集聚经济、绿色技术进步与环境污染

苏婧 谢向伟

摘要：随着我国城市群都市圈战略的实施和“两带一路”的稳步推进，“以点带面、从线到片”的空间集聚已成为当下区域发展的基本表现和经济增长的关键动力，但也使绿色可持续发展面临着节能减排的压力与挑战。如何协调好要素空间优化配置和节能减排目标已成为新阶段我国经济绿色低碳转型发展中亟需解决问题。本文将绿色技术进步和能源效率引入传统的产出密度函数，构建一个能够刻画集聚经济、绿色技术进步、能源效率与环境污染四者关系的理论模型，并采用2010-2020年我国299个地级市的数据样本进行实证检验。研究发现：集聚经济与环境污染之间存在明显的倒“U”型效应，集聚经济的环境效应存在异质性，集聚经济同时具有增长和减排的双重效应。因此，在绿色经济发展中应健全集聚减排机制；重视产业结构升级、区域城市开放、环境规制和环保投入等对节能减排的影响；并通过不断推进绿色技术创新实现绿色发展。

关键词：集聚经济；绿色技术进步；能源效率；绿色发展

中图分类号：F1243;X22文献标识码：A文章编号：1001-148X（2023）03-0091-10

收稿日期：2022-06-13

作者简介：苏婧（1993-），女，甘肃定西人，博士研究生，研究方向：集聚经济与区域协调发展；谢向伟（1989-），男，甘肃庆阳人，讲师，博士，研究方向：国际投资与区域经济合作。

基金项目：国家社会科学基金青年项目，项目编号：22CGJ018；重庆市社会科学规划项目，项目编号：2021NDQN40； 中央高校基本科研业务费项目，项目编号：SWU2109516。

集聚经济通过规模报酬递增和不完全竞争［1］以及知识与技术溢出［2］引导发展要素和经济活动在特定空间聚集，已成为推动区域经济发展的重要动力。改革开放以来，我国通过大规模要素集聚和区域优先发展战略，引导生产要素和规模性企业向经济发展水平高的区域和人口密度高的区域流动，集聚经济的增长效应显著。与此同时，以集聚经济为主要特征的发展模式也对环境产生较大的负面影响。世界银行研究报告显示，作为世界第二大经济体的中国是全球二氧化碳和二氧化硫排放量最大的国家，其中，二氧化碳排放量已超过美欧的总和，已占到世界碳排放总量的29%。党的十九届五中全会指出要加快推动经济社会绿色转型发展，推动能源清洁、低碳、安全和高效利用，发展绿色经济，引导有条件地区率先实现碳达峰，到2030年左右使二氧化碳排放全面达到峰值，节能减排是未来我国经济实现绿色转型与低碳发展的必然选择。

集聚经济的高级表现形态是城市群，引导要素从城市内到城市间的“双重集聚”，进而通过外部性的空间溢出与共享，产生“1+1＞2”的更强集聚效应。随着我国长江经济带、丝绸之路经济带和城市群都市圈战略的实施，要素在更大范围与更广层面形成的集聚效应对环境产生双重影响：一方面，集聚的规模经济效应和空间溢出效应使其正外部性最大化，促进绿色技术创新，提升能源效率，实现节能减排，表现出对环境的积极作用；另一方面，我国大规模投资驱动的工业化和城镇化道路的集聚效应在短期内势必使能源供给和环境承载压力与日俱增，对环境产生极大的负面影响。基于此，经济集聚与节能减排呈现出一定的矛盾性，在新发展理念指引下，通过实现集聚经济与节能减排的“双赢”对绿色经济发展具有重要的现实意义。

一、文献综述

集聚经济通过供给端和需求端的双重作用促进经济发展，即从供给端助推规模经济扩张，从需求端刺激消费者的消费潜力。结合经济理论和现有文献，总体看，经济集聚虽然一定程度上给环境带来负外部性，但这种负外部性很大程度上取决于经济集聚引起的集聚负外部性 （污染效应）、马歇尔外部性和雅各布斯外部性 （自净效应）均衡比较结果的相对大小。现有文献关于集聚经济和环境质量的关系研究主要呈现如下三种观点：第一，“恶化环境论”认为经济集聚对产出具有规模效应，但也随着经济活动的空间集聚，产出规模的扩张会导致单位空间内污染强度的上升，进而加剧环境污染，这类研究强调了经济集聚对环境所产生的负外部性［3-4］。Virkanen（1998）［5］的研究表明芬兰南部的工业集聚区是导致大量空气污染和水污染的直接原因。Verhoef和Nijkamp（2002）［3］也认为工业集聚是产生环境污染的主要原因；第二，“环境改善论”认为集聚所带来的经济增长、企业环保理念、技术进步以及外商直接投资等因素使得环境改善成为可能［6-10］ 。集聚在一定的条件下存在“国内市场效应”，从而一定程度上能够缓解“污染天堂”效应［11-14］，促使企业采用更为清洁环保的生产技术，降低经济发展对环境的污染程度，改善环境质量［15］；第三，“非线性关系论”认为经济集聚对环境存在复杂的作用机制，从而提出了U型、倒U型、N型、倒N型等非线性观点［16-17］。

