数字基础设施投入能否提高城市能源利用效率

靳景玉（教授），张媛媛

一、引言

党的二十大报告强调“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用”，提升能源利用效率已成为推动能源结构转型升级和高质量发展的关键环节。尽管近年来我国为转向绿色发展在能源技术、能源政策和国际合作等领域作了积极努力并取得显著成效，但经济体量大、人口多、能源消费结构高碳化、区域产业结构雷同、正在全面实现社会主义现代化等诸多因素导致我国对能源需求刚性增长短期内不会改变，这对“双碳”目标的实现带来了巨大挑战。

数字基础设施作为推进数字化、信息化发展的重要载体，在带动产业快速发展、拉动经济增长和加快“智慧城市”建设等方面发挥着积极作用。数字技术在节能减排领域也取得了快速发展和应用，这为科学准确预测能源消费、合理制定减碳政策提供了重要的技术支持，此外，数字基础设施投入还可通过变革生产方式、优化生产要素配置和促进绿色技术创新实现减少碳排放的结果（薛飞等，2022）。在科技革命和产业变革不断的今天，各个国家都在加速布局战略性基础设施，而我国早在2013 年7月就开始加快“宽带中国”研究部署，并在之后三年批复了117个示范城市（城市群）。因此，本文以“宽带中国”战略作为切入点，聚焦数字基础设施投入对城市能源利用效率（也称“能效”）的影响，并试图明确具体的影响机制和对不同城市政策效应的异质性。综合来看，现有文献大多研究数字基础设施在碳减排和产业升级方面的贡献，尚未涉及数字基础设施投入对城市能源利用效率的影响。与以往研究相比，本文的边际贡献主要在于：第一，首次考察数字基础设施投入与城市能源利用效率的因果关系，拓展了“宽带中国”战略的制度红利，并从市场化程度、产业集聚和绿色技术创新三个角度深入剖析且实证检验了数字基础设施投入提升城市能效的内在机制，成为相关研究的有益补充；第二，考虑了城市产业结构和资源禀赋差异，并从五大经济圈角度进行异质性研究，能够为城市差别化要素配置和发展方略提供政策启示；第三，基于“宽带中国”这一准自然实验进行实证检验，尽可能缓解了内生性问题，为“数字中国”建设提供了较可靠的经验参考。

二、文献综述

近几年，国内有关数字基础设施的研究热点已从传统的信息基础设施转移到数字经济、区域创新和高质量发展等领域，数字基础设施作为一种连接性资源，在推动要素互联互通、降低市场摩擦、提高城市间合作等方面充当着重要角色（种照辉等，2022），而“宽带中国”能进一步促进网络、服务与产业等各方面协同的战略意义与数字基础设施发展的内涵相契合（邓荣荣和吴云峰，2023）。因此，有部分学者利用“宽带中国”准自然实验的方法对数字基础设施建设的效应进行评估。宏观层面包括“宽带中国”示范城市的环境效应、经济增长效应（苏京春和张荀，2023）、区域创新效应（刘帅等，2022）、产业转型升级效应（袁航和朱承亮，2022）、要素配置效应、财政透明度提升效应（刘奥和张双龙，2022）等。例如牛子恒和崔宝玉（2022）利用272 个城市的面板数据做双重差分的准自然实验，得出网络基础设施建设能通过促进劳动力要素流动和产业聚集纠正劳动力错配。微观层面聚焦“宽带中国”战略施行对企业技术创新（徐扬和刘育杰，2022）、产能利用率（罗奇等，2022）和融资约束等方面的影响，例如孙俊成和李恒宇（2022）以2011 ～2018 年A股上市公司为研究样本，构建渐进双重差分模型后发现“宽带中国”战略的实施可以提高金融包容性、改善信息不对称，从而缓解企业融资约束。

国内外关于能源利用效率的研究进程不同。国外大多数学者注重能效测算体系构建和节能技术探究（Raquel和Luis，2020），研究已具有一定成熟度，而我国有关能效的研究还处在发展阶段。王丹枫（2010）指出，我国能源利用效率是多层次多尺度的复杂问题，能源利用效率是指一定量的能源要素投入所带来的经济产出量，对能源利用效率这一指标的衡量存在多种测算方式；蔡晓春和宋美喆（2009）用能源总消费量与国内生产总值的比值来表示；宋国君等（2010）从环境资源领域出发，基于能源平衡表按部门分解能效并进行标准化处理后得到地区能效综合指标，而目前被广泛使用的是基于投入产出的绿色全要素生产率（Kang，2012；黄和平和李莹，2023；李小胜和安庆贤，2012），该指标广泛考虑了“良好”产出和“意外”产出，避免了传统测量方法人为提高生产率增长的现象，并使衡量环境监管的实际经济影响成为可能。

