数字经济对地区全要素能源效率的影响研究

李涛　沙玮华

关键词：数字经济;全要素能源效率;贸易;中介效应;Tobit

中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1003-7217（2022）03-0120-08

一、引言

我国正处在经济高质量发展阶段，依托强大的工业基础与资源优势发展的同时，资源枯竭与环境恶化的问题也逐渐凸显。作为一个能源消耗大国，我国资源利用与环境治理正面临着重重危机。中共中央“十四五”规划纲要指出，要坚持推动绿色发展，强调绿水青山就是金山银山，实现“双碳目标”以及应对气候变化国家自主贡献的目标，做到单位GDP能耗下降13.5%，CO排放降低18%。十九届五中全会也提出要推进能源革命，加快数字化建设，将发展重心转向推动经济体系优化升级，建设数字中国。现阶段我国正致力于发展方式的绿色转型，通过降低碳排放推进经济高质量发展和生态环境高水平保护，因而降低能源强度、提高能源效率成为了重中之重。在《中国制造2025》中提出，要通过互联网和信息化与各行业深度融合，促进技术进步，优化能源结构，引领社会绿色发展，关于大力发展能源互联网的政策也在逐步完善。由此可见，能源发展和数字革命深度融合已成为大势所趋，依托数字平台充分释放能源大数据价值，更是成为新时代保障国家能源安全、助力行业高质量发展的重要支撑。

国内外研究者从多个角度展开了大量研究，认为数字经济对能源效率具有正向推动作用和积极影响。在此基础上，学者们进一步分析了数字经济对能效产生作用的影响渠道，张三峰和魏下海（2019）研究了中国制造业企业运用信息数字技术对能源强度产生的影响，文章基于技术进步和产业结构优化的中介效应，发现了二者间的正向促进作用。ICT的广泛应用使机器设备与技术获得升级，增强了制造与生产的柔性，绿色技术与资源的有效配置最终降低了能源强度。刘运材和沈琛（2021）从产业升级的中介效应角度，分析了互联网发展对地区能效产生的作用，发现其促进效果呈现东—中—西部地区递减的变化趋势。肖远飞和周萍萍（2021）同样基于产业升级的作用渠道，分析了应用数字信息与通信技术对于地区环境高质量发展产生的促进作用，并且产业结构的合理化与地区产业共聚存在明显的区域异质性。以要素配置和创新能力为中介分析数字经济如何推动高质量发展而进行的研究中，马中东和宁朝山（2020）发现数字经济通过缓解劳动和资本要素配置扭曲，完善了要素市场化的配置结构和效率，有利于促进制造业高质量发展。穆永超（2020）认为，数字信息与通信技术提升了企业创新能力，促进了长三角地区高质量发展，由此得出结论：激发大众创新创业是推动数字经济释放高质量发展红利的重要机制与实施渠道。

通过对文献的梳理，发现数字经济从结构升级、技术创新、要素配置等多个渠道对能源效率产生了影响，但目前尚未有从市场贸易角度进行分析的研究，数字经济是否会通过市场贸易这一渠道对地区能源效率产生影响？如何产生影响？通过对内贸易获得溢出对能效产生的影响和参与国际贸易相比是否存在较大差异？针对以上疑问，本文将采用To-bit回归和广义矩估计方法，从市场贸易这一中介角度，分析数字经济对能源效率产生的影响。

