能源視角下數字技術創新的減污降碳效應及機制探究

摘 要：加快能源結構向可再生能源轉型是碳達峰、碳中和的關鍵路徑，數字經濟作為經濟高質量發展新引擎，其核心產業的創新發展對實現能源領域的碳減排至關重要。依托2010—2020年中國省際數據，深入分析數字技術創新在降低碳排放中的作用機制，探討了能源結構、綠色金融及金融深化水平的影響。研究表明：數字技術創新對碳排放具有顯著的抑制作用，能源消費結構在數字技術創新降低碳排放中扮演中介角色，綠色金融則起到調節作用，兩者共同促進減排。金融深化水平在數字技術創新的減污降碳過程中存在負向單門檻效應，且數字技術創新對碳排放的影響存在區域異質性。因此，要加速數字技術創新步伐，促進能源結構向可再生能源轉型，推廣綠色金融實踐，同時要針對不同區域制定差異化減排政策，有效推動各區域實現碳減排工作。

關鍵詞：能源結構；數字技術創新；碳排放；中介效應；門檻效應；綠色金融

中圖分類號：F 49；X 322089-09

Exploring the Effect and Mechanism of Pollution Reduction

and Carbon Reduction of Digital Technology Innovation

from the Perspective of Energy

REN Yixuan，SU Min

（School of Economics and Management，Taiyuan University of Technology，Jinzhong 030024，China）

Abstract：Accelerating the transition of energy structure to renewable energy is the key path to carbon peak and carbon neutrality，and digital economy，as a new engine for high-quality economic development，and the innovation and development of its core industries are crucial for realizing carbon emission reduction in the energy sector.Relying on China’s inter-provincial data from 2010 to 2020，this paper analyzes in-depth the mechanism of digital technological innovation in reducing carbon emissions，and examines the impact of energy structure，green finance and the level of financial deepening.The study shows that digital technological innovation has a significant inhibiting effect on carbon emissions，energy consumption structure plays an intermediary role in reducing carbon emissions by digital technological innovation，and green finance plays a moderating role，both of which jointly promote emission reduction.The level of financial deepening has a negative single-threshold effect in the process of pollution reduction and carbon reduction by digital technological innovation，and there is regional heterogeneity in the impact of digital technological innovation on carbon emissions.Therefore，it is necessary to accelerate the pace of digital technological innovation，promote the transformation of energy structure to renewable energy，promote green financial practices，and formulate differentiated emission reduction policies for regional differences，so as to effectively promote the realization of national and regional carbon emission reduction targets.

Key words：energy structure；digital technology innovation；carbon emissions；mediating effect；threshold effect；green finance

0 引言

隨著全球氣候變化日益加劇和環境污染問題不斷凸顯，減污降碳已成為各國政府和社會各界高度關注的核心議題。數字經濟的蓬勃發展不僅推動了經濟的增長，也為低碳經濟轉型提供了有力支撐。在此背景下，數字技術的創新發展為應對氣候變化和降低碳排放提供了新的思路和可能性。

習近平主席在第75屆聯合國大會上指出，中國將采取更有力的政策和措施，爭取在2060年前實現碳中和，這對中國數字經濟及技術的減排功效提出了迫切需求。而作為中國經濟增長的新引擎，數字經濟核心產業的創新創業活動在推動經濟轉型的同時也對碳排放產生了深遠影響。中國作為能源消耗大國，其能源結構的轉變對碳排放水平具有直接的影響。數字技術的創新升級能夠推動能源結構的優化和轉型，促進清潔能源的發展和利用，從而減少生產和消費對高碳能源的依賴，降低碳排放水平。

現有學者研究多聚焦于數字經濟及技術對碳排放的影響。曹建飛等^[1]構建綜合評價指標體系測算數字經濟指數，發現數字經濟能夠提升碳排放效率、降低碳排放強度和減少碳排放量。CHEN^[2]檢驗金磚國家數字化發展是否會對碳排放產生影響，發現在長期或短期發展過程中數字技術均對碳排放產生負向影響。但也有學者認為，數字經濟發展需要建設數據中心、5G基站等基礎設施，會消耗大量的電力能源，而我國仍然是以煤炭為主的發電方式，這勢必會增加對環境的壓力^[3]。ZHOU等^[4]研究發現信息與通信技術的超高速發展會加速數字產業能源消耗，從而加劇環境負擔。由于研究方法、時間和領域有所差別，數字經濟及技術的減排效應尚未有一致結論。