与本文密切相关的文献主要探讨宏观层面数字基础设施投入对经济低碳发展的影响。景国文（2023）关注了“宽带中国”战略的减碳效应，并指出这一效应与网络宽带普及带来的技术创新和产业结构升级密不可分；Jin 等（2023）采用阈值、分位数和空间模型回归，研究发现数字基础设施投入只能为高低碳禀赋的国家和地区提供减碳推动力；岳立和苗菊英（2022）通过探讨黄河流域城市能源利用效率的内在驱动因素，发现能源经济效率的提升是推动能源利用效率提升的原动力，土地城市化水平、经济增长和技术进步均会影响城市能效；还有其他学者以地区人均碳排放量作为被解释变量，分析“宽带中国”战略的节能效应。这些文献为本文研究提供了重要思路和理论基础，同时明确了本文研究的能源利用效率为经济能源效率而非物理能源效率。

通过梳理上述文献发现，多数学者已经关注并研究了“宽带中国”战略的经济效应和社会效应，但对于其对城市能源利用效率的影响研究仍存在一定空间。因此，本文基于“碳达峰碳中和”的战略背景，探讨数字基础设施投入能否提高城市能源利用效率这一问题，旨在为数字新基建和“双碳”目标提供经验参考和启示。

三、理论分析与研究假设

（一）数字基础设施投入与城市能源利用效率

作为一种典型的俱乐部物品，数字基础设施具有外部排他性和内部非竞用性等特点，需要在政府和市场的协同下才能发挥效应，从而缩小“数字鸿沟”（李琬和张国胜，2022）。数字基础设施作为数据要素安全流通并有效利用的重要载体，其对城市能源利用效率的影响为多路径、多维度和多效应的（见图1）。数字基础设施投入带来的环境效应从能源供给和能源需求两个维度提升能效，要素配置效应、网络示范效应、创新效应等又间接推动产业结构升级，最终提升城市能源利用效率。

图1 数字基础设施投入提升城市能效的路径

首先，数字基础设施投入环境效应实现的直接路径体现在能源开发和利用层面。从能源需求侧来看，利用技术信息搭建能源管理平台进行集约化、规范化运作是转变能源结构的有效方式之一。立足于大数据信息技术，建立一个集多种能源生产、存贮、运输及交易于一体的能源管理系统，有助于加强对能源系统各环节全方位、全周期的控制，对于可再生能源进行合理储能、发电预测等灵活性资源配置，从而提高可再生能源消纳能力，降低其间歇性和随机性的不利影响；对于用户而言，借助信息化载体可实时采集、分析消费者用能数据，整合各类负荷资源从而达到满足需求侧的同时充分提高能源利用效率（蔡泽祥等，2018）；能源供给侧方面，依托数字基础设施集成清洁能源统一监控系统，通过建设叠光与叠风基站，增加可再生能源供给，降低城市化石能源利用比率，同时助推绿色能源开发和技术创新的实现，进一步盘活难利用能源。

其次，从数字基础设施赋能的间接路径来看，主要有新型产业发展、要素配置效率提升和传统行业转型升级三条路径。

第一，数字基础设施投入带动大量与以信息为基础的互联网、大数据、人工智能等相关的新型产业快速发展是城市能源利用效率提升的重要路径。数据要素具有可复制性和非排他性，该要素与传统生产要素组合形成数据收集、处理、分析、预测等一系列新的数字产业业态，数据要素直接参与生产发展几乎不直接损耗化石能源，且能带来较大的期望产出，有助于提升产业结构中的绿色产业占比。

第二，要素配置效率提升是助力能源利用效率提升的另一间接路径。数据要素的连接性、正外部性等特征间接融入生产、经营、管理和消费等环节，改造甚至颠覆传统产业的生产方式、组织方式，优化生产要素的配置效率，发挥其对提高生产效率的乘数作用，进而推动全价值链协同，将能源资源最大化利用。

