數(shù)字基礎設施降低碳排放的效應研究
——基于“寬帶中國”戰(zhàn)略的準自然實驗

薛 飛 周民良 劉家旗

一、引言

當前，中國正處于“兩個一百年”奮斗目標的歷史交匯點，實現(xiàn)碳達峰目標、碳中和愿景已成為促進生態(tài)文明建設和實現(xiàn)高質量發(fā)展的內在要求和重要內容。2020年9月22日，在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，習近平主席提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和的行動目標。隨后，黨的十九屆五中全會、中央經濟工作會議、中央財經委員會第九次會議等重要場合對相關工作作出重要部署。2021年政府工作報告中也將“扎實做好碳達峰、碳中和各項工作”列為年度重點任務之一。在此背景下，如何降低碳排放、實現(xiàn)“雙碳”目標成為當前中國社會各界所面臨的重大課題，這事關新時期中國經濟向綠色低碳的成功轉型、事關中華民族永續(xù)發(fā)展和構建人類命運共同體。

實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革，需要全社會的共同努力。特別是在全球新一輪科技革命、產業(yè)革命與能源革命孕育發(fā)展背景下，隨著數(shù)字技術在節(jié)能減排領域的快速發(fā)展與應用，數(shù)字化轉型將在應對氣候變化中扮演更為重要的角色。數(shù)字基礎設施的完善不僅可以減少信息的不對稱性，提高政府監(jiān)管效率，降低監(jiān)管成本，還可以優(yōu)化產業(yè)結構、加速企業(yè)綠色技術創(chuàng)新，從而降低碳排放(劉傳明、馬青山，2020；Tang et al.，2021)。為了加快我國數(shù)字基礎設施建設，工業(yè)和信息化部與國家發(fā)展改革委分別于2014年、2015年以及2016年批復了3批共120個“寬帶中國”示范城市。鑒于此，本文以“寬帶中國”示范政策為切入點，聚焦探討數(shù)字基礎設施對碳排放的影響。特別地，本文嘗試回答以下幾個問題：“寬帶中國”示范城市政策對碳排放有何種影響？其影響碳排放的機制是什么？更進一步地，“寬帶中國”示范政策對不同地區(qū)城市的碳排放的影響是否存在異質性？

本質上，數(shù)字基礎設施建設對碳排放的影響屬于基礎設施環(huán)境效應這一議題。國內外學者對這類議題進行了大量研究，但既有文獻主要聚焦在傳統(tǒng)基礎設施對碳排放的影響，包括交通基礎設施對碳排放的影響(Sun and Li, 2021；張般若、李自杰，2021;尹偉華，2021)、能源基礎設施與碳排放之間的關系等(王永培等，2017)。數(shù)字基礎設施呈現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)基礎設施的一系列特征，不僅具備更廣范圍、更快速度的跨時空信息傳播能力，在網絡效應、溢出效應等方面也更具優(yōu)勢(劉傳明、馬青山，2020)。作為重塑中國城市競爭力的重要手段，數(shù)字化轉型發(fā)展引發(fā)學者們的廣泛關注。其中，與本文較為密切相關的，是聚焦討論數(shù)字基礎設施的環(huán)境效應的一些文獻。例如鄧榮榮、張翱翔(2022)研究發(fā)現(xiàn)數(shù)字經濟有利于降低城市環(huán)境污染物的排放；Wu et al.(2021)和Lin and Zhou(2021)發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網發(fā)展有利于提升節(jié)能減排效率。

近年來，還有一支文獻利用準自然實驗的方法對數(shù)字基礎設施的各類效應進行評估。尤其是，針對本文重點關注的“寬帶中國”示范城市，既有文獻開展了豐富的討論，包括“寬帶中國”示范城市的經濟效應(劉傳明、馬青山，2020；郭金花等，2021)、技術效應(薛成等，2020)、產業(yè)結構效應(馬青山等，2021)、就業(yè)效應(戚聿東、褚席，2021)、消費效應(李軍、李敬，2021)等。例如，劉傳明、馬青山(2020)利用2005—2018年中國278個城市的面板數(shù)據(jù)，通過構建漸進雙重差分模型，發(fā)現(xiàn)“寬帶中國”政策顯著提升了全要素生產率。類似地，郭金花等(2021)基于中國A股上市公司的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，數(shù)字基礎設施建設有利于促進企業(yè)全要素生產率提升。薛成等(2020)利用2008—2017 年上市公司數(shù)據(jù)研發(fā)發(fā)現(xiàn)，“寬帶中國”戰(zhàn)略不僅有利于促進企業(yè)技術知識擴散，還可以促進公司間的技術知識擴散。與上述文獻聚焦于經濟指標不同，李廣昊、周小亮(2021)以二氧化硫等環(huán)境指標為研究對象，利用2005—2018年中國城市面板數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)“寬帶中國”政策能夠顯著降低二氧化硫排放量。既有關于“寬帶中國”示范城市建設的政策效應評估的文獻提供了重要思路和深刻洞見，但沒有文獻直接關注“寬帶中國”示范城市建設對碳排放的影響，這也為本文的研究提供了空間。

