中國數字經濟發展對碳排放的作用機制與實證檢驗

沈可悅 王瑞瑞 范文妍

（南京郵電大學 管理學院，江蘇 南京 210000）

一、引言

當前中國倡導經濟要走向高質量發展模式，構建綠色、低碳的新發展格局，實現 “雙碳”目標至關重要。2017年黨的十九大報告表明，中國要建立健全綠色低碳的經濟體系。2020年聯合國大會上習近平發言提出中國將努力實現 “雙碳”目標。國家十四五規劃提出 “碳排放達峰后穩中有降”戰略目標。2022年全國兩會中政府報告提出要嚴格控制碳排放量和強度，完善降低碳排放的相關政策。逐步推進碳減排，是中國致力于實現對國際社會承諾的表現，也是實現中國經濟高質量發展的內在動力。

2021年中關村 “碳達峰碳中和科技論壇”上，中國科學院院士丁仲禮強調發展科技是實現碳中和的關鍵。在實現 “雙碳”目標的過程中，必須重視新技術發展，如信息、數字技術等，推動低碳產業發展。當前中國數字經濟正處于快速發展階段，并逐漸向各個領域深入。數字經濟作為經濟發展的新動能，在推動生態文明建設中扮演重要角色。在國內產業向低碳轉型的過程中，宏觀政府部門如何制定有效的減排措施以及微觀企業如何執行落實、我國區域數字經濟如何協同發展都是各部門在未來計劃里值得深入探討的問題，而科學客觀的碳排放數據則是政策實踐強有力的理論支撐。研究數字經濟發展對碳排放的影響，不僅有助于實現碳減排、推動經濟高質量發展，還能促進各行業綠色和新清潔能源的技術創新與研究使用。

當前關于數字經濟發展帶來的經濟效應研究較多。城市發展方面，數字經濟能提高農村低收入群體的創業概率，改良收入分配狀況［1］，推動城市高質量發展，改善中低技能勞動者相對福利水平［2］，還能顯著縮小城鄉消費差距［3］；經濟方面，數字經濟對傳統經濟有技術溢出與沖擊效應［4］，不僅能顯著促進實體經濟，還能有效推動我國經濟結構轉型和金融發展［5］；制造業方面，數字經濟發展能顯著提升資源配置效率［6］，促進制造業出口競爭力［7］。但數字經濟對碳排放的作用機制研究并不多，實證分析較少。Chen（2021）［8］發現數字技術發展在短期和長期內都會顯著降低碳排放。Li（2021）［9］發現數字經濟發展水平提高將減少能源結構對碳排放的不利影響。徐維祥等（2022）［10］研究數字經濟對碳排放的空間效應，提出數字經濟發展能顯著降低碳排放。謝云飛（2022）［11］和劉婧玲（2022）［12］對數字經濟發展和區域碳排放的關系進行實證檢驗，發現數字經濟能通過降低能源消耗、促進產業結構升級和提高區域技術創新水平實現碳減排。Zhang（2022）［13］發現數字經濟主要通過能源強度、能源消費規模和城市綠化來影響碳排放績效。

現有研究關于數字經濟與碳排放的關系缺乏系統的理論與實證檢驗，本文對數字經濟發展影響碳排放的機制進行理論及實證雙重探究，以期為政府部門制定有效的碳減排措施、推動經濟高質量發展提供理論參考。

二、理論分析與研究假設

大數據是發展數字經濟的關鍵，而數據是可以被重復使用的，不會發生任何損耗，大大提高了資源使用率，進而減少能源消耗。通過分析大數據，能更準確地預測消費者行為，實施精準投放營銷，降低企業成本的同時提高了效率，規避市場不確定性風險，形成用戶協同效應。數字經濟還能促進一系列新業態的出現，如分享經濟、微信社群生態經濟、短視頻直播經濟等，形成了高效運轉、精準服務的經濟體系，降低社會對傳統工業的依賴程度，減少發展重工業而消耗的能源，實現碳減排。因此，本文提出：

假設1：數字經濟發展有助于減少碳排放。

數字經濟發展助力于碳減排的作用機制分為能源消耗強度和創新能力兩個路徑。

低碳發展主要通過節省能源消耗和開發新能源這兩個渠道。數字經濟以信息和通信技術、區塊鏈等新興技術為基礎，雖然基站、網絡設施、數據中心等數字基礎設施建設與運營勢必會增加能源消費，但數字技術在各領域的應用能將各類要素數字化，優化能源要素的生產配置，大大提高產出能效，通過提高能源使用效率來節省更多能源，從而促進低碳發展。在智能家居方面，數字化節能技術可通過監測溫度變化和人類的需求自動調整空調的風速和檔位，減少電力消耗。在交通運輸方面，數字技術能通過遠程工作和在線會議減少汽車燃油消耗。數字經濟還能通過發展循環利用技術、提高碳轉化技術，研發低碳新材料或開發清潔能源等方式促進資源重復利用，節省能源，促進碳減排。因此，本文提出：

