數字經濟發展對節能減排效率的影響研究

溫馨 楊洋

摘 要：基于2006-2019年我國29個?。ㄊ校┟姘鍞祿?，實證分析了數字經濟發展對節能減排效率的影響效應和作用機制。研究表明：數字經濟發展可有效促進節能減排效率提升；市場化發展和能源結構優化是數字經濟推動節能減排的有效路徑；此外，產業結構高級化、人力資本積累和環境規制有利于提高節能減排效率，而城市規模擴張和對外貿易依存度過大，不利于節能減排效率的改善。

關鍵詞：數字經濟；節能減排；碳排放強度；Tobit模型

中圖分類號：F062.2;F49;X196

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202310013

Research on the Impact of Digital Economy Development on Energy Conservation and

Emission Reduction Efficiency：Based on Super-Efficient SBM and Tobit Models

Wen Xin^1，2， Yang Yang¹

（1. School of Economics and Management， Southwest Petroleum University，Chengdu 610500， China;2. Sichuan Petroleum and Natural Gas Development Research Center， Chengdu 610500， China）

Abstract：Based on the panel data of 29 provinces and municipalities in mainland China from 2006 to 2019， this paper empirically analyzes the impact effect and mechanism of Development of Digital Economy （DDE） on Energy Conservation and Emission Reduction Efficiency （ECERE）. Research shows that the DDE has played a positive role in ECERE. The results of mechanism test show that marketization development and energy structure optimization are effective ways for DDE to promote ECERE. In addition， the advanced industrial structure， human capital accumulation and environmental regulation are conducive to improving the ECERE. However， urban expansion and excessive dependence on foreign trade are not conducive to the improvement of ECERE.

Key Words：Digital Economy; Energy Saving and Emission Reduction; Carbon Intensity; Tobit Model

0 引言

隨著工業經濟快速發展，化石能源消耗帶來的生態惡化和氣候變暖等問題日益突出，引起社會各界廣泛關注。為應對全球氣候變化，我國自“十一五”規劃以來發布了一系列節能減排目標，涉及能耗強度下降、主要污染物排放減少等內容。2020年9月我國明確提出“雙碳”目標，“十四五”規劃也將能源資源利用效率提高、能耗和碳排放強度降低、主要污染物排放減少等作為經濟社會發展的重要任務。我國化石能源人均占有量少，碳排放強度高，提升節能減排效率已經成為我國經濟綠色發展的重要途徑。

數據資源依托其低成本無限次復制和共享等優勢，逐漸滲透于綠色、創新、協調的環境友好型經濟發展之中^[1]?，F有研究表明，數字經濟的綠色價值主要體現在提升碳排放績效、優化能源結構、改善能源效率等方面^[2-4]?！半p碳”目標約束下，節能減排主要包括節約能源和減少污染物排放兩大領域?，F有研究考察了節能減排效率的部分影響因素，如產業結構、能源結構、市場化發展、技術創新等因素對節能減排效率的正向影響效應，以及城市化發展、對外貿易依存度過高等因素對節能減排的抑制效應，但鮮有學者將數字經濟作為影響因素納入節能減排效率的研究中^[5-7]。即使有學者考慮了數字經濟對碳排放的影響，卻沒有考慮數字經濟對其他環境有害物排放的影響，以及其對節能、減排的綜合影響。那么，“雙碳”目標下，數字經濟發展能否提升節能減排效率？其作用機制如何？在中國經濟綠色轉型的關鍵時期，厘清兩者關系對于促進數字經濟更好地服務節能減排、完善相關政策具有重要的理論和實踐意義。

本文可能的邊際貢獻有：第一，已有研究中，關于節能減排效率評價指標體系未考慮工業固體廢物排放、二氧化碳排放等環境資源消耗，或未考慮能耗強度下降、碳排放強度下降、污染物利用等節能減排綜合績效^[8-10]。本文充分考慮了“十四五”節能減排工作總體要求和“雙碳”目標，將能源和環境資源消耗、“節能降碳減污”目標納入節能減排效率分析框架。第二，采用Tone^[11]構建的超效率SBM模型測度節能減排效率，避免結果被高估、與現實不符或有效率的DMU間難以比較等問題^[12]。第三，實證分析數字經濟發展對節能減排效率的影響效應，并從綠色動能——技術創新、綠色載體——市場化發展和綠色表征——能源結構優化3個方面揭示數字經濟作用于節能減排的渠道機制，充實了數字經濟的綠色價值研究。

