張婉麗，盛 武

(安徽理工大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，安徽 淮南 232001)

0 引言

為實現(xiàn)我國生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”[1]?！笆濉币詠?，我國煤炭行業(yè)在煤炭地質(zhì)勘探、礦井建設(shè)、煤機裝備與智能化、潔凈煤技術(shù)等方面取得了突出的成就，自主創(chuàng)新能力得到了大幅度提升[2]。為實現(xiàn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，國家進行了一系列決策部署。2020年3月，發(fā)展改革委等部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化；到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)的階段目標[3]。2021年1月，生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)了《關(guān)于統(tǒng)籌和加強應(yīng)對氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護相關(guān)工作的指導(dǎo)意見》，指出要鼓勵能源、工業(yè)等重點領(lǐng)域制定達峰專項方案；推動煤炭等重點行業(yè)提出明確的達峰目標并制定達峰行動方案[4]。2021年2月，國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》，提出以節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、清潔能源為重點率先突破，做好與農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)和信息技術(shù)的融合發(fā)展；做好綠色轉(zhuǎn)型與經(jīng)濟發(fā)展、技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)續(xù)接、穩(wěn)崗就業(yè)、民生改善的有機結(jié)合的工作指示[5]。2021年6月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會頒布了《煤炭工業(yè)“十四五”高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見》，明確要提高礦區(qū)地質(zhì)保障程度；優(yōu)化煤炭資源開發(fā)布局；深化煤炭供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革；推動煤炭科技創(chuàng)新、綠色低碳發(fā)展；做好綠色轉(zhuǎn)型與經(jīng)濟發(fā)展的有機結(jié)合等重點任務(wù)[6]。結(jié)合我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和國家政策來看，未來一段時間內(nèi)，我國能源的消費仍然是以煤炭為主，頂層設(shè)計中煤炭行業(yè)的發(fā)展指導(dǎo)方向逐漸轉(zhuǎn)向節(jié)能、綠色、智能化。綜上所述，我國煤炭工業(yè)綠色發(fā)展要實現(xiàn)的是全產(chǎn)業(yè)鏈的綠色，從煤炭的綠色勘查、綠色開發(fā)到清潔高效利用[7]，向?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟綠色可持續(xù)發(fā)展和低碳轉(zhuǎn)型的大國戰(zhàn)略方針轉(zhuǎn)變，走出一條真正的綠色發(fā)展之路。

為落實煤炭的綠色發(fā)展，國內(nèi)眾多學(xué)者就此展開了一系列研究。張建民等從生態(tài)學(xué)角度構(gòu)建采礦生態(tài)系統(tǒng)，通過物理、數(shù)學(xué)模型和實例驗證方法，建立了生態(tài)損傷和綠色開采分析模型，為探索綠色開采解決方案提供了有效途徑[8]。呂清剛等對我國煤炭清潔高效燃燒利用技術(shù)現(xiàn)狀進行了宏觀綜述，提出了只有發(fā)展抑制氮氧化物的變革性技術(shù)并結(jié)合尾部煙氣凈化技術(shù)，才能實現(xiàn)常規(guī)燃煤污染物的超低排放甚至零排放[9]。學(xué)者劉虹設(shè)計了煤炭綠色發(fā)展的3.0版、4.0版、5.0版藍圖，描繪了煤炭綠色發(fā)展總體實施路徑[10]，為我國煤炭綠色發(fā)展提供了借鑒方案。袁亮院士通過分析煤炭發(fā)展現(xiàn)狀，論述煤炭高質(zhì)量發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，提出了煤炭安全綠色精準智能開采與清潔高效利用為核心的八大對策[11]。

縱觀已有文獻，國內(nèi)關(guān)于煤炭的綠色發(fā)展研究多數(shù)集中在綠色開發(fā)利用的路徑及對策方面，對于整個領(lǐng)域的發(fā)展進程以及未來的態(tài)勢研究還較為模糊。知識圖譜能以圖像的形式顯示科學(xué)知識的發(fā)展進程與結(jié)構(gòu)及知識群之間的復(fù)雜關(guān)系，在探索學(xué)科前沿方面有著重要意義[12-13]。基于此，本文以2010-2021年收錄在CNKI和萬方中文數(shù)據(jù)庫中與綠色煤炭相關(guān)的文獻為數(shù)據(jù)源，利用CiteSpace和VOSviewer兩款可視化軟件進行相關(guān)性統(tǒng)計和可視化分析，通過科學(xué)計量的方法，探索該領(lǐng)域整體發(fā)展脈絡(luò)，聚焦其熱點前沿，以期后續(xù)的學(xué)者能夠深入這些領(lǐng)域，創(chuàng)新性地綜合運用各種方法，為早日實現(xiàn)“雙碳”目標提供可行的方案。

