數字經濟對省域碳排放的影響效應研究

陸 悅

（南京郵電大學 經濟學院，江蘇 南京 210023）

一、引言

近年來，全球氣候問題引發了一系列困難挑戰，各國逐漸意識到氣候問題的嚴重性，開始積極實行碳減排的措施。2020 年9 月，中國在聯合國第75 屆會議上，從建立人類命運共同體的內在要求，以及對綠色發展的內在需求出發，第一次提出“碳達峰”“碳中和”的概念目標，即在2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和。

此外，在新發展階段數字經濟憑借其影響力大、輻射廣、速度快、不受空間限制等優勢，逐漸成為推動我國實現低碳發展和綠色發展的關鍵力量。因此，厘清數字經濟是否真正有助于實現碳減排，對我國在新發展階段運用數字經濟助力低碳發展和綠色發展具有重大意義。

二、文獻綜述

目前，相關研究認為數字經濟可以起到一定的環境改善作用。如鄧榮榮和張翱祥（2022）[1]認為數字經濟發展明顯改善了城市環境污染物的排放，其中對工業二氧化硫的作用最明顯。蔣金荷（2021）[2]認為數字經濟綠色化是我國高質量發展的必然選擇，是實現雙碳目標的重要路徑。何維達等（2022）[3]證實數字經濟發展對生態效率的提升有正向顯著的促進作用。

將數字經濟和碳排放納入統一研究框架的相對較少，部分研究認為數字經濟對碳排放具有抑制作用。鄔彩霞和高媛（2020）[4]研究分析發現數字經濟對低碳產業的發展具有顯著的空間溢出效應，并且呈現出地區異質性，但該差異在東中西部地區之間較小。謝云飛（2022）[5]研究認為在我國中部、西部地區以及碳排放較大的地區，數字經濟對其抑制作用更加顯著。徐維祥等（2022）[6]表明數字經濟顯著減少了城市碳排放，其對城市碳排放的影響具有溢出效應并呈現空間衰減的特征。

還有部分研究認為數字經濟對碳排放存在先促進后抑制的作用。繆陸軍等（2022）[7]研究認為數字經濟對碳排放的影響具有非線性特征，呈“倒U型”關系。李治國和王杰（2022）[8]研究發現數字經濟具有“先促進、后抑制”的“倒U 型”本地減排效應，同時兼具“先抑制、后促增”的“U 型”空間溢出減排效應。

綜上，隨著“雙碳”目標的提出和數字經濟發展的深入，碳排放和數字經濟相關的研究逐漸增多，但是將數字經濟和碳排放納入統一研究框架的相對較少，有關數字經濟對碳排放的研究還不夠充分。因此，在已有研究的基礎上，從空間視角出發，深入探究數字經濟對各省域碳排放的影響，分析其中可能存在空間溢出效應和區域異質性，為數字經濟助力我國實現低碳發展和綠色發展提供政策指導和理論支持。

三、理論分析與研究假設

（一）數字經濟對碳排放的直接影響分析

環境庫茲涅茨曲線（EKC）是一種呈“倒U 型”的曲線，可用于研究經濟發展與環境損害之間的關系，Ahmed 和Wei（2012）[9]、宋鋒華（2017）[10]、馬駿和李亞芳（2017）[11]也通過研究證實了環境庫茲涅茨曲線的假定。因此，以環境庫茲涅茨曲線呈現的規律作為依據，初步推測隨著數字經濟發展水平的不斷提高，其對碳排放的影響可能存在先促進后抑制的作用。

此外，國內相關學者通過實證研究認為數字經濟與碳排放之間存在“倒U 型”關系。繆陸軍等（2022）[7]證實數字經濟對碳排放的影響呈現“倒U型”。樊軼俠和徐昊（2021）[12]研究認為數字經濟與經濟綠色化之間符合先促進后抑制曲線關系，其中能源回彈則是構成“倒U 型”曲線的主要原因。李治國和王杰（2022）[8]研究發現數字經濟具有“先促進、后抑制”的“倒U 型”本地減排效應，同時兼具“先抑制、后促增”的“U 型”空間溢出減排效應。因此，基于以上分析，提出假設1：

