智慧城市試點政策對節能減排影響機制分析

摘 要：[研究目的]我國在經濟快速發展的同時，從2012年開始，通過分批智慧城市試點政策積極推動節能減排和產業結構升級，這一舉措對實現社會主義現代化具有重要意義和研究價值。[研究方法]以2009—2019年282個地級市的面板數據為研究對象，采用多期雙重差分回歸方法，研究智慧城市試點政策對節能減排的影響，并運用平行趨勢檢驗、時間異質性檢驗和內生性檢驗（PSM-did）方法進行穩健性檢驗，驗證研究的正確性。[研究結論]研究發現，智慧城市試點政策顯著降低了單位GDP能耗，且其政策效應隨時間增強。為進一步推進智慧城市建設，一是由國家層面機關推行政策并提供方案指導；二是地方政府與高校等研究機構積極合作，促使政策長期化穩定推行；三是支持高新技術和綠色產業發展，充分發揮智慧城市在節能減排中的作用。

關鍵詞：智慧城市；試點政策；節能減排；雙重差分法；傾向得分匹配

近年來，環境保護、節能減排問題成為學界和各國政府關注的一大熱點問題。自改革開放以來中國經濟高速發展，但這種發展具有粗放性特征。當前中國成為全球最大的能源消耗國，能源消耗量比改革開放初期增長了數倍。面對這一嚴峻現狀，政府高度重視氣候變化，積極實施各項政策，推動節能減排。

技術創新是推動節能減排的關鍵要素，城市是激勵創新發展的核心載體。推動節能減排最重要的途徑就是發展更綠色節能的生產技術，一方面減少制造業生產過程中的能源消耗量，另一方面革新廢水廢氣處理系統，在污染物排放之前將有害的化學物質進行處理，減少生產對環境的影響，降低溫室氣體排放量。

以先進信息化、數字化技術手段為核心，能夠增強城市管理能力，提升企業生產效率，提高居民生活質量。在節能減排領域，智慧城市建設能夠有效提升能源利用效率，減少生產生活過程中的能源消耗和碳排放，推動城市實現綠色可持續現代化建設，更快實現節能減排目標。

中國的智慧城市試點政策在推廣信息數字技術廣泛應用的同時，也在城市規劃、基礎設施建設、公共服務、城市管理等方面進行智能化全方位布局。本文聚焦2012年開始推行的智慧城市試點政策，重點關注智慧城市試點政策在節能減排領域的政策效果，并討論其未來發展走向。

一、文獻綜述及理論分析

（一）政策介紹

中國智慧城市試點政策推行較早，并迅速上升至國家戰略層面。自2012年以來，我國先后發布了三批智慧城市試點，至今試點智慧城市總數已經達到約290個。據公開信息顯示，2012年住建部確定了首批國家試點城市，共有90個，由37個地級市、50個區縣、3個鎮組成。2013年，住建部確定103個城市作為新增國家智慧城市試點。2015年4月，住建部和科技部公布新增的第三批試點名單，確定城市84個。

智慧城市試點由國家層面推行，在實踐過程中，各省市結合自身發展需求和發展條件，分別進行了不同的探索和嘗試。

（二）文獻綜述

當前國內外對智慧城市的相關研究側重點不同。國際研究重點主要集中于智慧城市概念表現、發展動因、評價標準、發展路徑、存在問題及反思等方面，而國內研究則主要圍繞智慧城市建設方式、大數據等信息技術運用、智慧城市發展安全性和成本、可持續發展等方面展開。Jeyun Yang等人[1]介紹韓國國家戰略智慧城市計劃（NSSP），并將其與歐洲、亞洲和北美洲的15個智慧城市提供的服務進行比較，指出NSSP的服務特點是應用了5G通信技術，定義了其數據結構，目標是拓寬智慧城市本身的產業領域。近年來的智慧城市目標不僅有使城市可持續發展，還有創建有前景的產業區域，這需要與公共信息和建筑系統合作。Paolo Neirotti等[2]調查了一個城市的最佳實踐涵蓋的領域與潛在智慧倡議領域總數之間的比例，研究結果顯示，智慧城市的演變模式高度依賴于其本地背景因素。