1 研究方法與數(shù)據(jù)準備

1.1 研究方法與工具

為研究分析綠色煤炭領(lǐng)域的熱點和前沿趨勢，采用可視化知識圖譜與內(nèi)容分析相結(jié)合的方法，先對文獻數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計分析，了解發(fā)文量隨時間的分布特征、發(fā)文作者和機構(gòu)等數(shù)據(jù)，從宏觀上認識已有研究；其次借助CiteSpace和VOSviewer可視化工具，進行作者、機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)和突現(xiàn)詞檢測；最后，在上述基礎(chǔ)上，對知識的演進、研究熱點和前沿趨勢進行內(nèi)容梳理分析。

CiteSpace是一款能繪制科學(xué)知識圖譜并展現(xiàn)其信息全景的可視化軟件，由美國德雷塞爾大學(xué)的陳超美(Chaomei Chen)博士開發(fā)，在識別某一科學(xué)領(lǐng)域的熱點研究和前沿方向發(fā)揮著重要作用[14]。VOSviewer是由荷蘭萊頓大學(xué)的Nees Jan van Eck和Ludo Waltman共同開發(fā)的一款在圖譜繪制、聚類技術(shù)等方面有著顯著優(yōu)勢的文獻計量軟件[15]。CiteSpace表達的是主題間的關(guān)系強弱，而VOSviewer則注重聚類關(guān)系，兩款軟件取長補短，可以更精準挖掘出研究的主題的本質(zhì)[16]。本文采用的是CiteSpace(5.6R5版本)和VOSviewer(1.6.17版本)構(gòu)建綠色煤炭知識圖譜，同時利用NoteExpress對題錄進行管理分析。

1.2 數(shù)據(jù)選擇

陳超美博士認為，在對數(shù)據(jù)進行檢索時，查全率比查準率更重要，可以采用“主題詞綜合檢索”策略來提高檢索結(jié)果的查全率以保證數(shù)據(jù)的完備性[17-18]。故以2010-2021年收錄在CNKI和萬方中文數(shù)據(jù)庫中的與綠色煤炭相關(guān)的文獻為數(shù)據(jù)源，檢索范圍為所有主題包含“綠色煤炭、綠色煤礦、煤炭清潔、煤礦清潔”的所有來源期刊，根據(jù)檢索數(shù)據(jù)的計量可視化分析顯示，發(fā)文數(shù)量從2010年開始有了顯著的變化，因此確定分析的起始年限為2010-2021年；初步獲取1549條文獻記錄。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對上述1549條數(shù)據(jù)，先剔除書評、新聞、訪談評論、會議摘要等不必要記錄，然后將剔除后的數(shù)據(jù)統(tǒng)一導(dǎo)入NoteExpress中進行處理。先去除，最終得到780條有效文獻記錄；接下來對這780條數(shù)據(jù)，進行缺失字段匹配，將缺失的年份、作者、機構(gòu)等信息進行尋徑查找并填充完整并對關(guān)鍵詞進行合并處理；最后，為了方便數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace，對數(shù)據(jù)源統(tǒng)一修改為CNKI并利用樣式管理器對導(dǎo)出題錄中的字段進行必要篩減以簡化數(shù)據(jù)。

2 綠色煤炭知識圖譜構(gòu)建與分析

2.1 發(fā)文時間統(tǒng)計

發(fā)文量是衡量一個學(xué)科或研究領(lǐng)域知識積累和成熟程度的重要標志[19]。為了從宏觀上了解煤炭綠色發(fā)展的進程，首先對文獻數(shù)量繪制時間分布圖。圖1為2010-2021年中綠色煤炭研究年發(fā)文量分布情況，從中可以看出，該領(lǐng)域的被關(guān)注程度越來越高，發(fā)文量總體呈上升趨勢。根據(jù)分布特征可將其發(fā)展趨勢劃分為三個階段[20]：