假設2：數字經濟作為經濟發展的新動能，能減少能源消耗強度，進而減少碳排放。

在企業方面，數字經濟能提高技術產業透明度，促進企業信息共享，推動企業間良性競爭，幫助優化企業內部資源，激勵企業提高創新能力來獲得競爭優勢。在產業體系方面，數字技術產業具有科技化、智能化、信息化與自動化的特征，能加快優化創新要素的流動和配置［21］，改善生產環節，漸漸超過傳統產業而發展成為核心經濟體系，并通過體系關聯、技術擴散等效應拉動傳統產業向創新發展方向轉變。此外，數字經濟催生出了許多新的商業模式和新產業，如人工智能、集成電路、新零售等，形成了獨特的產業鏈與組織架構。以知識、信息和數據為基礎，以技術為支撐的數字產業具有創新性、滲透性、靈活性，為我國經濟產業注入了新的活力。而創新能力的提升，尤其是綠色技術創新能力，能有效減少碳排放。因此，本文提出：

假設3：數字經濟能提高企業和產業創新能力，從而促進碳減排。

三、研究設計

（一）模型設定

為考察數字經濟發展對省域碳排放影響的總體效應，本文根據理論構建固定效應模型為：

其中，i是省份，t是年份，lnCEit是省份i第t年的碳排放值取對數，核心解釋變量為Digtit，是省份i第t年的數字經濟發展水平，α0表示截距項，回歸系數α1反映了數字經濟影響碳排放的程度。Xit是其它影響碳排放的控制變量，μi表示省份固定效應，γi表示時間固定效應，εit為隨機誤差項。

根據前文分析，能源消耗強度降低和創新能力提升是數字經濟發展促進碳減排的重要機制，因此本文建立以下中介效應模型：

式中：Mit表示中介變量，其他變量定義與式 （1）相同。β1×δ2表示中介效應，即數字經濟通過影響能源消耗強度和創新能力進而對碳排放產生影響。

（二）變量說明

1、被解釋變量：碳排放

本文研究問題是數字經濟發展對各省碳排放的影響，因此被解釋變量是碳排放 （CE），用各省的二氧化碳排放量表示。根據中國各省部分年份的碳排放數據繪制時空分布圖，見圖1。

圖1：2012、2015、2018、2020年中國碳排放分布圖

從圖1可以看出，自2012至2020年，中國碳排放量總體變小，整體碳排放分布呈現出小范圍聚集特征，各省之間的碳排放存在差異。北方各省碳排放明顯高于南方各省，存在 “北高南低”的特點，中國北部大部分城市以重工業為主，且擁有中國主要的礦產資源，因此環境污染較為嚴重，碳排放偏高。

2、核心解釋變量：數字經濟發展水平

本文基于前人的研究，考慮到數字經濟的內涵和應用，從數字基礎設施、產業發展、創新能力、普惠金融這四個維度構建數字經濟發展水平的綜合評價指標體系，見表1。

表1：數字經濟發展水平的綜合評價指標體系

本文采用熵權法來確定評價體系中各指標的權重。熵權法計算的準確性較高，基本不受主觀影響。測算中，設xij表示第i個省份第j個指標的原始數據，其中i＝1，2，…，n，j＝1，2，…，m。由于本文所選取的指標均與數字經濟發展成正向關系，因此采用指標正向化處理，公式如下：

式 （4） 中，n＝30，m＝14。

去量綱化處理后，計算第j個指標的比重：

然后計算第j個指標的信息熵：

其中，k＝1/ln（n）＞0，之后計算信息熵冗余度：

最終得出各項指標的權重：

通過各項指標權重計算對應省份數字經濟發展水平：

yi值越大，說明i省份的數字經濟發展水平越高。通過Python編程計算，得到9年內各省數字經濟發展水平的測算結果，見表2。

表2：數字經濟發展水平測算結果

青 海 0.041 0.034 0.027 0.055 0.025 0.022 0.024 0.026 0.026寧 夏 0.065 0.063 0.061 0.094 0.045 0.048 0.048 0.043 0.048新 疆 0.106 0.118 0.080 0.099 0.067 0.060 0.058 0.062 0.062