綜上所述，本文可能的創(chuàng)新點在以下幾個方面。第一，在研究視角上，本文是國內較早為數(shù)字基礎設施影響碳排放提供經驗證據(jù)的文獻，擴展了相關領域的研究。雖然少數(shù)文獻(李廣昊、周小亮，2021)關注了“寬帶中國”政策的環(huán)境效應，但研究焦點并不聚焦于碳排放。第二，在數(shù)據(jù)與方法上，由于數(shù)字基礎設施建設起步較晚，并且受數(shù)據(jù)可得性限制，鮮有文獻在有效處理內生性問題的基礎上，考察數(shù)字基礎設施對碳排放的影響。鑒于此，本文構建了2009—2019年中國城市層面的碳排放數(shù)據(jù)，并利用“寬帶中國”示范城市政策的外生沖擊，通過雙重差分法識別示范城市建設對碳排放的影響。相比于既有使用互聯(lián)網綜合發(fā)展指數(shù)、互聯(lián)網普及率等構建數(shù)字基礎設施的代理變量的文獻(Ren et al.，2021；Wu et al.，2021；Lin and Zhou，2021)，在一定程度上避免了測度誤差導致的內生性問題。本文關注了“寬帶中國”示范城市非隨機選擇導致的估計偏誤問題。同時，還對多期雙重差分法有效性開展了討論。第三，在現(xiàn)實意義上，為進一步加快推進數(shù)字基礎設施建設提供了實證證據(jù)。長期以來，對于基礎設施建設的社會經濟效應存在爭議，“過剩產能”“高負債”“國進民退”等基礎設施建設的政策執(zhí)行偏差屢見不鮮。本文研究結論發(fā)現(xiàn)數(shù)字基礎設施能夠降低碳排放，從而從基礎設施環(huán)境效益的角度回答了這一爭議性問題。在“碳達峰、碳中和”目標下，在未來數(shù)字中國建設進程中，應該與時偕行，推進數(shù)字碳中和建設。

下文結構安排如下：第二部分介紹了“寬帶中國”示范城市的政策制定和實施背景，并對數(shù)字基礎設施對碳排放的影響理論機制展開分析；第三部分討論了本文的識別策略，并對樣本與變量進行了介紹；第四部分匯報了實證結果，并采用一系列檢驗驗證本文結論的可靠性；第五部分對多期雙重差分法的有效性進行了討論，在此基礎上，對“寬帶中國”示范城市影響碳排放的傳導機制以及地區(qū)異質性影響進行了討論,第六部分歸納和總結了文章的結論，據(jù)此提出了政策建議。

二、政策背景與理論分析

(一)政策背景

我國數(shù)字基礎設施建設最早可以追溯到20世紀90年代。1994年9月，郵電部電信總局與美國商務部簽訂中美雙方關于國際互聯(lián)網的協(xié)議，中國公用計算機互聯(lián)網的建設開始啟動。經過近20年的發(fā)展，中國的數(shù)字基礎設施建設實現(xiàn)重大突破，但仍存在網速慢，城鄉(xiāng)間、區(qū)域間發(fā)展不平衡，應用服務不夠豐富等諸多短板(陳文、吳贏，2021)。2010年，我國寬帶用戶數(shù)高達12629.1萬戶，處于全球第一，但同時我國互聯(lián)網網速平均速率僅有1.774M/s，排名全球第71位。寬帶基礎設施的短板已經不能滿足人民群眾日益增長的信息消費需求和經濟高速增長的需要。

在此背景下，為完善寬帶基礎設施建設，2013年8月，國務院印發(fā)了《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案》(1)http://www.gov.cn/zwgk/2013-08/17/content_2468348.htm。，將“寬帶中國”計劃正式上升為國家戰(zhàn)略，并對新階段下寬帶基礎設施建設進行部署。隨后，工業(yè)和信息化部與發(fā)展改革委決定開展創(chuàng)建“寬帶中國”示范城市(城市群)工作。經城市申報、各省預審和專家綜合評審，2014年10月，工業(yè)和信息化部與國家發(fā)展改革委聯(lián)合公布了《2014年度“寬帶中國”示范城市(城市群)名單》(2)https://www.miit.gov.cn/ztzl/lszt/qltjkdzg/kdsfcscsq/gzdt/art/2014/art_b2f2d4385e1b43759576532409621f42.html。，確定在北京、天津、上海等39個城市(城市群)開展“寬帶中國”示范城市建設。2015年10月，《2015年度“寬帶中國”示范城市(城市群)名單》(3)https://www.miit.gov.cn/xwdt/gxdt/ldhd/art/2020/art_cfa524a59a7e4347ac611f362345c701.html。發(fā)布，確定了太原市、呼和浩特市、鄂爾多斯市等39個“寬帶中國”示范城市。2016年7月，《2016年度“寬帶中國”示范城市名單》(4)https://www.miit.gov.cn/jgsj/txs/wlfz/art/2020/art_f9f5db18c95a48a498e487a74699312c.html。公布，陽泉市、晉中市、烏海市等39個城市入選。入選城市將結合本地區(qū)實際情況，編制“寬帶中國”示范城市(城市群)創(chuàng)建方案，并通過三年的建設，實現(xiàn)本地區(qū)寬帶發(fā)展水平大幅提升，同時對全國其他城市發(fā)揮示范引領作用。通過多年的創(chuàng)優(yōu)示范，各示范城市網絡基礎設施得到顯著改善，有效推動我國寬帶取得了“跨越式”發(fā)展。

(二)理論分析

“寬帶中國”示范城市建設對碳排放的影響可以從直接影響和間接影響兩部分展開分析。一方面，“寬帶中國”示范城市建設通過促進企業(yè)生產方式低碳轉型、促進生活方式綠色低碳轉變、創(chuàng)新政府碳排放監(jiān)管方式三個方面直接影響碳排放。另一方面，“寬帶中國”示范城市建設還能夠通過促進產業(yè)結構升級和綠色技術創(chuàng)新等途徑間接影響碳排放。基于上述邏輯，本文構建“寬帶中國”示范城市建設對碳排放量影響的理論分析框架(見圖1)。

