“雙碳”背景下數字經濟賦能煤炭資源富集區的低碳轉型探析

郝玉凱 任文麗

摘 要： 以“雙碳”目標的實現為背景，將煤炭資源富集區作為碳減排的重點區域，基于綠色技術創新的中介視角，選取2011-2020年面板數據進行實證分析，探究煤炭資源富集區數字經濟發展對碳排放的影響機制。研究結果表明：數字經濟對煤炭資源富集區的碳排放影響存在顯著的倒U型非線性關系，而綠色技術創新水平在當中發揮了部分中介作用，數字經濟通過提高綠色技術創新水平進而降低了地區碳排放水平，異質性分析表明，數字經濟對碳排放的影響作用受數字經濟政策實施的影響，具有時滯性。

關鍵詞： 數字經濟；碳排放；綠色技術創新；煤炭資源富集區

中圖分類號： F49；F205 文獻標識碼： A DOI： 10.3963/j.issn.1671-6477.2023.04.008

一、引 言

“雙碳”目標最早由習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上提出，在此次大會上，我國承諾將在2030年前實現碳達峰、在2060年前實現碳中和兩個碳減排目標?！半p碳戰略”發布后，我國連續出臺了相關支撐政策?！笆奈濉币巹潏蟾嬷兄赋?，我國未來要不斷推進能源革命，建設更清潔、更安全、更高效的能源體系；2021年10月24日中共中央國務院發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》；2021年10月26日國務院發布《2030年前碳達峰行動方案》；至今已發布將近60個行動方案，基本形成了“1+N”的政策體系，即以中央為總領，對不同行業領域制定相對應的行動方案。盡管我國已經出臺多項政策為碳減排做出努力，但我國作為煤炭消費大國，煤炭在能源結構中占有主導地位，碳排放量仍然在逐年增長^[1]。

我國煤炭資源分布呈現煤炭資源富集區和主要消費區逆向分布、煤炭資源和水資源逆向分布的特點^[2]。這就造成了煤炭主產地就地轉化率低、主要消費地集約利用率低等問題，煤炭資源主要分布在干旱、半干旱地區，而煤炭加工利用過程中對水資源的需求較高，一定程度上制約了煤炭的轉化利用，導致煤炭加工利用率低^[2]。同時，煤炭資源富集區的煤炭生產利用在社會經濟活動中占比較高^[3]，與之相應的是一系列高耗能、高污染產業，因此煤炭資源富集區的碳減排任務非常艱巨。而數字經濟作為一種新興的融合性經濟，正在滲透到各行各業中發揮其創新與賦能作用^[4]。煤炭資源富集區的碳減排效果直接影響著全國碳減排的效果，因此，探究該區域數字經濟對碳排放的影響效果并據此提出合理的碳減排政策建議，具有重要意義。本文立足于“雙碳”目標的實現，分析數字經濟賦能煤炭資源富集區碳減排的作用機制。對于煤炭資源富集區的界定，我們根據中華人民共和國自然資源部2021年全國礦產資源儲量統計表中全國能源礦產的分布數據，選取煤炭資源排名前十的省份作為研究對象，其分別是山西、陜西、內蒙古自治區、河南、貴州、甘肅、寧夏、新疆、云南和安徽，該10個省份區域內的煤炭資源總量高達1900多億噸，占全國煤炭資源量的91%以上，為此，選取這10個省份2011-2020年的面板數據進行實證分析，對于本文研究目標的達成，應該更具典型性、合理性和科學性。