圖1 2010-2021年綠色煤炭發(fā)文量

第一階段為2014年以前，國內(nèi)關(guān)于綠色煤炭的研究基本處于萌芽探索時期，此階段學(xué)術(shù)界針對該領(lǐng)域的文獻研究數(shù)量少且增速較緩；第二階段為2014年至2020年，自2014年國家能源局、環(huán)境保護部等部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于促進煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》，在接下來的2015年，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于該領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)急劇增長，在其后的五年中又趨于平穩(wěn)；第三階段為2020年至今，自“雙碳”目標及“十四五”規(guī)劃對礦業(yè)發(fā)展提出要建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系，國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)文量較上一年顯著性增長且達到了統(tǒng)計年限上的最大發(fā)文量107篇，根據(jù)文獻數(shù)量發(fā)展趨勢的回歸表達式：y=7.6014x+15.591、R2=0.8343可知，發(fā)文量隨時間呈線性回歸且擬合度良好，預(yù)計為對標實現(xiàn)“雙碳”目標，促進煤炭升級轉(zhuǎn)型，到2030年國內(nèi)關(guān)于綠色煤炭領(lǐng)域的文獻數(shù)量會繼續(xù)且呈快速增長態(tài)勢。

2.2 發(fā)文作者統(tǒng)計

2.2.1 核心作者

由衡量文獻分布的普賴斯定律，核心作者的計算公式為：

(1)

式中，MP為核心作者最少發(fā)表的論文篇數(shù)；NPmax是發(fā)表文獻最多的作者發(fā)表的論文總篇數(shù)。

對發(fā)文作者進行統(tǒng)計，得到發(fā)文最多的作者的發(fā)文量為7篇，則根據(jù)公式(1)可計算出MP=1.98，對其取整為2，即核心作者候選人的最少發(fā)文量為2篇[21]。由普賴斯定律，當(dāng)有一半即50%的論文為核心作者所寫時，可以認定該領(lǐng)域的研究形成了核心作者群[18]。根據(jù)式(1)，發(fā)文量在2篇及以上的作者可視為核心作者。通過統(tǒng)計分析，共有146人可視為核心作者，共發(fā)表了350篇文獻，占總文獻的20.24%。顯然，在綠色煤炭領(lǐng)域的研究國內(nèi)還未形成核心作者群。

2.2.2 高產(chǎn)作者及其合作網(wǎng)絡(luò)分布

借助CiteSpace軟件選擇author(作者)節(jié)點，繪制生成作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜圖2，其中每個節(jié)點代表一位作者，節(jié)點半徑與作者發(fā)文量成正比；節(jié)點之間的連線代表之間合作情況；節(jié)點和線條顏色與圖譜上方年份對應(yīng)[18，22]。

從圖2可知，共有399個節(jié)點，說明目前國內(nèi)涉足于綠色煤炭領(lǐng)域的學(xué)者基數(shù)較大。其中，周鳳英(7篇)、寧樹正(7篇)、閆強(6篇)、吳立新(6篇)、王國法(5篇)是主要的發(fā)文作者，在該領(lǐng)域充當(dāng)領(lǐng)頭羊的角色。在合作關(guān)系上，整體網(wǎng)絡(luò)密度為0.003，說明只有小部分作者之間存在小規(guī)模弱強度的合作聯(lián)系，如王國法、龐義輝和任世華，周鳳英、閆強和王佟之間的合作；同時以中國煤炭地質(zhì)總局寧樹正總工程師為中心形成了一定規(guī)模的合作網(wǎng)絡(luò)。就整體來看，作者之間的合作聯(lián)系是從近五年開始且合作規(guī)模和強度也在逐漸變大，但除了以發(fā)文量較多的作者之間形成的合作網(wǎng)絡(luò)外，其他大部分作者零星地分布在圖譜中，此外，不同地區(qū)學(xué)科之間的合作關(guān)系還需要進一步加強。

圖2 高產(chǎn)作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.3 研究機構(gòu)統(tǒng)計特征