由表2和圖2可以看出，中國整體數字經濟發展水平保持穩定，大部分地區的數字經濟發展水平呈現提升態勢，中部地區發展水平提高，但也有少數地區，如內蒙古、新疆存在較大的下降趨勢，各省數字經濟發展水平存在異質性。東南沿海地區的數字經濟發展水平明顯比西部地區高，呈現 “東高西低”的特征，其中，數字經濟發展水平最高的是長三角、京津翼、珠三角地區。這可能是因為東南沿海地區第三產業發展較好，產業數字化程度高，科技創新水平高。當前中國正處于數字經濟發展階段，各省數字經濟發展水平仍有待提高。

圖2：2012、2015、2018、2020年中國數字經濟發展指數分布圖

3、中介變量

基于理論機制分析，本文選取2個中介變量：能源消耗強度 （Energy），用各省份單位GDP消耗的電量表示、創新能力（Inno），用各省份當年三種 （發明、實用新型、外觀設計）專利授權數表示。

4、控制變量

影響碳排放的因素有很多，為了更準確地分析數字經濟發展對各省碳排放的影響，本文選取7個控制變量：人口規模（popsize），用各省份當年常住人口數量表示；經濟規模（gdp），用各省人均生產總值表示；產業結構 （Indstr），用各省第三產業產值占國民生產總值比重表示；環境規制（regula），用各省用于治理工業污染支出占比表示；政府支持（gover），是各省用于公共治理的預算支出占GDP的比重；對外開放水平 （open），用各省進出口貨物資金總額占GDP的比重表示；城市化水平 （urban），用各省當年年末城鎮人口比重表示。為了緩解異方差帶來的影響，以及計算的方便性，對碳排放、人口規模、經濟規模、城市化水平和創新能力取對數。

（三）數據來源和描述性統計

考慮到西藏省缺少二氧化碳排放量的數據，以及數字經濟發展情況，本文選取2012－2020年作為研究年限，從省域數字經濟角度切入，選擇中國除西藏、香港、澳門與臺灣以外的30個省的數據，來研究數字經濟發展對碳排放的影響效應。在選取的各變量數據中，二氧化碳排放量來源于中國碳核算數據庫（https： //www.ceads.net.cn/），數字普惠金融指數來源于北京大學數字金融研究中心。其余數據均來源于2013－2021年的《中國統計年鑒》。由于2020年二氧化碳排放量缺失，本文采用臨近年均值法補齊。

為了緩解異方差帶來的影響，以及計算的方便性，對碳排放、人口規模、經濟規模、城市化水平和創新能力取對數。本文運用Stata 16.0軟件計算出各變量描述性統計結果，見表3。

表3：變量的描述性統計

從表3可以看出各變量間的離散程度適中，數據比較平穩，且無缺失值，屬于平衡面板數據。

四、實證檢驗與分析

（一）固定效應模型分析

1、多重共線性檢驗

在進行回歸分析之前，為保證回歸系數的穩定性，防止出現多重共線性影響分析結果，本文通過計算各變量的VIF值來檢驗共線性，結果如表4所示，在核心解釋變量和控制變量中，只有城市化水平變量的VIF值大于10，表示變量間存在較嚴重的共線性，應當剔除城市化水平變量，因此本文最終選取6個控制變量。

表4：多重共線性檢驗

2、平穩性檢驗

面板數據作為存在時間變量的數據類型，其平穩性是進行研究的基礎。由于本文的省份數量大于選取的年份數量，因此使用HT檢驗。本文對被解釋變量lnCE進行面板單位根檢驗，同時檢驗個體效應和時間效應，結果如表5所示，得到p值為0.0000，因此拒絕數據不平穩的原假設，認為數據平穩，可以進行后續的數據分析。

表5：HT檢驗結果

3、回歸分析

為了選擇恰當的模型對數據進行分析，本文對OLS、隨機效應和固定效應模型進行兩兩檢驗。根據三次檢驗結果，得到p值均為0.0000。因此，本文最終選擇固定效應模型。

通過繪制核心解釋變量digt與被解釋變量的回歸圖，如圖3所示，可以看出數字經濟發展對碳排放呈負向影響。

圖3：數字經濟發展水平與碳排放回歸圖

同時考慮到互聯網時代事物飛速發展，數字經濟發展對碳排放的影響可能會隨著時間變化而產生差異，因此，將核心解釋變量digt滯后，分別在三個時期進行基準回歸，結果見表6。