第三，传统行业转型升级是城市能源利用效率提升过程中不可或缺的一环。企业作为提高能效的主体，数字基础设施投入推动产业结构高级化、绿色化转型是城市迈向绿色发展的另一重要路径。数字基础设施带来的有效信息传播加快消费理念转变，环境责任感能有效提高消费者对绿色产品和服务的购买意愿，促进需求端消费模式绿色转型，进而倒逼传统行业结构调整；对产业本身研发制造环节而言，数字基础设施的集成应用有利于建立协同性创新模式，为生产制造的各个环节提供充分的智能技术支持，显著改进生产工艺，淘汰落后产能，推进资源要素向高效率部门转移，全链条整合带来的技术和规模效率提升最终引致各部门生产率共同提高，第三产业比重增加的产业结构升级和传统产业数字化转型共同减少工业“三废”排放，降低单位能耗，从而提升能源利用效率；另外，信息机制的建立使金融机构对企业的经营环境、ESG 信息、盈利能力等状况有更加清晰明确的认知，引导资金向绿色优质企业倾斜，从而间接加快绿色技术创新和产业结构升级（Lei 等，2022）。数字基础设施投入的溢出效应改善区域绿色发展环境，最终带动区域能源利用效率提高。

因此，本文提出如下假说：

H1：数字基础设施投入能够有效提升城市能源利用效率。

（二）调节机制分析

数字基础设施建设带来的信息化发展直接或间接影响了城市能源利用效率，但前者对于后者的提升程度还受当地市场化程度（史丹和李少林，2020）、产业集聚水平和绿色技术创新强度（何理和冯科，2020）等因素的作用。

市场化程度反映了市场化体制机制对资源配置的敏感程度，一般而言，市场化程度越高，竞争越充分，对各类要素的配置效率越高。为了能在市场中抢占更多份额，企业一边加强技术进步以增加产品附加值，一边利用信息要素寻求更多融资主体，以此构筑产品技术的“护城河”（张治栋和张凯，2023），这一过程实质上是企业优胜劣汰的筛选过程，保留高附加值的技术密集型企业，淘汰落后产能，避免能源要素过多停留在高耗能行业，能显著减少污染物排放从而提升绿色创新效率。但我国经济发展过程中市场化与政府干预的矛盾始终存在，GDP 考核机制下部分政府官员为追求短期增长数据，盲目引进外商直接投资而忽视能耗，加大地上物基础设施建设支出而挤压环保资金，政府干预对能耗的负面影响会降低市场化进程对绿色技术创新的正外部性。因此，政府与市场的有效协调是提升能源利用效率的重点之一，政府需在留有余地制定目标、转变自身职能（杨晓萍，2006）、避免政治关联带来的资源配置扭曲等方面作出努力从而降低地区能耗。鉴于此，本文提出如下假说：

H2：市场化程度在数字基础设施投入提升城市能源利用效率的过程中起到正向调节作用。

产业集聚的外部性大致可以分为技术外部性和金融外部性两大类。技术外部性通过激烈竞争效应、协同合作效应和规模经济效应提升绿色创新效率（王晗和何枭吟，2022）；金融外部性则主要通过缓解内外部融资约束降低经营成本。能效降低重点关注产业集聚的技术外部性。对集聚区内的企业而言，数字基础信息投入带来的知识溢出效应使企业之间高度专业化的知识、技术和经验快速传播，企业知识累积促进技术创新，集群的规模扩张在短期内也能迅速吸引资金和要素流入，降低企业绿色创新成本。有研究认为，受知识流动的影响，制造业集聚可以提高企业的科研实力和自主创新能力，从而减少生产过程中的二氧化碳排放，提高能源利用效率（曹泽等，2022），生产性服务业集聚对碳排放的影响有空间溢出效应，专业化集聚在短期内可降低碳排放水平（丁凡琳和赵文杰，2023）。因此，本文提出如下假说：

H3：产业集聚在数字基础设施投入提升城市能源利用效率的过程中起到正向调节作用。

数字基础设施建设的正向技术创新效应已得到许多研究的证明（Fukuyama和Weber，2009），数字基础设施经济便捷、高效共享的特点能降低绿色技术创新要素的流动成本，在生产端为已有或潜在的创新主体提供了科学的决策工具和大量信息参考，有效整合市场创新资源，大大降低了创新创业的试错成本；在消费端催生了消费者新兴消费需求，倒逼供给端产业模式变革。结合前文可知，绿色技术创新是提升能源利用效率的重要因素。肖仁桥等（2023）将绿色技术创新分为改进型和发明型两类，认为发明型绿色技术创新对碳绩效的提升更显著，从作用维度来看，绿色技术创新通过绿色设计、工艺改进、推广绿色标准来降低单位能耗，同时，制造过程的绿色环保与污染控制技术、绿色回收处理与再循环技术、清洁能源技术等绿色创新技术的应用能很大程度地降低碳排放，助推企业从节能减排维度减少绿色全要素生产率的非合意产出；绿色技术创新亦能从价值链攀升维度提高能源利用效率，企业价值链的攀升不单依靠微笑曲线两端的高附加值部分获取利润，提高生产率和能效以此降低成本获取更多利润也是一条可以实现的路径（韩军辉和闫姗娜，2018），企业争相通过绿色技术创新拓展低能耗、低污染生产链条攀升价值链对能源利用效率提升意义非凡。因此，本文提出如下假说：

