建筑业碳排放研究的知识图谱可视化分析

魏好如意，陈 艳，李 龙，汪竹英

(青岛理工大学 管理学院，山东 青岛 266500)

20世纪末以来，温室气体的大量排放，使得全球气候变化形势更为严峻，威胁着人类与自然的可持续发展，碳排放研究成为国内外学者关注的话题[1]。与其他行业相比，建筑业是CO2排放的主要来源之一。《中国建筑能耗与碳排放研究报告(2021)》显示，2019年，我国建筑全过程CO2排放占全国CO2排放总量的49.97%，是产业部门中的“碳排放大户”[2]。因此，推进建筑业低碳化进程，对于控制我国温室气体排放以及推动建筑业健康有序发展至关重要。

我国建筑业长期资源高投入、高消耗拉动的粗放型发展方式，造成了资源的浪费和环境的污染。研究表明，建筑业具有巨大的碳减排潜力。《中国建筑能耗研究报告(2017)》预测，到2050年，我国建筑业碳减排潜力将高达74%。因此，为应对中国日益严峻的环境与资源挑战，实现“双碳”目标，如何减少建筑业CO2排放成为亟待解决的重要问题。目前，已有学者对建筑业碳排放的测算、建筑业碳排放与经济发展的关系、低碳建筑等进行了大量探究[3-6]。然而通过对建筑业碳排放领域大量文献的阅读，我们发现，对该领域进行系统梳理和总结的文章较少，对该领域研究现状和未来趋势进行深入阐述的文章也不多。鉴于此，我们借助Cite Space可视化分析软件，以可视化的形式对CNKI数据库中相关文献的发文量、作者、发文科研机构和关键词等进行了定量描述和总结分析，希望厘清近年来建筑业碳排放研究领域的研究热点、趋势走向，并提出对未来的展望，以期为该领域的进一步研究提供借鉴和参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文数据来源于中国学术期刊出版总库(CNKI)，设定的主题词为“碳排放+碳减排+碳中和+碳达峰+低碳+碳政策”和“建筑业”，选取SCI、EI、CSSCI、CSCD和中文核心期刊检索期刊文献(数据截止至2022年5月9日)，得到原始文献158篇。为保证检验结果的有效性，人工筛除与主题相关的工作报告、访谈、会议信息等无效记录，最终得到有效文献141篇，构成研究的基础数据库。

1.2 研究方法

文献计量分析法是借助文献的各种数量特征，研究文献分布结构、数量关系、变化规律，评价和预测学科的发展进程、研究现状以及趋势的一种方法。Cite Space软件是一种科学文献分析工具，是近年来在科学计量学中非常有特色和影响力的动态可视化软件。在文献计量分析法的基础上，通过Cite Space软件抽取发文作者、机构、期刊、关键词等信息，绘制可视化分析图谱，对收集的数据进行分析，以期探析目前建筑业碳排放所呈现出来的特征及热点[7]。本文采用的版本为Cite Space 5.8.R3。

2 文献统计分析

2.1 发文分布情况

根据2009—2022年建筑业碳排放的年度发文量绘制的发文趋势图(图1)可知，从总体上看，建筑业碳排放研究的发文数量呈现波动上升的趋势。根据发文数量的走势，可将建筑业碳排放研究分为三个阶段。①2009—2013年为缓慢增长期，年均发文15.2篇，这一阶段的研究主要是低碳发展路径的选择、产业结构的调整与优化等方面的内容。在2009年哥本哈根世界气候大会上，中国政府承诺，到2020年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%。2011年，中华人民共和国国务院发布《“十二五”控制温室气体排放工作方案》，明确了我国控制温室气体排放的总体要求和重点任务，要求加快调整产业结构，大力推进节能降耗，加强低碳技术研发和推广应用，相关研究由此拉开帷幕。②2014—2017年为快速增长期，这一阶段的研究以能源效率、建筑业碳排放的影响因素等内容为主。2014年，我国政府工作报告中规定了当年能源消耗强度要降低3.9%以上，进一步加大了节能减排工作的力度。同年，国务院印发的《2014—2015 年节能减排低碳发展行动方案》表示，要狠抓工业、建筑、交通等重点领域节能降碳，推行市场化节能减排机制，加强监测预警和监督检查。2017年，国家发改委印发《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》，正式启动全国碳排放交易体系建设工作，碳交易成为重要的市场化降碳手段。这段时间，建筑业这类重点节能降碳领域引发了学者广泛关注，有关建筑业碳排放的文献呈现逐年增长的状态。③2018年至今，发文量呈现下滑趋势，其中2019—2020年有明显下降趋势。此阶段的研究主要关注“双碳”目标下的应对策略、隐含碳排放的转移路径以及碳排放权交易的探索。在2020年联合国气候峰会上，我国正式提出了“30·60”双碳目标。2021年，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，将“城乡建设碳达峰行动”列为十大行动之一。2022年，住建部发布《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，明确了“落实碳达峰、碳中和目标任务”等基本原则，提出了“绿色低碳生产方式初步形成”等目标及“推广绿色建造方式”等任务，建筑节能减排领域的顶层设计已愈发完善，为建筑业碳排放领域的持续研究奠定了基础。