二、机制分析与研究假说

（一）数字经济对能源效率的影响

互联网数字技术的深入应用，一方面，有效解决了生产与生活中信息供需不平衡的矛盾，通过降低信息的交流与搜寻成本，提高交换频率，满足了生活与工作中双方的大量信息需求;另一方面，数字信息技术对我国各行业如教育、餐饮、金融、娱乐等产生了深刻的影响，依托数字信息技术而不断发展的电子商务和移动支付日渐普及，给人们的生活带去了极大便利，更在一定程度上改变了人们的消费方式和交易模式。新冠肺炎疫情下出行的困难进一步加快了由传统消费方式向基于数字技术进行的线上消费的转变，由此可见，市场贸易在数字经济的大环境下得到了升级发展。数字经济与平台的发展优化了我国贸易方式，扩大了贸易规模，由其引发的生产规模化降低了能源使用强度，同时商品间更加激烈的竞争以节能和高效的技术呈现在产品中，促进能源效率的提高。贸易的升级和优化使我国参与对外进出口时拥有更多的优势，获得了技术溢出带来的先进生产设备和绿色创新技术，以及与节能措施统筹协同的管理方法。

（二）数字经济对能源效率的中介影响机制

1.数字经济强化了贸易对能源效率的溢出效应。数字经济推动传统贸易模式向数字化转型，一方面，互联网本身所蕴含的先进技术对市场贸易拓展产生了推动作用;另一方面，通过渗透效应使实体部门间产生更多联动。数字技术作為生产要素投入市场交易和生产运营中，与经济生活中各行业深度融合，降低了各部门间信息交换的成本与贸易不确定性，提高了生产、传输、储存、销售等多个环节的效率。由此，贸易规模不断扩大，贸易效率得到质的提升。借助数字技术及互联网平台，电子商务、跨境电商等贸易新形式应运而生，它们及时反映市场需求的变动，调整供给内容，赋能国际与国内贸易升级。

根据内生经济增长理论，技术进步是推动经济增长与绿色发展的内在动力。国内外市场贸易的升级，增强了以进口先进产品为载体的有形学习，通过对内含的技术进行消化吸收与创新改进，有效提升本国的技术水平，其从贸易中获得的技术溢出降低了产品的非期望排放。同时，经贸实力的提升使我国在同等价位与条件中拥有更多选择权。从市场的需求侧角度，消费市场中具有清洁技术、高能效性的性价比产品将获得更多青睐。从供给侧角度，企业会着重扩大生产能够匹配自身生产技术与工艺水平的高质产品，缩减并替代低质边缘与高能耗非环保产品的交易与进口，这就使得产品的进口核心度即产品进口额分布结构再配置得到提升，蚕食效应也将随着进口规模的扩大和种类的增多而增强，最终使地区能效获得提升。

2.数字经济强化了市场贸易通过规模化对能源效率的转化。数字与信息作为技术要素，与资本、劳动、土地等原始生产要素相互作用、快速流动、深度融合，纵向、横向一体化程度加深，推进了产业同省及跨省共聚。基于数字技术实现的双向信息高效传输使上游研发企业将数据与产品样本快速传递至中下游企业，提升了生产效率;下游销售企业通过提前制定广告宣传、销售方案，提高了贸易效率。同时，销售企业可快速向上反映市场需求变动，实现从需求挖掘、产品研发与生产、信息反馈到售后与升级的完整产业链闭环，产品、信息等要素高效快速流动，贸易竞争力极大提升。

贸易水平提升意味着生产规模扩大。基于规模报酬理论，当生产规模扩大后，单位产出投入减少，生产要素的利用率提升，贸易通过规模效应促进了能效提高。从资源集约化角度来看，生产资料的大批量生产可以降低能源投入，或通过提升绿色要素投入替换能源投入来提高能源利用效率。生产要素具有的不可分性特质，使得其在一定的限度和范围内，能够通过有效替换和最优结合发挥最大生产能力，生产规模较大的生产者比小规模的生产者能够更有效地利用生产要素来促进能效提升。

3.数字经济通过优化资源配置提升了市场竞争对能源效率的转化。互联网和数字技术的广泛应用通过要素整合，及时为经贸产业捕捉市场信息与供需变化，实现市场高效整合。通过在生产、运输、储存、销售等环节中按需分配最优生产要素，形成了信息流、货物流间的高效循环，供给与需求的精准匹配减少了资源的冗余和浪费，最终提升资源配置效率。在经贸过程中，企业通过互联网平台获得海量的产品信息，较低的搜寻与交流成本使得商品匹配难度下降，与此同时，互联网平台通过存储与传播功能大大提高了企业信息的透明度，匹配准确度和质量得到保障。