H4：绿色技术创新强度在数字基础设施投入提升城市能源利用效率的过程中起到主要的正向调节作用。

四、研究设计

（一）数据样本

本文的研究样本包含283个地级市及以上城市，并将“宽带中国”战略的实施作为准自然实验。参照2014 ～2016 年国家工业和信息化部先后发布的三批总计117 个“宽带中国”示范城市（城市群），最终得到107个试点城市作为实验组，其余176个城市作为控制组①。为避免重大外生冲击事件的影响，本研究的时间范围为2009 ～2019年。

数据处理方面：（1）能源消费量数据来自历年《中国统计年鉴》《中国城市统计年鉴》和《中国城市建设统计年鉴》，借鉴吴建新和郭智勇（2016）的做法，各城市的能源消耗等于电能、煤气和液化石油气、交通运输和热能消耗产生的碳排放总和，并根据IPCC 公布的能源转换系数方法统一核算为万吨标准煤，工业“三废”数据来源于CEIC（司尔亚司有限公司）数据库；（2）地区生产总值、人均地区生产总值数据均以2009 年为基期进行价格平减，控制变量中表示创新水平的专利授权数来源于CNRDS 中国研究数据服务平台，测算能源利用效率的投入产出数据和其余控制变量数据皆来自于《中国城市统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国环境统计年鉴》等，个别年份缺失的数据采用线性插值法补全，并对样本中所有连续变量进行上下1%的缩尾处理。

（二）模型构建

本文采用包含个体固定效应和时间固定效应的渐进DID 模型估计“宽带中国”试点对城市能源利用效率的影响效果，参考史丹和李少林（2020）的研究，构建模型如下：

其中：i，t 分别代表城市和年份；gtfpeit 为被解释变量，表示i 城市t 年的能源利用效率；broadbandit代表“宽带中国”战略实施与否的虚拟变量；controlit为随时间和个体变化的控制变量组；μi和γt分别表示城市个体固定效应与年份固定效应；εit为随机误差项。

（三）变量说明

1.被解释变量：城市能源利用效率（gtfpe）。在经济范畴，各个投入产出相互作用的绿色全要素能源利用效率被更多学者普遍使用（原毅军等，2012）。因此，本文分别以各城市能源消费量、劳动和资本作为投入，地区生产总值作为期望产出，工业二氧化硫、工业废水和工业烟粉尘排放量作为非期望产出。其中，劳动投入用年末单位从业人员数表示，城市资本存量借鉴单豪杰（2008）的“永续盘存法”进行计算，并以2009年为基期平减。借助规模报酬可变的SBM-GML全局参比指数法测算各城市的能源利用效率。

2.核心解释变量：“宽带中国”战略（broadband）。通过设置虚拟变量的方式区分“宽带中国”战略实施与否，若城市i 在第t 年入选了“宽带中国”战略试点，则该城市第t年及以后年份均赋值为1，否则赋值为0。将尚未入选“宽带中国”示范城市的均设置为0。以城市类型虚拟变量（treatt）和政策实施时间虚拟变量treatt及timet的交互项（treatt×timet）表示“宽带中国”示范政策，即数字基础设施投入的代理变量。

3.调节变量：市场化程度、产业集聚水平和绿色技术创新强度。市场化程度是反映市场对供求变化敏感程度的指标，发育完善的市场环境为数字化基础设施与产业融合、优化资源配置、推进城市绿色转型提供了良好的介质。因此，本文分别采用市场化进程得分、政府与市场关系得分、非国有经济发展得分、产品市场发育得分、要素市场发育得分、中介组织发育和法律得分六个指标来衡量市场化程度，数据来源于王小鲁等（2021）主编的《中国分省份市场化指数报告（2021）》；在产业集聚水平测度方面，本文运用如下Hagate区位熵公式进行计算：