1 理論分析與研究假設

1.1 理論邏輯

數字經濟與實體經濟的聯系不斷加強，在交通、建筑、能源、城市治理等多領域實現了融合發展。依托高附加值、高滲透性等特點，數字經濟在政府監管、公眾監督、企業生產經營等方面可促進節能減排效率的改善。第一，數字經濟有利于提升政府環境監管效能。隨著經濟和環境問題的日趨復雜化、監管客體的多元化，傳統監管模式局限性凸顯，而數字化發展為政府監管提供了技術手段和平臺支撐^[13]。數字經濟發展能緩解監管信息不對稱問題，通過流程重塑、多跨協同、預警預報等手段，實現對重點企業的精細化、精準化監管。第二，數字經濟有助于擴展公眾環境監督方式，促進社會協同環境治理。在多數發展中國家，公眾對環境的監督（非正式環境規制）比正式環境規制的污染減排效果更顯著^[14]。數字媒介作為公眾與政府信息共享的橋梁，使公眾能系統性地獲取環境變化現狀、政府治理方向和措施、環保成果等信息，從而更好地履行環境監督的責任。第三，通過強化數據應用，數字經濟有利于提升企業綠色生產經營能力。數字經濟本身具有清潔、低碳的環境友好型特征，在綠色經濟發展中具有正外部性。數據憑借低成本無限次復制、不存在邊際產出遞減的特點，可通過與實體經濟融合，轉變企業生產經營模式，降低生產經營成本^[15]。如大數據、物聯網等數字技術可推動企業在能源資源利用和污染排放中提升數字化管理和監控能力，以提高節能減排效率?；诖?，本文提出如下假設：

H₁：數字經濟可有效促進節能減排效率提升。

1.2 渠道機制

數字經濟依托信息通信、大數據等數字技術，加強了經濟主體之間的信息溝通和交流，提升了企業之間和企業內部的管理水平，為技術創新提供了便利和保障。第一，隨著產業數字化的深化，數字產業占比增加，經濟體的整體技術創新水平提升。數字經濟有知識密集程度高、創新資源豐富、創新程度高等特點，可有效促進企業生產率和技術復雜水平提升，從而減少單位產出的能源、環境資源投入和溫室氣體等污染物排放 ^[16]。第二，數字經濟依托信息通信、大數據等數字技術，為技術流動提供要素支撐，擴大技術市場規模，為技術創新提供便利和保障。第三，互聯網、量子通信等數字技術具有明顯的技術溢出效應，從而推動傳統高能耗、高碳排的產業實現技術升級，在產業結構層面向低碳清潔、環境友好轉變，提高節能減排效率?；诖?，本文提出如下假設：

H₂：數字經濟通過推動技術創新促進節能減排效率提升。

數字經濟能提高要素流通過程中的透明度與協同度，緩解信息不對稱問題，加快市場供需匹配與精準對接，降低信息搜尋與交易成本?；诖髷祿?、云計算、區塊鏈、數據挖掘等數字技術，企業能夠更加精確地挖掘消費者需求偏好并預判需求規模，按需定產，減少能源資源浪費。從金融市場看，數字普惠金融的發展將進一步改善市場化融資，為綠色創新能力強、資源利用效率高的企業提供支持。從碳排放市場看，數字金融的發展可有效緩解碳市場和排污市場信息不對稱問題，提高資源配置效率，從而促使企業加強碳核算，減少碳排放。從技術市場看，數字技術可對知識產權進行有效評估、定價、量化，不僅有助于科技創新成果轉移和轉化能力的提升，也有助于盤活商譽、品牌等擁有技術含金量的知識產權，激發技術市場的活力和動力^[17]。從市場化改革看，數字經濟還有助于減少行政干預，充分發揮市場機制在綠色產業中的引導作用。智慧政府通過大數據資源和算法、算力以及算數優勢，可充分挖掘節能減排潛力較大的行業并對其加以支持，以促進低碳行業平衡協調發展?；诖?，本文提出如下假設：

