文量在2012 年之后远超其他国家，表明我国对环境保护、碳排放的重视逐年上升。将国外文献按关键词整理可以看出，除“carbon emission” 外，“China”“climate change”“energy consumption”“renewable energy”“carbon emission reduction”“carbon footprint”“carbon tax”“economic growth”等是近年来的研究热点，表明学者们对碳排放的研究逐渐深入并拓展到各个领域。

对于国内的研究，本文以“碳排放”为关键词，搜索并剔除与研究主题无关的论文，得到2000—2021 年中国知网收录的6 949 篇CSSCI 文献，从中我们可以看出在国内研究中除“碳排放”外，“碳交易”“经济增长”“低碳”“碳达峰”“隐含碳”等关键词出现的频率最高。在2009 年以前，热点关键词集中在碳排放、碳减排、碳交易等较为狭隘的层面，对碳排放的认识还不够全面；随着“低碳经济”这一概念的提出，人们逐渐认识到碳排放与经济发展间的密切关系，2009 年以后各类相关文献陡然增多，研究外延不断扩展，研究主题日益丰富，出现了经济增长、土地利用、低碳交通、低碳城市、低碳农业、工业、建筑业、电力、碳金融、国际贸易、隐含碳、碳税、碳定价等热点词汇。研究热点的转变过程体现了我国学者对于碳排放的研究视角从单一化逐渐走向多元化，研究内容更加深入，这与我国的政策导向有紧密联系。

2 碳排放文献发展脉络梳理

科学知识图谱可视化可以直观地将文献发表情况进行逐年展示，但是并不能体现文献研究对象的演进逻辑以及学者对研究方法的优化和改良。因此，本文第二部分以时间为线索，对碳排放相关研究对象和研究方法的发展脉络进行梳理。

温室气体排放导致全球气候变化既是事实也是共识。早在1990 年，气候问题就得到了国际社会的关注。1990年12 月，第45 届联合国大会设立政府间气候变化谈判委员会，开启了关于全球气候问题的国际谈判。1992 年联合国大会通过了《联合国气候变化框架公约》，1997 年《京都议定书》通过，这标志着各国对于低碳减排、环境保护达成了全球性共识[3]。21 世纪以来，国内外学者的研究涵盖了碳排放的各个方面，单以“碳排放”为关键词进行文献梳理可能会存在疏漏，因此本文以“碳足迹”“碳税”“碳交易”“隐含碳”“碳排放强度”“气候变化”“碳排放总量”“节能减排”“碳达峰”“碳中和”“可再生能源”“碳排放权”“二氧化碳排放量”“低碳经济”“低碳减排”“可再生能源”“climate change”“energy consumption”“renewable energy”“carbon emission reduction” “carbon footprint”“carbon tax”“economic growth”“carbon tax”“embodied carbon”“total carbon emissions”“carbon intensity”“carbon neutral”等28 个 研究热点为关键词对国内外高质量文献逐年进行搜索，共搜索得到国外文献539 827 篇，国内文献13 074 篇，如图3 所示。

图3 国内外碳排放文献逐年发文量

从图3 可以看出，国内外对碳排放的研究有两个重要节点：2003 年和2009 年。2003 年，英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》首次提出了“低碳经济”的概念，自此低碳减排成为国际范围内的研究热点；2009 年，中国在哥本哈根气候大会上做出减排承诺，引发了国内学者对碳排放的研究热潮。2019 年和2020 年中国的碳排放文献总量有所下降，可能是由于部分学者转向偏好投稿国外期刊，但这并不影响碳排放文献数量总体上升趋势。本文以时间为切入点，分两个阶段对碳排放文献进行梳理。

2.1 阶段一：2000—2003年

在这一时期，国际上对于碳排放的研究处于起步阶段，对于碳补贴、碳足迹、碳配额等的研究尚不足10 篇。图4 展示了这一阶段发文量大于20 篇的研究热点，可以看出国外学者对于碳源、碳转移、碳达峰、碳排放权的关注较多，占同期研究的70%。

