数字经济改善了区域碳排放水平吗？——基于减排和增效两个视角

■杨洁 石依婷

一、引言

近年来，全球温室气体排放所引发的气候灾难已经严重破坏了人类的生存环境，全球变暖成为人类面临的巨大挑战。据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的《气候变化2021：公众摘要》显示，2020 年全球气温与19 世纪末相比上升了1.1 摄氏度。2015 年各国领导人参与制定的《巴黎协定》中提到要将全球气温的升温幅度控制在1.5摄氏度以内。就目前局势而言，气温上限很可能将在2030年被突破，这比IPCC 作出的预估提前了10 年。作为负责任大国，我国于2020年9月向全世界庄严承诺“中国将于2030 年实现碳达峰，2060 年实现碳中和”。当前，我国的主要任务是扎实推进低碳发展，以达成“双碳”目标的实现。因此，协调好发展与减排之间的关系是必然之举。

随着“大智移云”的兴起，数字经济逐渐渗透到社会生产、居民生活的方方面面，成为社会变革和经济高质量发展的重要引擎[1]。根据《中国数字经济发展白皮书（2021）》，2020 年中国数字经济保持9.7%的高位增长，数字经济规模高达39.2 万亿元，占GDP 比重已超过1/3[2]。当前，中国正面临着“双碳”目标与经济下行的双重压力，数字经济能否成为赋能绿色低碳转型的制胜法宝，以“减排”与“增效”双重红利来抵抗压力？在“双碳”目标的时代背景下探究上述问题的结论与内在机制，对于中国实现“碳达峰与碳中和”具有重要的现实意义。因此，本文基于减少碳排放、提升碳生产率两个视角来研究数字经济能否改善区域碳排放水平及其内在机制，为区域碳减排的实现路径提供政策依据和理论指引。

二、文献综述

（一）数字经济文献综述

当前，海量数据支撑着人们的生产与生活，让数字超越了其本身的传统意义，以互联网为主体的数字经济逐渐成为国民经济形态的重要组成部分[3]。数字经济的快速发展也引起了学术界的广泛关注，多数研究集中于数字经济基础及效应[4]，且以经济效应居多。数字经济的效应包括经济与社会两个方面。数字经济因其所具有的信息产品非争夺性、信息边际成本趋零、数字市场在线不在场、大数据为关键投入品的四大内生特征[5]，对区域与企业的创新效率[6]、生产效率[7]、产业结构升级[8]形成了正向的激励作用，从而进一步促进经济增长[9]与高质量发展[10]。随着我国从高速增长阶段转向高质量发展阶段，数字经济的社会效应也受到众多学者的关注。科学技术与数字化的快速发展给各个行业带来了巨大的冲击，以互联网、大数据为依托的数字经济不仅会对就业总量产生影响，还会改变就业结构，从而对整体的就业形势产生冲击。郭东杰等[11]通过对2011—2019年我国30个省的数据进行分析，发现数字经济会导致劳动力从低技术部门流向高技术部门，从第一、二产业流向第三产业，高学历人才也更容易在就业过程中把握新机遇。此外，部分学者开始就数字经济的环境效应进行探究，认为数字经济的发展能够减少污染物的排放，提高环境治理绩效[12]。如Li 等[13]通过对中国217个城市的数字经济与环境体系进行研究，发现数字经济能够显著降低PM2.5的浓度。