圖1 理論分析框架

“寬帶中國”示范城市建設將對碳排放的直接影響。隨著以5G、工業(yè)互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)中心、云計算、人工智能等為核心的數(shù)字基礎設施的不斷完善，數(shù)字基礎設施建設將在降低碳排放方面起到推動作用。具體而言，數(shù)字基礎設施對碳排放的影響主要體現(xiàn)在促進企業(yè)生產方式低碳轉型、促進生活方式綠色低碳轉變、創(chuàng)新政府碳排放監(jiān)管方式三個方面。首先，從生產角度來看，數(shù)字賦能有利于企業(yè)建立能源管理系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)庫、物聯(lián)網等技術優(yōu)化生產流程，降低生產成本和能源消耗。例如，數(shù)字賦能通過模擬或收集數(shù)據(jù)，可以調整和優(yōu)化工業(yè)基期的生產運行參數(shù)，從而優(yōu)化生產流程，減少不必要的能耗。其次，從生活方式角度來看，數(shù)字基礎設施的完善有利于推動電子合同、電子發(fā)票、電子印章、電子簽名、電子認證等數(shù)字應用，為建立“無紙化”工作方式提供了可能；互聯(lián)網平臺的發(fā)展使得在線繳費、網絡掛號、網絡購票得到廣泛應用，減少了通勤和工作設施，降低了能源消耗；此外，數(shù)字賦能智慧出行，提升交通通行效能，減少碳排放。最后，從創(chuàng)新政府碳管理角度來看，現(xiàn)階段我國碳排放統(tǒng)計核算與監(jiān)測體系尚不完善，政府碳管理面臨著信息不完全和信息不對稱等問題，增加了政府碳管理的難度，而數(shù)字基礎設施建設為提高政府碳管理水平提供了契機。一方面，遙感測量、大數(shù)據(jù)、云計算等碳排放實測技術的發(fā)展和應用能夠對碳排放進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與實時監(jiān)測，從而推動政府碳排放管理能力的提高；另一方面，在大數(shù)據(jù)的基礎上，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的高效采集、有效整合、公開共享和應用拓展，能夠為政府制定碳減排政策提供數(shù)據(jù)支撐(鄧榮榮、張翱祥，2022)。

“寬帶中國”示范城市建設不僅能夠直接影響城市碳排放量，還能夠通過促進產業(yè)結構升級和綠色技術創(chuàng)新等途徑影響碳排放。

產業(yè)結構效應方面。既有文獻研究表明“寬帶中國”示范城市建設通過完善數(shù)字基礎設施建設，能夠推動產業(yè)結構優(yōu)化升級(馬青山等，2021)。第一，隨著數(shù)字基礎設施的完善，互聯(lián)網的應用逐漸從消費端向生產端延拓，從而實現(xiàn)與傳統(tǒng)產業(yè)深度融合。同時，傳統(tǒng)行業(yè)借助數(shù)字化賦能，能夠不斷提高生產效率、優(yōu)化生產流程，從而推動傳統(tǒng)行業(yè)轉型改造。第二，數(shù)字基礎設施完善能夠加快資源要素的合理配置和產業(yè)間的協(xié)同分工，促進產業(yè)結構更加協(xié)調合理的轉型(Njangang and Nounamo, 2020)。第三，數(shù)字基礎設施建設能夠催生物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、5G 技術、云計算、人工智能等新興產業(yè)的發(fā)展，逐步取代落后的傳統(tǒng)產業(yè)，推動產業(yè)結構優(yōu)化升級。與此同時，優(yōu)化產業(yè)結構對降低碳排放的作用已得到許多文獻的支持(Fisher-Vanden et al.，2004；張華、豐超，2021)。一方面，隨著數(shù)字基礎設施的逐漸完善，人力、資本、能源等要素實現(xiàn)從傳統(tǒng)行業(yè)向新興產業(yè)的重新調整，進而降低高能耗產業(yè)的比重，降低碳排放量；另一方面，隨著數(shù)字化與傳統(tǒng)行業(yè)的深度融合，加快推動了傳統(tǒng)行業(yè)向綠色低碳轉型，從而提高能源利用效率，降低碳排放量。

綠色技術創(chuàng)新效應方面?！皩拵е袊笔痉冻鞘薪ㄔO能夠通過提升綠色技術創(chuàng)新降低碳排放量。本質上，數(shù)字基礎設施是信息交流的一種媒介，對于區(qū)域創(chuàng)新具有重要的作用(Ren et al.，2021)。首先，數(shù)字基礎設施建設有利于打破知識傳播在時空上的限制，降低綠色創(chuàng)新要素的儲存和流動成本。其次，互聯(lián)網上知識信息的存量為科研人員提供了多元化信息，為區(qū)域技術創(chuàng)新提供知識儲備，從而有利于創(chuàng)新效率的提高。最后，數(shù)字基礎設施具備跨時空信息傳播的能力，從而有利于跨區(qū)域知識交流、傳播和溢出。例如，科技創(chuàng)新服務平臺建設有利于綠色技術的擴散。同時，既有文獻表明“寬帶中國”示范城市建設有利于促進綠色技術創(chuàng)新(薛成等，2020；Tang et al.，2021)。技術創(chuàng)新被廣泛認為是實現(xiàn)低碳發(fā)展的關鍵因素。能源節(jié)約類和替代能源類的技術創(chuàng)新有利于降低能源消耗、發(fā)展清潔能源，從而降低碳排放。