其中：qij 表示j 地区i 产业的相关指标，通常采用就业人数、产业产值、新产品销售收入等指标；qj表示j 地区所有产业的指标；qi表示全国i产业的指标；q表示全国所有产业的指标，本文选用第二产业和第三产业从业人员指标测度。绿色技术创新方面，与绿色实用新型专利和外观设计专利相比，绿色发明专利具有更高的技术含量和创新水平，因此本文以绿色发明专利申请量/专利授权量来衡量绿色技术创新强度，其中各地区绿色发明专利申请量来源于CnOpenData中国绿色专利数据库。

4.控制变量。考虑到可能影响城市能源利用效率的其他因素，本文选取的控制变量如下：经济发展水平（lnprgdp），以城市人均GDP 的对数值测度；就业结构（emp），用城市第三产业从业人员占城市就业人员的比重衡量；创新水平（lnip），采用城市专利授权数的对数值衡量；金融发展水平（fia），以各城市年末金融机构各贷款余额与地区生产总值的比值表征；能源消费结构（ecs），用全社会用电量标准煤与城市年平均人口的比值测算，表示人均电力消费量；对外开放度（fdi），用城市当年实际使用外资金额与地区生产总值之比表示。另外，还考虑年份固定效应（yearfix）和个体固定效应（idfix）。

五、实证结果及检验

（一）描述性统计

主要变量的描述性统计结果见表1。结果显示，各个变量的标准差数值较小，表明数据整体稳定；城市能源效率的最值显示，有些城市能够将投入要素产出最大化，但有些城市投入要素的利用效率仅有0.2，这为本研究提供了空间。

表1 主要变量的描述性统计

（二）基准回归结果

表2汇报了对基准方程的回归结果，其中第（1）（2）列为固定了时间和个体效应的回归结果，无论是否加入控制变量，broadband的估计系数均显著为正，说明“宽带中国”战略试点的实施有助于提升城市能源利用效率，且相较于非试点城市的能源利用效率提升了4%。为提高回归结果的稳健性，第（3）（4）列进一步加入以地区为聚类变量的聚类稳健标准误，回归结果依旧显著，说明“宽带中国”战略对城市能源利用效率有所改善这一结果是可信的。H1得到验证。

表2 基准回归

（三）平行趋势检验

平行趋势检验作为使用双重差分模型的前提假定，有助于进一步考察“宽带中国”政策效应的真实性，实验组和控制组在政策时点前需满足“共同趋势”假定，即是否为试点城市的能源利用效率无显著差异。在渐进DID模型中，实验组中各城市受到的政策冲击时点不同，因此需要引入有限个时间虚拟变量来确定政策实施的相对时点，构建如下动态效应模型来判别“宽带中国”战略实施前的平行趋势：

其中，ur、u0和us分别为“宽带中国”战略实施前、实施中和实施后的虚拟变量，u=1时为实验组，u=0则代表控制组，该模型关注政策实施前后实验组和控制组的gtfpe值是否一致，其余变量同（1）式。此外，本文主要选取政策实施前四年和后五年的样本来考察动态效应。

图2 展示了在95%置信区间内虚拟变量的系数估计值α。从图中可以看出：在“宽带中国”战略实施前四年的αr均不显著且变化趋势相对平缓，实验组和控制组的能源利用效率无显著差异，满足平行趋势假定；“宽带中国”战略实施后t+3 期的αs显著为正且之后政策效应不断强化，表明“宽带中国”战略效果存在时滞，这一结果符合客观现实，即“宽带中国”建设是一个长期战略，数字基础设施投入初期试点城市缺乏相应的配套设施和建设经验，短期之内存在一定的政策响应时间，但从长期来看，“宽带中国”战略显著提升了城市能源利用效率。

图2 平行趋势检验

（四）安慰剂检验

评估DID估计有效性的另一种检验方法为安慰剂检验。考虑到城市能源利用效率的提升还有可能归因于除“宽带中国”战略实施以外的某些随机因素，本文通过生成随机实验组的方式对基准回归效果进行安慰剂检验。在保持政策冲击时点不变的情况下，随机抽取实验组做基准回归，重复进行500次并提取安慰剂结果系数。图3汇报了随机化处理组后的估计系数与P 值分布，曲线是估计系数的核密度分布，其中估计系数大多集中在［-0.025，0.025］这一区间，原模型的估计系数0.04相对而言是一个显著的异常值，且大部分估计系数在10%的水平上不显著，这意味着“宽带中国”战略对城市能源利用效率的政策效应未受到其他未被观测因素的影响。