（二）数字经济与碳减排

已有研究对数字经济的碳减排效应进行了积极探索。大部分学者认为数字经济作为实现中国经济高质量发展的新型经济形态有利于促进低碳转型。首先，区别于传统的工业经济，数字经济的发展主要依托海量的数据资源以及强大的数字技术，能够有效减少化石能源的消耗，并且能够优化生产方式与工艺流程，提升能源的利用效率从而减少碳排放[14]。此外，数字技术既可以与传统行业相融合，推动传统行业的数字化转型，又可以催生新的服务行业使得产业结构高级化[15，16]。不论是行业升级还是新产业形成，都会使生产效率提高，资源错配概率下降，对能源的刚性需求减少，进而引导产业低碳转型和经济发展方式转变[17]。最后，数字经济的发展也会使得高技术部门内高学历高素质人才占比不断增加，这给新技术的产生创造了有利条件。而绿色低碳技术的产生能够有力推进传统行业向低碳生产和智能制造转变，优化资源配置及降低能源消耗量，从而减少二氧化碳的排放[18]。然而，也有部分学者认为数字经济本身就存在高碳负外部效应，因为数字经济发展所需要的数字基础设施建设正是数字经济的高碳来源[19]，认为数字经济对于碳减排存在负向影响。

综上所述，现有文献研究了数字经济对于环境质量的影响，但仍存在以下不足：首先，大多数学者更为关注数字经济与各类污染物排放量以及空气质量之间的关系，较少将数字经济与“双碳”目标结合起来。其次，没有从属性特质和资源禀赋等省份异质性层面出发，探究数字经济对“双碳”目标差异性特征的影响，容易导致政府制定政策时“一刀切”，脱离本地实际且执行效率低下。再次，虽然探讨了数字经济减少碳排放的实现路径，但是多数集中于技术创新、能源结构等因素，忽略了社会公众在其中所起的作用。最后，鲜有学者关注到数字经济对于碳生产率的影响，而是大多集中于数字经济的碳减排效应。基于此，本文从“碳减排”与“碳增效”两个视角来构建数字经济赋能“双碳”目标实现的分析框架，深入探究其内在机理，弥补了既有文献的不足。本文可能的创新之处在于：一是将碳生产率纳入研究，探讨数字经济对于“双碳”目标的影响。二是将社会公众纳入到作用机制中来，从社会公众环保意识与产业结构升级视角来探讨数字经济与“双碳”目标的逻辑机理。三是考虑了省份之间政府支持程度与资源禀赋的差异性，有益于不同省份制定出更加切实可行的政策措施来激发当地数字经济活力，助力绿色低碳转型。

三、理论分析与研究假说

（一）数字经济改善区域碳排放水平

数字经济改善区域碳排放水平，赋能“双碳”目标实现，主要通过以下三个路径：第一，数字经济能够提升政府环境治理能力。数字经济的特点是依托大数据收集技术，以信息为主要投入要素。政府通过发展数字经济可以有效增强信息搜集与整合能力，降低了碳信息的搜集与分析难度，进而有助于政府制定出更为科学、贴合实际的低碳环保政策与计划[20]。同时，运用先进的数字技术手段可以搭建一个高效的碳管理系统，显著提升其智能管理水平与碳监测管理能力，从而有助于降低碳排放水平[21]。第二，数字经济为能源消费清洁化与节约化发展提供了机遇。化石能源的燃烧是CO2的直接来源，也是碳排放的主要来源。数字技术本身并不依赖于传统化石能源的消耗，反而促使市场需求往绿色低碳方向转变，届时新能源、低能耗环保产品将会获得消费者的青睐[22]。数字经济所引起的能源消费总量下降以及能源结构优化，将有效抑制CO2的排放，从而有助于碳达峰碳中和目标的实现。第三，数字经济能够激发微观企业的绿色创新动力。数字经济与实体经济的融合必然会加剧市场竞争，而企业保持竞争优势的根本就在于技术创新。数字经济所具有的绿色属性，会使得技术进步更偏向于节能减排和绿色环保方式，而绿色技术进步正是降低碳排放强度、提高碳生产率的有效措施[17]。由此可见，数字经济可以通过提升政府环境治理能力、驱动能源消费绿色转型、激发企业创新活力来加快我国实现“双碳”目标的步伐。据此，本文提出研究假设1：