據(jù)此，本文提出以下兩個假設：

假設1：“寬帶中國”示范城市建設能夠降低碳排放量。

假設2：“寬帶中國”示范城市建設能夠通過優(yōu)化產業(yè)結構和提升綠色技術創(chuàng)新水平兩種途徑降低碳排放量。

三、研究設計

(一)識別策略

在本文樣本中，截至2019年底，共計109個城市先后獲批建設“寬帶中國”示范城市，這提供了一個良好的“準自然實驗”—利用雙重差分法來考察數(shù)字基礎設施建設對碳排放的影響。因此，本文根據(jù)工業(yè)和信息化部與國家發(fā)展改革委批準設立的示范城市名單設置處理組與控制組。具體來說，本文將109個“寬帶中國”示范城市視為處理組，其余未獲批建設的城市構成控制組。此外，考慮到“寬帶中國”示范城市的批復并非一次性的而是采取分期批復的方式，因此，借鑒劉瑞明、趙仁杰(2015)的做法，采用多期雙重差分法對“寬帶中國”示范城市建設對碳排放的影響進行評估。具體的模型設定如下：

Yit=α0+βpolicyit+δXit+υt+μi+εit

(1)

上式中，Yit為被解釋變量，表示i城市第t年的碳排放水平。υt代表時間固定效應，μi代表各城市的個體固定效應，εit為隨機誤差項。Xit是可能對區(qū)域的碳排放水平產生影響的一系列變量。policy為本文的核心解釋變量，表示“寬帶中國”示范城市的虛擬變量，其系數(shù)β衡量“寬帶中國”示范城市建設對碳排放的影響效應，若β為負且顯著，則表示“寬帶中國”示范城市建設能夠降低碳排放水平。

(二)樣本與變量

本文的研究樣本為2009—2019年中國287個城市的面板數(shù)據(jù)。之所以將樣本區(qū)間確定為2009—2019年，原因在于：2009年我國提出了到2020年實現(xiàn)單位GDP碳排放強度相對于2005年下降40%～45%的目標，為了避免這一政策實施所造成的估計誤差，本文以2009年為起始年份。在所有變量中，“寬帶中國”示范城市來自于工業(yè)和信息化部官方網站；DMSP/OLS和NPP/VIIRS兩類夜間燈光數(shù)據(jù)來自于NGDC數(shù)據(jù)庫；省級層面的碳排放數(shù)據(jù)來自于中國碳核算數(shù)據(jù)庫；其他數(shù)據(jù)均來自于《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》以及各省份歷年統(tǒng)計年鑒。

(1)被解釋變量。碳排放水平。借鑒已有文獻的普遍做法，本文采用碳排放量和人均碳排放量衡量城市碳排放水平。借鑒既有文獻的做法(Chen et al.，2020；Wang et al.，2019)，利用NGDC數(shù)據(jù)庫提供的夜間燈光數(shù)據(jù)反演出2009—2019年287個城市碳排放量。具體地，城市碳排放量的估算步驟如下：首先，合并DMSP/OLS和NPP/VIIRS兩類夜間燈光數(shù)據(jù)，并提取出城市和省級層面的DN總值；其次，構建夜間燈光總值和省級碳排放量的關系方程，估算出兩者之間的估計系數(shù)；最后，將城市層面的DN總值與估算出的相關系數(shù)相結合，從而獲得2009—2019年287個城市的碳排放量。

(2)核心解釋變量?！皩拵е袊笔痉冻鞘小８鶕?jù)工業(yè)和信息化部官方網站公布的2016年度“寬帶中國”示范城市名單(5)“寬帶中國”示范城市名單來源于：https://www.miit.gov.cn/jgsj/txs/wlfz/art/2020/art_f9f5db18c95a48a498e487a74699312c.html.，本文對城市進行賦值。具體地，將某一城市開展“寬帶中國”示范城市建設的當年及之后各年賦值為1，否則為0。由于三批示范城市名單均在下半年公布，因此，借鑒張克中、陶東杰(2016)的做法，本文定義“寬帶中國”示范城市名單發(fā)布的下一年為政策實施年份。

(3)控制變量。為了控制其他潛在影響碳排放水平的干擾，借鑒張華(2020)、吳茵茵等(2021)的做法，本文還納入了一系列控制變量。包括：①經濟發(fā)展水平(lnprgdp)。經濟增長是碳排放量增長的重要驅動因素，因此本文采用人均地區(qū)生產總值的對數(shù)值來捕捉經濟發(fā)展水平的作用。②人口集聚(lnpd)。在城鎮(zhèn)化快速推進時期，人口集聚可能造成碳排放的增長，因此，本文采用單位面積年末人口總數(shù)的對數(shù)值計算人口密度，用以捕捉人口集聚的影響。③外商投資水平(fdi)。既有文獻對外商投資對碳排放的影響存在分歧，部分文獻認為外商投資會造成污染轉移，導致東道國碳排放加劇(Cole and Elliott，2006)；也有一些文獻認為外商投資能夠通過技術轉移效應產生污染光環(huán)，從而降低碳排放(Antweiler et al.，2001)。因此，本文采用FDI占地區(qū)生產總值的比重衡量外商投資水平。④金融發(fā)展(fia)。金融發(fā)展是碳減排的重要抓手，因此本文采用金融機構貸款與地區(qū)生產總值的比值作為金融發(fā)展的代理變量，用以捕捉金融發(fā)展的作用。⑤研發(fā)投入(rd)。增加研發(fā)投入是降低碳排放的有效途徑，因此本文采用財政科技支出占財政支出的比重衡量研發(fā)投入。主要變量的描述性統(tǒng)計結果如表1所示。