高效率匹配与定期更新换代的能力增加了我国参与国际贸易的竞争力。无论是进口环节更注重商品能效和技术而进行的有效选择，还是出口环节为生产符合国外低能耗标准的环保产品以及对绿色研发技术投资的行为，都进一步促进了地区能源效率的提升。

（三）假说的提出

基于对以上文献和机制的梳理，本文提出以下假说：

假说1 数字经济通过引导资源的快速优化配置与再生，降低了能源强度，地区全要素能源效率获得提高。

假说2 数字经济有效整合了市场，提升了生产与贸易效率，通过市场贸易这一渠道降低了能源的无谓消耗，提升了地区全要素能源效率。

三、研究设计

（一）模型建立

1.DEA-SBM模型。传统的DEA模型大多忽略了松弛变量对效率计算的影响。针对这一缺陷，Tone（2001）提出了非径向非角度的SBM方向性距离函数模型。SBM在投入和产出的数量上没有限制，通过避免径向和角度选择的效率差异，有效解决和评价多投入多产出的情况。

2.核心解释变量：数字经济（digital economy，DE），选取电信业务总量（DX）作为数字经济指标。还选取了各省份移动电话交换机容量（YJ）、计算机和通信及其他电子设备制造业工业销售产值（JX）、计算机制造业主营业务收入（JZ）三个变量作为数字经济在稳健性检验中的替换变量。

3.中介变量：市场贸易（trade，Tr），选择各地区货运量（Intra）作为省际贸易的代理指标。使用按境内目的地和货源地分货物进出口额（JCK）、进口额（JK）、出口额（CK）作为各省份对外贸易的指标。

4.控制变量：（1）人均GDP（AGDP）。使用省份人均生产总值来观测不同经济水平对能源效率发展产生的作用，因年鉴中缺乏直接数据，使用地区生产总值当年价格与地区人口数量的比值表示。（2）环境规制（HJ）。使用各地区工业污染治理完成投资，即治理废水、废气、固体废物、噪声和其他情况的完成投资额作为环境规制指标。（3）研发创新（RD）。使用各地区研究与试验发展经费内部支出作为通过研发费用投入而带来的科技与技术水平进步的指标。（4）外商直接投资（FDI）。使用各地区年末外商投资企业投资额来衡量。（5）财政制度（GZ）。使用各地区一般预算内财政支出来度量财政制度对地区全要素能源效率的作用。（6）地区技术水平（APA）。使用地区人均专利数量来观测不同技术水平对于能源效率发展的作用，因缺乏直接数据，使用国内发明专利授权数与地区人口总数的比值表示。

自2010年以来，我国数字经济迅速发展，针对数字与信息的数据统计不断完善，但仍存在部分数据缺失以及未更新的情况。在《中国信息年鉴》中，数字经济指标只更新到2018年，考虑到进行回归需要全部年份全部指标的面板数据，所以全部指标均截取至2018年。本文选取了2011-2018年30个省份作为实证的研究对象，剔除西藏样本。为了消除部分数据异方差对实证结果的影响，还对相关数据进行了对数化处理。使用的数据主要来源于《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国贸易外经统计年鉴》《中国城市统计年鉴》以及CEADs中国碳核算数据库。