數字技術創新日益成為創新技術領域研究的前沿課題，但相關度量方法仍是現有研究最主要的局限性問題。羅佳等^[5]利用企業專利數據識別數字技術創新情況，發現數字技術創新能夠促進制造業企業全要素生產率提升。李大偉等^[6]采用文本分析法對上市企業年報關鍵詞頻構建出企業層面數字化技術應用指標。鄭志強等^[7]以上市公司數字專利申請數為數字技術創新的度量指標實證檢驗數字技術創新對勞動收入份額的影響及其作用機理。但這些度量方法只是直接或間接反映了數字技術創新占用的企業資源，缺乏多角度全領域對區域數字產業經濟發展及創新水平的量化分析。關于數字技術對能源結構的作用，學者們的討論也層出不窮。伍心怡等^[8]從馬克思社會再生產4個環節視角出發，剖析了數字技術賦能現代能源體系構建的理論機制。龍云安等^[9]從數字技術、數字金融以及數字產業三大數字經濟重要組成部分分析了數字經濟促進產業結構升級的影響機制。鄔彩霞等^[10]提出數字經濟可以通過能源流和資源流2條途徑驅動低碳產業的發展。觀察現有研究發現，對數字技術的創新創業發展對能源消費結構以及二氧化碳排放強度三者關系的研究目前仍較為匱乏。根據國家統計局發布的《數字經濟及其核心產業統計分類（2021）》，數字經濟核心產業是指為產業數字化發展提供數字技術、產品、服務、基礎設施和解決方案，以及完全依賴于數字技術、數據要素的各類經濟活動。在雙碳背景下，探究如何利用數字經濟核心產業的創新發展，推動能源結構轉型、促進節能減排、提升能源利用效率，實現賦能碳管理、碳交易和碳減排等就顯得尤為重要。

基于此，將從創新創業的角度探究區域數字技術創新對碳排放的影響，并將能源結構納入到數字技術創新發展對碳排放影響的體系當中，檢驗能源消費結構的中介機制。數字技術不僅可以提高綠色金融項目的透明度，使投資者能夠更清晰地追蹤資金流向，還可以拓展綠色金融市場，使更多的投資者參與其中，促進綠色金融的發展和普及。因此，綠色金融發展與數字技術的發展密不可分，本文將探索綠色金融發展在數字經濟創新與碳排

放之間是否存在調節效應。此外，地區金融深化水平會反映該地區金融基礎設施的完善程度和資源配置情況，是數字技術創新的先決條件之一，本文將地區金融深化水平作為門檻變量，探究其在數字技術創新的減污降碳過程中的影響。最后，對數字技術創新的碳減排區域效應也進行了探究，為推動中國低碳經濟發展提供了理論和實踐支持。

1 分析和研究假設

數字技術創新是指運用計算、連接、信息以及通信等數字技術組合圍繞生產過程改進、組織模式和商業模式變革以及新產品開發等多方面開展的技術創新過程^[11]。隨著物聯網、大數據、云計算和人工智能等新一代信息技術的快速發展，數字技術正深入到生產和運營中，地區數字產業的創新創業發展也成了減污降碳的全新動力。

1.1 數字技術創新對區域碳排放的影響以及能源結構的中介效應

數字技術創新主要關注數字經濟的四大核心產業，即數字產品制造業、數字產品服務業、數字技術應用業和數字要素驅動業^[12]，在產業變革的過程中起到了至關重要的作用。一方面，環保技術不斷進步與清潔能源的深度應用借由數字化指引要素流向效益高地，實現資源合理利用，減少行業生產過程中的資源浪費亂象，遏制行業碳排放增長趨勢^[13]。尹龍等^[14]認為在大數據、云計算、區塊鏈及工業互聯網等數字基礎設施的加持下，可以有效推動在工業、交通、建筑等領域的數字化改造與綠色技術應用，達到降低碳排放的目的。