关于集聚经济与技术进步的研究，一般认为集聚经济具有典型的技术溢出和知识溢出效应，从而实现技术进步［18-19］，集聚经济的专业化外部性与多样化外部性均会提高区域技术创新能力［20-21］。近年来，部分学者将绿色经济效率分解为绿色技术进步和绿色技术效率，其中绿色技术进步和绿色技术效率的改善成为制造业集聚推动绿色经济效率提升的关键和主要途径［22-23］。关于绿色技术进步对能源效率的影响有积极和消极的双重影响。绿色技术进步对能源效率表现出“技术红利”效应，促进了本地和空间关联地区碳排放绩效的改善，成为改善中国环境质量的关键手段［24］；能源是中国经济的动力也是污染的来源［25-27］，能源效率提高的过程也是降低碳排放的过程［28］，全要素能源效率的提高对减少环境污染具有重要作用，节能减排目标的实现离不开能源效率的提升［29-30］。

综上，现有文献对集聚经济、技术进步、能源效率和环境污染之间的两两关系均展开了丰富的探讨，但将集聚经济、绿色技术进步、能源效率和环境污染纳入同一分析框架的理论和实证研究相对缺乏。从逻辑上看，集聚作为一种紧凑型空间生产方式，集聚的正外部性和空间溢出效应有助于促进绿色技术进步，而绿色技术进步可提高能源利用效率，能源作为生产过程中必要投入品，又是决定污染物排放的原因。因此，将集聚经济、绿色技术进步、能源效率和环境污染四者纳入同一分析框架显然有利于更加全面地理解集聚经济环境效应的内在机制；此外，现有研究基本均从经验层面关注集聚经济的环境效应，而将其影响机制借助严格的数理模型予以规范阐释的研究偏少。本文基于现有研究构建环境污染综合指数，并将其扩展到Ushifusa & Tomohara（2013）［31］的产出密度模型中，首次构建了一个能够完整刻画集聚经济、绿色技术进步、能源效率与环境污染四者之间关系的理论模型，并以我国299个地级市的数据进行详细的实证分析，力求從理论和实证两个层面探讨集聚经济的环境效应。

二、理论模型构建

集聚经济本质上是一种外部性，Ciccone和Hall（1996）［32］通过产出密度函数对集聚经济外部性进行了规范的数理阐释，该产出密度模型允许存在规模报酬递增并充分考虑空间因素，产出密度由生产的空间面积及单位面积的要素投入所决定，而集聚外部性最终取决于产出密度。本文将产出密度函数简化为：

qi=QiAi=Ωi［（ni）βκli］α（Qi/Ai）（λ－1）/λ，β+l=1（1）

其中，Qi和Ai分别为非农产出和地区总面积，因此qi表示第i个地区的产出密度；Ωi为希克斯中性参数；ni为就业密度；β为劳动份额对产出密度的贡献；κi为单位面积的资本投入，l为资本份额对产出密度的贡献。容易看出，上式与传统的Cobb-Douglas生产函数的主要不同之处在于，其包含了参数α和乘子（QiAi）（λ－1）λ。其中α为劳动和资本两种要素协调集聚实现的集聚效率最大化对产出密度的贡献，反映了要素集聚结构优化所带来的要素边际生产率递增现象。λ（λ1）为产出密度系数，λ－1λ为产出密度弹性，将产出密度函数化简为：qi=QiAi=Ωλi［（ni）βκ1－βi］αλ，其中αλ的大小决定了规模报酬递增的程度。