國內外對智慧城市影響的研究主要集中于試點政策準自然實驗的實證研究。智慧城市試點政策對創新作用，尤其是對城市創新能力的影響是研究的一大熱點。Andrea Caragliu等[3]基于對309個歐盟城市的分析，利用智慧城市政策采納強度差異分析，發現智慧城市政策實施程度高于歐盟平均水平的城市往往更有創新能力。姚圣文等[4]通過多時點雙重差分法研究智慧城市試點政策對城市創新能力的作用，研究指出，政策能夠提升城市對科技領域的投資，推動城市信息網絡基礎設施建設，由此促進城市創新水平提高。楚爾鳴等[5]從投入、產出兩個維度分析了智慧城市準自然實驗對城市創新能力的作用，指出智慧城市政策主要提升了城市信息化水平、產生產業及人力資源集聚效應，促進產業轉型，由此推動城市創新能力提升。此外，這種影響力隨著城市發展水平、區位、規模、技術水平的不同而有強弱區分。何凌云等[6]重點分析了試點政策對城市創新能力影響的異質性。研究得出，智慧城市對技術創新水平較低，城市規模較小的城市作用更大，且政策具有時間效應。

智慧城市試點政策實證研究的另一個重要方向是綠色經濟、產業轉型。學界當前研究基本著眼于創新影響綠色全要素生產率，較少關注經濟發展能耗方面。Ke-Liang Wang等[7]探討智慧城市政策對中國城市綠色全要素生產率（GTFP）的影響。利用2004年至2017年的283個地級市的平衡面板數據，用從方向距離函數導出的Luenberger生產率指標來衡量城市GTFP，指出智慧城市政策可以顯著提升中國城市的GTFP，并對鄰近非試點城市的GTFP產生正向的空間溢出效應，它主要通過提高技術效率而非技術進步來改善城市GTFP。Yigitcanlar Tan等人[8]考察英國的智慧城市實踐，用面板數據分析2005年至2013年間擁有不同智慧城市水平的15個英國城市的二氧化碳排放水平的變化。研究指出，智慧城市水平與二氧化碳排放之間的關系不是線性的，城市智慧程度對二氧化碳排放的影響隨時間不變。Cheng Zhonghua等[9]實證檢驗智慧城市政策對城市綠色和低碳發展的影響及其傳輸機制。研究發現智慧城市政策通過提高城市技術創新水平、升級智能基礎設施建設、優化智能管理與服務質量來促進城市綠色和低碳發展。石大千等[10]關注智慧城市試點政策對環境污染影響。研究指出，智慧城市通過現代化信息數字技術的廣泛運用，促進城市革新發展模式，創新驅動發展，產生技術、結構、配置三大效應，促進城市環境污染降低。范洪敏等[11]通過構建城市綠色經濟轉型指數，研究政策對綠色經濟影響，指出智慧城市能夠促進經濟增長，同時提升綠色全要素生產率，改善環境質量。湛泳等[12]通過對綠色全要素生產率的研究指出，將建設智慧城市與創業創新相結合，能夠促進新型經濟發展動力的集聚，由此推動區域經濟發展轉型升級，提升區域經濟發展的效率和質量。

（三）假設檢驗

智慧城市試點政策能夠推動新型基礎設施建設，推動新興產業發展，變革傳統行業生產管理模式，促進產業轉型，在各個環節減少資源能源的消耗和浪費。由此得出本文第一個研究假設：H1：智慧城市試點政策能夠減少資源消耗，降低單位GDP能耗，推動節能減排。