另一方面，數字技術創新可以促進可再生能源的發展和利用，推動能源結構的轉型和電動化進程，減少對高碳能源的需求。我國能源總消費中，煤炭占比56.7%，化石能源總計占比75.6%（2020年），中國能源體系高碳、高煤系統的本質，決定了能源結構調整是我國實現二氧化碳減排的理想途徑^[15]。張寶鳳等^[16]認為，數字經濟作為驅動經濟高質量發展的新引擎，對能源結構轉型的影響存在非線性效應?；谏鲜龇治觯岢鋈缦录僭O。

H1：數字技術創新發展對中國區域碳排放強度具有抑制作用。

H2：數字技術創新發展有效推動能源結構轉型，進而對中國區域碳排放強度起抑制作用。

1.2 綠色金融發展在數字技術創新對區域碳排放的影響的調節效應

數字經濟時代，綠色金融的健康發展離不開數字技術的支持，反過來，綠色金融政策的落實，也有利于激勵和引導資金流向可持續發展和低碳經濟領域，對區域碳排放產生影響。一方面，數字技術本身就是一種綠色發展模式，通過數字技術降低金融業能耗，使行業更加綠色環保，有效降低二氧化碳排放。劉華珂等^[17]認為，綠色金融會刺激城市居民的綠色消費需求，加速消費結構升級，促進經濟增長和環境保護協同發展。另一方面，數字技術有助于提高綠色金融的服務效率，使綠色金融更加有的放矢、資源配置更加高效，風險管控更加精準^[18]，優化交通和物流系統等，降低碳排放。夏雨瑞等^[19]發現數字技術可以通過增強高管的綠色認知與意識，促進企業的策略性和實質性綠色創新活動的順利開展。因此，提出如下假設。

H3：綠色金融在數字技術創新發展對區域碳排放的作用過程中起調節作用。

1.3 金融深化程度在數字技術創新對區域碳排放的影響的門檻效應

金融深化程度反映了一個地區金融體系的發展水平和市場成熟度，原毅軍等^[20]認為，金融市場的不斷成熟有利于吸引更多的FDI，有利于加大環保技術研究的投入，從而在一定程度上會減少二氧化碳排放，抑制環境污染。JALIL等^[21]發現中國存在環境庫茲涅茨（EKC）曲線，中國金融業的發展并沒有以犧牲環境為代價，相反卻減輕了對環境的污染，有利于CO2排放的減少。環境庫茲涅茨曲線表明，隨著區域金融深化程度和居民收入水平的提升，居民環境保護意識也會逐漸增強，從而有利于減少碳排放^[22]。同時，數字技術的創新發展也會受到金融基礎設施和人才儲備等方面的制約。王愛民^[23]認為，金融深化程度高的地區，對創新人才和創新資本的吸引力較強，有利于促進創新資源集聚和技術知識外溢，催生數字技術的創新發展。基于以上分析，不同的金融深化程度會導致數字技術創新在對區域碳排放產生影響的過程中存在異質性。

H4：數字技術創新對我國區域碳排放的影響過程受到金融深化水平的影響，存在區域金融深化水平的門檻效應。

2 變量選取和模型方法

2.1 變量選取

2.1.1 被解釋變量

二氧化碳排放強度（CI）。參照IPCC及國家氣候變化對策協調小組辦公室和國家發改委能源研究所公布的CO2排放系數計算法^[24]，選取煤炭、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣及水泥產量共8種能源消費數據進行碳排放強度估算，通過能源消耗量來計算熱值，省級口徑估算可以消除統計口徑帶來的差異性。數據來源于各級《中國能源統計年鑒》《中國工業統計年鑒》及《中國環境統計年鑒》。計算公式如下。

Q（CO2）=∑nk=1Mk×μk

（1）

式中，Q（CO2）代表CO2排放總量；Mk為第k種能源的消費總量；μk為第k種能源的碳排放系數，計算公式如下。

μk=Vk×Fk×Qk×4412

（2）

式中，Vk為第k種能源平均低位發熱量；Fk為第k種能源單位熱值當量對應的碳排放因子；Qk為大氣層中的碳氧化因子，44和12分別為CO2和C的分子量。二氧化碳排放強度的計算公式如下。