图3 安慰剂检验

（五）稳健性检验和内生性检验

本文主要运用以下4 种方式对数字基础设施的城市能效提升效应进行稳健性检验：（1）选取能源消耗总量除以人均GDP 的对数值即能源强度（energy intensity）来替代原有的被解释变量；（2）控制试点城市选取的非随机性，包括加入互联网用户数和土地城市化水平指标作为评选试点城市的先决条件回归、PSM-DID 回归两种方式；（3）剔除北京、天津、上海和重庆四个直辖市和核心省会城市后重新估计；（4）将虚拟政策实施时间提前两年进行回归。上述四种方式的回归结果均通过了检验。此外，本文还选取城市年度降水量的对数为工具变量进行内生性检验，结果表明在一定程度上控制实验组城市选取的内生性问题后，“宽带中国”战略依旧可以提高城市的能源利用效率。

由于篇幅限制，稳健性检验和内生性检验的结果未列出，留存备索。

六、进一步讨论

（一）调节机制检验

参考张治栋和张凯（2023）的研究方法，在基准回归模型（1）的基础上构建如下机制检验模型进行显著性考察：

其中，moderator variableit为调节变量，其余变量定义同（1）式。表3为市场化程度对宽带中国战略与城市资源利用效率关系的调节机制检验结果。表3的结果显示，数字基础设施投入、数字基础设施投入与调节变量的交互项对城市能源利用效率的影响至少在5%的水平上显著为正，说明“宽带中国”战略对城市能源利用效率的提升程度在市场化调节下显著增强了。其中，政府与市场关系的改善更有利于“宽带中国”战略提高城市能源利用效率这一效用的发挥。这与前文理论分析得出的结论一致，即政府对市场的干预程度降低有助于提高资源和要素的高流通性，从而缩小数字鸿沟，加快城市绿色转型。H2得以验证。

表3 调节机制检验：市场化程度

“宽带中国”战略的提出本意欲促进生产要素集约化和协同化发展，本文接下来探讨“宽带中国”战略实施是否能通过产业集聚的调节来提高能源利用效率。将第二产业集聚水平和第三产业集聚水平作为调节变量嵌入（4）式进行估计，结果如表4 所示。第（1）列结果显示，数字基础设施投入、第三产业集聚水平及两者的交互项皆显著为正，这表明数字基础设施投入在第三产业集聚的影响下提升能源利用效率这条路径是可信的，第二产业集聚也显示出了同样正向的调节作用，H3得证。但调节变量本身的回归系数为负，这一结果与部分学者如江三良和邵宇浩（2020）的研究相反，对于第二产业集聚能否降低碳排放量这一问题各学者的看法不一，这可能是因为产业集聚与环境污染呈倒“U”型关系，只有当技术创新能力跨越一定的门槛值时，工业集聚才能对能源利用效率产生积极影响。城市绿色创新强度对基准回归效应的调节结果见表4第（3）列，交互项的估计系数在1%的水平上显著为正，且估计系数值大于代表市场化程度和产业集聚水平的交互项系数，这证明数字基础设施投入对城市能源利用效率的提升作用主要是通过绿色技术创新得以实现，这与H4的观点一致。

表4 调节机制检验：产业集聚水平和绿色技术创新强度

（二）异质性检验

“宽带中国”作为一项抢占新一轮科技和产业变革制高点的信息化战略需要，对我国各城市能源利用效率的提升作用往往受制于地区层面固有因素的影响，本文将从地区产业结构异质性、资源禀赋异质性和五大经济圈异质性三方面进行考量。

1.产业结构异质性检验。本文借鉴袁航和朱承亮（2022）的研究和计算方法，从产业结构合理化和产业结构高级化两个维度对地区产业结构水平进行度量。产业结构合理化指数借鉴泰尔指数计算方法，刻画三大产值结构和就业人员结构的偏离程度，该指数越接近于0，说明该城市有较强的产业转换能力和市场适应能力，产业结构越均衡，反之则产业结构不合理；产业结构高级化指数采用三大产业份额占比与各产业劳动生产率的乘积加权测算，该指数更加注重产业结构优化的动态过程，数值越大表明该城市劳动生产率较高的产业越多，产业结构层次越高。同时，借鉴李广昊和周小亮（2021）的分组方法，以各地区政策冲击前一年的产业结构合理化和高级化指数的均值作为分组依据，当某城市产业合理化指数低于均值，将其归类为“产业结构更合理城市”，反之则归为“产业结构较不合理城市”；同理，产业结构高级化指数高于均值的归于“产业结构高水平城市”、低于均值的归类于“产业结构低水平城市”。

