Smart Carbon Reduction: The Effect and Mechanism of Digital Economy Development on Urban Carbon Emissions
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摘要: 数字经济在重塑后疫情时期中国经济发展轨迹的同时，也深刻影响了中国的“双碳”进程。以智慧城市试点政策作为数字经济发展的代理变量，基于2006—2019年中国281个地级城市的面板数据，综合运用双重差分法、两阶段三步法和空间双重差分法，实证考察数字化赋能视角下智慧城市建设的碳减排效应。结果表明：(1)相比非试点城市，智慧城市的碳排放量平均降低了2.8%，即智慧城市建设显著降低了碳排放水平，此结论经更换估计模型、精选对照组等系列稳健性检验后依然成立。(2)机制研究表明，智慧城市建设促使城市发展由要素与投资驱动转向创新驱动，并通过数字赋能发挥能源升级效应、生活转型效应与资源配置效应，促进了城市低碳转型，机制量化分解结果显示这一机制贡献了超过80%的解释效果。(3)异质性分析表明，数字经济发展的碳减排效果在大型及以上规模城市以及人、财、物资源禀赋较高的城市更为明显。(4)空间效应分析表明，伴随距离阈值的增加，智慧城市建设所产生的溢出效应明显减少，且使用双重差分空间杜宾模型进行检验后该结论依旧成立。这一研究不仅为分析数字经济发展与碳排放治理的因果关系提供了新的文献证据，对后疫情时期如何运用数字经济赋能绿色低碳转型、进而实现经济高质量发展亦具有重要实践意义。Abstract: While reshaping China's economic development trajectory in the post-COVID-19 era, digital economy also has a profound impact on China's "dual carbon" process. In this paper, the smart city pilot policy is taken as the proxy variable for the development of digital economy. Based on the panel data of 281 cities at the prefecture level and above in China from 2006 to 2019, the carbon emission reduction effect of smart city construction under the perspective of digital empowerment is empirically investigated by comprehensive use of the differential method, the two-stage three-step method and the spatial differential method. The conclusions show that compared with non-pilot cities, the carbon emissions of pilot smart cities are reduced by 2.8% on average, which means that the construction of smart cities significantly reduces the level of carbon emissions. This conclusion is still valid after a series of robustness tests, such as changing the estimation model and selecting the control group. Mechanism studies show that smart city construction has transformed urban development from the factor and investment-driven to the innovation-driven, and promoted urban low-carbon transformation through digital empowerment to exert energy upgrading effect, life transformation effect and resource allocation effect. The results from quantitative decomposition show that the above mechanism contributed more than 80% of the explanatory effect. Heterogeneity analysis shows that the carbon emission reduction effect of digital economy development is more obvious in large and above scale cities, more developed regions in eastern and southern China, and cities with high endowment of human, financial and physical resources. The spatial effect analysis shows that with the increase of distance threshold, the spillover effect generated by smart city construction is significantly reduced, and the conclusion is still valid after the use of differential spatial Durbin model. This paper not only provides new documentary evidence for the causal relationship between digital economy development and carbon emission governance, but also has important practical significance for exploring how to use digital economy to enable green and low-carbon transition in the post-pandemic period, so as to achieve high-quality economic development.