CIi，t=Q（CO2）/GDPi，t

（3）

式中，CIi，t為i省份在t年的碳排放強度；Q（CO2）為i省份在t年的碳排放量；GDPi，t表示i省份在t年的GDP。以上運算得出二氧化碳排放系數，見表1。

2.1.2 核心解釋變量

數字創新指數（DEI）。借鑒戴若塵等^[25]的研究，采用基于北京大學企業大數據研究中心整合的大數據，立足于數字經濟核心產業的企業家、資本與技術三大核心要素，從新建企業、外來投資、風險投資、專利、商標和軟件著作權6個維度，綜合反映中國跨時間跨區域數字產業創新創業發展情況的中國數字經濟核心產業創新創業指數。該指數利用大數據思維構建，基于微觀創新主體，關注創新產出而非投入，具有客觀性、時效性和多維性的特點。

2.1.3 中介變量

能源消費結構（EN）。考慮到目前能源消費仍以煤炭為主，選用煤炭類能源終端消費占全部能源終端消費總量的比重來衡量能源消費結構。

2.1.4 調節變量

綠色金融指數（GF）。綜合已有研究成果，從綠色信貸、綠色投資、綠色保險、綠色債券、綠色支持、綠色基金、綠色權益7個維度構建綜合指標體系，采用熵值法計算最后得分，得到綠色金融指數，見表2。

2.1.5 門檻變量

金融深化程度（FD）。金融深化往往取決于經濟貨幣化和經濟金融化程度，本文選用銀行業金融機構各項存貸款總額占生產總值的比重來衡量地區金融深化水平。

2.1.6 控制變量

城市化水平（UI）。選用地區城鎮人口占總人口的比重。

對外開放水平（TO）。選用地區進出口總額占國內生產總值比重。

工業企業數量（IN）。選用地區工業企業單位數。

研發投入水平（RD）。選用地區研究與試驗發展經費支出占國內生產總值比重。

勞動力水平（LB）。選用地區就業總人數。

第二產業增加值（S2）。選用第二產業的產值增長量。

地方財政污染防治支出占總支出比重（FI）。選用地方政府污染防治支出占總支出比重。

為了避免異方差，對除百分比外的變量進行了對數處理。相關數據的統計見表3。

2.2 模型選擇

2.2.1 基準回歸

首先建立面板雙向固定效應模型分析數字技術創新對碳排放強度的影響，基準模型設置如下。

CIit=α0+α1DEIit+α2Xit+μi+σt+εit

（4）

式中，CIit和DEIit分別為地區i在第t年的CO2排放強度和數字技術創新；Xit為控制變量；α0為截距項；μi為個體固定效應；σt為時間固定效應；εit為隨機干擾項。

2.2.2 中介效應模型

ENit=β0+β1DEIit+β2Xit+μi+σt+εit（5）

CIit=γ0+γ1DEIit+γ2ENit+γ3Xit+μi+σt+εit

（6）

式中，ENit為中介變量能源消費結構。

2.2.3 調節效應模型

CIit=δ0+δ1DEIit+δ2GFit+δ3GFit×DEIit+δ4Xit+μi+σt+εit（7）

式中，GFit為調節變量綠色金融指數。

2.2.4 門檻模型

隨著金融深化水平的變化，數字技術創新對二氧化碳排放強度的影響是否存在差異性，借鑒HANSEN發展的面板門檻模型，構建如下形式的面板門檻回歸效應檢驗模型。

CIit=θ0+θ1DEIitI（gitlt;r）+θ2DEIitI（gitgt;r）+GFit+θ3Xit+μi+σt+εit

（8）

式中，I（·）為一個示性函數；git為門檻變量，指的是金融深化程度（FD）；r為特定的門檻值。

3 實證結果與分析

3.1 基準回歸

通過F檢驗和hausman檢驗表明，數字技術創新對碳排放強度的影響應采用雙向固定效應模型，見表4。其中第（1）列是被解釋變量碳排放強度對核心解釋變量

數字創新指數的回歸結果，第（2）列是引入控制變量后的回歸結果，結果顯示，核心解釋變量在不同顯著性水平下始終為-0.005，這說明數字技術創新的發展會產生顯著的減污降碳效應。此外，利用更換回歸方法來檢驗基準回歸結果的穩健性，使用面板混合回歸進行估計，見表4第（3）列。

