數字經濟發展對城市碳排放績效的影響研究

李 浩,楊紫涵,張 敏

(信陽師范大學 a.商學院;b.財務處,河南 信陽 464000)

一、引言

中國作為全球最大的制造業基地與第二大消費市場,正經歷著以高能耗與高污染為特征的城市化與工業化,由此而引發的資源環境問題引起了社會各界的廣泛關注。為應對全球氣候變化與加快綠色低碳發展,黨的二十大報告提出“積極穩妥推進碳達峰碳中和,立足我國能源資源稟賦,堅持先立后破,有計劃分步驟實施碳達峰行動”。中國政府提出力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現碳中和的遠景目標,這既是立足于自身發展和國際責任對世界做出的鄭重承諾,又是統籌謀劃國內國際兩個大局的重要戰略決策?！吨袊鴶底纸洕l展白皮書》顯示,2020年中國數字經濟規模達到39.2萬億元,占GDP比重為38.6%,保持9.7%的增長速度,數字經濟成為當下經濟發展的重要驅動力。隨著網絡信息技術的持續創新,數字經濟憑借其高滲透性、綠色效應、規模效應及網絡效應,成為綠色發展的重要引擎,與我國倡導的綠色發展目標不謀而合,為實現我國“雙碳”目標與綠色發展提供了全新思路。與此相聯系,亟待解釋與回答的問題是:數字經濟發展是否提升了城市碳排放績效?如果該結論成立,那么其是否受到城市類型與區域等異質性特征的影響?系統甄別與探究上述問題,有助于推動我國城市數字經濟的健康發展與碳排放差異化路徑的制定,對推動“數字中國”與“美麗中國”建設具有重要的實踐意義。

學術界圍繞數字經濟和碳排放領域的相關研究進行了多角度的分析和探討,但是現有數字經濟對碳排放影響的理論探討尚有不足,直接實證檢驗城市層面數字經濟發展與碳排放關系的文獻比較匱乏,且現有研究多以碳排放總量為衡量目標,缺乏對碳排放績效水平影響的研究。而城市作為碳排放的關鍵地域單元,如何充分發揮數字經濟的綠色生態功能,提升城市碳排放績效,建設綠色低碳城市,直接關系到中國經濟綠色發展與“雙碳”目標愿景的實現。此外,既有的文獻較多探究了影響碳排放的技術創新和產業結構升級等作用機制,較少有文獻全面梳理數字經濟發展影響碳排放的作用機制。

與已有研究相比,本文基于中國285個城市面板數據,構建并測算各城市數字經濟綜合發展水平,利用超效率SBM模型方法測算各城市碳排放績效水平;通過理論解釋與實證分析,全方位考察城市層面數字經濟發展對碳排放績效產生的影響,并采取一系列穩健性檢驗與內生性處理方法提高研究結論的可靠性;從城市地理區位、行政級別、城市發展類型與環境管控力度等角度,探討數字經濟發展對城市碳排放績效的異質性影響;并基于數字經濟的多種賦能效應,利用多重中介效應模型,從技術創新、產業結構、資源配置、多元治理以及基礎設施建設等角度全面驗證數字經濟發展對城市碳排放績效影響的傳導路徑。

二、數字經濟發展對城市碳排放績效影響的機理分析

數字經濟對碳排放的影響機理可以歸為如下幾個方面。

第一,數字經濟的技術創新效應與碳排放。數字經濟憑借其特有的高技術、高增長與高清潔等特性,可引發從生產要素到生產力再到生產關系的全面綠色變革,有利于中國實現“碳達峰”“碳中和”戰略目標[1]。數字經濟通過大數據技術等迭代方式與賦能作用直接將一些碎片化的信息聚合衍生出眾多新型數字環保技術,提高了社會資源整合、環境監測與科學決策能力,為企業綠色生產與民眾綠色生活提供了平臺支撐與技術保障,提高了碳排放績效[2]。