表1 主要變量描述性統(tǒng)計

四、實證結果與分析

(一)基準回歸

表2匯報了“寬帶中國”示范城市建設對碳排放影響的基準回歸結果。其中，第(1)和(2)列是加入城市固定效應和年份固定效應的估計結果，第(3)和(4)列分別在第(1)和(2)列的基礎上進一步加入控制變量的估計結果。從各列的回歸結果可以發(fā)現(xiàn)，無論是否加入控制變量，在以碳排放量和人均碳排放量為被解釋變量時，本文所重點關注的“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)顯著為負，表明“寬帶中國”示范城市建設總體上有助于降低碳排放水平。從第(3)和(4)列的估計系數(shù)可知，與非試點城市相比，“寬帶中國”示范城市建設使得試點城市碳排放量對數(shù)值和人均碳排放量分別降低3.3%和5%。此外，借鑒張華(2020)的思路，本文還從樣本均值的角度分析估計系數(shù)的經濟意義。相對于樣本城市的碳排放量對數(shù)(2.878)和人均碳排放對數(shù)(1.607)而言，“寬帶中國”示范城市的碳排放量和人均碳排放量相對于樣本均值降低了約1.161個百分點和3.13個百分點，由此可知“寬帶中國”示范城市建設顯著降低了試點城市的碳排放水平，從而驗證了假設1。這一結論與既有文獻的觀點較為一致，均肯定了“寬帶中國”示范城市建設的積極作用。例如，“寬帶中國”示范城市建設不僅有利于降低二氧化硫排放量(李廣昊、周小亮，2021)、提高節(jié)能減排效率和綠色全要素生產率(Wu et al.，2021；劉傳明、馬青山，2020)，而且有利于提高城市的創(chuàng)業(yè)活躍度(趙濤等，2020)。

關于控制變量的估計結果，本文以表2中第(3)列的結果為基準進行解釋。經濟發(fā)展水平的估計系數(shù)為正，說明地方經濟發(fā)展會加劇碳排放；人口密度的估計系數(shù)為正，這意味著人口集聚程度的提高會加劇城市碳排放水平，這與張華(2020)的研究結論相同；外商投資的估計系數(shù)顯著為正，表明在城市層面上，外商直接投資存在“污染轉移效應”，會造成地區(qū)碳排放量增加；此外，金融發(fā)展和財政科技支出對碳排放的影響并不顯著，說明當前金融發(fā)展和研發(fā)投入的碳減排效應尚未得到發(fā)揮。

表2 基準回歸結果

(二)平行趨勢檢驗

采用雙重差分法進行政策效應評估必須滿足一個基本前提：在未受到“寬帶中國”示范城市政策干預的情況下，控制組與處理組城市在碳排放水平上擁有共同趨勢，即需滿足共同趨勢檢驗。為了檢驗該假設，本文借鑒Beck et al.(2010)的做法，利用動態(tài)雙重差分法來進行平行趨勢檢驗。具體的公式如下:

(2)

由圖2和圖3可知，無論是以碳排放量還是人均碳排放量為被解釋變量，當k<0時，βk的估計值不顯著異于0，這表明“寬帶中國”示范城市政策實施之前處理組與控制組的碳排放水平變化趨勢并沒有顯著差異，因而不能拒絕平行趨勢假設條件。從動態(tài)效應上看，當k>0時，兩類碳排放方程中βk的估計值顯著為負，這說明“寬帶中國”示范城市建設對碳排放水平的影響較長時間的具有持續(xù)性。

圖2 平行趨勢檢驗：碳排放量 圖3 平行趨勢檢驗：人均碳排放量

(三)安慰劑檢驗

盡管前文已經控制了城市和年份固定效應，但是仍有部分特征可能隨著時間變化具有不同影響，從而影響估計結果(宋弘等，2019)。對此，借鑒Chetty et al.(2009)的思路，通過隨機選取處理組的方式，進行安慰劑檢驗。具體地，在2014、2015和2016年，分別有37個、37個和35個城市作為第一批、第二批和第三批入選“寬帶中國”示范城市名單，因此，本文在四個年份隨機抽取相應個數(shù)的城市作為處理組進行回歸，從而產生一個偽“寬帶中國”示范城市系數(shù)，并將這個過程隨機重復1000次，從而相應產生1000個估計系數(shù)。圖4和圖5匯報了安慰劑檢驗的結果，可以發(fā)現(xiàn)，“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)集中在0附近且服從正態(tài)分布，由此，可以排除“寬帶中國”示范城市建設對碳排放水平的影響源于其他不可觀測因素的可能性，這也進一步驗證了本文估計結果的可靠性。

圖4 安慰劑檢驗：碳排放量 圖5 安慰劑檢驗：人均碳排放量

(四)隨機性問題處理

采用雙重差分法準確識別“寬帶中國”示范城市建設政策效應的前提是試點城市的選擇具有隨機性。實際上，在“寬帶中國”示范城市選擇過程中，通常需要考慮到各城市的經濟發(fā)展水平、地理區(qū)位和資源稟賦，以上差異隨著時間變化可能會對城市的經濟發(fā)展質量產生不同影響，從而對估計結果產生干擾(趙濤等，2020)。為了控制這些因素的影響，借鑒Edmonds et al.(2010)、趙濤等(2020)的做法，本文在回歸中加入這些先決因素與時間線性趨勢的交叉項。具體構建如下計量模型：

