數字經濟對碳生產率的影響研究
——基于綠色技術創(chuàng)新的中介效應分析

劉國帥 鐘俊平 辛同

(北京信息科技大學馬克思主義學院 北京 100192)

當前，我國正處于低碳經濟發(fā)展的關鍵時期，黨的二十大報告中再次強調“發(fā)展綠色低碳產業(yè)，倡導綠色消費、推動形成綠色低碳的生產方式和生活方式”“積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和”[1]。實現碳達峰碳中和目標，碳生產率需要密切關注。碳生產率同時衡量了經濟發(fā)展和碳排放，是實現可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。數字經濟為我國經濟發(fā)展提供了重要推動力，是構建現代經濟社會體系的重要引擎。作為一種新的經濟形態(tài)，數字經濟在經濟社會的各個領域產生深刻影響，在我國碳減排目標實施中發(fā)揮不可或缺的作用。實現碳達峰及碳中和的過程中，產業(yè)結構的升級調整和能源消費結構的轉型升級是必然途徑，而這都離不開綠色技術創(chuàng)新的發(fā)展。綠色技術創(chuàng)新是促進能源消費結構向可再生和清潔能源轉型的推動力，是降低碳排放的關鍵一環(huán)。如果數字經濟能提高碳生產率，它就能通過激勵綠色技術創(chuàng)新實現這一目標嗎？作用機制是什么？在數字經濟對碳生產率的影響方面是否存在地區(qū)差異？這是當下提升碳生產率需要解決的問題。

1 文獻綜述

學者們目前對數字經濟領域做了豐富的研究。宏觀層面上，數字經濟對經濟增長[2]、產業(yè)結構[3]、居民消費水平等方面產生了正向的促進作用；微觀層面上，數字經濟對企業(yè)創(chuàng)新[4]等產生了激勵作用。數字經濟發(fā)展與實體經濟不斷融合，促進經濟社會發(fā)展。在碳排放領域，多數學者仍圍繞產業(yè)結構升級[5]、外商投資等因素對碳排放量和碳排放強度的影響。部分學者近年來也開始探究數字經濟之于碳排放的影響。謬陸軍等(2022)[6]基于地級市面板數據發(fā)現，數字經濟發(fā)展對碳排放的影響具有非線性特征，兩者間呈現倒U型關系。謝文倩等(2022)[7]通過分析2011—2019年省級面板數據，發(fā)現數字經濟的發(fā)展能促進產業(yè)結構升級，從而對碳排放產生抑制作用。隨著碳排放水平的提升，數字經濟對碳排放的抑制作用隨之加強。

綜合以上研究，通過構建中介模型，本文分析數字經濟對碳生產率的直接影響和綠色技術創(chuàng)新對碳生產率的間接影響，研究東、中、西部地區(qū)數字經濟和綠色技術創(chuàng)新的異質性影響，以期為綠色低碳發(fā)展提供依據。

2 研究假設

2.1 數字經濟發(fā)展對碳生產率的影響機制

數字經濟能夠依托機器學習、大數據、人工智能等技術推動城市數字化建設，使各工作運行效率得以優(yōu)化，從而提升能源利用率，降低碳排放，提升碳生產率。數字經濟融入于各個產業(yè)領域，推動傳統(tǒng)產業(yè)升級改造，使生產要素和資源的配置效率得以提升，進一步降低能源消耗。數字經濟廣泛滲透于各類企業(yè)，幫助企業(yè)精確測算碳足跡，監(jiān)控和追溯碳排放，提高碳生產率。因此，本文提出研究假設1。

H1：數字經濟顯著推動碳生產率增長。

2.2 數字經濟對綠色技術創(chuàng)新的影響機制

綠色技術創(chuàng)新是一種以實現綠色發(fā)展為目標的創(chuàng)新活動。數字經濟與綠色技術創(chuàng)新不斷融合發(fā)展，激勵綠色技術創(chuàng)新水平的提升。數字經濟依托數字技術孕育了許多新興產業(yè)，吸引了眾多高素質人才，進而優(yōu)化了人力資本結構，為綠色技術創(chuàng)新奠定了要素基礎。同時，數字經濟可以改善市場環(huán)境，以信息通信技術為代表的數字技術快速發(fā)展，企業(yè)因而擁有較低成本的競爭優(yōu)勢，降低了綠色技術創(chuàng)新成本。綜上分析，本文提出研究假設2。