四、实证结果与分析

（一）数字经济与全要素能源效率的关系：基准回归结果

模型的基准回归使用包含聚类稳健标准误的混合Tobit回归和随机效应的面板Tobit进行实证回归，检验了数字经济与全要素能源效率二者间的关系。

地区数字经济与全要素能源效率关系的检验结果如表1所示。前两列数据是混合Tobit回归的结果，列（1）未加入控制变量，数字经济对能源效率存在正向促进作用。列（2）控制了其他可能对能效产生影响的变量后，二者间正相关关系加强，且在5%的水平上显著，即数字技术与互联网的深入发展促进了地区能效的提高。使用随机效应的面板Tobit回归进行估计，列（3）和列（4）数据中数字经济的回归系数分别为0.0642和0.1720，均在1%的水平上显著。面板Tobit的LR检验值为0，结果强烈拒绝“H：σ=0”，说明数据存在个体效应，使用随机效应面板Tobit回归所得结果更加有效。根据列（2）、列（4）的回归数据，可以看出数字经济发展对能效具有显著推动作用，是提高能效的有效途径，假说1得到证实。控制变量中人均GDP（AGDP）、环境规制（HJ）、研发创新（RD）的回归系数为正，说明地区经济发展水平和创新技术水平越高，越有利于推动能效提高。而适当针对环境规范提出的法规与约束也在一定程度上促进了能效提高。地区技术水平（APA）、外商直接投資（FDI）、财政制度（GZ）的回归系数为负，说明这些因素抑制了能效提高。技术水平的提升，在前期需要大量先进技术的投入，学习、人力、物力成本使得部分中小企业望而却步。地区行业及企业依托地理位置与资源条件形成了符合区域特征的发展模式，突破现有运营模式，实现生产或服务技术的升级往往存在着一定门槛与成本，例如为了提升绿色能源技术而进行的研发投入增加了企业除原本生产外的其他生产与研发成本，导致其在短时间内不利于能效的提高。外商直接投资企业印证了“污染避难所假说”，针对工业行业等能源强度较大行业的投资，在一定程度上促进了中间品贸易的扩大，在短期内不利于能源效率的提高，而政府财政制度针对扶持能源的项目仍是少数，因此，其在短期内不利于能效提升。

（二）稳健性检验

针对核心解释变量进行替换，对模型与数据的稳健性进行检验，分别使用混合Tobit回归与随机效应的面板Tobit回归，结果显示：（1）采用移动电话交换机容量作为数字经济的替换指标时，回归系数为正，说明数字信息技术的应用推动了能源效率的提高，控制变量对能效产生的影响与基准回归中基本上相同，模型具有稳健性，假说1得到验证。（2）采用计算机、通信及其他电子设备制造业工业销售产值替换核心解释变量时，回归系数分别为0.1100和0.0575，控制变量对能效的作用方向保持不变，模型与指标相对稳健。（3）使用计算机制造业主营业务收入作为数字经济的替换指标时，结果为正，与前者基本一致。其他控制变量对能效的作用方向保持不变，模型与指标相对稳健。

（三）异质性检验

在已有的研究中，数字经济的发展和其对能效的转化以及影响因经济发展水平与技术先进程度的不同而存在差距，本文针对三大经济分区进行异质性检验，并分别使用混合Tobit与随机效应的面板Tobit模型进行回归。30个省份按照传统三大经济分区分为东部地区、中部地区和西部地区，检验不同地区的数字经济发展对能源效率产生的影响，回归结果显示，东部、中部、西部地区数字信息技术的应用均对地区全要素能源效率的提升产生了正向的促进作用。在回归中LR检验值为0，说明使用随机效应的面板Tobit回归数据来解释模型具有更高的可信度。在其他条件不变的情况下，数字经济的回归系数分别为0.2280，0.1580，0.2070，在1%和5%的水平上显著为正，地区间经济发展水平的差异在一定程度上造成了互联网信息技术应用的差异。

东部地区拥有众多地理及区位优势，数字经济对能效的促进作用最为明显。东部经济实力雄厚，市场发展活跃，开放程度高，是电商、互联网销售等新兴数字产业产生和发展的重要地区，数字技术与各行各业充分融合，使需求端和供给端紧密连接，形成信息流、货物流间的高效循环，通过精准匹配提升了资源配置与使用效率，能源效率得到了加强。