對研究機構(gòu)進行分析，可以找出該領(lǐng)域的核心科研量，并對研究機構(gòu)的學(xué)術(shù)影響力加以科學(xué)評價[23]。由于CiteSpace是一個黑箱操作，在對機構(gòu)進行合作網(wǎng)絡(luò)圖譜繪制時，圖譜的點和連線較少，效果不好。為了解決這一問題，采用VOSviewer進行機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)。因為VOSviewer不能識別機構(gòu)字段，所以對NoteExpress中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，將機構(gòu)字段替換為關(guān)鍵詞字段，利用關(guān)鍵詞分析實現(xiàn)機構(gòu)分析的功能。以最小2篇發(fā)文量為基準，共有120個機構(gòu)，選擇其中發(fā)文量較多的85個機構(gòu)構(gòu)建可視化圖譜圖3和圖4。

圖3中，節(jié)點圈大小代表機構(gòu)出現(xiàn)的頻次多少，反映其重要性的高低；節(jié)點間的連線代表節(jié)點之間的共現(xiàn)關(guān)系。圖4為熱成型式圖形，顏色越深，密度越大[15]。結(jié)合圖3和圖4來看，在綠色煤炭領(lǐng)域的研究中，主要的發(fā)文機構(gòu)分別是中國礦業(yè)大學(xué)(45篇)、中國煤炭地質(zhì)總局(16篇)、煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司(12篇)、清華大學(xué)(9篇)、中國煤炭科工集團有限公司(8篇)和安徽理工大學(xué)(8篇)。圖譜中涉及的機構(gòu)類型不僅有高等院校，還有眾多的煤工企業(yè)和研究院，表明目前國內(nèi)對該領(lǐng)域的研究機構(gòu)數(shù)量較多。其中，機構(gòu)之間的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出三支明顯的研究群落，一是以礦業(yè)高校中國礦業(yè)大學(xué)為主，中國煤炭地質(zhì)總局、煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司為輔助，連接清華大學(xué)、中國煤炭科工集團有限公司和許多研究院、企業(yè)等組成的大型外部網(wǎng)絡(luò)，二是中國科地質(zhì)科學(xué)院領(lǐng)頭的小規(guī)模內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；三是煤炭的清潔高效利用技術(shù)為中心的國家級實驗室、研究院和企業(yè)；這表明在綠色煤炭領(lǐng)域的研究機構(gòu)外部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系較強，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系還處于較弱階段，跨地域的機構(gòu)合作已經(jīng)初具規(guī)模，但跨學(xué)科的合作仍未成形，且該領(lǐng)域在變革性技術(shù)方面仍在探索創(chuàng)新。根據(jù)上述趨勢，預(yù)測未來會有更多的學(xué)科領(lǐng)域加入進來，為新的技術(shù)提供動力。

圖3 研究機構(gòu)共現(xiàn)標簽視圖

圖4 研究機構(gòu)共現(xiàn)密度視圖

2.4 研究熱點分析

關(guān)鍵詞是一篇文獻核心思想的凝練和總結(jié)，通過對文獻關(guān)鍵詞進行共詞分析，可以發(fā)現(xiàn)該研究領(lǐng)域的熱點主題[24]。利用CiteSpace軟件將節(jié)點設(shè)置為keyword(關(guān)鍵詞)，時間切片為1，選擇G指數(shù)作為標準，設(shè)置閾值K=25，為了圖譜重點更加突出，進行尋徑剪枝，繪制生成關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜(圖5)和高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計表(表1)，其中節(jié)點的大小與關(guān)鍵詞的頻成正比比，頻次越高，表明關(guān)鍵詞的研究熱度高；中介中心性反映了關(guān)鍵詞的重要程度，當(dāng)節(jié)點的中介中心性超過0.1時，則說明該節(jié)點為關(guān)鍵節(jié)點，在圖譜節(jié)點中以紫圈標注。

分析表1發(fā)現(xiàn)，“清潔利用”“高效利用”“節(jié)能減排”的中介中心性分別為0.34、0.30、0.30、0.12，這些是綠色煤炭研究領(lǐng)域較有影響力的主題方向。從圖5來看，綠色煤炭領(lǐng)域的研究熱點主要以煤炭為主題，“清潔利用”“高效利用”“清潔生產(chǎn)”“綠色開采”“可持續(xù)發(fā)展”等是該領(lǐng)域的重要方向。特別在當(dāng)前“雙碳”目標下，煤炭的綠色開發(fā)、清潔高效利用以及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新關(guān)乎煤炭從生產(chǎn)環(huán)節(jié)、清潔加工到煤炭消費環(huán)節(jié)的變革，對推動碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)十分重要[25]。從圖5中還可以看到，在煤炭的清潔利用中有信息產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)。隨著信息化時代的到來，特別是云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、區(qū)域鏈等技術(shù)，使得煤炭工業(yè)與信息技術(shù)充分融合發(fā)展，從傳統(tǒng)走向智能化。在綠色煤炭領(lǐng)域，智能化還處于探索階段尚不成熟，未來綠色智能會是該領(lǐng)域的研究重點。