图1 建筑业碳排放研究发文趋势

2.2 主要发文作者及合作分析

识别主要发文作者，有利于更好地了解一个领域的核心作者群，感知研究热点。选取发文量5篇及以上的作者，作为该研究领域的主要发文作者进行分析，如表1所示。发文量最多的两位学者分别是华侨大学的张云波和祁神军，二人发文量均为9篇。二人合著的被引频次最高(83次)的文献为《中国建筑业碳排放的影响因素分解及减排策略研究》。该文献根据测算得出的碳排放，从能源结构效应、能源强度效应、产业规模效应、经济产出效应4个方面对中国建筑业碳排放进行了深入分析，并提出了未来的碳减排路径[8]。发文量紧随其后的是西安建筑科技大学的宋金昭、王晓平以及长安大学的杜强，发文量均达到5篇。其中杜强合著的《基于Logistic模型的中国各省碳排放预测》被引频次最高(139次) 。该文对我国各省的碳排放情况进行了预测分析[9]。他们组成了建筑业碳排放研究的核心作者群，为建筑业碳排放研究做出了较大贡献。

表1 发文5篇及以上的作者

为进一步研究作者间的合作关系，运行Cite Space生成2009—2021年建筑业碳排放发文作者合作网络图谱，如图2所示。节点越大，节点间的连线越粗，说明合作关系越紧密[7,10]。作者间有较强合作关系的有张云波与祁神军、宋金昭与王晓平、贾广社与张普伟等。该知识图谱密度为0.0077，呈现出“小集聚，大分散”的特点。整体来看，作者间的合作关系较为松散，说明该领域的研究还没有形成聚合效应。今后应加强学者之间的合作，尤其应发挥领域核心作者的带头作用。

2.3 主要发文科研机构分析

选取排名前6位的科研机构，研究建筑业碳排放研究机构的分布情况，如图3所示。西安建筑科技大学管理学院以7篇的发文量排在第一位，说明其在建筑业碳排放研究领域中起到了重要的作用。武汉大学经济与管理学院、华侨大学土木工程学院、同济大学经济与管理学院、天津大学管理与经济学院、沈阳建筑大学管理学院的发文量紧随其后，构成我国建筑业碳排放研究的主要力量。从图中可以看出，高等教育机构占较大比例，未来校企之间的合作有待进一步加强，应完善产学研深度融合的运行机制，打造产学研“生态圈”。

图2 建筑业碳排放发文作者合作网络图谱

3 文献热点和趋势的可视化分析

3.1 关键词共现分析

图3 建筑业碳排放研究机构分布

运用Cite Space软件的关键词共现功能,可以清晰地提取该领域的研究重点，得到建筑业碳排放领域的关键词共现网络图谱(图4)。该网络图谱包含节点数283个，连线588条。每一个节点代表一个关键词。图中节点越大，说明关键词出现的频次越高。节点之间的连线代表关键词之间联系的紧密程度。如果各节点之间的连线在网络中纵横交错，说明网络关系较为紧密[11-12]。在关键词共现网络图谱中，频次和中心度是两个重要的衡量关键词重要程度的指标。关键词的频次越高，中心度的数值越高，说明该关键词在关键词共现网络中越重要[11]。将关键词的频次、中心度进行统计，绘制出高频关键词统计表，如表2所示。

图4 建筑业碳排放关键词共现网络图谱

表2 建筑业碳排放高频关键词统计表

综合图4和表2可以发现，我国建筑业碳排放研究领域已经构成相互联系的网络结构。其中，建筑业节点最大，碳排放、低碳经济、Stirpat模型、产业结构、影响因素、碳排放效率、中国、投入产出等关键词出现频次较高，说明上述几个关键词是建筑业碳排放领域的研究热点。

