数字经济如何促进绿色创新——来自中国城市的经验证据

韦施威，杜金岷，潘 爽

(1.广东金融学院经济贸易学院，广东 广州 510521；2.暨南大学经济学院，广东 广州 510632；3.江西财经大学会计学院，江西 南昌 330013)

一、引 言

传统工业时代，以要素投入驱动的生产活动产生了大量污染排放，不利于经济的长期发展。近年来，我国积极响应全球绿色低碳发展趋势，主动布局和广泛参与国际领域的碳减排事业。“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念深刻指引着我国经济高质量增长，各地将绿色和创新摆在了发展的突出位置[1]。以技术进步支撑绿色发展成为经济社会发展的一大必然趋势，但目前绿色发展得到的技术支撑却较为不足：一方面，我国的整体创新水平呈现量多而质次的突出特征；另一方面，绿色创新占比不高，国家知识产权局的相关数据显示2014—2017年中国绿色发明专利申请量在发明专利申请量中的比重为6.2%，绿色专利占比总体专利为6.3%。由此可见，在构建绿色低碳循环发展经济体系、推动经济社会和生态环境协调发展的过程中，如何提升绿色技术创新的质量与比重是一个亟待解决的问题。然而，随着我国经济社会进入数字化时代，数字经济占经济总量的比重逐年扩大，已成为实现区域高质量创新及绿色发展的广袤沃土和支撑载体。一方面，数字经济提升了资源配置效率，降低了无效生产产生的污染排放；另一方面，数字经济与实体经济的融合发展促进了创新产出，提升创新效率并降低创新成本，成为解决环境问题的重要抓手。因此，数字经济对绿色创新的影响及其作用机制也成为本文的主要研究内容。

现有众多文献开始关注数字经济对经济社会发展的影响并从不同层面展开研究：在微观层面，数字技术促使要素成本降低和资源配置效率提升，推动企业技术扩散、创新产出增加和管理模式变革[2][3]；在宏(中)观层面，数字经济推动产业生态的融合创新，实现产业结构优化升级，并通过完善要素投入和技术进步促进经济高质量发展[4][5]。然而，鲜有研究从城市维度探讨数字经济的绿色创新绩效，其中的路径机理仍有待进一步辨析。

基于此，本文从城市层面探析数字经济发展对绿色创新的影响，主要边际贡献在于：第一，基于绿色发展视角揭示数字经济对绿色创新产出的影响，为数字经济的绿色效应提供崭新的中观层面经验证据；第二，考察数字经济对城市绿色创新具有的普惠功能，为数字经济推动区域协调发展提供理论支持和实践经验；第三，从市场潜力和区域金融结构等维度，挖掘并打通数字经济影响绿色创新的潜在机制和路径“黑盒”；第四，进一步探究数字经济对城市绿色创新的经济影响，深化认识数字经济的低碳价值和兼容反哺效能。

二、理论分析与研究假设

(一)数字经济与绿色创新

数字化浪潮下，数字经济带来了显著的赋能效应，为创新活动的有效突破开辟新的发展路径和可行空间[6]，拥有促进经济社会环境和谐共生与生态友好基础上激励创新的核心功能。首先，数字经济实现了高效率、低成本和较少资源损耗的技术创新。数字基础设施的逐步完善显著推动了创新频率提高、技术创新外延扩散、高端生产要素哺育和生产环节优化变革，产业生产效能和反应速率大为增强[7]，并在绿色创新基础设施不断建设夯实的过程中推动低资源消耗条件下的新价值创造[8]。其次，经济发展需以技术创新作为支撑，绿色技术创新实现实质性的可持续发展[9]。数字经济促进经济活动与资源环境的协调发展，在资源配置效率不断提升的过程中，高质量发展以绿色和创新作为关键引领激发了数字经济的绿色创新动能。绿色创新是综合考虑环境负担、借助新理念和新科技，通过减少环境污染和原材料与能源使用的技术创新产出[10][1]。Aaron和Jason(2016)指出数字经济的知识溢出效应倒逼产业体系内部的制造成本优化及降低，增强与外部环境的联动和响应能力，从而达到技术创新过程中生态环境治理与资源保护的目标[11]。Thompson等(2014)同样认为数字经济中日益创新的数字技术驱动中台功能建设和多维场景打造，有力地降低配置资源过程中的低效率和资源无谓损耗[12]。通过数字化建设，数字经济提升了资源整合效率和环境监测能力，成为绿色生产生活和优美环境的关键纽带[13]，实现绿色创新推动下的高质量发展。可见，数字经济突破了传统模式下的创新区间和产业结构，成为促进绿色创新高质量发展的关键路径。基于此，本文提出研究假设H1：数字经济的发展有助于提升城市绿色创新水平。