二、相關研究文獻綜述

目前，關于數字經濟賦能“雙碳”的相關研究較多，且主要聚焦于數字經濟對城市、企業及產業低碳發展的作用影響。金飛等研究發現^[5]數字經濟對碳排放存在顯著的先促進后抑制的倒“U”型影響效應；更進一步，孫文遠等研究發現^[6]數字經濟可以通過地方政府競爭間接抑制碳排放。周雪峰等認為^[7]數字經濟通過數字化轉型的中介效應促進企業綠色創新，并且在數字經濟產業、非資源型城市以及互聯網發展水平高的地區作用更明顯。但是，目前國內學界關于煤炭資源富集區、煤炭產業低碳轉型的相關研究較少，而關于數字經濟賦能煤炭資源富集區低碳減排的研究更少。田娟娟、張金鎖等^[1]基于STIPAT模型研究煤炭資源富集區碳排放的影響因素，并提出了煤炭資源富集區低碳綠色發展的政策建議；雷貴生^[8]以陜西黃陵礦業為例從煤炭綠色開采、高效清潔利用、經濟結構轉型等方面探究煤炭低碳轉型之路；王丹識等^[9]研究目前煤炭產業數字化轉型存在的問題并提出了政策建議；于光軍^[3]從實現共同富裕和“雙碳”目標的角度出發，探究了煤炭資源富集區的碳排放特點以及實現兩個目標的路徑；另外，在數字經濟與碳排放的關系研究中，部分學者探究了綠色技術創新的中介作用。常皓亮^[10]探究了數字經濟、綠色技術創新和碳排放強度三者之間的關系，驗證了綠色技術創新在數字經濟促進碳減排中的中介作用；肖仁橋、劉國帥等^[11-12]從企業碳績效出發，探究綠色技術創新在數字經濟與企業碳績效中的傳導作用。

通過以上文獻梳理我們發現：第一，主流觀點認為數字經濟的發展對“雙碳”目標的實現有促進作用；第二，研究者普遍認為數字經濟賦能城市、企業或產業低碳發展過程中因地域、當地互聯網發展水平等不同而表現出賦能作用效果不同；第三，現有研究對于煤炭資源富集區的低碳轉型探究較少，特別是結合數字經濟對煤炭產業低碳轉型賦能作用的研究則更少。據此，本文從“雙碳”目標的實現出發，基于綠色技術創新的中介視角，探究煤炭資源富集區數字經濟與碳排放的影響關系。本文可能的邊際貢獻包括以下三點：一是聚焦于煤炭資源富集區探究了數字經濟對碳排放的影響作用；二是以綠色技術創新的中介視角探究了其在數字經濟與碳排放關系中的傳導作用；三是探討了不同政策時段數字經濟對碳排放的影響效果。最后，根據實證分析結果，對數字經濟賦能“雙碳”、賦能煤炭資源富集區低碳轉型提出了相關建議。

三、理論分析與假設提出

（一）數字經濟與碳排放

數字經濟作為一種新興的融合性經濟，正在滲透到各行各業而發揮其賦能作用^[4]。從宏觀層面看，數字經濟的發展提升了整個社會的數字化、智能化水平，推動了智慧城市、數字政府的建設，例如，“智慧廬陽”平臺的上線，以數字技術為支撐打造智慧政務平臺，實現了政府、企業和居民三方的高效聯動及精細化管理，提高了社會的運行效率，降低了能源的消耗和浪費，進而達到降低碳排放的目的。從微觀層面看，大數據、云計算等智能技術的運用正在改變傳統行業的生產運營模式，使得能源、電力、城市管理、交通運輸、工業生產等領域的運行效率和能源使用效率得到大幅提升^[13]，從而推動傳統行業的低碳轉型。對于煤炭行業而言，一方面，數字技術挖掘煤礦開采、運輸、剝離等生產管理過程中的數據，挖掘潛在規律與模式，通過提高生產效率，提升能源利用率進而降低碳排放；另一方面，數字技術通過對煤炭產業傳統工藝進行技術改進、技術升級，例如利用智能裝備實現智能化無人開采，通過縮短工藝流程以及減少人力成本來降低碳排放。

與此同時，數字經濟的發展也不是只有單純的降碳作用，數字經濟本身的發展就會帶來大量的能源消耗^[14]。其一，數字基礎設施建設需要投入大量人力、物力、財力，會帶來較大的能源消耗進而增加碳排放；另一方面，數字經濟的發展依托于互聯網業、軟件和信息技術服務業、電信業等行業，無論是數字產業化還是產業數字化過程中，都伴隨著巨大的電力消耗，我國的電源結構中以火力發電為主導，而火力發電又主要依賴于煤炭燃燒，因此電力消費的上升意味著煤炭消費的上升，從而增加了碳排放量。綜上，根據數字經濟發展的特征來看，在初級階段，數字經濟的發展會帶來較大的能耗，對碳排放呈現正向效應，當數字經濟發展到成熟階段，前期投入的成本漸漸產生凈效應，帶來產業結構的優化和能源效率的提升，對碳排放產生抑制作用。據此，本文提出以下假設：