表6：基準回歸結果

根據表6可以看出，無論是當期還是滯后一兩期，數字經濟對碳排放的估計系數均為負，假設1成立，且數字經濟發展對碳排放的抑制作用呈現先減小后增加的趨勢，這表明數字經濟發展確實顯著降低了碳排放，且當年的數字經濟發展對未來第三年的碳排放降低作用仍然顯著。數字經濟發展對能源消耗的減少和創新能力提升都需要一段時間，因此，發展數字經濟對未來幾年的碳減排影響深遠。

（二）中介效應檢驗

為了研究數字經濟發展影響碳排放的路徑，本文引入能源消耗強度 （Energy）和創新能力 （Inno）兩個中介變量，將兩個中介變量分別放入基準回歸模型中，檢驗結果見表7，能源消耗強度和創新能力均在數字經濟對碳排放的影響中起完全中介作用，假設2和假設3均成立，表明數字經濟發展能通過降低能源消耗強度，進而減少碳排放，同時數字經濟發展能提高創新能力，從而實現碳減排。

表7：中介效應檢驗結果

gover 0.521 0.114*** 0.185 0.521 －1.585*** －0.343（0.323） （0.042） （0.304） （0.323） （0.587） （0.705）open 0.275** 0.007 0.255** 0.275** 0.206 0.238（0.113） （0.015） （0.105） （0.113） （0.163） （0.193）Energy 2.931***（0.466）Inno－0.234***（0.074）R2 0.143 0.343 0.268 0.143 0.462 0.148

（三）異質性分析

考慮到不同地區的數字經濟發展對碳排放的影響可能不盡相同，本文根據國務院發布的 《地區協調發展的戰略和政策》文件，對我國30個省份所屬的經濟區域進行劃分，見表8。

表8：我國30個省份區域劃分

采用分樣本回歸方式檢驗空間異質性，結果見表9，發現數字經濟發展對碳排放的影響確實存在空間異質性。其中，黃河中游經濟區發展數字經濟對碳減排的作用最顯著，其次是西北經濟區，北部沿海、東北、西南經濟區發展數字經濟對碳排放的降低作用并不顯著，而東北、南部沿海、長江中游地區的數字經濟對碳排放的估計系數為正。這可能是因為南部沿海、長江中游地區數字經濟發展仍處于發展階段，數字經濟發展需要建設大量的能源型基礎設施，會消耗更多能源，且這些地區數字創新能力欠缺，科技水平較低，低碳產業與新興技術融合不足，對排放的二氧化碳轉化、再利用等技術落后，因此碳排放量總體上相對較多。

表9：空間異質性檢驗

考慮到不同開放水平下，數字經濟發展對碳排放的影響可能不同。本文以控制變量對外開放水平 （open）的大小，將各省份劃分為不同開放水平的區域：對外開放水平大于0.3為高開放水平，0.1－0.3之間為中開放水平，小于0.1為低開放水平。采用分樣本回歸方式檢驗對外開放水平異質性，結果見表10，低開放水平地區發展數字經濟對碳減排的作用最顯著，其次是中開放水平地區，而高開放水平地區數字經濟發展對碳排放不具有抑制作用。這可能是由于對外高度開放地區的進出口貨物依存度高，而貿易往來運輸需要消耗傳統化石能源，GDP發展會增加能源消耗，因此，實體經濟發展對碳排放的增加作用與數字經濟發展帶來的效應相互抵減。

表10：對外開放水平異質性檢驗

（四）穩健性檢驗

為了檢驗基準回歸結果的可靠性，本文將被解釋變量碳排放 （lnCE）更換為碳排放強度 （CI），用各省份當年二氧化碳排放量與各省GDP的比值來表示。對數字經濟和碳排放強度做面板基準回歸分析，結果見表11，數字經濟對碳排放強度都有顯著降低作用，因此回歸結果具有穩健性。

表11：穩健性檢驗

lngdp －0.016***Indstr 0.009 regula 0.003 gover －0.013 open －0.010**R2 0.335

五、結論與建議

（一）研究結論

本文基于2012－2020年中國30個省份的面板數據，在測算各地區數字經濟發展水平的基礎上，分析了數字經濟發展對碳排放的影響，得到以下結論：

1、中國各省數字經濟發展存在差異性，數字經濟發展水平仍有待提高。在2012－2020年內，中部地區數字經濟發展水平呈上升趨勢，西部呈相反趨勢，東部地區增長有所減緩，各省數字經濟發展存在差異，呈現 “東高西低”的特征。

2、數字經濟發展能顯著降低各省的碳排放，且隨著時間變化，數字經濟發展對碳排放的抑制作用呈現先減小后增加的趨勢。通過基準回歸和滯后效應檢驗，發現數字經濟發展對碳減排的作用能持續較長一段時間，當年的數字經濟發展對未來第三年的碳排放降低作用仍然顯著。