(二)数字经济对城市绿色创新包容性增长的普惠功能

城市作为区域经济发展的核心载体和构筑生态文明的前沿阵地，兼具激发创新动能和聚焦绿色发展的双重任务，在绿色创新的赋能下实现经济和环境效益的共同提升[14]。数字经济高效地聚合与配置了创新空间载体及创新资源，对城市创新的赋能作用较为明显[15]。数字技术创新具有的正外部性和空间辐射功能有效抑制了环境污染的发生，推动环境质量改善和经济高质量发展[16]。然而，在优化区域经济布局的过程中，我国依旧存在区域发展不协调的典型事实。“虹吸效应”使大城市汇聚了大量资源，小城市则受制于相对匮乏的资源禀赋，区域经济发展的差距进一步扩大，要素资源流失难以根本扭转，进而抑制了大城市周边中小城市的创新动能[17]。同时，区域城市间的“扩散效应”又推动经济活动向周边地区辐射渗透。大城市具有资金、人才、技术等优势，但也存在空间拥挤、劳动力成本高企等外部不经济因素。不论“虹吸效应”还是“扩散效应”，都是以传统经济要素转移作为重要手段，而数字经济的发展则使传统经济要素突破了时空的限制。

在数字经济融合渗透的背景下，中小城市通过数字网络平台提升了资源的可获得性。与此同时，中小城市生产生活成本低、空间延展性强等特点又与大城市形成互补，推动了数字产业与实体经济的耦合，提升中小城市发展数字产业的吸引力并增强其吸纳大城市资源的能力。一方面，中小城市的企业、人才依托数字经济的发展获得相应的资源支持，在一定程度上抑制大城市的虹吸效应，促进了当地创新能力的提升；另一方面，大城市部分产业存在规模不经济现象，可通过数字经济加速向周边中小城市转移。由于比较优势的存在，数字经济的发展能彰显中小城市特定领域的资源禀赋和要素优势，从而获益大城市的扩散效应，承接大城市相关产业的转移。同时，产业集聚可使相关产业形成规模优势，促进知识和技术的溢出效应，有利于创新水平的提升。基于此，本文提出研究假设H2：数字经济具有推动城市绿色创新的普惠性质。

三、研究设计

(一)变量定义与数据说明

为探索数字经济对绿色创新的影响，本文将2004—2016年中国285个地级市作为研究对象进行实证检验，主要变量的定义及数据来源如下：

1.绿色创新(GREINOV)。目前，衡量绿色技术创新的方法主要分为三种：一是从工艺和产品两个层面量度；二是采用DEA等方法测度绿色创新效率；三是采用绿色专利数量衡量。第一种为微观视角且无法推广至城市层面，第二种也难以分离出城市层面的绿色创新。考虑到绿色专利已实现对绿色技术创新产出更为直观的可量化[18]，因此本文参考董直庆和王辉(2019)的做法[19]，利用绿色专利的产出数量来衡量绿色创新。具体而言，通过搜集国家知识产权局公布的所有专利申请信息，并根据世界知识产权组织(WIPO)提供的绿色专利清单和国际分类编码，将其中的绿色专利申请量加总至城市层面并予以对数化处理。

2.数字经济(DE)。城市层面的数字经济发展水平测度尚未有统一的做法，考虑到数据的可得性并借鉴赵涛等(2020)的思路[5]，本文从互联网发展方面测度数字经济。具体而言，采用每百人互联网宽带接入用户数、计算机软件和软件业从业人员占城镇单位从业人员比重、人均电信业务总量、每百人移动电话用户数，并将这四个指标标准化后通过主成分分析方法得到数字经济发展综合指数。其中，互联网发展指标主要来源于《中国城市统计年鉴》。