H1：数字经济发展能够改善区域碳排放水平。

（二）数字经济影响“双碳”目标实现的作用机制

产业结构升级以提高生产效率及优化产业结构为目的。数字经济影响产业结构升级的途径包括产业数字化与数字产业化两个方面。产业数字化的主要内涵在于将数字技术应用到传统行业的生产经营活动中，为传统行业提供数字技术、服务、产品，加强传统行业的基础设施建设，从而提高传统行业的智能化水平。数字产业化是指数字技术的发展催生了一批新兴产业，如以互联网等技术为主要驱动力的信息通信业、电子信息制造业等[23]。这些新业态的产生会导致我国产业结构由以劳动、资本密集型为主导转变为以技术密集型为主导。

我国的产业布局仍存在不合理以及第二产业高排放高污染的问题，这也是节能减排需要关注的重点领域。那么数字经济如何通过产业结构来推动“双碳”目标的实现？从产业数字化角度而言，区块链、大数据、人工智能等数字技术与第二产业的嵌入融合，有益于企业生产和研发活动的智能化、低碳化。传统制造业的升级改造能够减少高能耗企业的资源错配现象，减少企业产能过剩和生产损耗，从而减少生产研发过程中的碳排放量，提高碳生产率。从数字产业化的角度而言，数字产业化的过程必然伴随着企业技术创新，而在“双碳”目标的背景下，技术创新更倾向于往能源节约型方向发展[24]，这也就使得兴起的数字产业本身并非高碳行业，对能源的依赖程度不高，从而促使产业结构向低碳化转型。综上，本文提出研究假设2：

H2：数字经济能够通过推动产业结构升级来改善区域碳排放水平。

以大数据平台、云计算和互联网为代表的数字经济加速了社会信息的流动，且传播速度与传播范围都是其他传播途径所不可比拟的[25]。信息沟通效率的广泛提升能够使重大环境污染事件以及环境灾难信息更为快速全面地传递给社会公众，提升社会公众的环境意识和环境事件参与度[26]。

社会公众的环保意识越高，对政府和企业的环境监管力度就会越大，进而促使政府环境部门以及企业应用新技术对环境信息进行监控，处理突出的环境问题，降低二氧化碳等温室气体的排放，提升企业的碳生产率。另外，环保意识较强的居民往往低碳消费意识更强，会更偏向于绿色产品，也会引导他人低碳消费、清洁用能，倡导绿色生活。绿色低碳生活有助于居民在日常的衣食住行活动中降低碳排放。据此，本文提出研究假设3：

H3：数字经济能够激发公众环保意识，从而改善区域碳排放水平。

四、研究设计

（一）模型设定

为了考察数字经济对于“双碳”目标的影响，构建以下回归模型进行检验：

其中，Y为被解释变量碳排放量以及碳生产率；i代表省份；t代表年份；Dig代表数字经济发展水平；control 为控制变量；μi为省份固定效应；γt为年份固定效应；ε为随机扰动项。

根据前文的理论分析可知，数字经济可以通过优化产业结构和提升公众环保意识来助推“双碳”目标。为验证这一假设，本文依据温忠麟等[27]的中介检验模型，设定中介效应检验模型（M为产业结构与公众环保意识这两个中介变量）：

（二）变量选取

1.被解释变量

选取省份碳排放量和碳生产率作为被解释变量，从“减排”和“增效”两个层面来衡量碳排放水平。其中，碳排放量根据煤炭、焦炭、石油、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气十类能源的消费数据，结合《国家温室气体排放清单2006》公布的碳排放系数折合而成。碳生产率主要借鉴余姗等[28]的方法，用地区GDP除以碳排放量来衡量，各地区的GDP数据以2011年为基期进行平减。

2.解释变量

本文参照赵涛等[29]的做法测算数字经济发展水平。该测算指标体系分为互联网发展与数字金融两个维度。其中，互联网发展主要包括互联网相关产业产出、互联网相关产业就业、互联网普及率和移动电话覆盖程度四个二级指标。数字金融发展水平采用北京大学数字金融研究中心课题组编制的数字普惠金融指数衡量。最后，本文采用主成分分析法对以上指标进行降维和标准化处理。