H1：數字經濟發展對煤炭資源富集區的碳排放影響呈現先促進后抑制的倒U型關系。

（二）數字經濟與綠色技術創新

綠色技術創新也稱為生態技術創新，是一種以保護環境為目的的技術創新，在生產過程中每一環節都遵循環境原則，實現產品生命周期的成本最小化。數字經濟與綠色技術相融合能夠促進綠色技術創新水平的提高。一方面，數字經濟是一種高效率的經濟發展模式，不會過度依賴于自然資源和生態環境，改變了傳統高耗能、高污染企業的生產模式，迫使傳統企業研發更高效、綠色的生產技術；另一方面，數字經濟的發展提高了信息傳遞和整合的速率，能夠在短時間內整合人力、資本、技術和知識等要素，同時一定程度上解決了信息不對稱問題，降低了企業進行綠色技術創新的成本^[15]。據此，本文提出以下假設：

H2：數字經濟發展有利于促進綠色技術創新水平的提升。

（三）綠色技術創新與碳排放

在當前經濟高質量發展的背景下，綠色化的生產模式已經成為企業可持續發展的必要條件^[16]，企業科研投入不斷增加，綠色技術創新水平不斷提高。從綠色技術的特點來看，綠色技術本身以節約資源、降低能耗、減輕環境破壞和污染為特點，煤炭資源富集區的工業以高耗能、高污染的煤炭產業為主，綠色技術應用于煤炭開采、利用等環節能夠顯著提高技術效率，進而達到降低碳排放的目的。據此，本文提出以下假設：

H3：綠色技術創新能夠降低煤炭資源富集區碳排放水平。

（四）數字經濟、綠色技術創新與碳排放

通過上述分析，數字經濟對碳排放的影響存在非線性影響關系，數字經濟對綠色技術創新存在正向影響效應，而綠色技術創新對碳排放存在負向影響效應，在數字經濟對碳排放的影響作用中，綠色技術創新存在中介效應。據此，本文提出以下假設：

H4：數字經濟通過綠色技術創新的中介作用降低煤炭資源富集區碳排放水平。

四、研究設計

（一）模型設定

1.基準面板模型

基于上述理論分析，本文構建基準回歸模型來估計數字經濟對煤炭資源富集區省份的碳排放影響，建立模型如下：

Ce_it=α₀+β₀dig_it+β₁sdig_it+β₂popu_it+β₃fgit_it+β₄labor_it+β₅RD_it+ε_it

其中：i和t代表不同省份和年份；Ce_it代表碳排放量；dig_it代表數字經濟發展水平；sdig_it代表數字經濟水平平方項；popu_it代表人口規模；fgit_it代表外商投資水平；labor_it代表勞動力水平；RD_it代表研發強度；ε_it為隨機擾動項。

2.中介模型

進一步分析，數字經濟會通過影響綠色技術創新水平進而影響碳排放量，本文引入綠色技術創新水平為中介變量，借鑒溫忠麟^[17]的做法采用三步回歸法進行驗證。首先研究數字經濟發展水平對碳排放的影響效應：

Ce_it=α₁+δ₀dig_it+δ₁sdig_it+γX_it+ε1_it

其次，以綠色技術創新水平為被解釋變量，以數字經濟發展水平為核心解釋變量進行回歸估計：

lnGP_it=α₂+θ₀dig_it+γX_it+ε2_it

其中，lnGP_it代表第i個省份第t年的綠色技術創新水平。最后，以碳排放量為被解釋變量，以數字經濟發展水平為核心解釋變量，以綠色技術創新水平為中介變量，放入同一回歸模型中進行回歸估計：