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表 1 描述性统计
变量类别 具体变量 变量符号 样本数 均值 标准差 最小值 最大值 被解释变量 城市碳排放量 CO2 2 268 2.867 0.734 0.613 4.604 城市碳排放强度 CEI 2 268 1.276 0.529 -0.165 6.102 城市人均碳排放 CEI 2 268 1.74 0.609 -0.591 3.937 核心解释变量 数字经济发展 smartcity 2 268 0.109 0.312 0 1 控制变量 产业结构 lnind 2 268 3.831 0.262 2.492 4.408 人力资本水平 lnhc 2 268 4.325 1.135 -0.524 7.178 人口密度 lnpopu 2 268 5.708 0.932 1.548 7.882 路网密度 lnrd 2 268 4.469 0.629 1.539 5.571 基础设施建设 fra 2 268 19.438 36.757 0.15 562.463 对外开放程度 open 2 268 0.162 0.292 0 3.5 财政分权度 fiscal 2 268 0.432 0.217 0.055 1.541 金融发展水平 fe 2 268 1.858 2.627 0.229 103.729 一阶段机制变量 技术创新 innovate 2 268 5.414 17.354 0 237.304 二阶段机制变量 城市电力消费量 lnelec 2 268 12.977 1.164 8.994 16.38 人均电力消费水平 lnpopelec 2 268 8.266 0.83 5.15 11.815 互联网接入用户 inter 2 268 0.569 0.645 0 5.32 邮政业务总量 post 2 268 0.565 2.06 0.014 75.858 科研从业人员 sciemploy 2 268 0.588 1.163 0 14.142 科研支出强度 scitec 2 268 0.368 0.837 0 17.643 注：为缓解某些变量数值过大所产生的影响，对变量单位进行了处理，如互联网接入用户单位为百万。 
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表 2 基准回归结果
变量 CO2 CEI CE smartcity -0.040*** -0.028*** -0.054*** -0.055*** -0.123*** -0.098*** (0.010) (0.010) (0.015) (0.014) (0.012) (0.011) lnind 0.137*** -0.399*** 0.137*** (0.028) (0.036) (0.027) lnhc 0.053*** 0.058*** 0.083*** (0.008) (0.011) (0.010) lnpopu 0.453*** -0.137* 0.427*** (0.087) (0.076) (0.097) lnrd 0.063** 0.092*** 0.097*** (0.027) (0.028) (0.027) fra 0.001* 0.000 0.000 (0.000) (0.000) (0.000) open 0.083*** 0.126*** 0.128*** (0.019) (0.025) (0.022) fiscal -0.0256 -0.1717*** 0.030 (0.032) (0.036) (0.033) fe 0.002 0.042*** 0.002 (0.002) (0.002) (0.002) 常数项 2.871*** -0.764 1.282*** 2.900*** 1.753*** -2.045*** (0.002) (0.496) (0.004) (0.450) (0.003) (0.550) 城市时间趋势项 是 是 是 是 是 是 年份效应 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 N 2 268 2 268 2 268 2 268 2 268 2 268 Adj.R2 0.982 0.984 0.899 0.946 0.967 0.972 注：*、**和***分别表示10%、5%和1%的显著性水平，括号内的数值表示聚类到城市层面的标准误。下表同，且表 3至表 15均控制了城市时间趋势项。
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表 3 试点年份选择偏误检验结果
变量 2006 2008 2010 CO2 0.091(0.203) 0.202(0.199) 0.345(0.219) CEI 0.537(0.398) 0.515(0.394) 0.486(0.411) CE 0.416(0.391) 0.555(0.363) 0.635(0.397) 控制变量 控制 控制 控制 N 162 162 162 注：控制变量系数省略，下同。
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表 4 稳健性检验：PSM-DID检验
变量 CO2 CEI CE smartcity -0.026*** -0.019* -0.029* -0.041*** -0.09*** -0.074*** (0.010) (0.010) (0.017) (0.014) (0.012) (0.011) lnind 0.070* -0.491*** 0.125*** (0.036) (0.039) (0.032) lnhc 0.061*** 0.059*** 0.110*** (0.013) (0.015) (0.015) lnpopu 0.478*** -0.125 0.597*** (0.083) (0.081) (0.094) lnrd 0.066** 0.050 0.030 (0.029) (0.032) (0.029) fra 0.000 0.000 0.000 (0.000) (0.000) (0.000) open 0.050** 0.109*** 0.151*** (0.020) (0.028) (0.026) fiscal -0.034 -0.161*** 0.011 (0.033) (0.036) (0.034) fe 0.002 0.041*** 0.001 (0.002) (0.002) (0.002) 常数项 2.947*** -0.675 1.253*** 3.375*** 1.795*** -2.834*** (0.002) (0.504) (0.004) (0.484) (0.003) (0.562) 年份效应 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 N 2 011 2 011 2 011 2 011 2 011 2 011 Adj.R2 0.983 0.985 0.896 0.948 0.969 0.974