H2：數字經濟發(fā)展能夠顯著推動綠色技術創(chuàng)新。

2.3 綠色技術創(chuàng)新對碳生產率的影響機制

工業(yè)領域，綠色技術創(chuàng)新通過節(jié)能減排直接提高工業(yè)碳生產率，使得高污染高耗能產業(yè)占比降低，實現工業(yè)綠色轉型。在其他生產領域，綠色技術創(chuàng)新不僅可以通過農業(yè)資源循環(huán)利用實現農業(yè)綠色發(fā)展，而且能推動交通運輸轉型升級，降低化石燃料消耗，提升碳生產率。綜上分析，本文提出研究假設3。

H3：綠色技術創(chuàng)新可以顯著提高碳生產率。

2.4 綠色技術創(chuàng)新在數字經濟與碳生產率之間的中介效應

綜合上述分析，數字經濟可以直接促進碳生產率提高。作為新興經濟的代表，數字經濟賦能綠色技術創(chuàng)新，推動其不斷發(fā)展。綠色技術持續(xù)創(chuàng)新，進一步促進產業(yè)綠色升級，提高生產效率，能效比率降低，進而逐步減輕碳排放的壓力，提高碳生產率。結合上述分析，本文提出研究假設4。

H4：綠色技術創(chuàng)新在數字經濟與碳生產率之間具有顯著的中介效應。

另外，考慮到數字經濟與綠色技術創(chuàng)新的水平在各區(qū)域之間會有差異，本文提出了假設5。

H5：數字經濟發(fā)展水平對碳生產率的影響及綠色技術創(chuàng)新的中介效應具有區(qū)域異質性。

3 研究設計

3.1 變量選取

3.1.1 被解釋變量

碳生產率(CP)，指單位碳排放的GDP產出水平。具體計算如下：

其中，GRP為各地區(qū)的生產總值(GDP)；CI為各地區(qū)二氧化碳排放量。本文使用《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中的方法計算二氧化碳排放量，二氧化碳排放總量為每種能源消耗與二氧化碳系數乘積的總和。所選能源有焦炭，煤炭，原油，煤油，柴油，汽油，燃料油及天然氣。具體公式如下：

其中，i和j分別代表不同的省份和能源種類；C Ii表示省份i的二氧化碳排放量；C Iij為能源j在省份i產生的二氧化碳排放量；Eij為能源j在省份i的消耗量；NCVj為能源j的平均低位發(fā)熱量，用于將能源消費量轉換為能源單位；CCj為能源j的碳含量；COFj為能源j的碳氧化因子；44/12 為二氧化碳的分子比率。

3.1.2 被解釋變量

數字經濟，本文借鑒郭峰等(2020)[8]的研究，使用數字普惠金融指數(DIE)來刻畫各地區(qū)數字經濟的發(fā)展狀況。該指數基于螞蟻金服的賬戶交易數據，運用無綱量化、變異系數賦權法與指數合成法進行測算，具有較強的準確性和真實性，可以客觀反映數字經濟水平。

3.1.3 中介變量

綠色技術創(chuàng)新(EP)。為客觀反映各區(qū)域綠色技術水平，本文選擇綠色專利授權數來衡量各個省份地區(qū)的綠色技術創(chuàng)新水平。

3.1.4 控制變量

本文設定了可能存在影響的控制變量：(1)能源結構(es)，用能源消費中煤炭消耗量的比重來衡量，比例越大證明對煤炭的依賴度越高；(2)人力資本(hc)，采用地區(qū)平均受教育年限來衡量；(3)開放程度(open)，采用進出額度占GDP的比重表示；(4)產業(yè)結構水平(str)，公式為str=第三產業(yè)增加值/第二產業(yè)增加值，數值大小與產業(yè)結構高級程度呈正比。