H₃：數字經濟通過促進市場化發展促進節能減排效率提升。

我國能源結構以化石能源為主，且碳排放近七成來源于煤炭，降低煤炭以及煤電在能源結構中的占比，是我國實現“雙碳”目標的必然路徑。近年來數字經濟快速發展，并以其強滲透性、平臺共享性等特點，不斷重塑能源生態，推動能源結構優化升級。第一，從能源生產端來看，一方面，數字技術能顯著提升新能源電網靈活性和穩定性，增加清潔能源消納渠道，有利于構建以清潔能源為核心的現代能源供給體系^[18]。另一方面，目前新能源發展面臨諸多挑戰，而清潔、低碳的天然氣為能源轉型提供了緩沖時間和安全保障。人工智能、工業物聯網等數字技術可推動天然氣勘探、儲運、分銷全產業鏈智能化、智慧化，提高資源配置效率的同時保障能源供應穩定安全。第二，從能源消費端來看，大數據、人工智能等能源數字技術推進了能源業態、商業模式的變革，從而助推消費者消費理念和行為動機轉變，推進綠色低碳能源消費。第三，從能源運行端來看，數字化技術有利于統籌源網荷儲一體化協同，優化能源產消、能源供需兩側的信號傳遞過程，實現能源系統多能互補與最優控制，提升節能減排效率?；诖?，本文提出如下假設：

H₄：數字經濟通過優化能源結構推動節能減排效率提升。

綜上所述，本文試圖將數字經濟發展、技術創新、市場化發展、能源結構優化和節能減排效率納入同一分析框架（圖1），檢驗數字經濟發展對節能減排效率的作用，并探究技術創新、市場化發展、能源結構優化是否為數字經濟發展影響節能減排效率的有效路徑。

2 研究設計

2.1 模型設定

2.1.1 回歸模型

考慮到被解釋變量節能減排效率數值下限為0，不滿足正態分布特征，若采用OLS進行計量回歸分析，將導致估計值有偏、不一致等問題。故本文參照已有研究^[19]的做法，采用Tobit模型研究節能減排效率影響因素。模型設定為：

ecere_it=β₀+β₁dde_it+β_j∑c_it+ε_it（1）

式中：ecere指節能減排效率；dde指數字經濟發展水平；c指控制變量；β₁指當其他控制變量保持不變時，數字經濟發展綜合水平對節能減排效率的邊際效應；β_j指當核心解釋變量和其他控制變量保持不變，控制變量j對節能減排效率的邊際效應；ε_it指隨機誤差項；i、t分別指省份和年份。

2.1.2 中介效應模型

驗證數字經濟發展對節能減排效率的驅動效應之后，為考察數字經濟發展影響節能減排效率的作用機制，本文將技術創新、市場化發展和能源結構作為中介變量納入機制分析框架，參考宋弘等^[20]的做法，采用式（2）所示的逐步回歸、Sobel檢驗和Bootstrap檢驗進行機制檢驗。

ecere_it=β₀+β₁dde_it+β_j∑c_it+ε_it

m_it=α₀+α₁dde+α_j∑c_jit+ε_it

ecere_it=β₀+β₁dde_it+β₂m_it+β_j∑c_it+ε_it（2）

式中：m_it表示中介變量，α_i表示各變量回歸系數。

2.2 變量選取

2.2.1 被解釋變量

節能減排效率。節能減排指在現有技術支持、環境資源、經濟社會約束下，盡可能地減少能源消耗和污染物排放。結合“十四五”節能減排工作方案中提出的能源消費強度和總量控制、節能降碳減污協同增效等要求，并綜合考慮數據可獲得性、節能減排內涵等，選取能耗強度和二氧化碳排放強度下降率、工業固體廢物利用量作為節能減排目標，并選取工業“三廢”排放量、二氧化碳排放量、能源消費量作為經濟運行對環境資源和能源的消耗。二氧化碳排放量以各種能源終端消費為基礎，按IPCC公布的碳排放折算因子計算而來^[21]；工業既是我國經濟發展主體，也是污染物排放的重點行業，選用工業“三廢”排量作為節能減排效率中對環境資源的消耗。投入產出指標具體內容如表1所示。