3.中介变量(MED)。绿色创新的产出规模和技术扩散效果受到资源集聚、金融环境等多方面因素的影响，成为绿色创新有效突破发展瓶颈、促进生产效率提升与环境质量协调发展的重要抓手和关键路径[9]。资源与产业的聚合夯实了创新发展的基础，充分发挥其空间知识溢出和规模效应。银行是企业的主要融资来源之一，银行业竞争加强能释放足够的增量资金，为创新活动的持续开展提供稳定的资金供给。作为产业集聚和企业融资的重要解决路径之一，数字经济是推动发展方式绿色转换和优化经济结构的关键动能[20]。基于此，本文主要从经济集聚和银行业竞争等维度建立中介变量，探析数字经济作用于绿色创新的路径机制。

经济集聚(MPI)。参考梁婧等(2015)的方法[21]，本文以市场潜力指数(表示某一地级市与其他地级市的市场接近程度)作为经济集聚的指标。市场潜力指数越高，表示该市场的集聚程度越高。因此，本文采用市场潜力指数来衡量经济集聚，计算公式如下：

(1)

其中，MPI为市场潜力指数，Yit为i市在t年的总产值，Yjt为j市在t年的总产值，dii为i市内部距离，dij为i市与j市之间的距离。其中，内部距离采用Head和Mayer(2000)的方法[22]，其计算公式为dii=(2/3)(areai/π)1/2(areai为i市的面积)。

银行业竞争(BANK)。借鉴姜付秀等(2019)的研究方法[23]，本文基于银保监会关于银行机构的金融许可证信息，核算各家银行每个城市每年的分支机构数量，进而计算排名前四的分支机构占比作为银行业竞争的衡量指标。BANK越高，说明银行业集中度越高，反之则越低。

4.控制变量。参照叶德珠等(2020)及赵涛等(2020)的研究[24][5]，本文选择的控制变量包括产业结构(INDUSTRY，第三产业与第二产业的产值之比)、金融发展(FINDEV，贷款余额占GDP的比重)、人口规模(LNPEO，常住人口的对数值)、人口自然增长率(GROWTH)、财政科技支出强度(SCIEDU，政府财政科教支出占GDP的比重)、经济发展程度(LNGDP，国内生产总值的对数值)。

(二)模型设定

为检验数字经济与城市绿色创新之间的关系，本文设定如下的基准回归模型：

(2)

其中，GREINOV为绿色创新变量，DE为数字经济变量，CONTROL为控制变量组(本文使用双向固定效应模型，以缓解遗漏变量的内生性问题)，μi为城市固定效应，γt为年份固定效应，ε为随机误差项。此外，为消除城市之间异方差的影响，本文均采用稳健标准误。

为检验数字经济与城市绿色创新之间的作用机制，本文借鉴温忠麟等(2004)的中介效应模型[25]，通过逐步法进行分析并设定如下的模型：

(3)

(4)

(5)

其中，MED包含经济集聚和银行业竞争两个中介变量，其余变量与式(2)一致。

为检验数字经济对城市绿色创新的普惠功能，本文采用的调节效应模型设定如下：

(6)

其中，BIGCITY为调节变量(为中小城市周边大城市个数)。式(6)将调节变量与数字经济的交乘项纳入回归模型中，以考察虹吸效应和扩散效应对数字经济影响城市绿色创新的作用。

四、数字经济对城市绿色创新的影响

(一)基准回归

表1展示了数字经济对城市绿色创新影响的基准回归结果。本文采用递进式的回归处理方法，首先控制城市和年份固定效应进行单变量回归，其次分别单独控制固定效应并纳入相关控制变量进行检验，最后同时控制城市和年份固定效应再次进行回归检验。结果显示，数字经济对城市绿色创新的系数均显著为正，实证检验具有高度的稳健性，表明数字经济的发展确实明显促进了城市绿色创新产出的增加。标准化、通用化和模块化的数字技术以极低的成本在产业内部乃至跨产业间培育和扩散，带来了更高效的创新产出，数字经济的创新赋能效应愈发凸显。在此过程中，绿色技术创新作为清洁生产领域及末端治理环节的技术创新，通过减少资源非必要损耗和消除污染排放推动生态效率提升和经济“绿色”运行，从而实现高质量的绿色创新产出增长。