表5报告了不同分组的估计结果，从第（1）（2）列的结果可以看出，“宽带中国”战略的实施对产业结构高水平城市的能源利用效率有显著提升作用，但对产业结构低水平城市的能源利用效率却呈现出明显的不利作用。这一表现和产业结构与能耗之间表现出先增加后减少的倒“U”型关系有关（付子昊和景普秋，2022），产业结构高水平城市相较于其他城市多技术密集型和知识密集型等高劳动生产率产业，该类产业本身对能源依赖较低但偏好于采用数字信息来促进产品迭代和技术创新，因此产业结构高水平城市可以更好地体现“宽带中国”的政策效应；产业结构低水平城市在促进产业结构由一、二产业向第三产业转变的过程中存在较长时间“量”的积累，企业技术优化的试错期一定程度上需要更多能耗，“宽带中国”等外部基础设施的投入反而会降低能源利用效率。第（3）列和第（4）列的结果表明，“宽带中国”政策效应仅对产业结构合理化水平更高城市显著，该政策对产业结构均衡城市能源利用效率的改善远远高于产业结构不合理城市。这可能是因为产业结构合理化水平高的城市资源流动性强，能更快调动资源响应政策，人力资本、制度设施等配套条件协同度高，有助于较快提升产业内部技术，从而降低单位能耗；而产业结构较不合理城市要素配置效率较低，企业生产具有高耗能、高成本的特征，各类产业集中度低，短期内无法借助数字化基础设施突破技术壁垒从而提高生产效率和能效。

表5 “宽带中国”战略对城市能源利用效率影响的异质性检验：产业结构与资源禀赋视角

2.资源禀赋异质性检验。城市资源禀赋异质性方面，本文根据国务院印发的《全国资源型城市可持续发展规划（2013-2020 年）》，将所有样本城市划分为115 个资源型城市和168个非资源型城市。表5第（5）（6）列的结果显示，“宽带中国”战略在非资源型城市的政策效应更显著，这可能是因为资源型城市是以矿产等自然资源开采、加工为主导的城市，该类城市作为我国重要的能源资源战略保障基地，第二产业在相当长的时间内处于主要地位，城市转型周期长、难度大的同时还面临经济增速减缓、生态环境破坏、空间规划不合理等问题。因此，尽管数字基础设施的建设可一定程度缓解高耗能压力，但能源依赖型经济发展模式无法凸显政策的正面效应。

3.五大经济圈异质性检验。区域经济圈目前已成为我国经济发展的增长极（“经济带”“都市圈”等在下文统一使用经济圈概念）。长三角经济圈、粤港澳大湾区以及京津冀、长江中游和成渝双城经济圈作为区域经济发展最活跃的“五朵金花”，拥有良好的分工协作和辐射带动作用，能够实现更大范围的资源优化配置，从而产生经济集聚效益。本文根据国务院印发的各个规划纲要对样本城市进行匹配和分组回归（其中长江中游经济圈不含仙桃市、潜江市和天门市）。表6 的结果显示，除成渝双城经济圈外，其他四大经济圈的数字基础设施投入都能在至少10%的置信水平上显著提高能源利用效率，且粤港澳大湾区、京津冀和长江中游经济圈核心解释变量的估计系数均大于0.1，显著高于基准回归结果的估计系数0.04，这也从侧面印证了区域联动下的数字基础设施投入能得到更充分的利用，创造更多经济价值。但这一结论在成渝双城经济圈并未得到充分验证，可能有以下两点原因：一是样本数据仅停留在地级市层面。《成渝地区双城经济圈建设规划纲要》包括了重庆市27 个区县和四川省15个市，但“宽带中国”战略试点重庆市仅有四个市辖区入选，因此为保守估计，本文并未将重庆市列入“宽带中国”试点城市，可能导致估计偏误；二是成渝双城经济圈中四川省广安市、南充市、自贡市、达州市、雅安市等多个城市为资源型城市，其中广安市、自贡市、达州市、雅安市作为现阶段我国能源资源安全保证的核心区，资源仍持续稳定开发，数字基础设施投入对该类城市的能效提升作用无法凸显，这与前文资源禀赋异质性的结论一致。

