北部湾经济区作为我国联接多区域的重要通道及对外开放的重要门户，科学估算与分析北部湾经济区能源消费碳排放量时空格局，对促进北部湾经济区高质量发展具有重要意义。基于构建长时间序列DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据集，通过模型对2005—2020年广西各县（区）的碳排放量进行估算和校正，并分析2005—2020年北部湾经济区碳排放量时空变化特征。结果显示：（1）整合处理后的长时间序列夜间灯光数据集具有一致性，且2005—2020年广西DMSP/OLS夜间灯光影像的TDN（夜间灯光总值）和GDP总值拟合优度为0.96，满足精度要求；（2）碳排放量与TDN存在较大的相关关系，拟合优度为0.65，模拟出广西2005—2020年能源消费碳排放量的整体平均相对误差为11.87%，有较强的可信度；（3）广西各县（区）能源消费所产生的碳排放总量总体呈逐年上升趋势，空间分布主要表现为“中部、沿海高，两边低”的特点，碳排放量高值区域主要集中在南宁、钦州和玉林三市城区，碳排放量低值区域集中在北部湾经济区西部和东北部。