Ce_it=α₁+δ₀dig_it+δ₁sdig_it+ζlnGP_it+γX_it+ε3_it

（二）指標選取與數據說明

（1）被解釋變量。碳排放量是低碳轉型的標志性指標，因此選取山西、陜西、內蒙古自治區、河南、貴州、甘肅、寧夏、新疆、云南和安徽10個省份2011-2020年的碳排放量為被解釋變量，具體測算根據IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》2006版，將終端能源消費分成煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣和電力九大類，利用10個省份歷年終端能源消費量測算二氧化碳排放量，具體計算公式為C_t=∑E_tj×η_j（j=1，2，…，9），其中C_t為第t年的碳排放總量，E_tj為第t年第j種能源消費量，η_j為第j種能源的二氧化碳排放系數，最終得到10個省份歷年碳排放總量。以上數據來源于《中國城市統計年鑒》。

（2）核心解釋變量。核心解釋變量選取數字經濟發展水平，具體測度借鑒趙濤^[18]等的做法，選取百人中互聯網寬帶接入用戶數、計算機服務和軟件業從業人員占城鎮單位從業人員比重、人均電信業務總量、百人中移動電話用戶數和數字普惠金融指數衡量，最后，運用熵權TOPSIS法測算各項指標權重，最終得出數字經濟綜合發展指數。以上數據均來源于《中國城市統計年鑒》，具體指標體系如表1所示。

（3）中介變量。中介變量選取綠色技術創新水平，具體選取省級綠色專利授權數來衡量，具體分為綠色發明專利授權和綠色實用新型專利授權，本文選取二者之和并取對數來測度，所用數據來源于中國研究數據服務平臺（CNRDS）。

（4）控制變量?？紤]到影響碳排放的因素較多，例如人口規模的變化會影響家庭二氧化碳排放量，企業的研發投入通過影響生產技術水平進而影響碳排放，本文借鑒已有研究選取如下控制變量：人口規模（popu），采用常住人口數量衡量；外商投資水平（fgit），采用外商直接投資額與地區生產總值之比來衡量；勞動力水平（labor），采用勞動就業人數取自然對數來衡量；研發強度（RD），采用RD經費內部支出與地區生產總值之比來衡量。以上所用變量的描述性統計如表2所示。

五、實證結果分析及討論

（一）基準回歸結果

如表3所示，模型（1）為加入數字經濟一次項的回歸結果，發現數字經濟對碳排放的回歸系數為0.5564，即隨著數字經濟的發展會增加碳排放量，說明數字經濟對碳排放的影響存在正向效應，且通過1%顯著性水平檢驗。進一步，將數字經濟平方項加入模型進行回歸估計，回歸結果如表3第（2）列所示，數字經濟一次項系數為正，二次項系數為負，并且都通過了1%的顯著性檢驗，說明數字經濟發展對碳排放的影響呈現先促進后抑制的倒U型關系，因此本文假設1得到驗證。數字經濟的發展初期主要投入為基礎設施的建設，隨著數字技術的推廣和應用，企業生產效率得到大幅提升的同時對于能源的消耗也會大幅增加，尤其是電力消耗，這一階段數字經濟的發展會增加地區碳排放量；當數字經濟發展到一定階段時，發展初期投入的人力、資本和能源漸漸產生凈效應，數字經濟通過改進傳統企業的生產模式和運營模式提升企業的生產效率，實現產業結構優化和資源的高效利用，這一階段數字經濟發展對碳排放的影響呈現負向影響。

（二）穩健性檢驗

為排除異常值和極端值對模型回歸的影響，本文分別采取了增加控制變量和縮尾處理的方法進行穩健性檢驗。參考趙哲和譚建立的研究^[19]，政府的財政支出對地區碳排放具有影響效應，財政支出規模通過直接效應和環境規制效應對碳排放產生抑制作用，因此本文添加政府支出作為控制變量加入模型中進行回歸估計，具體測算用省份RD經費內部支出與地區生產總值之比來衡量，回歸結果如表4第（1）列所示，未出現顯著變化。本文對數據在1%水平上進行縮尾處理^[20]，結果如表4第（2）列所示，與基準回歸結果基本保持一致。