表1 基准回归：数字经济与城市绿色创新(N=3581)

(二)稳健性和内生性检验

本文采用城市绿色创新的申请量替换为授权量作为被解释变量(GREINOV2)，并将数字普惠金融纳入到主成分分析指标体系后测算并替换原有的数字经济发展指数作为解释变量(DE2)进行稳健性检验。其中，数字普惠金融来源于北京大学数字金融研究中心编制的数字普惠金融指数[26]。此外，考虑到绿色技术创新的长周期特征，为检验数字经济对城市绿色创新的动态效应，本文进一步对核心解释变量分别滞后1期和2期处理后再次进行检验。上述的稳健性检验结果与前文的基准回归估计基本一致，从而验证基准回归结论的稳健性(1)限于篇幅，稳健性检验结果未列示，作者备索。。

前文利用双向固定效应模型和稳健标准误进行检验，但可能存在的双向因果关系会对研究结论造成偏误。因此，本文借鉴赵涛等(2020)的处理方法[5]，利用各城市1984年每万人电话机数量为代表的邮电历史数据与样本对应上一年的全国互联网用户数的交乘项作为核心解释变量的工具变量。通过处理后发现，传统电信工具对当前城市绿色创新的影响微乎其微，满足工具变量外生要求；历史电信基础又是移动互联网等数字经济基础设施的根基，会对当前数字经济产生影响，在一定程度上满足工具变量的相关性要求。由于历史变量不随时间变化，无法控制城市固定效应，因此本文参考叶德珠等(2020)的做法[24]，将工具变量与年份虚拟变量交乘并进行两阶段最小二乘分析。在考察内生性的情况下，数字经济对城市绿色创新的助益作用依旧显著，再次佐证了研究结论的确当性和稳健性(2)工具变量均通过有效性检验。限于篇幅，内生性检验结果未列示，作者备索。。

五、数字经济促进城市绿色创新的普惠属性及环境异质性影响

(一)数字经济与城市绿色创新：基于普惠功能的考察

本文从两个维度考察数字经济对城市绿色创新影响过程中具有的普惠性质：综合考量城市间规模、资源禀赋差异和比较大城市与中小城市间的“虹吸效应”及“扩散效应”，以检验数字经济是否促进了区域协调发展。对此，本文将样本区分为大城市和中小城市并进行分组检验(见表2所示)。结果显示，中小城市数字经济对城市绿色创新的影响强于大城市，结构性变化检验支持上述结论。随着数字基础设施的逐步完善和数字技术应用的不断推广渗透，柔性通用技术在多主体间广泛的协同响应和精准发力成为现实，数字经济的赋能效应和普惠功能愈发凸显。在此背景下，中小城市借助数字化建设“红利”积极提升自身的资源可获得性和区域协作能力，优化了区域内城市间的互补成效。回归结果也表明，中小城市更为裨益于数字经济，依托数字经济的发展，通过技术创新实现经济结构转型，绿色创新的溢出效应得到较好体现，从而促进区域协调性发展。

结合上文的分析结果可以发现，中小城市确实享受了更多的数字经济红利，其原因可能是中小城市借助数字经济的力量克服了大城市的“虹吸效应”，甚至有可能增强了大城市的“扩散效应”。大城市对周边中小城市普遍存在“虹吸效应”和“扩散效应”。“虹吸效应”是指大城市凭借经济资源、人才资源等禀赋要素优势，将中小城市的经济要素源源不断地吸纳进来，从而阻碍中小城市的发展；“扩散效应”是指大城市由于空间限制及产业结构调整，将一些特定产业转移到周边中小城市，从而推动中小城市的发展[24]。新经济地理学理论认为绿色创新在空间范围内的辐射扩散及演化趋势受知识溢出效应和城市空间相互作用的影响[14]，城市规模差异和地理区位关联对区域资源流动和创新能效具有明显的导向性。本文通过城市经纬度数据测算城市间的经纬度矩阵，并分别计算中小城市周边100、200和300公里范围内大城市的个数，进一步考察大城市对周边中小城市的“虹吸效应”和“扩散效应”(回归结果见表3所示)。可以发现，周边大城市数量与数字经济的交乘项均显著为正，说明周边大城市个数越多，数字经济对城市绿色创新的作用越大。数字经济显著的空间穿透性和资源配置包容性缓释了城市间的资源禀赋差异，推动区域经济的协调发展，表明数字经济能克服大城市的“虹吸效应”、增强其“扩散效应”。