政策效應常常會表現出邊際效用遞減的普遍經濟規律。政策邊際效應遞減是指隨著政策實施的持續，每增加單位的政策投入所帶來的額外收益逐漸減少，這可能是由于市場飽和、個體適應、資源限制或外部因素影響。另一些情況下，隨著時間推移，政策影響力和作用效果逐漸增強。為驗證智慧城市試點政策的時間效力，提出第二個研究假設：H2：智慧城市試點政策對節能減排存在時間效應，隨著時間推移，政策作用逐漸增強。

二、研究設計

（一）模型選取

雙重差分法主要應用于政策評估效應相關研究，雙重差分模型能夠找出處理組和對照組在政策干預實施前后變化的差異。這種方法有助于消除其他潛在的非政策或干預因素對結果的影響。多期雙重差分法（Multiple Period Difference-in-Differences，簡稱MDID）能夠動態識別不同時期的政策，其主要優勢在于可以利用多期的數據進行估計，能夠更好地控制時間變量，提高估計的精度。傾向得分匹配—雙重差分模型（PSM-DID模型）將傾向得分匹配（PSM）和雙重差分法結合起來。這種方法可以同時控制觀察到的和未觀察到的、在時間上恒定的混雜因素，從而更準確地估計政策或干預的因果效應。

本研究假設智慧城市試點政策推動單位GDP能耗下降，即智慧城市試點政策推動節能減排。研究選取2009—2019年全國282個地級市面板數據進行雙重差分分析。構建模型為：

（1）

（二）變量說明

1.被解釋變量

單位GDP能耗（energyconsit）為地級市一年能源消耗總量與一年GDP總量之比，用于衡量經濟節能減排水平。

2.解釋變量

智慧城市試點didit=cityit×yeart，cityit表示試點城市，若該地級市為試點城市，cityit=1；若該地級市不是試點城市，則cityit=0。yeart表示政策時間，在多期雙重差分模型中，三期試點政策實施時間分別為2013年、2014年、2015年。

3.控制變量（Xit）

選擇五個控制變量：經濟發展水平（Pgdp），人力資本水平（Hum），對外開放程度（Fdi），財政對科技投入程度（Sci），產業結構（Third）。

（1）經濟發展水平（Pgdp），采用地級市實際人均GDP度量。經濟發展水平是影響城市技術水平和能源結構的重要因素。

（2）人力資本水平（Hum），采用各地級市高等學校在校生數與地區年末總人口的比值測算，主要反映了城市教育投入和教育成果。

（3）對外開放程度（Fdi），采用實際利用外資與地級市GDP的比值測算。

（4）科技投入程度（Sci），財政對科技事業的投入，展示了該地區對科技創新的重視程度，能表示地區的科技創新水平。

（5）產業結構（Third），采用第三產業產值占總產值的比重測算，是影響城市單位GDP能耗的重要變量。

（三）數據來源

本研究涉及的主要變量數據來自2008—2020年各年的《中國城市統計年鑒》，形成282個地級市2009—2019年面板數據。其中試點城市103個，涵蓋2012—2014年三批試點城市的中地級市。對面板數據進行描述性統計分析得到表1。

三、實證結果分析

（一）多期DID回歸結果

研究采用多期雙重差分回歸模型來分析智慧城市試點政策對單位GDP能耗的影響。

基礎雙重差分回歸只包含DID智慧城市試點虛擬變量與單位GDP能耗變量energycons。回歸結果見表2（1）列，did的估計系數在1%的顯著性水平上為負，表明智慧城市政策能顯著降低城市單位GDP能耗，推動節能減排。

在基本模型基礎上，我們逐一加入五個關鍵控制變量：經濟發展水平（Pgdp），人力資本水平（Hum），對外開放程度（Fdi），科技投入程度（Sci），產業結構（Third）。加入這些控制變量后進行雙重差分，回歸結果見表2（2）列，did的估計系數在1%的顯著性水平上依然為負，但相比未加入控制變量的回歸結果，存在控制變量的回歸估計系數絕對值有所減小。由此論證，不進行控制變量的情況下，原始的雙重差分法回歸存在一定內生性變量，導致回歸結果高估智慧城市試點政策對節能減排的影響。