（三）中介機制檢驗

本文采用中介模型，以綠色技術創新水平為中介變量，對數字經濟影響碳排放的機制進行檢驗，結果如表5所示，第（1）列為主效應回歸，一次項系數為正，二次項系數為負，且在1%顯著性水平下顯著，與基準回歸結果一致；第（2）列是以綠色技術創新水平為被解釋變量，探究數字經濟發展對綠色技術創新水平的影響，結果顯示數字經濟對綠色技術創新水平存在正向影響效應，且在5%顯著性水平下顯著，這樣假設2得到驗證。第（3）列為將中介變量綠色技術創新水平加入回歸模型的回歸結果，發現數字經濟對碳排放的影響作用與基準回歸結果基本一致，仍然是倒U型關系，但在加入中介變量綠色技術創新水平后，數字經濟對碳排放的影響系數的絕對值不論是一次項還是二次項都有所下降，說明綠色技術創新水平在數字經濟對碳排放的影響關系中存在部分中介作用，即數字經濟會通過影響綠色技術創新水平間接影響碳排放水平，這樣假設4得到驗證。此外，綠色技術創新水平對碳排放影響的回歸系數在5%顯著性水平下顯著為負，說明綠色技術創新水平的提高會對地區碳排放產生抑制作用，這樣假設3得到驗證。

（四）異質性分析

目前，數字經濟的發展逐漸受到政府的重視，十四五規劃報告中提出加快數字化發展、建設數字中國的愿景，并且從關鍵數字技術、數字產業化、產業數字化、數字社會、數字政府等方面提出了詳細的發展要求和具體措施，黨的二十大報告中同樣提出了加快實現高水平科技自立自強的要求，數字經濟的發展受到黨中央各項政策實施的影響，對碳排放的影響作用可能存在政策時段異質性^[20]。由于“數字經濟”一詞是在2017年政府工作報告中首次被提出，因此本文根據我國數字經濟政策導向，以2017年十九大為劃分標準，將政策時段劃分為2011-2017年和2018-2020年兩個時段，分別進行檢驗。表7結果顯示2011-2017年間，數字經濟對煤炭資源富集區的碳排放影響已經呈現倒U型影響作用，但是2018年之后數字經濟對煤炭資源富集區的碳排放影響作用更為明顯。說明數字經濟對煤炭資源富集區的碳排放影響受到我國數字經濟政策實施的影響，具有階段性和時滯性^[20]。

（五）內生性檢驗

考慮到煤炭資源富集區的低碳轉型可能受到地區經濟發展水平、技術進步水平和政策環境等的影響，同時數字經濟指數的測度沒有統一標準，導致數字經濟與碳排放之間可能存在內生性問題。為此，本文采用工具變量法和替換核心解釋變量兩種方法進行內生性檢驗。

工具變量法借鑒趙濤等的做法^[18]，采用1984年每百人固定電話數與上一年全國信息技術服務收入的交乘項作為數字經濟的工具變量，其原理在于：一是歷史上固定電話數會對目前城市的基礎設施建設產生影響，而基礎設施是數字經濟發展的必要條件，滿足相關性條件^[13-14]；二是1984年各省份每百人固定電話數作為歷史工具變量足夠外生，同時隨著科學技術的進步和互聯網的普及，固定電話的使用率越來越低，對現今城市的碳排放影響可以忽略不計，滿足工具變量的外生性要求^[13-14]。運用二階段最小二乘法進行檢驗，結果如表7第（1）列所示，數字經濟一次項為正，二次項為負，且都通過1%顯著性水平檢驗，符合前文所述的倒U型關系。

替換核心解釋變量采取變換數字經濟綜合指數計算方式來進行檢驗，前文采取熵權TOPSIS法計算數字經濟指數，現采取主成分法計算數字經濟指數并進行回歸檢驗，結果如表7第（2）列所示，數字經濟對碳排放影響的倒U型關系仍然成立，且均通過1%顯著性水平檢驗。

六、研究結論及政策建議

本文利用2011-2020年煤炭資源富集區10個省份的數據，采用熵權-TOPSIS方法測算數字經濟綜合指數，探究數字經濟發展對碳排放的影響作用，研究結論如下：（1）數字經濟對煤炭資源富集區的碳排放影響呈現先促進后抑制的倒U型非線性關系；（2）數字經濟通過促進綠色技術創新水平的提升進而降低煤炭資源富集區的碳排放水平，說明綠色技術創新水平的提升優化了企業的產業結構，提升了能源利用率，最終達到降低碳排放的效果；（3）數字經濟對煤炭資源富集區碳排放的影響存在顯著的政策時段異質性，2017年之后數字經濟對碳排放的作用效果明顯強于2017年之前。