3.2 关键词聚类分析

为了能够更深入地把握关键词之间的关系，在高频关键词统计的基础上，我们采用“LSI算法”,对这些关键词进行了聚类分析(图5)。图5显示了7个聚类群组，分别为低碳经济(#0)、Imdi模型(#1)、碳排放效率(#2)、碳生产率(#3)、投入产出模型(#4)、低碳建筑(#5)、能源消费(#6)，表明近年来我国建筑业碳排放领域的研究主要从这7个关键词群组展开。通过剖析以上聚类，可将国内建筑业碳排放研究热点归纳为建筑业碳排放核算、建筑业碳排放与经济发展的关系及低碳建筑3个知识域。

图5 建筑业碳排放聚类关键词

3.2.1 建筑业碳排放核算

知识域“建筑业碳排放核算”由聚类#4“投入产出模型”构成。投入产出模型常被用于研究国民经济产业部门生产物品投入与产出的数量依存关系。建筑业与其他产业部门有着千丝万缕的联系，具有很强的产业辐射和带动作用[13]。因此，在核算建筑业碳排放时，不仅应将产业部门内产生的碳排放量计入核算范围内，还应计算带动的其他部门产生的碳排放量。张智慧等人提出间接碳排放概念，并运用投入产出法计算了各产业部门的直接与间接碳排放量[4]。宋金昭等人运用投入产出模型，分析了碳排放的传导机制并找出了传导机制中最关键的传递路径[14]。结果表明，固定资本形成→建筑业→相关产业部门是最主要的传递路径。为了推进建筑业的低碳化发展进程，未来应重点关注该路径上各产业部门碳排放的控制。

3.2.2 建筑业碳排放与经济发展的关系

知识域“建筑业碳排放与经济发展的关系”包含聚类#0“低碳经济”、聚类#1“Imdi模型”、聚类#2“碳排放效率”、聚类#3“碳生产率”、聚类#6“能源消费”。在全球气候变暖、能源短缺的背景下，2003年，英国发布了一份能源白皮书《我们能源的未来:创造低碳经济》，提出低碳经济这一概念，主张在实现经济产出最大化的同时，最大限度地减少资源消耗和二氧化碳排放。因而，探究建筑业碳排放的影响因素显得尤为重要。Imdi模型是研究碳排放影响因素的常用模型之一。卢娜等利用Tapio弹性脱钩指数分析了江苏省不同产业碳排放与经济增长的脱钩状况，并采用Imdi模型分析了各产业碳排放影响因素，结果表明：产业规模是建筑业碳排放的主要促进因素[5]。

碳排放效率作为衡量低碳经济水平的有效指标,成为低碳经济研究的热点。在以往的研究中，不乏有一些研究人员将碳排放总量与某一要素的比值用来评价碳排放效率。比如，陈晓红、Mielnik等分别将GDP与碳排放量的比值——碳生产率以及每单位能源产生的碳排放量作为评价碳排放效率的评价指标[15-16]。学者们分别从国家层面、区域层面和行业层面对以上评价指标进行了测度和分析，并找出其中影响因素，有针对性地给出了建设性意见，从而为选择更好的低碳发展路径提供参考[17-30]。

3.2.3 低碳建筑

知识域“低碳建筑”包含聚类#5“低碳建筑”。低碳建筑是指在建筑的准备、建造、使用、维护、拆除过程中减少化石能源的使用量、提升能源利用效率、减少CO2排放量的建筑物。在当前提倡低碳经济的全球大背景下，应该加快推动低碳建筑的推广与应用。但是在低碳建筑的推广过程中，存在着公众参与意识不强、建筑评价标准不完善等诸多问题[31]。刘娟等人从激励措施、约束措施和其他政策措施等角度提出推广低碳建筑财税政策选择的思路[6]。以BIM为核心的建筑信息化技术的引入以及碳交易机制的启动，成为低碳建筑再发展的驱动力。学者们从低碳建筑评价指标体系等方面探讨了低碳建筑未来发展的趋势和路径。赵伟卓将BIM技术与低碳绿色建筑评价指标体系结合在一起, 建立了动态融合机制[32]。