Yit=α0+βpolicyit+δXit+Zc×trendt+υt+μi+εit

(3)

上式中，Zc包括城市所在的地理區(qū)位與社會經濟特征。具體地，本文采用該城市的起伏度、是否為北方城市、是否為省會城市、是否為計劃單列市以及2009年的城市公路密度和每萬人國際互聯(lián)網用戶數(shù)作為這些先決變量的代理變量。trendt為時間線性趨勢。通過在基準回歸中加入Zc×trendt，從而在線性角度控制了城市間固有的特征差異對于碳排放水平的影響，從而在一定程度上緩解處理組選擇的非隨機性所造成的估計偏差。表3匯報了加入先決變量之后的估計結果，不難發(fā)現(xiàn)，“寬帶中國”示范城市的系數(shù)依舊顯著為負，表明考慮到固有的地區(qū)間差異可能的影響后，估計結果依然穩(wěn)健。

表3 隨機性選擇結果

(五)穩(wěn)健性檢驗

上文研究結果發(fā)現(xiàn)“寬帶中國”示范城市建設有利于降低碳排放量。為了進一步驗證結果的可靠性，本文通過改變政策實施時間、改變碳排放水平測算方法等對上文結果進行穩(wěn)健性檢驗。

1. 改變政策執(zhí)行時間

除了“寬帶中國”示范城市設立這一政策變化外，其他政策或隨機性因素也可能導致地區(qū)碳排放水平產生差異，而這種差異與“寬帶中國”示范城市設立沒有關聯(lián)，可能導致前文的結論不成立。為了剔除這一因素的干擾，借鑒范子英、田彬彬(2013)的做法，通過改變政策執(zhí)行時間進行反事實檢驗。具體地，本文假想各城市獲批“寬帶中國”示范城市的年份統(tǒng)一提前三年，若此時“寬帶中國”示范城市的系數(shù)顯著為負，則說明碳排放水平的降低很可能來自于其他政策變革或者隨機性因素，而不是“寬帶中國”示范城市的設立。反之，則說明碳排放水平的下降來自于“寬帶中國”示范城市建設。表4中的第(1)和(2)列匯報了假想“寬帶中國”示范城市執(zhí)行時間提前三年的情況，不難發(fā)現(xiàn)，假想“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)并不顯著，這從側面說明“寬帶中國”示范城市建設對碳排放的影響并不是其他因素導致的。

2.聯(lián)合固定效應模型

上文中雖然控制了城市個體的固定效應和時間固定效應，然而，樣本依舊面臨不同時間趨勢影響的問題，即不同地區(qū)的區(qū)域創(chuàng)新水平可能會隨著時間的推移表現(xiàn)出不同的變化趨勢。在現(xiàn)實中，由于不同省份在不同的年份出臺實施不同的碳減排政策，不同省份碳排放水平變化趨勢也因此存在差異，這些因素都將影響各地區(qū)的碳排放下降。為此，本文借鑒劉瑞明等(2020)的做法，在基準模型的基礎上，進一步考慮了省份—年份的聯(lián)合固定效應，通過控制省份和年份的聯(lián)合固定效應，用以捕捉各個省市隨著時間變化的政策效應，具體模型如下：

Yit=α0+βpolicyit+δXit+υt×ρs+μi+εit

(4)

上式中，ρs是省份固定效應，其他變量的含義與公式(1)中相一致。具體結果見表4中的第(3)和(4)列。可以發(fā)現(xiàn)，“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)仍舊顯著為負，這無疑強化了本文的結論。

3. 更換碳排放量測算方法

碳排放量估算的準確性對本文的結果產生重要影響。前文利用省級層面夜間燈光數(shù)據(jù)與碳排放量對城市碳排放量進行估算，但這一處理方式是假設樣本期間內各地級市不存在結構效應或者技術效應的變化。為了增強本文回歸結果的可信性，在構建夜間燈光總值與省級碳排放量時，本文采用2009—2019年的截面數(shù)據(jù)而并非整體數(shù)據(jù)，從而分別得出11個年度的估計系數(shù)。在此基礎上，按照前文的方法對各年度城市碳排放量值進行重新估算，具體結果見表4中的第(5)和(6)列。不難發(fā)現(xiàn)，在考慮到碳排放估算過程中潛在的結構效應問題后，“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)并未發(fā)生改變，這表明“寬帶中國”示范城市對碳排放的抑制作用是穩(wěn)健的。

4. 排除極端值影響

在基準回歸中，極端值可能對回歸結果干擾。例如，部分地區(qū)因為擁有豐富的煤炭資源或重工業(yè)基礎導致這些地區(qū)的碳排放水平遠遠高于其他城市，與此同時，有些城市由于自然地理或經濟增長方式因素造成碳排放水平本身就比較低。如果將這些樣本容納進來，可能導致回歸結果出現(xiàn)偏誤。為了避免極端值對回歸結果的干擾，本文對被解釋變量進行上下5%縮尾處理并進行重新回歸，回歸結果見表4中的第(7)和(8)列。可以發(fā)現(xiàn)，在進行縮尾處理后，“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)在5%的顯著性水平下仍舊顯著為正，且系數(shù)數(shù)值大小與基準相差無幾，這也在一定程度上驗證了基準結果的可靠性。