假設1：數字經濟對省域碳排放的影響呈“倒U型”，即先促進后抑制。

（二）數字經濟對碳排放的空間溢出效應分析

西方經濟學家克魯格曼提出了“新經濟地理學”[13]，新經濟地理學可以用來研究經濟活動出現的空間聚集現象。借助空間地理位置上的相互靠近，可以形成各個區域之間的生產鏈，該生產鏈可以節約各個區域間的生產成本，從而逐步擴大產業規模，最終形成規模效應，帶來經濟效益。同時，空間地理位置上的相互靠近還可以促進各要素間的流動和互換，最終形成空間溢出效應，帶動各個區域的共同發展。

此外，從現有研究看，徐昊和馬麗君（2022）[14]研究發現數字經濟加強了對資源的依賴程度，并且存在空間外溢作用。繆陸軍等（2022）[7]認為數字經濟對碳排放的影響存在空間效應，只是其產生的空間溢出效應與直接效應相比而言較小。徐維祥等（2022）[6]表示數字經濟對碳排放的空間外溢存在邊界作用，即在不同的經濟圈作用大小不同。因此，基于以上分析，提出假設2：

假設2：數字經濟對省域碳排放具有空間溢出效應。

（三）數字經濟對碳排放的區域異質性分析

《中國數字經濟發展與就業白皮書（2019 年）》中對數字經濟進行了詳細解讀，認為目前我國數字經濟逐步顯現出不平衡的態勢：東部地區發展水平較高，西部地區發展水平較低。主要原因有：第一，先進知識和技術運用要求較高；第二，生產要素的流動具有“趨利”趨勢；第三，落后地區相關數字經濟的基礎設施不完善。因此，數字經濟的不平衡性可能會導致對不同地區的碳排放產生不同程度的影響。

此外，相關學者如鄔彩霞和高媛（2020）[4]、謝云飛（2022）[5]也通過實證研究發現數字經濟對碳排放確實存在區域異質性影響。因此，基于以上分析，提出假設3：

假設3：數字經濟對省域碳排放具有區域異質性。

四、變量選取與模型設定

（一）變量說明與數據來源

1.被解釋變量：碳排放C。目前關于碳排放如何進行測度，沒有形成標準統一的方法，因此參考李斌和張曉冬（2017）[15]提出的碳排放計算方法：根據《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》中提供的8類化石燃料的缺省二氧化碳排放系數（見表1）及《中國能源統計年鑒》中提供的各省市的能源化石燃料消費量，測算出我國30 個省（自治區、直轄市）2011—2019 年的碳排放。具體的計算公式如式（1）所示：

表1 各類化石燃料碳排放系數表

式（1）中，C 表示碳排放；k 表示CO2與碳分子的重量比（k=44/12）；Ei表示第i 類化石燃料的消耗量；δi表示第i 類化石燃料的排放系數。

2.核心解釋變量：數字經濟綜合指數（DEDI）。在理解數字經濟內涵的基礎上，參考王軍等（2021）[16]構建的數字經濟評價指標體系，選取數字經濟基礎載體、數字產業化、產業數字化和數字經濟環境作為二級指標，并根據數據的可獲得性選取互聯網普及率、光纜長度等作為三級指標。具體指標及其說明如表2 所示。

表2 數字經濟評估指標體系

在此基礎上，利用熵權法對該指標體系進行客觀賦權，從而得出各省份的數字經濟綜合指數（DEDI）。熵權法的部分計算結果如表3 所示。

表3 熵權法部分計算結果

3.控制變量。參考姜國剛等（2021）[17]、楊美成（2022）[18]、高宏偉和程仕英（2017）[19]、唐賽等（2021）[20]的研究，選取人均GDP（PGDP）、城鎮化率（URI）、外商直接投資（FDI）和能源結構（ENERGY）四個指標作為控制變量。具體指標如表4 所示。