3.中介变量

产业结构优化一般是指产业从低级形态不断向高级形态转化的趋势。目前，我国产业结构调整的重点就是逐步降低第二产业比重并提升第三产业比重。因此，本文采用第三产业增加值与第二产业增加值的比值来衡量产业结构，该指标越大则表示产业结构越高级。

公众环保意识体现了公众环境偏好，能够协调社会公众的环保行为，使其环保行为具有一致性。本文参考郑思齐等[30]的做法，基于百度指数平台，以“环境污染”为关键词，得到30 个省份的年均值，并以此来衡量公众的环保意识。

4.控制变量

根据相关文献[28，31，32]，本文选取对外开放程度、环境规制强度、市场化程度、基础设施水平、外商直接投资、人口密度作为控制变量。相关变量的定义见表1。

（三）数据来源

本文基于2011—2020年中国省级面板数据，探析数字经济的快速发展是否有利于中国降低碳排放水平。数据主要来源于《中国能源统计年鉴》《中国统计年鉴》以及各省份统计年鉴。

五、实证检验

（一）描述性统计

表2列示了主要变量的描述性统计结果。在我国30 个省份中（西藏除外），碳排放量的最大值为11.908，最小值为8.672，均值为10.435，标准差为0.736。碳生产率的最大值为2.232，最小值为0.127，均值为0.661，标准差为0.391。这表明我国各个省份的碳排放量居高不下，而碳生产率却普遍较低，说明我国正面临较大的减排增效压力。数字经济的最大值为5.483，最小值为-0.916，均值为0.928，标准差为1.234。这也意味着我国各个省份之间的数字经济发展水平存在较大差异。各控制变量的数据存在明显的差异，表明我国各省份之间的确存在发展不平衡的现象。

表2 描述性统计

（二）基准回归

表3是数字经济发展影响中国各省份碳排放量与碳生产率的基准回归结果。其中，（1）和（3）列展示了数字经济的发展对于碳排放量的影响，在依次加入控制变量并对省份和年份进行固定后，数字经济发展水平对应的系数显著为负。（2）和（4）列报告了数字经济的发展对于碳生产率的影响，根据结果可知，数字经济发展水平与碳生产率之间的系数显著为正。上述实证结果表明，我国发展数字经济可以有效减少二氧化碳的排放并提升二氧化碳的生产效率，能够切实从减排与增效两个方面助力碳排放水平的改善，从而验证了假设H1。

表3 基准回归

（三）稳健性检验

1.内生性处理

区域的碳排放水平可能会受到技术进步、能源结构调整以及各地颁布的环境政策的影响，而本文选取的控制变量无法涵盖全部影响因素。另外，省份的碳排放量以及碳生产率与数字经济发展之间可能存在一定的反向因果关系，这可能导致内生性问题。综合考虑以上原因，参考黄群慧等[34]的方法，采用1984 年每百人固定电话数与上一年全国信息技术服务收入的交乘项作为工具变量来处理这一问题。原因在于：历史上的固定电话数量会影响到现在的信息基础设施建设和互联网信息技术使用，而信息网络基础设施与数字经济发展之间有着紧密的联系，相关性条件得到满足。同时，1984 年各个省份中每万人固定电话数量并不会影响到现在各省份的低碳环保转型和生态环境。因此，其作为工具变量足够外生。

表4的（1）至（4）列依次为基于工具变量的回归结果。（1）和（2）列的“减排”结果显示，碳排放量与数字经济发展水平之间的系数分别在5%、1%水平上显著为负，与基准回归结果一致。这表明，为解决内生性问题而将工具变量纳入回归后，数字经济的快速发展仍能减少各个省份中二氧化碳的排放量。（3）和（4）列的“增效”结果显示，数字经济与碳生产率之间的系数均在1%水平上显著为正，这进一步验证了数字经济对碳生产率的提升作用。同时，基于排他性检验的F test of excluded instruments 与基于伪识别检验的Anderson cannon Corr.LM 均通过1%水平上的显著性检验。基于弱工具稳健性检验的Anderson-Rubin Wald test值分别为10.190与55.720，表明工具变量通过弱工具检验与外生性检验。