實證結果顯示，在雙向固定效應模型中，無論是否增加控制變量，數字創新指數對碳排放的回歸系數在不同顯著性水平下始終為負，說明數字技術創新對中國區域二氧化碳排放強度具有抑制作用。在面板混合回歸的穩健性檢驗中，數字技術創新對二氧化碳排放強度的影響系數為-0.01，且在1%的水平下顯著，這說明數字技術的創新發展具有顯著的減污降碳效應，假設H1得到驗證。

3.2 作用機制分析

3.2.1 能源結構的中介效應檢驗

能源結構的中介檢驗結果見表5，數字技術的創新發展對二氧化碳排放強度直接效應顯著為負，在5%的顯著性水平下為-0.005。在模型（5）中，數字技術創新對能源消費結構的影響系數為-0.002，同時在模型（6）中，EN的影響系數為1.048，均在1%的水平下顯著。這說明，數字技術的創新發展通過影響能源消費結構間接地影響了碳排放強度。數字技術的創新發展降低了能源消費結構中高碳能源的比重，而能源消費結構的轉變則直接影響了碳排放強度。中介效應的檢驗結果顯示，數字技術的創新發展對能源消費結構有顯著負向影響，而能源消費結構的變化對碳排放強度有顯著正向影響。這表明數字技術的創新發展通過改變能源消費結構間接地降低了碳排放強度，即數字技術創新對碳排放強度的影響是通過能源消費結構的中介作用實現的，證實了假設H2。

3.2.2 綠色金融的調節效應檢驗

隨著不同地區對綠色金融的推進進程不同，數字技術創新對碳排放強度的作用也會存在差異，構建數字技術創新變量與綠色金融變量的交互項，并作為解釋變量帶入模型（7）中，結果見表6。

基準回歸中，數字技術創新對二氧化碳排放強度的影響系數為-0.005，調節效應檢驗中，數字技術創新對二氧化碳排放強度影響系數為0.026，創新技術變量與綠色金融變量的交互項對二氧化碳排放強度的影響系數為-0.042，通過1%的顯著性檢驗。表明綠色金融的引入加強了數字技術創新對減少碳排放強度的作用，即數字技術創新與綠色金融相結合可以更有效地降低碳排放強度，充分驗證了假設H4。

中介效應和調節效應的檢驗都表明，數字技術創新對碳排放強度的影響不僅存在獨立效應，其作用也會因為能源消費結構的調整和綠色金融的推進而產生不同的效果。

3.2.3 金融深化水平的門檻效應檢驗

觀察門檻檢驗結果，見表7，金融深化水平在5%的顯著性水平上通過了單一門檻檢驗。門檻回歸結果，見表8，數字技術創新對碳排放強度存在單一門檻效應，門檻值為3.521，當金融深化水平低于門檻值3.521時，數字技術創新對碳排放強度的影響系數為-0.006，當金融深化水平大于或等于3.521時，數字技術創新對碳排放強度的影響系數為-0.003，雖依舊顯著，但系數有所縮小。數字技術創新的推廣和應用需要金融支持，隨著金融深化水平的增加，數字技術創新對碳排放的影響在初始階段有顯著的提升。然而，當金融深化水平高于門檻值時，即便數字技術創新對碳排放的影響依然顯著，但金融支持的邊際效用遞減，進一步增加金融支持可能不會對數字技術創新產生同樣的較大影響，導致其減污降碳作用稍有減弱。

3.3 異質性分析

不同的經濟發展水平可能會對數字技術創新的減污降碳效應產生區域性差異?；趪医y計局統計資料管理中心2021年公布的區域經濟帶，將中國工業經濟發展區域劃分為東部、中部、西部以及東北部，分別檢驗數字技術創新對不同區域碳排放的影響。區域劃分見表9，區域異質性分析見表10。