表3 数字经济与城市绿色创新：“虹吸效应”“扩散效应”与普惠性质的考察(N=3017)

(二)数字经济与城市绿色创新：基于市场化水平的考察

不同地区的市场化进程和发展水平存在显著的差异，市场化水平较高的地区一般更为注重对知识产权的保护和创新政策支持，从而富有成效地推动地方创新活动的开展[27]。对此，本文采用王小鲁等(2018)编制的中国各省及直辖市的市场化指数以表征区域市场化水平[28]，并以市场化水平差异进行分组检验(结果见表4所示)。可以发现，高市场化水平地区的数字经济对城市绿色创新的促进作用显著，而低市场化水平地区的影响则不明显。数据要素的市场化配置为数字技术的广泛运用和数字生态的不断完善提供了广阔的市场空间。较高的市场化水平加速了资源在城市间的流动配置并促进数字信息技术的融合渗透，有效降低了市场主体间的信息不对称和信息成本，市场主体的资源可获得性大为增强。与此同时，高市场化水平地区的市场监管较为完善，为进一步优化数据要素在市场中的配置功能，公共管理部门持续革新市场制度并改善制度环境，从而为数字经济培育诸多富有活力和创新突破的新业态提供稳定且优渥的外部环境。这些因素均为绿色发展背景下的城市创新活动营造了良好的外部环境和支持条件，进而提升数字经济对城市绿色创新的激励效果。

表4 数字经济与城市绿色创新：基于市场化水平的考察

六、进一步分析

(一)数字经济作用于城市绿色创新的路径机制

前文详尽刻画了数字经济对城市绿色创新的影响及两者之间的内在联系。数字经济通过数字技术纽带和数字生态场景赋能显著激活了市场潜力，并在金融结构逐步完善的过程中推动区域金融环境的日益优化。接下来，本文将重点分析其中的作用渠道和路径机制。

1.市场潜力提升，经济集聚效应凸显。表5报告了从市场潜力维度检验数字经济作用于城市绿色创新的路径机制。结果显示，数字经济显著推动了市场潜力的提升，加速区域经济的集聚，进而增益于绿色创新产出。在数字化、网络化的趋势下，经济发展突破原有的“地理空间集聚”界限，数字经济通过网络和物理空间的多维扩展大幅提升了产业体系的匹配度和兼容性。随着数字经济的发展，以数字技术为导向的资源配置创新模式突破时空藩篱，使经济要素充分流动。不同城市存在资源禀赋差异，依托于数字经济的发展，能较好地发挥各自的比较优势，吸引相关上下游产业集群。当产业集聚程度越来越高，规模经济的优势得到充分发挥，其外部性也显著促进空间知识溢出和产业结构升级。与此同时，规模经济的集聚效应促进了知识和技术的溢出，提升企业的创新能力和水平。随着经济规模增大，行业内竞争逐渐增强，在绿色转型升级的趋势下促使企业进行高质量绿色创新，以提升企业的市场地位和长期价值，增强企业的可持续发展能力和核心竞争力。