第二,數字經濟的產業結構升級效應與碳排放。數字經濟以其開放、協作、共享與聯結等諸多優勢,不僅改變了傳統產業生產方式,而且以賦能效應引發規模效應、競爭效應、擠壓效應與替換效應,實現勞動力等資源要素的重新配置和優化,直接或間接減少生產碳排放[3]。數字技術的創新發展及其應用場景的協同應用,推動企業向數字化、網絡化與智能化轉型,不僅催生了新的商業模式與新產業形式,而且通過資本投資結構的調整等路徑減少了能源消耗與碳排放[3]。

第三,數字經濟的資源配置效應與碳排放?；跀底纸洕木W絡效應帶來的有效供需信息,實現了供需雙方交易價格機制的有效匹配,提高了資源配置效率[4]。數字經濟通過對資源要素的重新配置,部分替代其他傳統生產要素投入,節約了生產成本,提高了資源利用效率和經濟循環效率,降低了資源消耗,提升了碳排放績效[5]。數字經濟通過無紙化辦公、在線消費、新零售、一站式服務、在線教育、互聯網+等共享經濟業態,改變了社會公眾的生活習慣,降低了搜尋成本與資源損耗,有利于綠色低碳生活方式和生活習慣的形成,減少不必要的資源浪費[6]。

第四,數字經濟的多元化治理效應與碳排放。數字技術以其特有的開放性、交互性、實時性與針對性等優勢,不僅促進政府的數字化轉型與建設,豐富了政府環境監管手段與監督體系,使得城市生態文明制度體系更加健全,而且為政府發布環保信息、輿論控制與公眾言論表達創造了交互式智能環境,優化了政務流程和民意反饋機制,拓寬了社會各主體參與環境治理的渠道,推動了以網絡公眾為主體的非正式環境規制的形成,提高了政府、企業和民眾在環保領域的協同治理能力,形成多元化治理的協同效應[7]。

第五,數字經濟的基礎設施建設效應與碳排放。以電子商務與平臺經濟為載體的基礎設施建設,有利于培養新的消費模式和消費方式,直接影響消費者的認知行為和生活習慣,助推綠色低碳生活方式的形成。完善的數字技術基礎設施建設是推動數字經濟健康發展的前提[7]。企業通過數字化平臺等基礎設施,豐富產品種類,實現客戶的個性化定制,優化了企業的技術創新頻率和技術創新的外溢性,有利于加速其產業數字化與綠色創新過程[8]。數字技術創新引發的傳感器、智慧設備、通信平臺等互聯基礎設施的建設,不僅為政府管理資源能源提供了技術支持,而且可有效打破城市間的時空限制和障礙,對建設“智慧城市”具有重要作用,進而有效提高能源利用效率,降低碳排放[2]。

三、城市數字經濟發展水平與碳排放績效測算

(一)城市數字經濟發展水平的測算

考慮到數字經濟的多維復合性,本文以中國通信院搭建的數字經濟產業框架為基礎,結合相關研究,構建如表1所示城市數字經濟發展水平指標體系[5,9,10]。

表1 城市數字經濟發展水平指標體系

結合面板數據的特點,本文首先對原始數據采用極值化方法進行標準化處理,然后運用改進的縱橫向拉開檔次法對基礎指標進行賦權,最后運用線性加權法計算出城市數字經濟發展水平指數。本文以2010-2020年中國285個地級城市為研究對象(本文剔除了部分數據缺失較嚴重的城市),所選變量原始數據均來源于歷年相關統計年鑒、WIND數據庫、地方統計局網站、統計調研報告或通過互聯網收集。對于部分年份缺失的數據,本文采用臨近點平均值法或線性插值法進行補充。

(二)城市碳排放績效的測算

碳排放績效是社會經濟發展中要素投入與最終產出間關系變化的結果[11]。本文采用超效率SBM模型方法,其能較好地處理投入產出的松弛性問題和非期望產出對整體效率的影響[12]。借鑒現有文獻,本文選擇資本、能源和勞動力投入作為全要素碳排放績效的評價指標,并將城市發展的產出劃分為GDP期望產出和CO2非期望產出兩種[13]。