表1 高頻關(guān)鍵詞(頻次n>10)

續(xù)表

2.5 研究前沿分析

突現(xiàn)詞是某一時段內(nèi)頻次變化率比較高的詞，可以展示出每年的研究熱點的遷移情況，從而反映出該領(lǐng)域近期及未來的研究趨勢[18，23]。運用CiteSpace軟件的突現(xiàn)詞檢測功能，以keyword(關(guān)鍵詞)作為節(jié)點，得到國內(nèi)綠色煤炭領(lǐng)域具有較強代表性的15個關(guān)鍵詞，如圖6所示。圖中每個小格代表一年，Begin表示相應(yīng)關(guān)鍵詞突現(xiàn)的起始年，End表示結(jié)束年[20]。

由圖6可知，“節(jié)能環(huán)?！薄把h(huán)經(jīng)濟”“清潔生產(chǎn)”關(guān)鍵詞的突現(xiàn)強度較高，這表明早在2010年，關(guān)于煤炭的循環(huán)經(jīng)濟模式和節(jié)能減排的任務(wù)目標在煤炭綠色發(fā)展過程中就已提出并處于積極探索實踐階段，吸引了較多學(xué)者進入此領(lǐng)域研究，煤炭行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的重點在于綠色開采和清潔生產(chǎn)。從圖6中還可以看出，大部分關(guān)鍵詞的突現(xiàn)強度都集中在2以上，主要圍繞著節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)與利用、高質(zhì)量轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新等主題，特別是能源轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展，雖然突現(xiàn)起步時間較晚，但具有較強的熱度。最后，智能信息化等相關(guān)詞匯雖未出現(xiàn)在圖6中，但結(jié)合圖5綠色開采和技術(shù)創(chuàng)新等研究主題可知，未來智能化技術(shù)與煤炭綠色低碳開發(fā)的融合會成為該領(lǐng)域的前沿重點。綜上可知，在近期及未來的一段時間內(nèi)，綠色智能、能源升級轉(zhuǎn)型等是國內(nèi)綠色煤炭領(lǐng)域研究的前沿問題[26]。

圖5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖6 關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜

3 結(jié)論

(1) 在發(fā)文基礎(chǔ)特征方面，我國綠色煤炭領(lǐng)域研究發(fā)文量總體呈上升趨勢，其研究歷程大致可分為三個階段，當(dāng)前正處于平穩(wěn)增長階段，預(yù)測到2030年該領(lǐng)域的文獻數(shù)量會持續(xù)呈快速增長態(tài)勢。從發(fā)文作者來看，涉足綠色煤炭研究的學(xué)者人員基數(shù)較大，但未形成核心作者群，其中，周鳳英、寧樹正、閆強等是該領(lǐng)域的主力軍且形成了小規(guī)模的合作網(wǎng)絡(luò)，但總體上缺乏跨學(xué)科和地域間的合作，未有高影響力的核心團隊。從研究機構(gòu)而言，機構(gòu)外部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系較強，但內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系較弱，跨地域的機構(gòu)合作已經(jīng)初具規(guī)模，但跨學(xué)科的合作尚未成形。

(2) 在研究熱點和前沿方面，“清潔利用”“高效利用”“清潔生產(chǎn)”“綠色開采”“節(jié)能減排”等關(guān)鍵詞代表綠色煤炭領(lǐng)域的研究熱點主題，雖然智能化在該領(lǐng)域還處于探索階段，但未來綠色智能會成為該領(lǐng)域的研究重點。煤炭能源升級轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新在學(xué)術(shù)界一直處于研究前沿狀態(tài)，綠色智能化作為下一個發(fā)展階段的新研究方向，未來會融入綠色煤炭領(lǐng)域的建設(shè)之中，助力煤炭行業(yè)全面升級轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。