表4 工具变量回归

2.滞后一期

本文的解释变量为数字经济发展水平，考虑到数字经济对于碳排放与碳生产率的影响可能存在一定的滞后效应，为解决这一问题及进一步缓解模型的内生性，本文将滞后一期的数字经济发展水平纳入回归模型。结果如表5 的（1）和（2）列所示，当被解释变量为碳排放量与碳生产率时，滞后一期数字经济发展水平系数均在1%的水平上显著。结果与基准回归一致，证实了本文结论的稳健性。

表5 稳健性检验

3.改变时间窗口期

由于新冠疫情的暴发，2020年上半年绝大部分地区处于封控状态，大批企业停工，对数字经济的发展与企业的正常生产经营发展产生了极大影响。为了排除疫情对于结果的冲击，本文选择剔除2020年的数据后进行回归，回归结果如表5 的（3）和（4）列所示。结果与基准回归基本一致，证实了本文结论的稳健性。

4.改变样本容量

我国设立直辖市，是基于其在贯彻国家战略方针、引领地区经济发展等方面的考虑。因此其他省份与北京、天津、上海、重庆在四个直辖市在数字经济发展水平、经济发展等方面存在着较大差异。故本文剔除四个直辖市的数据后进行回归，回归结果如表5的（5）和（6）列所示。数字经济与碳排放量之间的系数显著为负，与碳生产率之间的系数显著为正。再一次验证了假说H1。

（四）作用机制探究

在对数字经济发展水平的减排增效作用进行验证后，对数字经济发展水平的减排增效能力的传导路径进行探究。中介效应的估计结果如表6所示。

表6 作用机制检验

以产业结构升级为中介机制的估计结果见表6（1）至（3）列。当被解释变量为产业结构升级时，数字经济发展水平的系数在1%的水平上显著为正，表明数字经济可以通过数字产业化以及产业数字化来促使产业结构朝着低碳绿色的方向转型升级。（2）列结果显示，当被解释变量为碳排放量CO2时，产业结构升级系数在5%的水平上显著为负，数字经济发展水平系数在10%的水平上显著为负。（3）列结果表明，当被解释变量为碳生产率时，产业结构升级的系数在1%的水平上显著为正，数字经济发展水平的系数在5%的水平上显著为正。综上所述，数字经济能够通过赋能传统行业特别是高碳行业的智能化发展与数字化转型，推动新型产业发展，从而助力各个省份实现碳减排与碳增效。假设H2得到验证。

以公众环保意识为中介变量的估计结果见表6（4）至（6）列。当被解释变量为社会公众环保意识时，数字经济发展水平的系数通过1%水平上的显著性检验，表明数字经济发展能够拓宽环境信息传播渠道、提升环境信息传播速度，从而增强社会公众的环保意识。（5）列结果显示，当被解释变量为二氧化碳排放量时，公众环保意识与数字经济发展水平的系数均显著为负。（6）列结果显示，当被解释变量为碳生产率时，公众环保意识与数字经济发展水平的系数均显著为正。综上所述，数字经济发展水平能够激发公众的环保意识，从而转变居民的消费倾向，促进居民的绿色消费，最终改善区域碳排放水平。

（五）异质性分析

1.资源禀赋

我国素来以地大物博著称，而资源禀赋是导致区域间产生差异与不公平性的主导因素，同时资源禀赋所产生的成本比较优势也会在一定程度上对产业的分工布局产生影响。本文将样本划分为资源型省份与非资源型省份分别进行回归。结果如表7（1）至（4）列所示，在资源型省份中数字经济的碳减排与增效效应更为显著。这是由于资源型省份中资源充足，所面临的能源短缺压力更小，因此该地区的资源与产业结构之间就会形成锁定效应与路径依赖，故碳排放量比较高。在资源型省份发展数字经济，能够加速产业发展与能源消耗脱钩，打破资源型省份产业低碳转型的桎梏，从而实现减少二氧化碳排放量，提升碳生产率的目标。