但控制變量排除內生性影響之后，虛擬變量did的估計系數依然在1%的水平上顯著為負，這表明相比于非試點城市，智慧城市政策試點城市的單位GDP能耗變動顯著大于非試點城市。在這一準自然實驗中，智慧城市試點政策的實施對于降低單位GDP的能耗、推動節能減排具有顯著的效果。

（二）穩健性與異質性檢驗

1.平行趨勢檢驗

平行趨勢假設是雙重差分模型有效性的關鍵前提，它要求在沒有推行試點政策之前，處理組和控制組的期望結果應按照相同的趨勢變化。這樣，任何處理后觀察到的結果差異可以被歸因于處理本身，而不是其他未觀察到的因素。

通過繪制處理組（即智慧城市試點城市）和控制組（非試點城市）單位GDP能耗的時間序列圖，進行平行趨勢的可視化檢驗。根據雙重差分模型中各項數據繪制平行趨勢檢驗圖1，從圖1可知，處理組在2013年第一批試點政策實施之前與控制組單位GDP能耗變動趨勢幾乎一致，這說明在試點政策實施前，處理組和控制組在單位GDP能耗上的變動趨勢是相似的，符合平行趨勢假設。而在推行智慧城市試點政策之后，兩組單位GDP能耗變動從2013—2015年逐年擴大，而這期間正是三批試點政策分別推行的時間。因此，這一趨勢變化很可能直接體現出智慧城市試點政策產生的效果。

2.時間異質性檢驗

在對政策效果的實證研究中，我們需要注意政策效應可能存在時間異質性。政策效應不一定是立即顯現的，而是隨著時間的推移逐漸顯現和加強。政策的實施需要一定的時間來影響各個經濟主體的行為和決策，同時，各個經濟主體對政策的適應和反應也需要一定的時間。智慧城市試點政策是一個長期推行的政策，政策影響可能隨著時間推進而加強。

時間異質性檢驗是DID分析的一個重要部分，它檢驗政策效應是否隨時間而變化。繪制處理組和對照組隨時間變化的圖形，直觀展示效應的變化（見圖2），智慧城市試點政策對單位GDP能耗有負作用，政策效應相關系數逐年遞減，在政策推行之后第四年達到最低，即政策效應在實施后第四年最為顯著。由此證明隨著時間推移，智慧城市試點政策對降低單位GDP能耗的作用逐漸增加，強力地促進節能減排。因此，智慧城市試點政策對節能減排存在時間異質性，在政策強力推行階段，隨著時間推移，政策效應逐漸增強，這一分析結果驗證了第二個研究假設H2的正確性。

3.內生性檢驗——PSM-DID

采用傾向得分匹配（PSM）實現樣本匹配，進一步排除內生性影響因素（見圖3），樣本匹配后，所有樣本的標準化偏差都控制在10%之內，相比于未匹配的樣本數據標準化偏差大幅降低，這一結果支持樣本匹配的進行。

刪除少部分不支持匹配的樣本數據后，再次進行雙重差分回歸。首先直接對虛擬變量DID和單位GDP能耗變量energycons進行雙重差分回歸，回歸結果見表3列（3），回歸結果顯示DID的估計系數在1%的顯著水平上為負。為了進一步降低內生性影響，我們在傾向得分匹配之后再次在回歸模型中加入五種控制變量：經濟發展水平（Pgdp）、人力資本水平（Hum）、對外開放程度（Fdi）、科技投入程度（Sci）、產業結構（Third）。回歸結果見表3列（4），結果顯示did的估計系數在1%的水平上仍然顯著為負。

總結以上實證研究結果，運用雙重差分模型進行估計，智慧城市試點政策對降低單位GDP能耗有顯著的作用，智慧城市試點政策能夠有效促進節能減排，由此論證第一個研究假設H1的正確性。

四、結論與政策建議

（一）主要研究結論

本文收集整理了2009—2019年的282個地級市面板數據，通過多期DID模型對單位GDP能耗這一重要的環境效率指標進行回歸分析，度量智慧城市試點政策在節能減排領域的政策效應。研究得出了以下兩點重要結論。