四、研究設計

(一)基礎模型

本文以STIRPAT模型為基礎[7],構建如式(1)所示的基準回歸模型:

(1)

式中:Cep表示城市碳排放績效;Diec表示數字經濟發展水平;X為其他控制變量,參考相關文獻,本文選取城市經濟發展規模、城市治理水平、城市技術創新水平、城市產業結構、城市外商投資水平、城市產業結構[7,8,11]做為其他控制變量;μ表示地區效應;λ表示時間效應;ε為隨機擾動項。

(二)路徑機制檢驗模型

本文利用多重中介效應模型驗證數字經濟提升城市碳排放績效的路徑,設置方程模型如下:

λt+εit

(2)

(3)

其中M為本文選取的技術創新、產業結構優化、資源配置、多元化治理以及基礎設施建設等影響碳排放的中介傳導變量。

五、數字經濟發展對城市碳排放績效的影響效應

(一)數字經濟發展對城市碳排放績效的總體影響

通過多重共線性檢驗后,結合F檢驗和Hausman檢驗,本文選取面板數據雙向固定效應模型進行檢驗?；貧w結果如表2所示。

表2 基準回歸結果

回歸結果(1)顯示,在不考慮其他控制變量時,數字經濟發展水平對城市碳排放績效的影響系數顯著為正,數字經濟發展水平每提升1個單位,城市碳排放績效將提升0.038個單位,說明數字經濟發展能有效提升城市碳排放績效。

回歸結果(2)顯示,考慮其他控制變量后,數字經濟發展依然能有效提升城市碳排放績效?？刂谱兞康幕貧w結果顯示,提升城市數字經濟增長水平,將降低城市碳排放績效水平,數字產業化水平的提高,能夠減少經濟增長對能源消耗的依賴[4]。城市化水平的提高,短期內會伴隨著城市人口數量的增加,能源需求規模的擴展,從而促使城市碳排放的增多[14]。能源消耗與城市碳排放績效之間回歸系數顯著為負,因為城市能源消耗的增加,將導致城市二氧化碳排放量增加,不利于提升城市碳排放績效[15]。人口密度與城市碳排放績效之間回歸系數顯著為負,說明城市人口數量的增加,需要增加城市的基礎設施建設,由此會引致與之相關的鋼筋與水泥等高耗能與高污染產品需求的增加,從而引起能源消耗與碳排放的增多,將降低城市碳排放績效[13]。技術創新水平與城市碳排放績效顯著正相關,說明提高綠色技術創新水平,不僅提升了勞動生產效率,促進能源消耗與污染物排放的減少,而且提升了城市碳排放績效水平[8]。第二產業占比與城市碳排放績效水平之間的回歸系數顯著為負。因為提高第二產業的占比,會增加能源及原材料的消耗,不利于提升碳排放績效水平。外商投資對城市碳排放績效的影響并不顯著。提高環境規制強度可有效提升城市碳排放績效水平。

由于城市數字經濟發展水平與碳排放績效兩個核心解釋變量在本文中均為測算指標,如果僅采用面板數據模型進行回歸估計可能會導致內生性問題,為此,本文采用滯后的內生變量作為工具變量進行動態系統廣義矩估計?；貧w結果(3)顯示,數字經濟依然能有效提升城市碳排放績效,驗證了上述回歸結果的正確性。

(二)數字經濟發展對城市碳排放績效影響的穩健性檢驗與內生性問題處理

基于回歸結果穩健性的考慮,本文再次采用熵值法測算城市數字經濟發展水平。采用城市碳排放總量與城市國民生產總值比值衡量碳排放強度[14]。表3中(1)列與(2)列的回歸結果顯示,替換主要解釋變量與被解釋變量后,數字經濟依然能有效提升城市碳排放績效。