表4 控制變量說明

4.數據來源。基于數據的可靠性和可得性，選取我國2011—2019 年30 個省（自治區、直轄市不包括香港、澳門、臺灣和西藏等地區）的相關數據作為研究對象。相關數據主要來源于各省統計年鑒、國家統計局等。其中數字金融普惠指數來源于北京大學數字普惠金融指數，碳排放數據根據《2006 年IPCC 國家溫室清單指南》《中國能源統計年鑒》計算得出。

對于數據中的缺失值采用了線性插值法進行處理，利用數據的線性趨勢，對各年份中間的缺失部分進行填充。此外，對被解釋變量進行了取對數處理。

（二）模型設定

1.空間權重矩陣設定。空間權重是度量空間相關度的重要指標，參考邵帥等（2016）[21]對空間權重矩陣的構建方法，構建地理反距離矩陣進行實證分析。

地理反距離矩陣W：其元素wij表示i 省（自治區、直轄市）與j 省（自治區、直轄市）之間根據經緯度計算的最近公路距離倒數的平方。具體定義如式（2）：

2.空間自相關性檢驗。全局莫蘭檢驗可以用來分析是否存在空間自相關性，具體計算公式如式（3）所示：

表5 碳排放莫蘭指數

由全局莫蘭檢驗的結果可以看出，2011—2019年內，碳排放在地理反距離權重矩陣下的Moran'I值在0.13 附近波動，但均在5%的水平上正向顯著，表示在整體上各省域的碳排放具有顯著的空間正相關性，碳排放在空間上存在明顯的集聚現象。因此，適合選擇空間計量模型。

局部莫蘭檢驗可以用來檢測異常值或者查看集聚出現的范圍和位置，其計算公式如式（4）所示：

基于上述公式，分別繪制我國30 個省（自治區、直轄市）2011 年、2015 年和2019 年碳排放的局部莫蘭散點圖（見圖1、圖2、圖3），其中數字1～30 表示我國30 個省（自治區、直轄市）。可以看出我國30 個城市的碳排放指標主要集中在一、三象限，其分布呈高-高、低-低類型的正相關關系。因此，結果進一步表明，我國30 個省份的碳排放具有正相關性。

圖1 2011 年碳排放局部莫蘭指數圖

圖2 2015 年碳排放局部莫蘭指數圖

圖3 2019 年碳排放局部莫蘭指數圖

3.空間計量模型選擇。基于全局莫蘭和局部莫蘭檢驗結果，考慮空間因素的影響，擬選取空間計量模型進行實證分析。具體檢驗選擇結果如表6 所示。

表6 空間計量模型檢驗

根據表6 的檢驗結果，可以看出各項檢驗顯著的拒絕原假設，適合選擇空間杜賓模型（SDM）進行實證研究。基于相關研究假設、全局莫蘭等檢驗結果，最終選擇時間固定效應的空間杜賓模型（SDM）進行實證分析，模型具體構造如式（5）所示：

式（5）中，Cit表示i 省（自治區、直轄市）t 時期的碳排放，DEDIit表示i 省（自治區、直轄市）t 時期的數字經濟綜合指數，表示i 省（自治區、直轄市）t 時期的數字經濟綜合指數的平方項，GDPit、URIit、FDIit、ENERGYit表示i 省（自治區、直轄市）t時期的各控制變量，W 表示空間權重矩陣，ρ 表示空間自回歸系數，vi為時間固定效應，εit為隨機擾動項。