五、進一步分析

(一)多期雙重差分法有效性討論

經典文獻中主要采用雙向固定效應模型對多期雙重差分模型進行估計，但最近發(fā)表的一系列文獻對這一方法進行討論，并發(fā)現(xiàn)標準的雙向固定效應雙重差分模型有效性是基于同質性處理假設，即假設所有個體的受到政策干預的時間完全相同(De Chaisemartin and D’Haultfoeuille, 2020)。而在處理組個體接受處理的時間不一致情況下，雙重交互項的估計值是不同處理組在不同時期平均處理效應的加權平均值(Goodman-Bacon, 2021)，但由于部分處理組的權重是可能是負的，基于雙向固定效應形式的估計結果可能造成嚴重的估計偏誤(De Chaisemartin and D’Haultfoeuille, 2020)。為此，Gardner(2021)提出采用兩階段雙重差分框架來解決異質性處理效應問題。具體地，在第一階段中，用未處理的觀測數(shù)據(jù)估計出個體固定效應與時間固定效應，同時得到移除個體固定效應與時間固定效應的殘差值；而在第二階段中，利用第一階段所得出的殘差值與雙重交互項進行回歸來識別平均處理效應。因此，本文也采用Gardner(2021)提出的兩階段雙重差分模型進行重新估計，回歸結果見表5。可以發(fā)現(xiàn)，在考慮到異質性處理效應后，“寬帶中國”示范城市的估計系數(shù)在1%顯著性水平下顯著為負，這進一步印證了本文結論的可靠性。

表4 穩(wěn)健性檢驗結果

表5 多期雙重差分法有效性檢驗

(二)機制分析

上述研究結果表明，數(shù)字基礎設施顯著降低試點城市的碳排放水平，那么，其具體的傳導機制是什么呢，換言之，“寬帶中國”示范城市是通過影響哪些變量來降低碳排放水平？基于前文理論機制部分的分析，本文將從產業(yè)結構和綠色技術創(chuàng)新兩個方面來考察“寬帶中國”示范城市降低碳排放的具體途徑。具體地，本文借鑒Baron and Kenny(1986)、孫天陽等(2020)的思路，通過設置公式(5)和(6)對內在機制進行檢驗。

Mit=α0+βpolicyit+δXit+υt+μi+εit

(5)

Yit=α0+βpolicyit+θMit+δXit+υt+μi+εit

(6)

上式中，Mit為機制變量。具體地，本文采用第一產業(yè)占地區(qū)生產總值的比重(primary)、第二產業(yè)占地區(qū)生產總值的比重(secondary)以及第三產業(yè)占地區(qū)生產總值的比重(tertiary)作為城市產業(yè)結構變化的代理變量；采用城市每萬人綠色專利發(fā)明申請量(per_gp)作為城市技術創(chuàng)新水平的代理變量，數(shù)據(jù)來源于國家知識產權數(shù)據(jù)庫，并利用世界知識產權組織(WIPO)的國際專利分類綠色清單匹配獲得。

表6匯報了“寬帶中國”示范城市建設對碳排放影響機制的回歸結果。其中，由第(1)～(3)列的結果可知，“寬帶中國”示范城市對三次產業(yè)占地區(qū)生產總值比重并無顯著影響，這說明“寬帶中國”示范城市建設尚不能通過優(yōu)化產業(yè)結構影響碳排放水平。由第(4)列的結果可知，“寬帶中國”示范城市建設能夠提高綠色技術創(chuàng)新水平；進一步地，第(5)列中將“寬帶中國”示范城市政策與綠色技術創(chuàng)新同時納入到回歸模型中，在以碳排放量對數(shù)為被解釋變量時，雖然“寬帶中國”示范城市的系數(shù)值大小與顯著性均有所降低，但綠色技術創(chuàng)新的系數(shù)顯著為負，這說明數(shù)字基礎設施通過促進綠色技術創(chuàng)新進而降低碳排放水平。此外，在第(6)列中，本文還采用人均碳排放量對數(shù)作為被解釋變量，對綠色技術創(chuàng)新這一機制的穩(wěn)健性進行進一步檢驗?？梢园l(fā)現(xiàn)，在以人均碳排放量對數(shù)作為被解釋變量時，“寬帶中國”示范城市與綠色技術創(chuàng)新的系數(shù)均顯著為負，這進一步驗證了綠色技術創(chuàng)新這一機制的可靠性。綜上所述，“寬帶中國”示范城市建設通過促進綠色技術創(chuàng)新抑制碳排放水平，而未有足夠證據(jù)表明產業(yè)結構這一機制發(fā)揮作用，這也證實本文假設2中的部分內容。

表6 機制檢驗結果

(三)異質性分析

前文對數(shù)字基礎設施對碳排放的影響和傳導機制展開詳細的討論，但是，由于不同城市在地理區(qū)位、經濟發(fā)展階段、節(jié)能環(huán)保意識等方面存在較大的差異，這些城市特征差異可能導致不同城市對“寬帶中國”示范城市建設產生不同反應。鑒于此，本文進一步檢驗了“寬帶中國”示范城市建設對碳排放是否產生異質性影響。具體地，本文按照樣本城市的地理位置劃分為東部地區(qū)和中西部地區(qū)兩個子樣本；此外，近年來，南北方地區(qū)差距日益成為新的關注點(許憲春等，2021)，為此，本文還參考張艷等(2022)的研究，將樣本城市劃分為南方地區(qū)和北方地區(qū)兩個子樣本。