表3 穩健性與內生性檢驗結果

數字經濟發展與碳排放績效之間可能存在互為因果關系而導致的內生性問題。因為隨著政府對環保的重視與數字經濟發展水平的提升,碳排放績效水平會得到相應的提升。同時,為落實“雙碳”目標,企業可能會通過增加環保設備,擠占企業研發投資;也可能倒逼企業通過“創新補償”效應降低碳污染排放[8]。本文參考原毅軍和謝榮輝[16]的做法,將核心解釋變量與所有控制變量均滯后1期與2期進行回歸分析。該方法可避免當期碳排放水平對數字經濟發展的影響,從而克服反向因果導致的內生性問題。表3中列(3)與列(4)的回歸結果顯示,滯后1期與滯后2期的數字經濟發展水平依然能有效提升城市碳排放績效。

基于數字經濟發展主要依托互聯網等基礎設施的特征,本文以中國寬帶建設試點政策作為數字經濟發展的外生政策沖擊,探究支持數字經濟發展的政策能否有效提升城市碳排放績效[17]。本文選取2014年、2015年與2016年3批中國寬帶試點城市進行檢驗。表3第(5)列的回歸結果依然顯示,數字經濟能顯著提升碳排放績效,這進一步證實了數字經濟發展對碳排放績效提升的穩健性。

此外,為了更好地解決內生性問題,本文分別采用上一期城市互聯網用戶數據與樣本城市1984年城市年末郵電局數量、每萬人電話機數量為代表的郵電歷史數據的交叉項作為城市數字經濟發展水平的工具變量,采用兩階段最小二乘法(2SLS)對模型進行估計[18,19,20]。因為依托于互聯網技術、歷史郵局數量與電話機數量等作為數字經濟發展的根基,同時歷史郵局數量和電話機數量等與當今城市碳排放績效之間不具有明顯的聯系,可滿足工具變量的相關性與外生性條件。表3回歸結果列(6)與(7)表明,數字經濟依然能顯著提升城市碳排放績效,且分別通過了工具變量不可識別LM檢驗及弱工具變量F檢驗,再次驗證了本文研究結果的穩健性與可靠性。

(三)數字經濟發展對城市碳排放績效影響的異質性效應分析

為探討數字經濟對不同類型城市碳排放績效影響的差異,本文分別按照城市地理區位、城市發展類型、城市數字經濟發展水平與城市環境質量被重視程度等要素進行異質性檢驗。檢驗結果如表4所示。

表4 數字經濟對城市環境質量影響的異質性效應

1.城市地理區位

本文將樣本城市劃分為東、中、西三個區位城市,分組回歸結果如表4列(1)至列(3)所示?？梢园l現,東部與中部地區數字經濟發展水平顯著提升了該區域城市的碳排放績效,但其對西部地區城市碳排放績效水平的提升效果并不顯著。原因可能是東部與中部地區數字經濟發展相對較早,依托于大數據與互聯網等數字技術與傳統產業的融合程度較高,數字經濟帶來的碳排放績效紅利較好。西部地區數字經濟發展仍處于初級階段,數字基礎設施建設相對落后,數字經濟實體產業融合度較低,數字經濟對城市碳排放績效的提升效應并不顯著[21]。

2.城市發展類型

本文按照城市發展類型將城市分為資源型城市與非資源型城市?；貧w結果表4列(4)與(5)表明,非資源型城市數字經濟發展水平對城市碳排放績效的提升效果更加顯著。因為資源型城市的數字經濟發展水平相對較低,其產業大多以化石能源消費為主,屬于高污染與高能耗的資源型重工業,數字技術與這些產業發展的融合度較低,數字經濟發展的紅利尚未充分釋放[21]。

3.城市數字經濟發展水平

參考相關研究[7],本文將樣本城市劃分為智慧城市和非智慧城市。智慧城市即數字經濟發展水平較高的城市[7]。表4第(6)列與第(7)列結果顯示,智慧城市數字經濟發展水平可以在1%的顯著性水平上有效提升城市碳排放績效,而非智慧城市的數字經濟發展水平僅在5%的顯著性水平上提升城市碳排放績效。因為智慧城市能較好地享受到國家數字技術發展的政策支持,由此帶來城市數字經濟水平的快速發展與碳排放績效的提升。而非智慧城市的數字經濟發展仍處于起步階段,數字技術與實體經濟的融合尚未形成規模效應,數字經濟對城市碳排放績效的提升作用相對較弱。