3.3 发展趋势分析

关键词在短时间范围内频率增强，说明该关键词在这一时期是学术界的重点关注话题。因而研究领域的未来发展趋势可以借助关键词的突发性检测得以实现。借助Cite Space软件的突发性检测(Burst Detection)功能，我们对2009—2022年建筑业碳排放相关研究的关键词进行了突现分析，选取10个具有突变性质的关键词(表3)探析研究的前沿热点。黑色线段代表关键词出现频率变化最大的时间段，这意味着该关键词在该时间段内影响力最大。随着环境问题日益严峻，“低碳经济”概念应运而生，“低碳经济”、“能源消费”等关键词相继爆发，其中关键词“低碳经济”的开始突现时间为2009 年，结束突现时间为2013年，持续时间最长，突现强度最高。此后，“低碳建筑”“碳排放强度”“碳排放效率”“碳生产率”“Stirpat模型”热点的相继出现，表明建筑业碳排放研究进入快速发展阶段。这个时期，学者开始聚焦于低碳建筑的发展、模型的研究以及碳排放指标的测算与分析，推动建筑业碳排放研究朝多元化方向发展，研究内容也更为深入。从表3可看出，2019年至今，建筑业碳排放相关突现词主要为“隐含碳排放”和“碳生产率”。

“隐含碳排放”是目前建筑业碳排放研究领域的前沿热点。许多产业部门在产品的生产流程中产生的直接碳排放以隐含碳排放这一形式向下游产业部门转移，形成了交错纵横的碳排放流动网[33]。与其他产业部门相比，建筑业在碳排放流动网络中的隐含碳排放居于首位[34],具有很强的碳排放拉动能力。因此，应找出隐含碳排放在各部门间的传导机制，获得关键传递路径，以采取更有针对性的解决方案，减少建筑业的碳排放。

表3 建筑业碳排放关键词突现表

4 结论与展望

4.1 结论

①从发文量看，我国建筑业碳排放研究文献发文时间在经历了缓慢增长期(2009—2013年)、快速增长期(2014—2017年)后，近年来(2018年至今)呈现下滑趋势，高水平研究成果不足。从2014年开始，发文量在一段时间内保持持续增长，主要原因在于这一时期建筑领域作为重点节能降碳领域被写入《2014—2015年节能减排低碳发展行动方案》中，建筑业碳排放研究因而受到了广泛关注。

②从主要发文作者和发文科研机构分析可以看出，张云波、祁神军等人发文总量较高，是建筑业碳排放领域研究的核心作者。从作者合作网络来看，目前我国建筑业碳排放的研究人员之间的合作呈现“大集聚，小分散”的特点，作者间的学术联系较为密切;从研究机构来看，西安建筑科技大学成为该领域发文最多的机构。科研机构主要集中于高校，高校与企业之间的交流合作有待进一步深入，未来有很大的提升发展空间，应加强产学研深度融合，打造产学研“生态圈”。

③从研究热点和趋势看，词频较高的关键词包括“建筑业”“碳排放”“低碳经济”“Stirpat模型”“产业结构”“影响因素”“碳排放效率”等。基于关键词聚类图谱，总结了建筑业碳排放的三个知识域，包括建筑业碳排放核算、建筑业碳排放与经济发展的关系、低碳建筑。前沿趋势方面，建筑业碳排放研究逐渐朝更多元化方向发展，研究内容也更为深入；“隐含碳排放”是目前建筑业碳排放研究领域的前沿热点。

4.2 研究展望

当前建筑业碳排放研究领域成果颇丰，基于既有建筑业碳排放领域研究的梳理和分析，后续研究应重视以下两个方面的探索。

①加强建筑业碳排放微观层面主题研究。目前对于建筑企业碳减排的影响因素及其作用机制、低碳技术创新应用的研究较为匮乏。未来应重视相关的研究，这对建筑企业转型升级以及行业未来的可持续发展具有重大的现实意义。

②加强建筑业碳排放中观层面主题研究。从利益相关者视角研究建筑产业链碳减排协作。在建筑全寿命周期中，业主、设计单位、承包商、供应商等利益相关者的决策与行为对建筑业碳排放也起着至关重要的作用。建筑在全生命周期的各个阶段都有节能减排的巨大潜力，需要建筑产业链中各个利益相关者共同参与配合。例如，设计方进行低碳结构设计，建设方选择低碳供应商和承包商，供应方在运输过程中采用新能源运输方式，施工方选用低碳施工工艺等，都可实现节能减排。当前,建筑市场各利益相关者参与节能减排的意愿程度不高,因此学者们应加强对这方面的研究。