图4 2000—2003年国外碳排放研究热点

以美国、欧盟为代表的发达国家先于我国完成了工业化，其中部分国家也已实现碳达峰，因此在这一阶段国外文献中关于碳达峰的文献较多。在碳达峰之后，如何实现碳中和，就成为研究的重点。如KIRSCHBAUM[4]讨论了森林碳源和碳汇对碳排放的影响。

在这一时期，高污染、高耗能的劳动密集型产业由发达国家逐渐转移到发展中国家，随之带来的“碳转移”的问题也引起了学者的关注。2001 年中国加入世贸组织，出口引致的碳排放明显增加，一些外国学者就以中国作为当时的第二大碳排放国享受了碳排放的利益却没有承担相应成本为由指责中国，并要求中国以牺牲经济发展为代价做出减排承诺[5]。

而这一时期的中国处于经济高速增长、加速工业化和现代化建设阶段，国内对于气候变化议题的重视程度并不高，对气候公约的认识仅停留在科学和环境领域[6]。国内对于碳排放的研究囿于数据和认知的限制，多集中于对发达国家或国际碳减排的研究和对碳排放权分配机制的分析[7]，总体发文量也较少。

《京都议定书》通过后，中国对气候问题的认知逐渐“经济化”。在这一时期，国家气候变化对策协调小组成立，其负责部门由国家气象局改为国家发展计划委员会，“排放权即发展权”的理念被逐渐接受。在国际气候变化谈判中，我国也始终坚持“在中国达到中等发达国家水平之前，不承担减排温室气体的义务”，维护本国正当发展权利。与此对应，国内学者也开始对隐含碳、碳泄漏、碳转移等涉及碳排放公平性的问题进行研究。

2.2 阶段二：2004—2021年

在这一阶段，国外对于碳排放的研究有了质的飞跃，而国内研究在2009 年前虽有进展但仍滞后于国外，2009 年后中国对碳排放的研究呈现井喷式发展。图5 为国内和国外针对各研究热点的发文篇数，可以看出在这一时期国外碳排放发文量是国内发文量的数十倍，但国内的研究对象逐渐增加，与国外的研究热点大部分重合。除了与上一阶段一致的碳源、碳转移、碳达峰、碳排放权等研究热点外，国内外对于隐含碳、碳交易、碳排放权的关注度也在不断上升。

图5 2004—2021年国内外碳排放研究热点发文总量

从2004 年开始，国内外对于碳排放的研究可分为两个部分，如图6 所示。低碳减排一经提出就和经济发展有着密不可分的关系，国内外学者从宏观、中观和微观对二者的关系进行了深入研究；2009 年之后，国内对于碳排放的研究大幅增加，这与我国提出的减排承诺以及国内推出的一系列低碳减排政策密切相关，具体时间和内容如图7 所示。在这一阶段，对碳排放强度、效率和总量等进行测算和预测以及对碳排放驱动因素进行研究成为国内的研究热点，也成为后续研究其他碳排放相关内容的重要基础。

图6 碳排放研究热点梳理

图7 2009年以来我国减排承诺及碳排放政策大事记

2.2.1 碳排放与经济发展

（1）宏观角度。

①国际层面。对于国际贸易，尤其是外国直接投资（FDI）的环境效应目前主要有三种观点，第一种是由COPELAND 等[8]首次提出的“污染天堂效应”，即发达国家出于降低成本、逃避环境规制的考虑，将高污染、高耗能、高排放的企业转移到环境规制较宽松的发展中国家，使得发展中国家的碳排放显著上升。如BAKHSH等[9]发现FDI 造成了巴基斯坦的环境污染。第二种是“污染光环效应”，即外资流入的同时将先进技术带入东道国，从而改善其环境，降低碳排放。GROSSMAN 等[10]将环境效应分为了规模效应、结构效应以及技术效应，污染天堂效应和污染光环效应实质上都只强调了其中的一部分，因此“综合环境效应”应运而生，认为国际贸易与环境污染的关系比较复杂，要将各种效应综合来看，多位学者的研究也验证了这一观点[11]。