表5 数字经济作用于城市绿色创新的路径机制：经济集聚程度

2.金融结构逐步完善，优化资金支持效能。表6基于银行业竞争视角检验了数字经济对城市绿色创新的作用机制。可以发现，数字经济降低了银行业集中度，银行业竞争的加剧带来区域金融结构和金融环境的改善，从而推动绿色创新产出的增长。随着金融市场的不断发展及金融环境的持续改善，金融服务体系对创新的支持成效日益凸显。在数字经济快速发展的推动下，得益于大数据、云计算等数字技术的综合运用，以数字金融为代表的新兴金融服务业态重塑了传统金融业，以极低的成本和服务门槛精准对接并进一步延伸了金融服务触达的广度和深度[26]，带动经济的包容性增长。其中，通过数字经济赋能，银行业在数字金融服务模式的运用和数字技术的嵌入融合下面临的压力骤升，银行不得不改革自身、持续创新业务和提高服务实体经济的能效，从而增强自身的竞争力以保持盈利水平。此外，银行以数字经济为依托，改善信贷配给结构，缓解企业的融资约束。随着经济结构转型的持续推进，地方政府对区域绿色发展及节能减排提出更高的目标要求，而满足地方绿色发展要求的绿色信贷等新型业务则是日益激烈的银行业竞争下银行绩效提升的重要抓手。在此过程中，绿色信贷规模的逐步扩大成为企业绿色创新的重要资金供给来源，并作为创新活动的强劲支撑显著促进了绿色创新产出的增加。

表6 数字经济作用于城市绿色创新的路径机制：区域金融结构

(二)数字经济作用于城市绿色创新的经济影响

上述研究论证了数字经济助益于城市绿色创新的特征事实，那么能否通过创新水平的提升最终实现绿色转型和经济高质量发展？鉴于此，本文继续利用递归模型的研究思路，进一步检验数字经济与城市绿色创新在实现绿色发展层面的经济影响。对此，本文使用废水排放量(WATER)和二氧化硫排放量(SO2)衡量数字经济作用于城市绿色创新的经济后果(见表7所示)。结果表明，数字经济显著抑制了环境污染物和废弃物的排放，具有明显的绿色效应。模型(4)中绿色创新的回归系数不显著，且数字经济的回归系数呈现一定程度的下降，表明数字经济通过绿色创新影响废气排放的渠道效应较弱。数字经济可能通过其他途径(如提高全要素生产率)促进产业转型升级、降低废气排放，同样对环境优化效果明显。绿色创新发展的核心之一是减少资源损耗、提升资源利用率，而科技创新则是数字经济创新发展的关键动能。在创新主体多元化格局下，数字经济实现创新产出的有效转化，与实体经济紧密联系成为促进产业链和经济生态优化升级的重要渠道。数字经济在微观层面形成兼具均衡增长和长尾效应的规模经济和范围经济，并在宏观层面优化要素投入的资源配置路径，进而提升技术创新的激励效果[4]，成为推动绿色转型和经济高质量发展的中坚力量。

表7 数字经济绿色效应的经济影响

七、研究结论与政策启示

本文以中国城市层面数据为基础，刻画了“数字经济-绿色创新”之间的关系并探析其中符合经验逻辑的经济解释，得到以下的主要结论：第一，数字经济显著裨益于城市绿色创新产出，对中小城市的促进作用更为突出，抑制了大城市对周边中小城市的“虹吸效应”并增强其“扩散效应”，具有明显的普惠性质；第二，高市场化水平地区的数字经济对城市绿色创新的支持作用更大，市场调节功能和市场环境的优化巩固了数字经济的这种赋能作用；第三，经济集聚效应的提升和融资环境的改善是数字经济促进城市绿色创新的重要传导路径，并通过更为绿色环保的排放和产出实现经济的高质量发展。

本研究为我国坚持创新驱动发展、推动“数字中国”建设和绿色发展提供了经验证据，具有较强的启示作用和政策意涵。(1)提升对数字产业的扶持力度。加大对信息网络建设和应用的投资力度，加快数字化基础设施的全面覆盖，充分挖掘数字经济增长的新动能。(2)中小城市在数字经济及绿色创新发展过程中应予以差异化定位及战略选择。中小城市需积极拓展和提升产业转移的承接能力，实现低碳经济下后发地区优势产业与数字经济的深度融合。(3)持续优化地区宏观经济金融环境，夯实绿色高质量发展基础。为市场参与主体营造良好的公平竞争环境，引导构建产业绿色新生态；以数字技术引领金融服务能力提升，积极缓解融资约束和降低数字鸿沟，增强数字金融的资源配置功能。(4)加强绿色创新的政策指引。完善对绿色创新具有针对性的全方位公共服务，强化知识产权保护，通过数字化服务管理平台的持续完善提升政策支持的匹配度和精准发力点。