第一，智慧城市試點政策能夠顯著降低單位GDP能耗，推動節能減排。這一結果強烈地表明，智慧城市試點政策在推動節能減排方面具有明顯的效果。這一發現為智慧城市試點政策的推行提供了有力的經驗證據，證明其在環保和可持續發展方面的積極作用。

第二，智慧城市試點政策在發揮作用的過程中存在時間動態效應，具有時間異質性。分析結果表明，政策在推行過程中，其效果并非立即顯現，而是隨著時間推移，政策效應逐漸增強，對降低單位GDP能耗的影響力逐年增加，在政策實施過程中對節能減排的促進作用日趨提高。

總結來看，本文研究結果為智慧城市試點政策的推行提供了有力的實證研究經驗證據，并揭示了政策效果的時間動態性。我們的研究結果有助于進一步理解智慧城市試點政策在節能減排領域的作用，為未來的政策制定提供重要的參考。

（二）政策建議

智慧城市政策是中國建設社會主義現代化的重要途徑，是中國創新驅動發展戰略的一大組成部分，具有重要戰略意義。我們通過以上實證研究，提出以下幾點政策建議。

第一，當前智慧城市試點工作由國家層面推行并提供方案指導，但具體政策的實施依然由各地方政府結合自身發展條件進行，在這一過程中可能存在政策理解偏差、推行遲緩或激進等問題。中央政府在智慧城市政策推廣過程中應當起到總領全局的方向指導作用，積極分析推廣地方試點城市先進發展經驗，同時在分析不同發展條件下試點政策推行情況和效果的基礎上，將地方實踐經驗和頂層設計有機結合，形成普適性智慧城市政策指導方案。

第二，地方政府在智慧城市試點政策推行過程中不應急功近利，將政策成效作為自身政治資本，而應當深刻認識到發展智慧城市是一個長期發展規劃，推動基礎設施規劃和方案制定具備長遠性、穩定性、可持續性。

另外，智慧城市概念提出時間尚短，學界對于其理論研究和應用方法還未達成共識。地方政府應當與高校、研究所密切合作，將理論研究與政策實踐相結合，審慎進行政策實施探索，避免政策推行過程中的想當然情況，但也要防止因為擔心犯錯而政策推行過于保守，不能發揮試點城市探索先驅領導作用。

第三，政府應積極引導高新技術科技成果向應用領域轉化，提升城市創新環境，促進城市經濟高質量發展。推動試點城市高新技術產業公司數量增加，增加生產性第三產業企業的占比，促進城市產業結構向單位能耗更低的產業結構轉型。產業結構升級首先可以降低生產過程中能源消耗和排放量，響應節能減排的號召；另外，高新技術產業往往具有更高的產品價值，在同樣的能源消耗量下可以產生更多的GDP，促進城市經濟發展的同時降低單位GDP能耗，促進節能減排。

另一方面，政府應當結合政策引領和資金支持作用，推動傳統第一產業和第二產業技術革新，運用更加智能化、效率更高、能耗更低的生產設備進行生產，降低生產環節的能耗。同時，政府還應當促進傳統行業引入人工智能等現代化企業管理系統，提升企業管理能力，推動資源合理分配和運用，從管理流程上減少資源浪費，提高生產效率。另外，智慧城市政策有助于推動人工智能、云計算、物聯網等現代化信息技術發展應用，傳統行業生產商可以通過新興信息技術手段高效對接消費者，更大限度做到按需生產、供求平衡，避免生產產品積壓，減少生產原料和能源浪費。另外，物聯網等智能化技術能夠完善市場供應鏈，能夠提升貨物運輸效率，降低生產產品在物流運輸過程中產生的能源消耗。因此，智慧城市建設能夠降低傳統行業單位GDP能耗，促進節能減排。

注釋：

1. 括號內為標準誤，***表示p值＜0.01，表示在1%的水平上顯著；**表示p值＜0.05，表示在5%的水平上顯著；*表示p值＜0.1，表示在10%的水平上顯著。

參考文獻：

[1] YANG J，KWON Y S，KIM Daehwan. Regional smart city development focus：the South Korean national strategic smart city program[J]. IEEE Access，2021（9）：7193-7210.