持“污染天堂效应”观点的学者大多都对碳转移、碳泄漏问题产生担忧。《京都议定书》中规定的对碳排放的测度是以生产地为边界的，但是如前所述，随着国际贸易的发展，含碳产品的生产者不完全是其消费者，再加上各国的自主减排力度和进度不一，全球的碳市场呈现“碎片化”特征，使得“碳泄露”问题凸显，这样既对含碳产品出口国不公平，也不利于国际碳减排。

要想缓解或解决碳泄漏、碳转移问题，首先就要准确衡量国际贸易间产生的隐含碳。学者们通常运用生命周期法（LCA）和投入产出模型来进行测算。

LCA 法可分为PLAC、I-OLCA、HLCA 等，记录产品在整个生命周期内的物质活动循环过程，但是在使用时需要大量的数据支持，耗时耗力，并且数据的选择具有主观性，可能会导致分析有误[12]。投入产出模型可分为单区域投入产出分析（SRIO）、双边贸易投入产出分析（BTIO）以及多区域投入产出分析（MRIO），三者主要在系统边界和复杂性及技术假设上有所不同。除此之外，还有学者将生命周期法和投入产出模型结合起来计算部门层面[13]和地区层面[14]的隐含碳，这也是未来研究趋势之一。

除了测算贸易隐含碳，国内外学者对解决碳泄漏问题的方法也进行了研究，主要有设置免费配额、边境碳调节以及重新界定碳排放责任三种方式[15]。对于碳泄露风险较高的行业，加州碳市场和欧盟碳市场为了降低这些行业的减排成本，给予其更多的免费配额。边境碳调节主要通过进口关税和出口补贴的方式来减轻企业负担。基于标准化、一致性和有效性的碳排放责任界定有助于促进全球范围内的碳减排，现有的生产者责任法、消费者责任法、责任分摊法等存在争议，因此学者们对于碳排放责任核算展开了一系列研究[16]。

环境规制与贸易竞争力是自国际贸易与碳排放关系中衍生而来的逆向话题。学者们主要从要素禀赋（波特假说）[17]以及成本控制（污染避难所）[18]两个方面对环境规制与产业比较优势的关系进行了探讨，与前文类似，也得到了促进和抑制两种结论。

②国家层面。对一个国家来说，碳达峰、碳中和是一个循序渐进的过程。世界各国在工业化的过程中不可避免地会形成对化石能源技术的路径依赖，即“碳锁定”[19]。而要想“碳解锁”、实现经济增长和能源消费的脱钩，最终实现碳达峰和碳中和，就要从制度和技术入手。目前国际公认的三大碳减排手段为科斯手段、庇古手段和行政手段，国内外学者针对这三种手段展开了大量研究。

科斯手段通过明确产权边界来赋予环境和资源经济价值，碳排放权交易市场是最典型也是应用最广泛的。学者们较为深入地探讨了碳价[20]、碳补偿[21]等问题，如图8 所示。就我国而言，2011 年，《国家发展改革委办公厅关于开展碳排放权交易试点工作的通知》发布，2013 年深圳率先启动碳交易市场，2021 年全国碳交易市场正式上线。在这十年间学者通过对碳交易市场的配额分配等制度设计[22]、碳交易为地区和企业带来的经济效益[23]等的研究来对碳交易进行评估。

图8 国外碳交易文献词云分析

庇古手段通过设置碳税或碳补贴的形式将外部成本内部化，但是由于大部分工作由政府而不是市场完成，可能会导致资源错配。与碳交易类似，学者们对于碳税、碳补贴的环境红利、经济红利问题进行了研究，如ALLAN 等[24]使用分解的能源—经济—环境模型，证实了碳税在苏格兰具有经济和环境的双重红利。虽然我国还没有开征碳税，但在《国家应对气候变化规划（2014—2020 年）》中已明确提出要研究适宜的碳税制度，学者们也对我国开征碳税的影响做了大量实证研究，使用较多的方法是可计算一般均衡模型（CGE）。