4.城市環境監管強度

依據國家生態環保部公布的空氣質量重點監測名單包含的169個城市,本文將樣本城市設置為重點監測城市與非重點監測城市兩類。表4列(8)與列(9)的回歸結果顯示,相較于國家重點監測城市與非重點監測城市,數字經濟發展對提升國家重點監測城市的碳排放績效水平更加顯著。因為處于國家環境重點監測名單的城市對環境質量的管控更為嚴格,數字技術手段被廣泛應用于空氣污染防治中,因此城市監管強度對提升城市碳排放績效更為顯著[5]。

(四)數字經濟發展對城市碳排放績效影響的傳導路徑分析

前文機理分析表明,數字經濟發展主要通過技術創新效應、產業結構升級效應、優化資源配置、多元治理體系以及完善的基礎設施建設等賦能作用影響城市碳排放?；诖?本文采用多重中介效應模型(2)(3),驗證數字經濟發展對城市碳排放績效影響的傳導路徑。其中,設置的Bootstrap檢驗抽樣次數為2 000次,置信區間的置信度為95%[22]。

表5中回歸結果顯示,數字經濟發展能有效提高技術創新水平,促進產業結構升級,完善城市數字基礎設施。但數字經濟發展并不能有效提高資源配置效率,促進多元治理體系的形成。表5(6)列顯示,所有變量均能有效促進城市碳排放績效提升。

表5 數字經濟改善城市環境質量的路徑檢驗

表5下半部分報告的是Bootstra中介效應檢驗方法檢驗的結果?？梢园l現,除資源配置與多元治理體系外,其余變量中介效應顯著存在。經濟發展與資源環境之間的矛盾根本上取決于各類生產要素的配置組合模式及使用效率,互聯網作為市場經濟的資源配置新興工具,雖可以通過提高能源效率與資源配置效率減少碳排放,但是實現數字經濟發展的資源合理配置需要一定的時間,短期內其促進碳排放績效水平提升的效應不明顯。當前我國數字經濟發展雖拓寬了社會各主體參與環境治理的渠道,但還未推動以網絡公眾為主體的非正式環境規制的形成,進而未對碳排放績效提升形成多元化治理的協同效應。在上述多重中介效應模型中,其多重中介效應系數為0.292,直接效應系數為0.147,間接效應與總效應系數的占比為49.66%。

五、結論與政策啟示

本文在測算中國285個地級城市數字經濟發展水平與碳排放績效水平的基礎上,探討了數字經濟發展對城市碳排放績效的影響及其作用機制,主要結論如下:數字經濟發展對城市碳排放績效的提升具有顯著的促進作用,主要通過技術創新、產業升級與基礎設施建設等路徑實現,并且數字經濟發展對東部與中部城市、非資源型城市、數字經濟較發達城市與大氣質量重點監測城市的碳排放績效提升效果更加顯著。

本文主要政策啟示如下。第一,統籌區域協調發展機制,推進數字經濟平臺建設與應用場景發展。要持續推動以數字賦能為核心的傳統產業數字化轉型,促進數字技術在城市管理手段與管理模式的創新。通過社會資本合作與購買服務等方式,給予欠發達的中西部地區政策傾斜,以消解“數字鴻溝”、彌合生態文明建設的“人才鴻溝”,不斷完善區域數字經濟發展的軟硬環境,塑造數字經濟發展的新動能與新優勢,逐步將區域自然資源稟賦轉化為數字經濟發展的紅利。第二,深入推進能源革命,促進生產方式與生活方式的綠色轉型。立足區域能源資源稟賦,深入推進能源結構改革。在確保我國能源資源多元供應體系安全的前提下,通過建立與健全數字經濟與生態產業融合發展的激勵機制、評估機制與法律法規保障機制,持續推進區域數字經濟協調發展與應用場景建設,不斷推進綠色消費方式與生產方式的綠色轉型,充分釋放城市數字經濟發展的生態紅利。