表7 异质性分析

2.政府支持水平

政府支持水平是各个省份数字经济发展的重要支撑，也是推动各省份实现碳减排与碳增效的关键因素。为了检验不同程度政府支持水平下数字经济对“双碳”目标达成的影响是否存在差异性。本文采用公共财政支出占地区GDP 的比重来衡量政府支持水平，并根据政府支持水平每年的中位数将省份划分为高、低两个子样本。结果如表7（5）至（8）列所示，相较于政府支持水平低的省份，政府支持水平高的省份发展数字经济更有益于改善区域碳排放水平。政府支持水平高，意味着政府能够为数字经济发展提供相应的资金支持，有益于基础设施的建设和数字技术的发展，为低碳绿色转型提供技术支持。另外，政府支持力度可以大大降低企业创新成本，成为企业开展绿色创新活动的强大支撑，从而能够有效减少碳排放量，提升碳效率。

六、结论与建议

数字经济投资能够在短期内拉动经济增长，对疫情期间的国民经济发展发挥了关键作用。在“碳达峰、碳中和”的大背景下，探究数字经济对中国各省份碳减排与碳增效的影响作用具有较强理论价值和现实意义。鉴于此，本文采用2011—2020年中国30个省份的面板数据，实证探究数字经济发展对省域碳排放水平的影响，并厘清了其中的作用机制。本文得到的结论如下：（1）发展数字经济能够有效增强低碳治理效能，数字经济能够降低二氧化碳排放及提升碳生产率，并且该结论经多重稳健性检验后仍成立。（2）机制分析表明，数字经济可以通过促进产业结构升级以及激发社会公众的环保意识来改善区域的碳排放水平。（3）异质性分析结果显示，在资源型省份以及政府支持水平高的地区发展数字经济，会更有益于降低碳排放量，提高碳生产率。据此，本文提出如下政策建议：

第一，加强对数字经济发展的政策引导与扶持，助力“双碳”目标达成。想要发展数字经济，就要夯实基础设施建设，提升云计算平台、大数据中心、5G基站等“新基建”的建设水平，为数字经济的快速发展打下坚实的基础。后疫情时代，数字经济关乎着国家发展大局，不仅要做好顶层设计还需要加强体制机制建设，以推动我国数字经济发展。一方面，利用大数据技术来辅助科学决策，提升社会治理的数智化水平，打破层级之间、地域之间、部门之间的信息壁垒，实现协同管理与服务。另一方面，利用大数据与云计算平台，加强政府监管体系的覆盖面与监管力度，实现全过程、全链条、全领域的监管与治理。

第二，以数字技术与数据要素支撑产业结构升级，发挥产业结构升级在数字经济与区域碳排放水平中的中介作用。一方面，加强大数据、人工智能等数字技术的创新应用，催生一批环境领域、低碳领域的新产业，加速产业结构低碳转型。另一方面，推动数字技术与传统行业间的深度融合，加速传统高碳行业的升级改造，优化资源配置，提升能源利用效率。

第三，利用数字经济充分调动公众主动关注环境信息、参与环境治理的积极性，从而推进碳中和、碳达峰的达成。政府可以打造一个碳信息平台，让社会公众能够及时知悉当地碳排放信息与低碳环保政策。此外，政府应该制定鼓励居民通过互联网平台参与低碳治理与监督的政策，打通政府与社会公众之间交流的渠道。对于有益的建议政府可以适当进行奖励，以提高社会公众参与的积极性。

第四，因地制宜，立足于省份间实际情况实施差异化的数字经济发展战略。一方面，政府制定的数字经济发展政策应该偏向于资源型省份，使其加快产业与能源脱钩的速度，破除资源“诅咒”，直接减少碳排量，提高碳生产率。另一方面，政府也应该加大力度支持数字经济发展与低碳减排的水平，加大对于新型数字基础设施建设的投资，降低数字技术门槛，激发企业创新意识，赋予绿色经济更大动能。