五、實證回歸結果與分析

（一）直接影響效應分析

運用構造的地理反距離權重矩陣對時間固定效應的空間杜賓模型（SDM）進行回歸分析，回歸結果如表7 所示。

表7 空間杜賓模型回歸結果

從回歸結果可以看出，解釋變量的顯著性較高，并且空間自相關系數值為0.279 在5%的水平上顯著，說明各省域的碳排放在空間作用下具有正向的空間相關性，這一結論與全局莫蘭檢驗的結論相同。

1.核心解釋變量。數字經濟綜合指數（DEDI）和數字經濟綜合指數的平方（DEDI2）。數字經濟綜合指數（DEDI）的一次項系數為正值，其二次項（DEDI2）系數為負值，二者均在1%水平上顯著。由此可以得出結論：數字經濟對省域的碳排放有“倒U 型”的影響效應，即先促進、后抑制。

為了確保“倒U 型”曲線結果的準確性，相關學者Lind 和Mehlum（2010）[22]提出了“U 型”檢驗三步法：第一步，模型核心解釋變量的一次項系數β1和二次項系數β2呈現正負顯著地反向關系；第二步，在兩個端點的斜率反向；第三步，曲線拐點的數值必須在核心解釋變量的取值范圍之內。樊軼俠和徐昊（2021）[12]認為控制變量的變動不會影響曲線的形態，因此在檢驗時參考其做法，僅考慮模型中的因變量與核心解釋變量，具體計算公式如式（6）、式（7）、式（8）所示：

首先，根據表7 模型回歸結果，數字經濟綜合指數（DEDI）的一次項系數為正，二次項系數為負，二者正負性顯著相反，符合第一步要求。其次，根據公式計算得出，，兩端點處的斜率正負性相反，符合第二步要求。最后，拐點DEDI*=0.694，并且數字經濟綜合指數的取值范圍為[0.016，0.935]，說明拐點位于數字經濟綜合指數的取值范圍內，符合第三步要求。因此，數字經濟對于省域碳排放的影響呈現“倒U 型”的結論成立，符合研究假設1，即表明在數字經濟的初始階段，數字經濟的發展會增加各省域的碳排放；在數字經濟的后期階段，數字經濟的發展會降低各省域的碳排放。

在數字經濟發展初期，可能會專注于快速發展，從而忽視了環境保護，存在一定的“綠色盲區”：一方面，數字技術初步運用到資源開采等相關產業時，盲目地開采會給環境帶來一定的損害；另一方面，數字經濟的快速發展需要消耗大量的能源，而目前煤炭仍是主要發電能源。因此，在初期數字經濟的快速發展會間接加劇對煤炭的消耗，增加碳排放。

在數字經濟發展后期，此時數字技術發展相對完善，可以應用于產業優化升級、清潔技術研發、提供能源利用率等方面的開發和研究。同時相關政策的出臺和完善，使得數字經濟的發展逐漸實現經濟發展與綠色發展的統一，從而在一定程度上減少了碳排放。

2.控制變量。人均GDP（PGDP）的增加會顯著降低各省（自治區、直轄市）的碳排放。首先，經濟發展水平是實現碳排放的根本，經濟實力的支撐有助于實現碳減排。其次，隨著經濟發展水平的提高，居民的文化素養、精神文明等逐步提高；政府更加注重對環境的管制；企業加快對清潔技術的研發、提高能源利用效率等，碳排放也會隨著減少。

城鎮化率（URI）的增大會顯著增加各省（自治區、直轄市）的碳排放。城鎮化的快速發展會導致農村人口向城市的大量流動，從而導致各種生產要素也逐漸向城市轉移。因此，城鎮化水平的提高會使得城市的供給和需求不斷擴大，突增的供給和需求會帶動相關工業化企業的快速發展，但是，工業化企業的發展會給環境帶來一定的損害，這就使得碳排放出現增長。

能源結構（ENERGY）的提高會顯著增加各省（自治區、直轄市）的碳排放。能源結構的提高意味著我國對煤炭資源消耗的增大，相關數據顯示，目前我國能源結構中煤炭消耗占比呈下降趨勢，但由于煤炭的消耗總基數過大，其在我國能源結構中仍占據最大比重。煤炭資源的過度使用則會導致全球變暖、PM2.5 等一系列的環境惡化問題，直接導致碳排放的增加。