长江上下游经济带、黄河流域经济高质量发展、成渝地区双城经济圈崛起等国家区域发展战略的接连实施，使西部地区数字经济处在非常重要的发展阶段。通过促进基础设施的互联互通，为西部对内对外开放、突破经济格局束缚创造了良好的条件。数字技术的深入应用促进西部积极参与东部金融、信息产业建设，提高产业融合、技术融合，进而推动地区能效提高。

中部地区数字经济发展水平相对较低，竞争力弱。一方面，研发创新重心向东部倾斜，知名高校、科研院所等扎堆于东部沿海地区，存在区域差异大、发展不平衡的问题。另一方面，数字经济通常最先引入高新技术产业，市场准入门槛高，中部地区企业无法快速突出重围，因此获得先进数字技术以提高能效的渠道较少。如何搭乘数字经济发展的便车，助力数字建设，将传统产业与数字技术深度融合推动经济转型，成为中部地区进一步提升地区能效、改善发展质量需要思考的关键议题。

（四）中介效应检验

中介效应模型的检验步骤如下：第一，观察式（5）中的参数β，如果显著，则中介效应第一步成立，进行后续的检验。第二，依次检验式（6）和式（7）中的参数φ、ψ，若两者均显著，证明模型存在中介效应。第三，观察式（7）中的参数β′，若β′显著，说明模型存在部分中介效应;若不显著，则存在完全中介效应。

将市场贸易作为中介，分析数字经济基于市场贸易途径对能源效率产生的影响。研究在国内、国际两种市场及国内、国外两种贸易方式下，数字经济对能效产生的不同影响，通过对外贸易中出口和进口以及省际数据，检验中介效应是否发挥了显著作用。为了降低内生性、序列相关和小样本偏误，降低因时间的延续性对当期数据产生的偏差，模型通过引入被解释变量滞后一期项的广义矩估计对中介效应进行了回归。

中介效应的具体结果见表2。模型一、模型二、模型三的中介变量分别为进出口贸易、出口贸易和进口贸易，是数字经济通过国际市场对能效产生影响的实证结果;模型四的中介变量为省际贸易，是数字经济通过国内市场省际贸易对能效产生影响的实证结果。其中模型二出口贸易的中介效应不显著，这可能是由于重工业产品和加工类产品仍然占据一定的出口比重，能源消耗大而节能技术含量较低，甚至部分加工过程不涉及节能，所以一定程度上不会推动技术升级。从回归结果看，模型一、三、四中能源效率的滞后一期项系数均显著为正，说明全要素能源效率的变化趋势在时间上具有较强的前后连贯性，即滞后一期对当期增长产生了正向影响。各中介变量的滞后一期项均通过了1%水平的显著性检验。采用Arella-no-Bond统计量检验模型检验了数据是否存在序列相关性，AR（1）的p值均小于0.1，AR（2）的p值均大于0.1，说明误差项的差分存在一阶自相关，但不存在二阶自相关，即GMM估计量具有一致性。中介效应模型中使用的控制变量与基础回归相同，即人均GDP、环境规制、研发创新、外商直接投资、财政制度和地区技术水平。四个模型均控制了以上变量。

模型三分析了进口贸易作为中介变量对能效产生的影响，列（7）和列（8）的检验中，数字经济系数都在1%的水平上显著，表明数字技术的应用对地区能效发挥了促进作用，且有效促进了进口贸易的發展。列（9）中，解释变量DE和中介变量Tr分别通过了1%和5%的显著性水平，可以认为存在部分中介效应，数字经济的应用促进了通过进口贸易获得的技术溢出，先进节能技术与绿色生产技术的习得推动了地区能效提升。

模型四中，三个方程在1%的水平上均显著为正，由此说明，生产运营中广泛应用数字信息技术，加速了要素流动，使生产要素间充分组合，同时数字经济本身具备的先进技术推动了机器设备和生产技术更新升级，最终能源强度降低。新的生产范式使企业面对复杂的市场需求时更加灵活地调整生产节奏，减少资源过度投入和浪费，进而提升能源利用效率。