表6 “宽带中国”战略对城市能源利用效率影响的异质性检验：五大经济圈视角

七、结论与建议

（一）研究结论

本文立足城市层面，运用渐进双重差分模型就数字基础设施投入能否提高城市能源利用效率这一命题进行了全面细致的研究。主要结论如下：（1）在经过平行趋势检验、安慰剂检验、内生性问题探讨、更换被解释变量等一系列稳健性检验之后发现，无关经济发展水平和城市化水平等外在因素，数字基础设施投入均能有效提升城市能源利用效率；（2）对市场化程度、产业集聚水平和绿色技术创新强度做了影响机制分析，发现数字基础设施投入对能源利用效率的提升效果受到这三种因素的影响，其中绿色技术创新强度的调节作用最显著；（3）考虑到城市客观存在异质性，以产业结构、资源禀赋差异和样本所处经济圈作为分组依据进行异质性分析发现，在产业结构合理化和高级化层次更高的非资源型城市，数字基础设施投入对能源利用效率的提升作用更显著。“宽带中国”战略背景下，粤港澳大湾区、京津冀和长江中游经济圈规划城市的能效提升水平高于全国平均水平。

（二）建议

根据上述研究结论，为进一步发挥数字基础设施的节能提效作用，促进能源要素高效配置，本文提出以下可供参考的建议：

1.重视数字基础设施投入对城市能效的提升作用。持续加大数字基础设施全国范围投入，发挥其在缓解信息不对称、激发绿色技术创新等方面的作用。“宽带中国”战略政策效应为继续深化推动新型基础设施建设提供了借鉴意义，不仅要扩大新型基础设施建设的辐射范围，也要重视地区间统筹协调，避免资源浪费和重复建设。

2.提高市场化水平，为数字基础设施更好地发挥减排提效功能创造条件。一方面，进一步理顺政府与市场的关系，加快转变政府职能和发展理念，吸引社会资本进入共建共享，破除民间资本进入的隐性门槛，使数字基础设施建设更好地服务于产业转型并使绿色消费观念得到普及；另一方面，加快能源要素市场化建设，建立健全和完善统一的碳管理平台和能源利用体系，减少政府对能源要素的直接或间接干预，推进能耗指标向重点行业和重大项目倾斜，盘活存量用能空间，加快低碳高效行业发展，逐步淘汰落后产能，提升城市能源利用效率。

3.鼓励企业绿色技术创新。政府可适当采用税收和财政补贴手段来加大对从事绿色技术创新企业的政策倾斜，将数字基础设施更多地向绿色创新强度高的城市配置，最大限度地发挥绿色技术创新对提高能效的调节作用。同时，还要助推工业企业智能化发展，通过产学研深度融合和竞争示范效应提高企业能源利用效率。

4.因地制宜地推动产业集聚。对于技术创新水平低但第二产业占比较大的城市，应重视技术改进和产业布局，优化能源消费结构，长期规划着眼于第三产业发展；对于第二产业占比大但技术水平高的城市，在调整工业结构的同时要加快第二产业集聚，从而放大数字基础设施投入的能效提升作用。

5.加大数字基础设施对产业结构均衡城市和非资源型城市提升能效的支持力度，实现数字基础设施投入在提升绿色全要素生产率方面的最大化制度红利。对于资源型城市这类产业结构单一、产业发展不均衡的城市而言：首先，要推动资源开采技术进步和落后产能淘汰，尽可能不扩大对现有生态环境的破坏；其次，政府应加强顶层设计，引导社会资金和要素流向能耗低的环保产业，打破传统意义上依靠资源发展的路径依赖；最后，要积极、大胆承接其他区域的产业转移，主动促进本地区产业合理化、多样化发展，为城市能源利用效率的提升创造更多条件。

6.大力推广区域一体化发展，强化现有经济圈能效提升对周边城市群的示范引领作用。构建城市间协同治理体制，深化数字基础设施在数字共享、产业协同、绿色技术创新等方面的支撑作用，强优势、补短板，形成区域能效协同提升的发展格局。此外，粤港澳大湾区、京津冀经济圈和长江中游经济圈应积极借助数字基础设施平台优势，加快知识外溢，建立全国能源利用效率提升示范点；而成渝双城经济圈应继续增加数字基础设施投入，依照资源型城市的发展建议破除新发展模式壁垒，推动绿色集约化产业体系建设，释放经济潜能。

【注 释】

①2014 年设立39 个示范城市（城市群），其中延边朝鲜族自治州和阿坝藏族羌族自治州因数据缺失删除，昆山市和阿拉尔市为县级市删除，因此2014年“宽带城市”战略试点对应37个城市；2015年设立39个示范城市（城市群），其中永城市为县级市删除，重庆市江津区、荣昌区属市辖区删除，因此2015年“宽带城市”战略试点对应36个城市；2016年设立39个示范城市（城市群），其中重庆市九龙坡区和北碚区属市辖区删除，文山壮族苗族自治州和林芝市因数据缺失删除，因此2016年“宽带城市”战略试点对应34个城市。

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