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表 5 稳健性检验：指标测度
代理变量 CO2 CEI CE CO2 CEI CE 互联网普及率 -0.041*** -0.083*** -0.059*** (0.008) (0.012) (0.010) 城市创新绩效 -0.001*** -0.002*** -0.002*** (0.000) (0.000) (0.000) 常数项 -0.965* 2.490*** -2.359*** -0.808 2.8197*** -2.143*** (0.497) (0.439) (0.571) (0.492) (0.438) (0.557) 控制变量 控制 控制 控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 N 2 430 2 430 2 430 2 430 2 430 2 430 Adj.R2 0.984 0.948 0.971 0.984 0.947 0.972
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表 6 稳健性检验：更换被解释变量
变量 NewCO2 NewCEI NewCE NewCO2 NewCEI NewCE smartcity -0.058** -0.031** -0.029** -0.052** -0.038*** -0.030* (0.025) (0.014) (0.014) (0.026) (0.014) (0.015) 常数项 5.773*** 0.576*** 0.844*** 0.886 1.424*** -1.180** (0.008) (0.004) (0.004) (0.888) (0.539) (0.571) 控制变量 未控制 未控制 未控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 N 2 430 2 430 2 430 2 430 2 430 2 430 Adj.R2 0.904 0.763 0.911 0.906 0.82 0.911 注：NewCO2为新的城市碳排放量，NewCEI和NewCE分别代表新的碳排放强度和人均碳排放。
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表 7 稳健性检验：精选对照组
变量 CO2 CEI CE smartcity -0.038*** -0.030** -0.103*** -0.095*** -0.068*** -0.065*** (0.011) (0.008) (0.015) (0.016) (0.013) (0.013) 常数项 3.285*** -0.104 1.203*** 4.519*** 2.116*** -2.600*** (0.004) (0.665) (0.005) (0.927) (0.004) (0.641) 控制变量 未控制 控制 未控制 控制 未控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 N 868 868 868 868 868 868 Adj.R2 0.988 0.989 0.967 0.971 0.964 0.975
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表 8 稳健性检验：加入2013年和2014年试点城市
变量 CO2 CEI CE CO2 CEI CE smartcity -0.053*** -0.060*** -0.135*** -0.040*** -0.058*** -0.111*** (0.009) (0.014) (0.012) (0.009) (0.013) (0.011) 常数项 2.881*** 1.311*** 1.775*** -1.630*** 1.546*** -2.341*** (0.002) (0.003) (0.002) (0.413) (0.418) (0.424) 控制变量 未控制 未控制 未控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 N 3 934 3 934 3 934 3 934 3 934 3 934 Adj.R2 0.980 0.903 0.972 0.982 0.943 0.976
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表 9 数字经济发展影响城市碳排放的机制检验：第一阶段
变量 技术创新 能源升级效应 能源升级效应 innovate elec popelec elec popelec smartcity 10.605***(1.673) -0.076**(0.034) -0.079**(0.038) -0.030(0.034) -0.060(0.039) innovate -0.004***(0.001) -0.002***(0.001) 变量 技术创新 生活转型效应 生活转型效应 innovate inter post inter post smartcity 10.605***(1.673) 0.169***(0.041) 0.735**(0.308) 0.021(0.031) 0.226(0.242) innovate 0.014***(0.001) 0.047***(0.006) 变量 技术创新 资源配置效应 资源配置效应 innovate scitec sciemploy scitec sciemploy smartcity 10.605***(1.673) 0.581***(0.092) 0.172***(0.042) 0.205***(0.058) -0.006(0.037) innovate 0.035***(0.005) 0.017***(0.002) 控制变量 控制 控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 N 2 268 2 268 2 268 2 268 2 268 注：限于页面，机制路径分成三个表格展示，表 10同。