表7匯報了異質性分析的結果。由第(1)—(4)列的結果可以發(fā)現(xiàn)，“寬帶中國”示范城市建設顯著降低了東部地區(qū)的碳排放水平，而對中西部地區(qū)碳排放水平的影響并不顯著。東部地區(qū)在資金、技術、人才、教育等方面具有明顯優(yōu)勢，這為綠色技術創(chuàng)新提供了必不可少的環(huán)境與條件；同時，通過產業(yè)梯度轉移東部地區(qū)實現(xiàn)了騰籠換鳥，推動了高端制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)展，這有利于“寬帶中國”示范城市建設碳減排效應的發(fā)揮。與東部地區(qū)相比，中西部地區(qū)雖然具有能源資源比較優(yōu)勢，但在產業(yè)升級過程中也面臨產業(yè)鎖定和路徑依賴的困境；此外，中西部地區(qū)還承接來自東部地區(qū)產業(yè)，轉入的高能耗企業(yè)也加大了碳減排工作的推進難度，這造成中西部地區(qū)的碳減排效應并不顯著。由第(5)—(8)列的結果可以發(fā)現(xiàn)，“寬帶中國”示范城市建設顯著降低了南方地區(qū)碳排放水平和北方地區(qū)的人均碳排放量，但對北方地區(qū)的碳排放量的影響并不顯著，這在一定程度上說明“寬帶中國”示范城市對碳排放的影響也存在南北差異。北方地區(qū)采礦、冶煉、鋼鐵等高能耗產業(yè)占比較高，且冬季居民供暖的“高碳化”加劇了碳減排的難度，這抵消了“寬帶中國”示范城市建設產生的碳減排效應；與北方地區(qū)相比，南方地區(qū)水能資源豐富、能源結構更具優(yōu)勢，在經濟發(fā)展中對于煤炭和石油等高碳能源的依賴較?。煌瑫r，南方地區(qū)的技術創(chuàng)新和成果轉化能力更強，且區(qū)域技術市場更為完善，從而“寬帶中國”示范城市建設對南方地區(qū)的碳減排效應更強。

六、結論與政策建議

建設數(shù)字強國和實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標是推動新時代經濟高質量發(fā)展的新共識、新舉措。本文立足于數(shù)字基礎設施建設極大影響中國經濟社會這一基本事實，從碳減排的視角切入，基于中國2009—2019年的城市層面數(shù)據(jù)，以“寬帶中國”示范城市政策為切入點，借助雙重差分法考察數(shù)字基礎設施建設對碳排放的影響和作用機制。主要結論如下。第一，“寬帶中國”建設顯著降低了城市碳排放，且這一效應具有持續(xù)性。在經過一系列穩(wěn)健性檢驗后，上述結果依然成立。第二，機制分析發(fā)現(xiàn)，促進綠色技術創(chuàng)新是數(shù)字基礎設施建設影響碳排放的主要作用機制，而尚未有足夠證據(jù)表明數(shù)字基礎設施建設能夠通過優(yōu)化產業(yè)結構來降低城市碳排放量。第三，異質性分析表明，“寬帶中國”示范城市建設對碳排放的影響存在區(qū)域異質性，具體表現(xiàn)為東部地區(qū)享有數(shù)字基礎設施建設帶來的碳減排紅利相比中西部地區(qū)更大，對南方地區(qū)的積極影響也大于北方地區(qū)。

表7 異質性分析結果

本文的研究結果具有以下三個方面政策含義。第一，本文實證結果證明“寬帶中國”示范城市建設顯著降低了示范城市碳排放水平，這意味著數(shù)字基礎設施建設不僅如既有文獻所述可以促進經濟效率來提高經濟福利，還能通過降低碳排放水平來改善社會福利。近年來，數(shù)字經濟成為引領經濟社會變革的重要推動力，全球發(fā)達城市紛紛把數(shù)字基礎設施建設作為提升城市競爭力的重要手段。但與發(fā)達國家相比，我國的數(shù)字基礎設施建設較為薄弱。因此，未來我國應進一步加大數(shù)字基礎設施投資力度，加快推進數(shù)字中國建設，特別是通過加快5G基站建設、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網等領域建設，進一步鞏固數(shù)字化轉型為經濟高質量發(fā)展帶來的數(shù)字紅利。第二，基于機制分析的結果表明，“寬帶中國”示范城市建設的碳減排效應主要來自于促進綠色技術創(chuàng)新，而優(yōu)化產業(yè)結構的作用比較有限。這表明未來各城市在進行數(shù)字基礎設施規(guī)劃與設計時，應該針對新興企業(yè)，具有更加明確的配套服務支持，以促進新興企業(yè)集聚，從而實現(xiàn)產業(yè)結構優(yōu)化升級。此外，通過構建創(chuàng)新服務平臺等途徑，更加充分發(fā)揮數(shù)字基礎設施的知識擴散和溢出效應。第三，基于異質性分析的結果表明，數(shù)字基礎設施建設對碳排放存在區(qū)域異質性影響?？紤]到數(shù)字基礎設施建設對中西部地區(qū)、北方地區(qū)碳排放的抑制作用還有待深化，政府應該因地制宜，統(tǒng)籌考慮各個城市發(fā)展的不同特征，通過實施動態(tài)化、差異化政策，讓數(shù)字基礎設施成為有效縮小區(qū)域發(fā)展不平衡的基礎條件。