可以看到，東部地區和東北部地區數字技術創新對區域碳排放存在明顯的抑制效應，中西部地區的影響系數雖然也為負，但系數較小且不顯著。從經濟水平差異來看，東部地區經濟活躍度明顯更好，擁有更多的資金投入到技術創新和環保措施中，使得數字技術創新能夠更好地應用于減排領域。

相比之下，中西部地區的經濟發展水平相對較低，缺乏足夠的資金和技術支持來推動數字技術創新的廣泛應用，導致數字技術創新的減污降碳效應不夠明顯。從能源結構方面看，東部地區在經濟發展的過程中更傾向于采用清潔能源，例如太陽能、風能等，在調整能源結構方面更傾向于普及數字技術創新，更容易實現碳排放的削減。而中西部地區仍然依賴于傳統的高碳能源，尤其是煤炭和石油，碳排放量更容易超標，一定程度上掩蓋了數字技術創新的減污降碳效應；從環境規制角度看，東部地區作為經濟發展關注重心，對于工業生產、交通出行的低碳要求有著更嚴格的規定和監管，促使企業為實現綠色效益最大化而積極采用數字技術創新來減少碳排放。中西部地區的環境規制相對較弱，企業沒有足夠的動力采取減排措施，導致數字技術創新的減排功效受到了影響。有趣的是，東北部地區的表現也較為明顯。東北部地區曾以傳統重工業為主導，但近年來在國家政策引導下，該地區正在積極推動產業結構轉型升級，特別是向高技術、清潔能源和綠色產業轉型。數字技術創新在這種產業結構轉型過程中發揮了重要作用，也有助于提升產業效率、降低碳排放。其次，東北部地區地域遼闊，擁有豐富的自然資源，如水力資源和風能資源等，這為發展清潔能源提供了有利條件，數字技術創新在利用和管理這些清潔能源方面發揮了重要作用，從而有效降低碳排放。此外，政府對于東北地區老工業基地實施了較為積極的轉型發展政策，包括財政補貼、稅收優惠和技術支持等，鼓勵和支持企業采用數字技術進行生產和管理，以促進經濟發展和環境保護。

4 結語

數字技術在新時代產業轉型與環境治理過程中扮演著重要角色，為了解數字技術的創新發展會對區域碳排放產生怎樣的作用，基于2010—2020年的30個中國省級面板數據，采用面板固定效應模型、中介效應模型、調節效應模型和門檻模型，多維度檢驗了數字技術創新對碳排放的影響及其傳導機制。1）數字技術創新對中國區域二氧化碳排放強度的直接效應顯著為負，即數字技術的創新發展可以顯著推動區域碳減排進程。2）數字技術創新通過助推能源結構轉型和綠色金融發展來減少區域碳排放。3）金融深化水平在數字技術創新的減污降碳作用中存在單門檻效應，且存在顯著的負向作用。當金融深化水平跨過門檻值時，數字技術創新的減污降碳效應逐漸減弱。此外，區域異質性上，數字技術創新對東部地區和東北部地區的減排效應更大，對中西部減排效應相對較不明顯。

4）應加大對數字技術創新創業發展的支持力度，通過政策扶持、資金投入等方式，推動數字技術在各個行業的應用，特別是在能源、工業等高碳排放行業中的應用，以進一步推動區域碳減排進程。5）政府可以通過制定能源政策、鼓勵可再生能源開發利用、推動清潔能源技術發展等措施，助推能源結構轉型，減少對高碳能源的依賴。同時，貫徹落實綠色金融的發展策略，通過設立綠色基金、優惠貸款政策、發行綠色債券等方式，引導資金流向低碳、環保、可持續發展的項目，進一步減少區域碳排放。6）針對不同地區的經濟發展狀況、工業生產情況采取不同的減排增效措施。特別是對于數字經濟發展減排效果不明顯的中西部地區，可以加大政策扶持力度，地方政府要加強合作交流，統籌規劃，構建區域綠色協調發展新格局。

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（責任編輯：王強）