DEA具備無需提前設定函數形態、指標權重基于數據本身特征、測算出的相對效率值較客觀等特點，被廣泛應用于節能減排效率的測算。此外，規模報酬不變適用于以最優的規模進行生產和運營的經濟主體，但政府規制、不完全競爭以及資金約束等現實原因使得企業并不能在最優規模下生產。故本文采用規模報酬可變的、非徑向且非角度的SBM模型^[22]核算各?。ㄊ校┕澞軠p排效率。

2.2.2 核心解釋變量

數字經濟發展水平。目前對數字經濟發展水平的測量標準尚不統一，本文根據數字經濟的多維度內涵，參考陳夢根等的研究^[23]，選取數字基礎設施、數字人力資本、數字產業規模和數字市場規模4個二級指標構建dde評價指標體系（表2）。熵值法基于數據本身的信息賦予各項指標權重，具有客觀性，是本文評價數字經濟綜合發展水平的依據，計算方法參照潘為華等^[13]的相關研究。

2.3 數據來源

選取中國29個?。ㄊ校?006-2019年的面板數據為樣本，測算節能減排效率、數字經濟發展水平，并研究后者對前者的影響效應和作用機制?；A數據均來源于中國市場化數據庫、《中國電子信息產業統計年鑒》《中國環境統計年鑒》以及各省的統計年鑒、能源平衡表等公開數據庫。各變量的描述性統計結果見表3。

3 實證分析

3.1 基準回歸結果分析

數字經濟發展影響節能減排效率多種模型回歸和檢驗結果如表4所示。LR檢驗和Hausman檢驗結果顯示，Tobit模型優于普通最小二乘法估計，故最終選用隨機效應和固定效應Tobit模型做回歸分析。

數字經濟發展和其他控制變量對節能減排效率影響的逐項回歸結果如表5所示。列（1）-（5）為固定效應Tobit回歸結果，列（6）-（10）為隨機效應Tobit回歸結果。結果表明，數字經濟發展影響節能減排效率的回歸系數均顯著為正，且置信度均在95%以上，說明較高的數字經濟發展水平可有效促進節能減排效率提升，假設H₁得到驗證。從控制變量來看，產業結構高級化、環境規制可有效促進節能減排效率提升；對外貿易依存度過高將抑制本地節能減排；人才積累對節能減排效率提升影響顯著，城市規模擴張伴隨著農村用地和生態資源縮減、環境資源消耗和污染物排放增加，最終抑制節能減排效率。

3.2 穩健性檢驗

3.2.1 替換被解釋變量

為避免特定被解釋變量導致的偶然性結論，選用測算得到全要素節能減排效率代替原被解釋變量，進行固定效應Tobit模型回歸（表6）。結果顯示，加入控制變量前后，數字經濟對全要素節能減排效率的影響系數均在1%的顯著性水平下為正，說明數字經濟發展可有效促進節能減排效率的提升。

3.2.2 更換觀察期

本文分別對“十一五”“十二五”和“十三五”時期進行回歸分析（表6）。結果顯示，無論是否加入控制變量，“十一五”“十二五”“十三五”時期，dde的影響系數在不同顯著性水平下均為正，說明即使在不同觀察期內，數字經濟發展也能促進節能減排效率的提升，驗證了上述結論的穩健性。加入控制變量后，“十三五”時期數字經濟發展對節能減排效率的促進作用更強，此時數字經濟發展水平、人力資本積累、技術創新和轉化能力較“十一五”和“十二五”時期更強，“技術創新補償效應”占主導地位。