行政手段是三种手段中最严厉、短时间内见效最快的手段，通过政府直接命令的形式对部门或企业进行管控，可以解决市场失灵的问题，但其可能会造成“运动式减排”，长期内无法兼顾经济效益和社会效益。因此“关停并转”并非长久之计，需要在“看得见的手”和“看不见的手”之间找到平衡，优化资源配置。

（2）中观角度。

①部门层面。虽然在三大产业中工业的减排潜力较大，对碳排放的研究也多集中于工业部门，但是对农业和服务业的研究也不可忽视。对农业的研究可分为碳源和碳汇两方面。据IPCC 和联合国粮食及农业组织评估，农业源的碳排放占总体碳排放的34%，因此国内外学者针对种植农业[25]、渔业[26]等进行了研究；此外，农业也是可观的碳汇系统，推广低碳农业[27]和发展农业生物质炭固碳潜力[28]都是有效的碳减排手段。学者们也对低碳旅游[29]等第三产业的碳排放进行了估算和研究。

②城市层面。低碳城市的概念最先由英国提出和践行，2010 年《国家发展改革委关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》启动了我国国家层面的低碳城市试点工作。相关研究分为对低碳城市的制度设计和评价、将低碳城市视为政策冲击对其实施效果进行评估两部分。如戴亦欣[30]辨析了低碳城市的概念和建设原则。

交通出行产生的碳排放是城市污染的重要来源，且交通碳排放量正在迅速增长，因此评估多尺度交通出行碳排放及其影响很有必要。2011 年交通运输部出台《建设低碳交通运输体系指导意见》和《建设低碳交通运输体系试点工作方案》，将低碳交通上升为国家战略高度。学者不仅测算了交通运输业整体的碳排放量[31]，也对公路[32]等进行了更为细化的分析。

与国家间的竞争类似，城市之间也会存在竞争。地方治理能力会对碳排放产生影响，与之相关的理论是“逐底竞争”和“逐顶竞争”[33]，这两种模式在中国特色的财政分权体制下表现得尤为明显，HONG 等[34]认为中国地方政府官员会更倾向放松环境管制来促进经济发展。

（3）微观角度。

①企业层面。企业的碳信息披露与环境规制息息相关，2021 年，《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》（以下称《指导意见》）发布，其中强调要推进绿色生产，建设绿色制造体系。这就要求企业将生产过程中的碳排放等信息透明化，接受国家和大众监督。现有研究多集中于分析碳信息披露对企业价值的影响，如闫海洲等[35]对企业碳信息披露的市场价值进行了研究。另外，学者还对不同碳信息披露方式的有效性进行了分析[36]。博弈论视角下分析碳税、碳补贴等相关政策或碳交易机制对供应链决策的影响也是微观角度研究的一大方向，如马秋卓等[37]讨论了在碳交易背景下供应链产品定价与产量的决策问题。

②个人和家庭层面。《指导意见》中倡导了绿色消费——倡导践行绿色低碳的生活方式，发挥消费倒逼产业结构升级的作用。目前对家庭和个人碳排放的研究，学者们以家庭户为分析单位，对家庭碳排放进行测度[38]并分析其减排效果[39]和影响因素[40]。除此之外，还有部分学者针对其他国家的家庭碳排放进行研究，如胡振等[41]以日本47 个城市为研究对象，分析其家庭碳排放的变化特征，为研究我国家庭碳排放提供了借鉴。由于个人碳交易还未正式推出，因此对其的研究多集中在运行机制[42]、影响因素[43]等方面。