3、數字經濟發展通過降低能源消耗強度和提高創新能力，進而實現對碳排放的抑制作用。通過中介效應模型檢驗，發現能源消耗強度和創新能力在數字經濟與碳排放強度間起完全中介作用，表明發展數字經濟能有效減少能源消耗，并能提高企業、產業創新能力，進而抑制碳排放，對我國達成 “雙碳”目標具有戰略性意義。

4、數字經濟對碳排放的影響存在經濟區和對外開放水平的異質性。異質性檢驗結果表明，黃河中游經濟區發展數字經濟對碳減排的作用最顯著，其次是西北經濟區，北部沿海、東北、西南經濟區發展數字經濟對碳排放的降低作用并不顯著。且數字經濟發展對低開放水平和中開放水平的省份有更顯著的碳減排效應，在高開放水平的省份該作用不顯著。

（二）政策建議

為采取有效的措施發展數字經濟和實現 “雙碳”目標，本文提出以下建議：

1、多措并舉，全面提升數字經濟發展水平。我國數字經濟目前正處于高速發展階段，各省數字經濟發展不平衡，數字經濟發展水平呈現 “東高西低”的特點，因此，國家應實行多項政策來全面發展數字經濟，尤其是西部和中部地區，推動各地區數字經濟協同發展。數字基礎設施方面，應加大數字經濟投入，打造規模效應，開發更多算力平臺和數字交易平臺，促進通信設施的發展完善，實現更廣范圍和更高效率的聯通，為發展數字經濟奠定網絡基礎。數字產業發展方面，應充分使用新興技術，并將其廣泛應用于農業、工業等傳統產業，驅動傳統產業數字化、智能化，進而推動數字產業化，為發展數字經濟提供技術支撐。數字創新能力方面，國家應頒布相關政策來激勵鼓動企業進行自主創新，促進企業向數字化轉型，推動高校與企業合作，健全產學研協同創新組織機制，實現依靠創新驅動的內涵型增長。數字普惠金融方面，傳統金融機構可借助互聯網等新興技術，開拓更多線上業務，引進自助辦理服務，提高傳統業務數字化程度，進一步擴大數字金融的覆蓋廣度和使用深度。

2、提高生產效率，合理利用能源。在加大數字經濟投資力度的同時，要注意資源配置的優化，避免盲目性投入導致的資源浪費，開發高效率的機械設備，應用機器人等來提高生產效率，以達到節省能源的效應。發展碳轉化技術，研發低碳新材料，從源頭上降低能源消耗強度，充分發揮數字經濟通過減少能源消耗強度來抑制碳排放的完全中介效應，推動各省綠色高質量發展。

3、優化創新資源要素配置，調動區域創新協同發展。創新是驅動數字經濟發展的核心要素，能推動經濟增長從要素增長向創新增長轉變，對減少碳排放、實現高質量發展具有戰略性意義。為此，國家應加快加強完善科技創新體系，建立區域創新制度，從政策法律等多方面發揮政府引導激勵作用，調動高創新能力地區的資源，促進地區間的技術、信息等資源相互流通，針對不同地區不同階段的創新需要對各種生產要素進行重新組合，加強新技術和新產品研發，統籌協調各地實施知識產權戰略，健全知識產權保護制度，促進專利創造和應用，大力培育宣揚知識產權文化，通過發展數字經濟調動區域創新協調發展，提升各省創新能力，實現減少地區碳排放的目標。

4、因地制宜，實行差異化政策。針對不同經濟區和不同開放水平的省份，政府應制定差異化的數字經濟發展策略。重點加強黃河中游經濟區和西北經濟區的數字經濟發展力度，為這些經濟欠發達地區提供數字資源。這些地區的互聯網普及率、信息通信基礎設施發展不夠完備，且缺少數字技術方面的人才，政府應加大公共支出用于完善該地的基礎設施，頒發相應政策吸引技術人才流入，調動高數字經濟發展水平地區的資源，拉動各省數字經濟平衡發展。同時，關注低、中開放水平地區的數字經濟發展，通過打造當地特色數字產業，如在風景優美，具有特色文化產業的地區發展鄉村民宿等，建立更多數字就業中心，邀請專家對當地人員進行培訓宣講，發展以現代信息為基礎的低碳產業，減少對傳統重工業的依賴程度，提倡高效率、低污染的技術體系，充分發揮數字經濟帶來的經濟生態環境雙效益。