由此可见，数字经济通过国际贸易和省际贸易均对地区全要素能源效率的提升产生了一定的促进和强化作用。从程度上来看，国际贸易作为中介使数字经济对能源效率的促进作用相对更强。在双循环背景下，仍需加强国际贸易的发展，使其更好地服务国内市场，推动地区能效的提高。

五、结论与政策建议

数字经济是新一轮技术与产业革命的重要支撑，加快发展数字经济推动能源效率提升，促进经济绿色转型是事关我国能否实现高质量发展目标的决胜点，也是双碳战略有效实施的重要保障。本文基于2011—2018年30个省域数字经济、全要素能源效率以及国内外贸易数据构建了实证模型，得出了如下的主要结论。

第一，数字经济对地区全要素能源效率的提高具有显著的正向推动作用。从数字经济直接产生影响的角度，其本身所蕴含的先进技术通过与各行业充分融合，降低了信息搜索与交易成本，生产、交换、分配、消费等众多环节的效率获得提高，供需精准匹配，减少了能源的无谓消耗。从间接作用的角度，数字技术的扩散提高了不同部门间资源的配置效率，也提供了监督各部门能源消耗的有效途径。

第二，数字经济对地区全要素能源效率的影响存在显著的中介效应，市场贸易是重要的传导途径。实证结果发现数字技术通过国内外市场贸易对地区能源效率均产生了显著的正向促进作用，而通过国际市场贸易，数字经济对地区能源效率的提升作用更加明显。说明市场贸易是数字经济提升能源效率的一个有效途径，国内外市场对数字经济发挥强化能效的作用提供了有力的载体，目前通过国外市场技术外溢在能源行业获得的助益相对更大。

第三，数字经济对能源效率的强化作用呈东一西一中部地区逐渐递减的变化趋势。说明数字经济和能源效率因地理区位不同导致了发展的差异，存在结构性失衡的问题。各地区通过数字化发展最终对能源效率的提升也因为地域發展水平的不同存在较大的差距。

针对以上结论，本文提出了以下政策建议。

第一，政府要积极推动地区数字经济与企业数字化发展，提高数字经济在促进地区全要素能源效率中的作用。首先，发挥政府信息化示范工程的带动作用，引导企业将数字技术应用于能源行业的全过程中，强化企业应用“互联网+”与能源行业深度结合的意识。其次，政府在引导社会与企业绿色发展的同时，也要利用数字技术提供的便利，担负起监督各部门能源消耗的任务，制定合理有效的环境规制以约束企业的非可持续性行为。

第二，政府要强化数字经济通过市场贸易对能源效率的提升作用。相比省际贸易，数字经济通过对外贸易获得的能源效率的强化作用更显著，如何将参与国外市场获得的优势进一步引进并转化为国内优势，需要政府在其中发力，引导企业尤其是能源相关企业扩大对节能技术研发的投入，强化企业绿色生产意识。在积极构建双循环新发展格局的时期，要持续释放中国国内市场消费与需求动力，推动市场供给侧的创新与改革，提高产品的能源使用率，更要借助国际市场优势推动国内市场发展。

第三，政府要大力推进各地区数字经济与能源产业的均衡发展。我国幅员辽阔，各地区发展水平呈现出一定差异，如果忽视其差异与特色产业，设定统一的发展规划，将不利于地区间数字经济和能源行业的融合。针对目前低能效省份的发展现状，要加大投资与扶持力度，推动地方能源行业与支柱型产业的节能发展。针对高能效省份集聚型产业的不同行业，实现同省与跨省分布的有效整合.降低无谓的能源消耗。同一行业间，实现低能效企业积极引进先进技术与发展模式，不断突破现有技术，最终推动能源互联网在全国范围的布局建设。