（二）空間溢出效應分析

為驗證研究假設2 中數字經濟對碳排放是否具有空間溢出效應，借鑒LeSage 和Pace（2009）[23]提出的偏微分方法，進一步研究數字經濟對各省域碳排放的直接效應、間接效應和總效應。具體結果如表8 所示：

表8 空間效應分解

數字經濟綜合指數（DEDI）及其二次項（DEDI2）分別對省域碳排放有正向和負向顯著的直接影響，表明本省（自治區、直轄市）的數字經濟對本省（自治區、直轄市）的碳排放影響呈“倒U 型”。

此外，數字經濟綜合指數（DEDI）及其二次項（DEDI2）的間接效應和總效應均通過了顯著性檢驗，其中數字經濟綜合指數（DEDI）的系數為正，其二次項（DEDI2）的系數為負。該結果表明，數字經濟對周邊地區的碳排放具有空間溢出效應，此時“倒U 型”結論仍然成立。該結論驗證了研究假設2 的內容，也與繆陸軍、徐維祥等人的結論類似。

數字經濟對碳排放的作用在不同地理位置上有所差異，會在一定程度上產生空間外溢。與傳統經濟相比，數字經濟具有不受空間限制的優勢，這一優勢使區域內的數字經濟更易于向周邊區域輻射，從而形成空間外溢。空間外溢作用加強了各個區域之間的交流與聯系，如數字經濟較高的地區可以帶動周邊地區的發展，向發展水平較弱的地區輸送人才、技術等要素，促進各個地區間知識、技術和資金的流動，從而實現各個地區間的共同發展與共同進步。

（三）區域異質性分析

為驗證研究假設3 中數字經濟對碳排放是否有區域異質性影響，按照國家標準將我國30 個省（自治區、直轄市）劃分為東部、中部和西部三個地區，其中東部地區包括北京、天津等11 個省（自治區、直轄市），中部地區包括山西、吉林等8 個省（自治區、直轄市），西部地區包括四川、貴州等11 個省（自治區、直轄市）。具體結果如表9、表10 所示：

表9 分區域回歸結果

表10 分區域效應分解

上述回歸結果中R2和sigma2_e 表明東部和中部地區的模型具有較高的擬合優度。但東部和中部地區的模型自相關系數不顯著，西部地區模型的自相關系數為負數，與預期結果相反，說明在區域層面上，碳排放的空間相關性沒有預期顯著。

表10 給出了東部、中部和西部地區的空間效應分解結果。在東部地區，數字經濟對周邊地區碳排放具有顯著的空間溢出效應，此時“倒U 型”結論仍然成立。然而，在中部和西部地區，數字經濟對碳排放具有顯著的直接效應，空間溢出效應則不顯著。說明中部和西部地區，數字經濟對周邊地區碳排放的輻射作用不明顯。

根據《中國數字經濟發展與就業白皮書（2019年）》，目前我國數字經濟逐步顯現出不平衡的態勢：東部地區發展水平較高，西部地區發展水平較低。首先，東部地區的經濟發展程度、地理位置優勢等要明顯優于西部和中部地區，因此數字經濟發展所需的先進知識和技術會傾向于集中在相對發達的東部地區；其次，生產要素的流動具有“趨利”性質，因此生產要素主要聚集于具有高回報率的東部地區；最后，中部和西部地區的數字經濟基礎設施完善度較低，人才激勵機制不健全是其發展數字經濟的一大劣勢。因此總體來說，東部地區的數字經濟發展要優于中部和西部地區，其對于周邊地區的輻射作用也更加顯著。