3.2 數據來源

本文數據來源于中國30個省市(除西藏及港澳臺地區(qū))2011—2020年省級層面的面板數據。研究中涉及的變量數據均來自歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》及“北京大學數字普惠金融指數”課題組。為避免因數據之間單位不統(tǒng)一所造成的影響，本文將全部變量數據取對數。

3.3 模型設定

根據以上分析，借鑒溫鐘麟等(2014)[9]的研究，本文采用三步回歸法檢驗中介效應，具體模型如下：

其中，i和t分別表示省份和時間；lnCPit表示i省份在t年份的碳生產率；lnDIEit表示i省份在t年份的數字經濟發(fā)展水平；lnEPit表示i省份在t年份的綠色專利授權數；lnesit、lnhcit、lnopenit和lnstrit為控制變量；εit、θit、μit為隨機擾動項；?0、β0和γ0為常數項。

模型(1)是數字經濟影響碳生產率的總效應模型，?1為兩者的總效應水平；模型(2)是數字經濟作用于綠色技術創(chuàng)新的效應模型，β1為兩者的直接效應水平；模型(3)是數字經濟直接作用于碳生產率的效應模型，γ1反映了數字經濟對碳生產率的直接效應水平，γ2反映了綠色技術創(chuàng)新對碳生產率的直接效應水平。

在以上三個模型中，中介效應的檢驗需具備：①模型(1)中系數 ?1顯著，即數字經濟顯著影響了碳生產率；②模型(2)中系數β1顯著，即數字經濟對綠色技術創(chuàng)新的作用是顯著的；③模型(3)增加綠色技術創(chuàng)新變量之后，如果綠色技術創(chuàng)新對碳生產率影響(γ2)是顯著的，而數字經濟對于碳生產率的影響程度(γ1)有所下降或沒有顯著作用，那么綠色技術創(chuàng)新在其中起到部分或者完全的中介作用。

4 實證分析

4.1 基準回歸

本文采用逐步檢驗法對面板數據進行基準回歸，回歸結果如表1所示。

表1 逐步檢驗法回歸結果

從表1可以看出，從模型(1)至模型(3)，數字經濟與綠色技術創(chuàng)新都通過了1%水平的顯著性檢驗。模型(1)和模型(3)的回歸結果顯示數字經濟回歸系數為正數，即數字經濟對碳生產率具有顯著的正向促進作用，驗證了假設1。模型(2)中數字經濟的回歸系數為正，說明發(fā)展數字經濟可以推動綠色技術創(chuàng)新，驗證了假設2。數字經濟是發(fā)展綠色技術創(chuàng)新的中堅力量，一方面助力改善市場環(huán)境，為綠色技術創(chuàng)新發(fā)展提供可能，另一方面，隨著數字技術的加持，綠色技術研發(fā)能力得以提升，推動綠色產業(yè)向中高端邁進。從模型(3)的回歸結果可以看出，綠色技術創(chuàng)新的回歸系數為正，表明綠色技術創(chuàng)新對碳生產率有顯著正向作用，從而驗證了假設3。模型(1)和模型(3)中，能源結構與碳生產率呈現顯著的負相關，這表明煤炭能源的依賴度越高，對碳生產率的抑制作用就越強，煤炭資源的消耗會顯著提升碳排放。

在基準回歸基礎上，本文運用逐步回歸檢驗法，檢驗綠色技術創(chuàng)新在數字經濟影響碳生產率過程中的中介效應。模型1結果表明，數字經濟對于碳生產率的影響系數為0.166；模型2的結果表明，數字經濟對綠色技術創(chuàng)新的推動作用顯著；模型3中，數字經濟和綠色技術創(chuàng)新均正向促進碳生產率的提高，且此時數字經濟對碳排放的影響系數為0.094，與模型1中的系數相比較，絕對值有所減小，這意味著在綠色技術創(chuàng)新變量作用下，數字經濟之于碳生產率的促進作用下降。具體到中介效應占比上，綠色技術創(chuàng)新占比達到43.59%，表明在數字經濟推動碳生產率發(fā)展的過程中，綠色技術創(chuàng)新在其中起到43.59%的中介效應，因此假設4成立。