基于數字經濟對煤炭資源富集區碳排放影響的理論和實證分析，本文提出如下政策建議。

第一，要持續發揮數字經濟賦能煤炭資源富集區碳減排的作用，可以從以下兩個方面著手：一是加快數字基礎設施建設。煤炭資源富集區處于經濟發展較弱地區，與東部沿海城市數字經濟發展差距較大，但后發優勢明顯，應當加快煤炭資源富集區的數字化發展，推動大數據中心、資源共享平臺、云計算等智能化平臺的建設，形成較為完善的數字技術發展體系。二是在數字經濟發展的同時要建立嚴格的碳核算體系，避免數字化的盲目發展造成能源的過度消耗，從而反過來增加碳排放，盡快越過倒U型曲線的拐點。

第二，要推進數字化技術和綠色技術的融合，更好地發揮綠色技術創新促進碳減排的中介作用，推動煤炭資源的數字化利用、數字化發展。這可以從以下幾個方面著手：一是要做精做優煤炭智能開采，提高煤炭清潔利用。5G+智慧礦山已經在內蒙、山西、寧夏、新疆等地取得了可觀的成效，應當繼續推行智慧礦山建設，但智慧礦山建設并不是煤炭產業數字化轉型的最終目標，應當從煤炭產業全鏈條考慮，實現產業上游煤礦開采、運輸、加工到煤炭企業管理運營，再到下游煤炭發電、煤炭煉鋼、煤炭化工全產業鏈的數字化、智能化轉型升級，以實現煤礦開采智能化、企業運營數字化、產業鏈數字化，從而提高煤炭產業整體生產效率，進而達到降低碳排放的目標。二是要提高碳匯能力與碳捕獲技術。生態碳匯是效果最好，也是最符合自然規律的碳中和方法。研究表明，CO₂濃度和溫度同時升高能促進植物生長，可以在礦山、鋼鐵廠、化工廠等大型工業廠區周圍建設植被基地、大鵬蔬菜等，既能美化周邊環境，又能吸收煤炭開采和利用過程中排放的二氧化碳，從而實現CO₂的高效循環利用，達到降低碳排放的效果。三是政府應當加大對綠色降碳技術研發的支持力度，規范市場秩序，為企業綠色技術研發營造良好的市場環境，推動關鍵技術攻關，為碳減排提供技術支撐。

第三，要強化數字經濟政策的密度和廣度。本文的研究表明，數字經濟對碳排放的抑制作用受政策實施的影響，政府應當加快數字經濟戰略的出臺，推動資源的優化配置，為煤炭資源富集區重工業數字化轉型提供支撐，從而增強數字經濟對碳減排的賦能作用。

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（責任編輯 文 格）

Low-carbon Transformation of Coal Resource-rich

Areas Empowered by Digital Economy under

the Background of “Dual Carbon”：

Based on the Intermediary Perspective of Green

Technology Innovation

HAO Yu-kai， REN Wen-li

（School of Economics and Management，Tibet University，Lhasa 850000，Tibet，China）

Abstract：With the realization of the “dual carbon” goal as the background，this paper takes the coal resource-rich area as the key area for carbon emission reduction.Based on the intermediary perspective of green technology innovation，panel data from 2011-2020 is selected for empirical analysis to explore the impact mechanism of digital economy development on carbon emission in the coal resource-rich area.The research shows that： There is a significant inverse U-shaped nonlinear relationship between digital economy and carbon emission in coal resource-rich areas，in which the level of green technology innovation plays an important intermediary role.Digital economy reduces regional carbon emission by improving the level of green technology innovation.Heterogeneity analysis shows that the impact of digital economy on carbon emission is influenced by the implementation of digital economy policies with time lag.

Key words：digital economy; carbon emission; green technology innovation; coal resource rich areas