3.3 內生性檢驗

數字經濟發展可能通過技術效應、市場效應、能源結構效應等作用于節能減排。同時，節能減排效率所反映的環境規制、政策資源分配也可能成為影響數字經濟基礎設施建設、數字產業化與產業數字化發展的關鍵因素。為修正數字經濟與節能減排效率的逆向因果內生性問題導致的偏誤，選取數字經濟發展一階、二階滯后變量作為工具變量，采用兩階段GMM模型做回歸分析，得到表7。LM和F統計量表明，所有工具變量均與數字經濟發展水平強相關，滿足內生性要求。過度識別檢驗結果顯示，一階與二階滯后工具變量滿足外生性要求。列（3）顯示，當內生性問題得到控制后，數字經濟發展仍對節能減排效率有顯著的正向影響。

3.4 中介效應分析

數字經濟發展對節能減排效率作用機制的回歸結果如表8所示。列（1）為基準回歸結果，列（2）-（7）分別為技術創新、市場化發展和能源結構優化3個機制變量的檢驗結果，Sobel檢驗和Bootstrap檢驗表明3個機制變量具有中介效應。列（2）、（3）顯示，dde回歸系數在5%的顯著性水平下為正，說明數字經濟可有效促進技術創新；dde的回歸系數在1%的顯著性水平下為正，tec的回歸系數雖然為正但不顯著。綜合來看，可能的原因包括：①觀察期內，技術進步引發的替代、產出和收入效應增加了能源、環境資源的需求，陷入“杰文斯悖論”的困境；②數字經濟綜合發展水平包含了技術創新（列（8））；③僅僅依靠技術創新并不能有效改善節能減排，還應關注技術成果的轉化。列（4）顯示，dde影響系數在5%的顯著性水平下為正，說明數字經濟有利于市場化發展；列（5）顯示，dde和mtec的影響系數均在1%的顯著性水平下為正，市場化發展的部分中介效應成立，數字經濟可通過推動市場化發展促進節能減排效率提升，故假設H₃得到驗證；列（6）顯示，數字經濟對能源結構影響的回歸系數顯著為正，置信度達到95%，說明數字經濟有利于能源結構優化；列（7）顯示，dde和ecs的回歸系數分別在1%和10%的顯著性水平下為正，能源結構優化的部分中介效應成立，數字經濟發展可通過促進能源結構清潔低碳化驅動節能減排效率，假設H₄得到驗證。

4 結論與啟示

4.1 研究結論

通過研究得到如下結論：①數字經濟發展有利于提升節能減排效率；產業結構高級化、人力資本積累和環境規制對節能減排效率有促進效應；城市規模擴張和對外貿易依存度過大對節能減排效率起抑制作用。②機制檢驗結果顯示，市場化發展和能源結構優化是數字經濟推動節能減排的有效路徑。

4.2 管理啟示

第一，因地制宜優化數字經濟發展環境，激發數字經濟活力。一方面加快5G網絡、數據中心等數字基礎設施建設，推動數字產業化發展；另一方面，通過建設數字經濟產業功能區，推進數字經濟與實體產業部門融合，推動數字經濟向實體行業滲透，促進產業數字化，發揮數字經濟對節能減排效率的驅動作用。

第二，引導數字經濟賦能現代化產業發展，促進產業結構升級。相關部門可通過產業扶持、稅收減免等政策激勵，引導數字經濟助力現代化產業建設，優化產業結構，推動產業向全球價值鏈中高端邁進，進而提升節能減排效率。

第三，加強智慧平臺建設，不斷提升節能減排協同治理能力。一方面，政府可通過建立節能減排智慧管理平臺，實現全域普查、智能化監測、減碳全景化展示，為統籌區域節能減排提供數據支撐；另一方面，依托數字化平臺完善公眾參與機制，鼓勵企業、社會組織、科研機構積極參與節能減排治理，進一步提升社會、企業、政府三方共治的協同治理能力。

第四，深入推進現代化要素市場體系建設，為節能減排提供綠色載體。進一步健全數字經濟產權制度、市場化交易制度，完善社會信用體系，提高綠色技術創新積極性，推動綠色技術成果在市場機制下順利轉化。加強排污權市場、碳市場建設，進而優化資源配置，倒逼企業提高節能減排效率。

第五，推動工業互聯網和能源互聯網發展融合，優化能源結構。進一步擴大分布式能源在大型工業園區、城市商圈的應用場景，建立可知、可視、可控的數據資源體系，加強能源管理與調控，提升清潔能源供給和消費比例。

參考文獻：

[1]陳曉紅，李楊揚，宋麗潔，等.數字經濟理論體系與研究展望[J].管理世界，2022，38（2）：208-224，13-16.