2.2.2 碳排放测算、预测及驱动因素

（1）碳排放的测算和预测。

2009年中国在哥本哈根气候大会上承诺：到2020年，我国单位GDP 碳排放比2005 年下降40%～45%，由此减排降碳成为中国社会治理的重要课题，碳排放相关概念的核算也成为当务之急。国外对于碳排放的测算起步较早，也为我国的研究提供了参考。在这一时期，国内涌现了大批测算全国或各部门、各地区碳排放强度、碳排放效率及其收敛性的文献。如潘雄锋等[44]测算了我国制造业的碳排放强度。2014 年，中国在《中美气候变化联合声明》中宣布计划在2030 年左右实现碳达峰，这是我国从相对减排到绝对减排的重要转折点。与此同时，学者们对碳排放总量的研究也逐渐增多，使用的方法也逐渐丰富。如刘宇等[45]基于投入产出法测算了碳排放量。除此之外，对全国及各部门、各地区的碳排放的峰值预测也成为研究热点。如王勇等[46]对工业碳达峰进行了情景预测。在经历20 多年的长足发展后，国内关于碳排放相关概念的研究也逐步细化，对碳足迹、碳标签等的研究也深入到畜牧业[47]、旅游业[48]等各个方面。

（2）碳排放的驱动因素。

要降低碳排放，除了明确目前的碳排放水平外，还要研究碳排放的驱动因素，这样才能有的放矢。对于驱动因素的研究主要分为因素分解分析和回归分析两类。其中因素分解分析又可分为从需求结构分析的结构分解法（SDA）和从产业结构分析的指数分解法（IDA），如图9 所示。SDA 以投入产出分析为基础，计算量较大，对数据量的要求较高，充分考虑了各部门的最终需求；而IDA 与SDA 相比更加简便和灵活，具体可分为迪氏分解法和拉氏分解法，迪氏分解法中AMDI 较为简单，但是分解结果存在残差，而LMDI 可以有效避免分解中的剩余问题及数据的0 值和负值问题，因而最为常用[49]。拉氏分解法可分为以基期为标准的Laspeyres 分解法和以目标期为标准的Paasche 分解法。上述分解分析方法在使用时往往依托IPAT 方程、STIRPAT 方程以及Kaya 恒等式，理论基础较强但是也容易忽略那些不在方程中但对碳排放影响较大的因素，因此学者们以计量经济学为基础，运用计量模型对时间序列或面板数据进行分析。对于计量模型可能存在的理论基础薄弱问题，学者们通过对Kaya 恒等式、STIRPAT 等方程进行改进和拓展，将二者结合对碳排放驱动因素进行深度挖掘。上述研究应用了不同的方法，但总体上学者们对经济增长、产业结构、环境规制等因素驱动碳排放达成了共识。

图9 因素分解方法

3 研究评述

碳排放关乎地球生态、关乎国家命运、关乎每个人的衣食住行。目前国内外学术界对于碳排放的研究已取得了丰硕的成果，但对以下几方面仍可继续深入研究：（1）在探究碳排放与经济发展关系方面，现有研究多集中于宏观和中观角度，对于微观领域关注不足。但家庭、个人的消费和选择可以倒逼产业结构升级，是推进低碳减排的重要引擎，因此未来应逐步深化对微观领域的研究。（2）目前我国的碳交易市场仍处于探索阶段，交易机制还不成熟，市场并不活跃，因此吸收借鉴国外经验，尽快建立成熟完善的碳交易市场也是未来学术界关注的重点之一。（3）与减排相比，增加碳汇的边际成本较高，因此我国目前主要围绕如何降低碳排放进行研究，但这并不意味着增加碳汇不重要，研究如何改进技术、增加碳汇也是学术界的重要课题。（4）在碳排放的驱动因素中，目前的研究对于非正式规制的研究较少，但非正式规制同样也深刻地影响了二氧化碳的排放，因此这也是未来的研究趋势之一。

随着创新和技术进步，更多低碳减排的方法和实践将相继涌现，学术界对碳排放研究的一系列成果也将成为推动我国经济增长方式转变、增强在国际社会的话语权和影响力的重要助力。