[2] NEIROTTI P，MARCO A D，CAGLIANO A C，et al. Current trends in smart city initiatives：some stylised facts[J]. Cities，2014（38）：25-36.

[3] CARAGLIU A，DEL BO C F. Smart innovative cities：the impact of smart city policies on urban innovation[J]. Technological forecasting and social change，2019（142）：373-383.

[4] 姚圣文，張耀坤，趙蘭香.智慧城市試點政策能否助推城市創新水平提升？：基于多時點DID的實證研究[J].科學學與科學技術管理，2022，43（5）：85-99.

[5] 楚爾鳴，唐茜雅，唐歡.智慧城市建設如何提升城市創新能力？[J].湘潭大學學報（哲學社會科學版），2022，46（2）：59-65.

[6] 何凌云，馬青山.智慧城市試點能否提升城市創新水平？基于多期DID的經驗證據[J].財貿研究，2021，32（3）：28-40.

[7] WANG K L，PANG S Q，ZHANG F Q，et al. The impact assessment of smart city policy on urban green total-factor productivity：evidence from China[J]. Environmental impact assessment review，2022（94）：106756.

[8] TAN Y，MD K. Does smart city policy lead to sustainability of cities？[J]. Land use policy，2018（73）：49-58.

[9] CHENG Z H，WANG L，ZHANG Y. Does smart city policy promote urban green and low-carbon development？[J]. Journal of cleaner production，2022（379）：134780.

[10] 石大千，丁海，衛平，等.智慧城市建設能否降低環境污染[J].中國工業經濟，2018（6）：117-135.

[11] 范洪敏，米曉清.智慧城市建設與城市綠色經濟轉型效應研究[J].城市問題，2021（11）：96-103.

[12] 湛泳，李珊.智慧城市建設、創業活力與經濟高質量發展：基于綠色全要素生產率視角的分析[J].財經研究，2022，48（1）：4-18.

Mechanism Analysis of the the Impact of Smart City Pilot Policies on Energy Conservation and Emission Reduction

Yang Yichen1 Ren Zining2

（1. Tsinghua University， School of Social Science， Beijing， 100084; 2.City University of Hong Kong， School of Energy and Environment， Hong Kong， 518057）

Abstract： [Research purpose] In conjunction with China’s swift economic ascent， the initiation of smart city pilot policies in a phased manner from the year 2012 has been instrumental in propelling energy conservation and emission reduction， as well as the advancement of industrial structure optimization. This initiative holds profound significance and possesses substantial research merit in the context of achieving socialist modernization. [Research method] This paper leverages panel data from 282 prefecture-level cities over the decade from 2009 to 2019. It employs a multi-period difference-in-differences regression approach to scrutinize the impact of smart city pilot policies on energy conservation and emission reduction. To fortify the validity of the study， robustness checks are implemented through parallel trend analysis， temporal heterogeneity assessment， and propensity score matching （PSM） methods. [Research conclusion] The research uncovers that the smart city pilot policies have markedly diminished energy consumption per unit of GDP， with an observable escalation of the policy’s efficacy over time. To bolster the development of smart cities， the following recommendations are proffered. First， the national authorities do the promulgation and strategic guidance of policies. Second， local governments and academic institutions take vigorous collaboration to ensure the enduring and stable implementation of policies. Third， it gives a endorsement of the high-tech and green industry sectors to harness the full potential of smart cities in the realm of energy conservation and emission reduction.

Key words： smart city; pilot policies; energy conservation and emission reduction; difference-in-differences; propensity score matching

作者簡介：楊軼晨，女，博士研究生，研究方向為科學技術社會學。任梓寧，女，研究方向為能源科學工程。