[2]鄧榮榮，張翱祥.中國城市數字經濟發展對環境污染的影響及機理研究[J].南方經濟，2022（2）：18-37.

[3]ZHANGW， LIU X M， WANG D， et al. Digital economy and carbon emission performance： evidence at Chinas city level[J]. Energy Policy，2022，165：112927.

[4]LI Z G， WANG J. The dynamic impact of digital economy on carbon emission reduction： evidence city-level empirical data in China[J].Journal of Cleaner Production，2022，351：131570.

[5]YUE W C， LIU Z Q， SU M R， et al.The impacts of multi-dimension urbanization on energy-environmental efficiency： Empirical evidence from Guangdong Province， China[J].Journal of Cleaner Production，2021，296：126513.

[6]程時雄，柳劍平，龔兆鋆.中國工業行業節能減排經濟增長效應的測度及影響因素分析[J].世界經濟，2016，39（3）：166-192.

[7]王艷，蘇怡.綠色發展視角下中國節能減排效率的影響因素——基于超效率DEA和Tobit模型的實證研究[J].管理評論，2020，32（10）：59-71.

[8]GUO X F， ZHU Q Y， LV L， et al.Efficiency evaluation of regional energy saving and emission reduction in China： a modified slacks-based measure approach[J]. Journal of Cleaner Production，2017，140：1313-1321.

[9]GUO J， LI J. Efficiency evaluation and influencing factors of energy saving and emission reduction： an empirical study of Chinas three major urban agglomerations from the perspective of environmental benefits[J].Ecological Indicators，2021，133：108410.

[10]張吉崗，楊紅娟.基于DDF-DEA三階段模型的省域節能減排效率評價[J].中國人口·資源與環境，2018，28（9）：24-31.

[11]TONE K.A slacks-based measure of super-efficiency in data envelopment analysis[J].European Journal of Operational Research，2002（143）：32-41.

[12]金桂榮，張麗.中小企業節能減排效率及影響因素研究[J].中國軟科學，2014（1）： 126-133.

[13]潘為華，賀正楚，潘紅玉.中國數字經濟發展的時空演化和分布動態[J].中國軟科學，2021（10）： 137-147.

[14]吳偉平，何喬.“倒逼”抑或“倒退”？——環境規制減排效應的門檻特征與空間溢出[J].經濟管理，2017，39（2）：20-34.

[15]李天宇，王曉娟.數字經濟賦能中國“雙循環”戰略：內在邏輯與實現路徑[J].經濟學家，2021（5）：102-109.

[15]閆志俊，張兵兵，胡榴榴.環境信息披露能提升全要素能源效率嗎？——來自城市污染源監管信息公開的準自然實驗[J].中國人口·資源與環境，2022，32（6）：67-75.

[17]KHAN K， LUO T Y， ULLAH S， et al.Does digital financial inclusion affect CO₂emissions？evidence from 76 emerging markets and developing economies （EMDEs）[J].Journal of Cleaner Production，2023，420：138313.

[18]龐昌偉.綠色轉型開創中國能源國際合作新格局[J].人民論壇，2022（14）：42-45.

[19]吳傳清，董旭.環境約束下長江經濟帶全要素能源效率研究[J].中國軟科學，2016（3）： 73-83.

[20]宋弘，孫雅潔，陳登科.政府空氣污染治理效應評估——來自中國“低碳城市”建設的經驗研究[J].管理世界，2019，35（6）：95-108，195.

[21]周四軍，江秋池.基于動態SDM的中國區域碳排放強度空間效應研究[J].湖南大學學報（社會科學版），2020，34（1）：40-48.

[22]TONE K. A slacks-based measure of efficiencyin data envelopment analysis[J]. European Journal of Operational Research， 2001（130）：498-509.

[23]陳夢根，張鑫.中國數字經濟規模測度與生產率分析[J].數量經濟技術經濟研究，2022（1）： 3-27.

（責任編輯：張雙鈺）