（四）穩健性檢驗

為驗證實證結果是否穩健，我們采用替換解釋變量、更換空間權重矩陣兩種方法進行穩健性檢驗。

1.更換解釋變量。利用中國碳核算數據庫（China Emission Accounts and Datasets，CEADs）中發布的2011—2019 年省級二氧化碳排放數據，作為新的解釋變量重新進行實證研究，最終結果如表11、表12所示：

表11 穩健性回歸結果

表12 穩健性回歸結果

表11、表12 中顯示了數字經濟對碳排放的影響，其中，數字經濟綜合指標（DEDI）及其二次項（DEDI2）的系數均達到了1%的顯著水平，且數字經濟綜合指數（DEDI）為正值，其二次項（DEDI2）為負值，這一結果與前面的研究結果基本吻合，表明了這一結論的穩定性。

2.更換空間權重矩陣。由于空間權重矩陣的不同，其結果的影響也不盡相同，因此采用經濟空間矩陣取代地理反距離矩陣，重新考察數字經濟對碳排放的影響，表13、表14 為更換空間權重矩陣后的結果。

表13 穩健性回歸結果

表14 穩健性回歸結果

表13、表14 顯示了數字經濟對碳排放的影響，各解釋變量的符號和顯著性與前文的結果整體上大致相同，證實了這一結論的穩定性。

綜上，采用替換解釋變量以及替換空間權重矩陣的方式進行穩健性檢驗，兩種方法得到的結果均顯著且與前文結論一致。因此，可以判斷實證結果是穩健的。

六、結論與建議

（一）結論

通過對我國30 個省份2011—2019 年的面板數據進行實證分析，研究數字經濟對省域碳排放的影響效應，得出以下結論：

第一，數字經濟對省域碳排放的影響呈現“倒U型”關系，即數字經濟對碳排放具有先促進后抑制的作用，這一結論在經過Lind 和Mehlum 的“U 型”檢驗三步法的驗證后仍成立。

第二，數字經濟對省域碳排放的影響具有顯著的空間溢出效應，此時“倒U 型”結論仍然成立。

第三，數字經濟對省域碳排放的影響具有區域異質性，將我國30 個省（自治區、直轄市）劃分為東部、中部和西部地區，其中在東部地區數字經濟對碳排放具有顯著的空間溢出效應，而在中部和西部地區則不具有空間溢出效應。

（二）建議

基于上述結論，提出以下建議：

第一，數字經濟發展既要增速又要提質。首先，政府要加強在數字經濟中的基礎設施和技術研發的投入，為數字經濟的發展積極創造條件。其次，重視數字經濟的高耗能特性，在大力發展數字經濟的同時也要注意減少能耗，開發和推廣節能減排技術，提高能源利用率，促進能源的節約和高效使用，實現數字經濟的“綠色”增長。最后，將數字技術融入生產、消費、交換、分配的各個環節，實現全平臺全產業數字化，加強各個環節的溝通與交流，促進決策優化。

第二，充分發揮數字經濟積極的空間溢出作用。一方面，加強各地區間數字經濟發展的聯系與交流。發揮核心地區數字經濟的輻射作用，利用其技術溢出等效應帶動周邊地區數字經濟的發展。另一方面，注意防范數字經濟高速發展地區對低速發展地區產生“虹吸效應”。數字經濟發展較快地區給予發展較慢地區一定的幫扶，發展較慢地區向發展較快地區積極學習，形成良性競爭的發展格局。

第三，強調不同地區數字經濟發展均衡問題。一方面，對于發展較慢地區，政府應該給予一定的政策傾斜，在基礎設施方面加大投入、在產業轉型方面給予技術資金支持、在企業發展方面加強人才建設等，逐步實現數字經濟的快速高質量發展；另一方面，對于發展較快地區，在保持自身高速發展的同時要對發展較慢地區起到幫扶和帶動作用，提供人才、技術、設施的輸入等，逐步縮小二者之間的差距，實現各地區數字經濟的均衡發展，共同努力實現我國碳排放的減少。