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表 10 数字经济发展影响城市碳排放的机制检验：第二阶段
变量 能源升级效应 碳排放 碳排放 elec popelec CO2 CO2 CO2 smartcity -0.076**(0.034) -0.079**(0.038) -0.028***(0.010) -0.025***(0.010) -0.027***(0.009) elec 0.037***(0.006) popelec 0.047***(0.007) 变量 生活转型效应 碳排放 碳排放 inter post CO2 CO2 CO2 smartcity 0.169***(0.041) 0.735**(0.308) -0.028***(0.010) -0.021**(0.010) -0.019**(0.010) inter -0.039***(0.008) post -0.001(0.001) 变量 资源配置效应 碳排放 碳排放 scitec sciemploy CO2 CO2 CO2 smartcity 0.581***(0.092) 0.172***(0.042) -0.028***(0.010) -0.021**(0.010) -0.025***(0.010) scitec -0.012***(0.004) sciemploy -0.013***(0.005) 控制变量 控制 控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 N 2 268 2 268 2 268 2 268 2 268 注：表中仅报告了基于CO2的机制检验结果，基于CE和CEI的分析结果亦基本一致，其余说明同表 2。
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表 11 异质性分析：城市规模
变量 中等城市 Ⅱ型大城市 Ⅰ型大城市 大城市 CO2 -0.138*(0.009) -0.014(0.012) -0.001***(0.013) -0.031***(0.011) CEI -0.025(0.061) 0.020(0.024) -0.039***(0.024) -0.058*(0.023) CE -0.111(0.069) -0.072***(0.018) 0.011(0.015) -0.094***(0.015) 控制变量 控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 N 97 845 660 606 注：中等城市人口(50万-100万)、Ⅱ型大城市(100万-300万)、Ⅰ型大城市(300万-500万)、大城市(≥500万)。
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表 12 异质性分析：城市特征
变量 人力资本 经济活动 金融发展 信息基础设施 低组 高组 低组 高组 低组 高组 低组 高组 CO2 0.024 -0.026*** -0.021 -0.030** -0.0163 -0.0289** -0.0236 -0.0244** (0.054) (0.009) (0.017) (0.014) (0.014) (0.014) (0.022) (0.011) CEI 0.610 -0.234*** 0.039 -0.051*** -0.0086 -0.0598*** -0.0209 -0.0482*** (1.573) (0.071) (0.026) (0.017) (0.021) (0.018) (0.025) (0.017) CE -0.073 -0.069*** -0.034* -0.094*** -0.0383* -0.1185*** 0.0118 -0.0582*** (0.050) (0.011) (0.019) (0.016) (0.020) (0.016) (0.029) (0.013) 控制变量 控制 控制 控制 控制 控制 控制 控制 控制 年份效应 是 是 是 是 是 是 是 是 城市效应 是 是 是 是 是 是 是 是 N 1 134 1 134 1 134 1 134 1 134 1 134 1 134 1 134
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表 13 数字经济发展影响城市碳排放空间模型的回归结果
变量 SLX-DID SDM-DID 省内关联 邻近省外 省内和邻近省外关联嵌套矩阵 省内关联 邻近省外 省内和邻近省外关联嵌套矩阵 smartcity -0.027*** -0.033*** -0.030*** -0.025*** -0.030*** -0.022** (0.010) (0.010) (0.010) (0.009) (0.009) (0.009) W×smartcity -0.080*** -0.066*** -0.095*** -0.060*** -0.063*** -0.074*** (0.011) (0.017) (0.015) (0.011) (0.014) (0.014) ρ 0.349*** 0.100*** 0.394*** (0.045) (0.058) (0.039) 控制变量 控制 控制 控制 控制 控制 控制 时间固定 是 是 是 是 是 是 空间固定 是 是 是 是 是 是 直接效应 -0.036*** -0.031*** -0.035*** (0.010) (0.009) (0.009) 间接效应 -0.078*** -0.033*** -0.114*** (0.013) (0.008) (0.020) 总效应 -0.114*** -0.064*** -0.149*** (0.019) (0.013) (0.027) N 2 268 2 268 2 268 2 268 2 268 2 268 R2 0.985 0.985 0.985 0.097 0.168 0.090 注：表中仅汇报了基于CO2的空间溢出检验结果，基于其他因变量的实证结果基本相同，其余说明同表 2。
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