4.2 Bootstrap中介效應檢驗

傳統(tǒng)的逐步回歸分析法存有缺陷，為進一步驗證綠色技術創(chuàng)新的中介效應的顯著性，借鑒陳瑞等(2013)[10]的研究，本文采用Bootstrap基本方法進行再次檢驗，檢驗結果如表2所示。在95%置信區(qū)間下，數字經濟通過綠色技術創(chuàng)新影響碳生產率的間接效應是0.0724，置信區(qū)間不包含0，證明中介效應存在。直接效應和總效應的效應系數與三步回歸法的結果相差無幾，且置信區(qū)間都不含0。綜上所述，假設4依然成立。

表2 Bootstrap中介效應檢驗

4.3 區(qū)域異質性檢驗

根據前文描述性統(tǒng)計結果，各省數字經濟水平存在較大差異，數字鴻溝明顯。本文將30個省(區(qū)、市)分成東部地區(qū)、中部地區(qū)和西部地區(qū)三個區(qū)域，探究數字經濟影響碳生產率的區(qū)域差異性。表3結果顯示，數字經濟在東部、中部和西部地區(qū)均能促進碳生產率的提高，相較于中西部地區(qū)，數字經濟對東部地區(qū)碳生產率的影響貢獻最大。這可能歸因于東部地區(qū)的數字經濟發(fā)展早，數字技術與實體經濟率先實現融合，極大促進產業(yè)升級，釋放碳減排紅利，碳生產率得以極大提升。綠色技術創(chuàng)新的中介效應在東部和中部地區(qū)的影響是顯著的，而在西部地區(qū)沒有通過顯著性檢驗，假設5成立。

表3 區(qū)域異質性檢驗結果

5 結論與啟示

本文基于我國2011—2020年30個省份的面板數據進行實證分析，通過中介效應模型探討了數字經濟對碳生產率的影響以及綠色技術創(chuàng)新在數字經濟作用于碳生產率過程中的中介作用。本文主要結論有：第一，數字經濟的發(fā)展和綠色技術創(chuàng)新對碳生產率均存在顯著促進作用；第二，數字經濟能顯著促進綠色技術創(chuàng)新；第三，數字經濟既可以直接推動碳生產率的提高，也可以通過推動綠色技術創(chuàng)新間接促進碳生產率的提升。綠色技術創(chuàng)新的中介效應在經過Bootstrap中介效應檢驗后依然成立；第四，異質性結果分析發(fā)現，數字經濟在東部、中部和西部地區(qū)均能促進碳生產率的提升，并且數字經濟對東部地區(qū)碳生產率的促進作用最明顯；綠色技術創(chuàng)新的中介傳導效應在東部和中部地區(qū)有顯著影響，西部地區(qū)未通過顯著性檢驗。

本文得到的啟示有：(1)加快數字經濟發(fā)展，不斷加強數字技術研發(fā)力度，為碳生產率的提升提供新動能。首先，加快新型基礎設施建設，為數字產業(yè)化和產業(yè)數字化提供基礎，進而推動數字經濟與實體經濟融合發(fā)展。其次，加快數字技術建設，強化數字經濟和數字技術在社會各個領域的應用，提升數字產業(yè)化水平，推動綠色技術創(chuàng)新發(fā)展，為提升碳生產率提供技術支撐；再次，依托數字技術，加快串聯企業(yè)各業(yè)務流程，提高資源利用效率，降低能源消耗，進而不斷提升碳生產率。(2)推動綠色低碳核心技術攻關，加強綠色技術創(chuàng)新發(fā)展，使其發(fā)揮中介作用，構建良好的政策發(fā)展平臺，鼓勵企業(yè)積極進行綠色創(chuàng)新活動。(3)因地制宜實施區(qū)域化發(fā)展戰(zhàn)略，實現數字經濟“齊頭并進”。東部地區(qū)發(fā)揮好示范作用，帶頭加緊攻關數字核心技術，引導成熟的數字經濟產業(yè)向中西部地區(qū)傾斜，推動中西部傳統(tǒng)產業(yè)數字化升級；中西部地區(qū)應加快數字經濟戰(zhàn)略布局，降低數字技術使用門檻，進而加快消除數字鴻溝，推動經濟低碳綠色發(fā)展。