本文首次以集聚经济外部性引致的绿色技术进步为基础，以绿色技术进步提高能源效率为主线对产出密度函数进行拓展，将绿色技术和能源视为投入要素，将综合污染物排放视为非期望产出并共同纳入产出密度函数。令Ei为能源消费量，则单位非农产出的能源消耗量为：ei=EiQi1γT，其中γ为绿色技术进步增长率，T为当年的绿色技术水平，可以看出，当绿色技术进步增长越快，单位非农产出的能源消耗越少，即ei越小。同时假定整个生产过程会产生Wi单位的综合污染物，这里将综合污染物排放分为工业废水排放量、工业二氧化硫排放量和工业烟（粉尘）排放量，可将（1）式扩展为：

Qi+WiAi=QiAi（1+WiQi）=Ωi［（ni）βκli（EiQi1γT）1－β－l］α（QiAi）λ－1λ（1+WiQi）（2）

其中，l（0β+l1）为资本投入对单位面积产出的贡献率，α为包含绿色技术进步的能源效率对单位面积非农产出的贡献，β为劳动生产率对单位面积非农产出的贡献，其他变量的含义与前文一致。假设资本市场均衡状态下各区域的资本价格相等，资本价格等于资本的边际产出，因此单位面积非农产出的资本需求密度函数可表示为：

κi=KiQi=αlr（QiAi）（1+WiQi）（3）

将（3）式代入（2）式中整理可得：

1+WiQi=Ωλ1－αlλ×（αlr）αlλ1－αlλ（1γT）λα（1－β－l）1－αlλ×（QiNi）－αβλ1－αlλ×（EiQi）α（1－β－l）λ1－αlλ×（QiAi）αλ－11－αlλ（4）

（4）式两边同时取对数可得：

ln（1+WiQi）=Φ－αβλ1－αlλln（QiNi）+α（1－β－l）λ1－αlλln（EiQi）+αλ－11－αlλln（QiAi）+λα（1－β－l）1－αlλln1γT（5）

其中，Φ=λ1－αlλlnΩ+αlλ1－αlλ（lnαl－lnr）。由于ln（1+WiQi）≈WiQi，因而（5）式可进一步变形为：

WiQi=Φ－αβλ1－αlλln（QiNi）+α（1－β－l）λ1－αlλln（EiQi）+αλ－11－αlλln（QiAi）+αλ（1－β－l）1－αlλln1γT（6）

上式左边为单位非农产出的污染物综合排放量。右边包含了经济集聚水平QiAi、能源效率EiQi、劳动生产率QiNi和绿色技术进步1γT，从而得出污染物排放由经济集聚、能源效率、劳动生产率和绿色技术进步4个因素共同决定。由于在特定时期内，全社会劳动生产率基本处于稳定状态，这里为简化分析将其外生化，即Φ－αβλ1－αlλln（QiNi）为某一特定的外生变量，其值的大小不受模型内生因素的影响。根据前文所述，由于α1，λ1可得αλ1，则αλ－10；0β+l1，则1－β－l0，αλ（1－β－l）0，由此得出如下推论：

推论1集聚经济、绿色技术进步与环境污染。

当1λ1αl时，集聚不利于污染物排放的降低，绿色技术进步无法降低污染物排放。此时经济发展处于不成熟阶段，初始集聚使得各类公共基础设施的共享带来规模报酬递增的收益很小，因此集聚经济的正外部性未能得到充分显现；地方政府为引进外资放松环境规制，容易形成“污染避难所”，“污染天堂”效应，导致污染排放增加。这一时期的绿色技术进步转化为生产率的成本高，对治理环境污染的边际贡献小于集聚所产生的环境污染。综上，在经济发展的不成熟阶段，集聚规模的扩大加剧了环境污染。

当λ1αl时集聚有利于污染物排放的减少，绿色技术进步有利于减少污染物排放。此时经济处于发展的成熟阶段，大量企业实现减排技术的交流和学习，开展减排政策宣传，促使企业之间相互监督，自主遵守环境规制政策；同时人工智能的应用提高了环境监测和治理效率。集聚程度的提高促进治污和减排的专业化分工，催生出一些专业化环保企业，允许企业将治污和减排业务交由第三方企业运营，从而有效促进总体环境绩效的提升。综上所述，当经济发展进入成熟阶段后，集聚规模的扩大缓解了環境污染。由此推论，可以提出如下理论假说：

H1：集聚经济推动绿色技术进步，绿色技术进步对环境污染存在倒“U”型效应，集聚经济与环境污染之间也存在“倒U”型效应。

推论2绿色技术进步、能源效率与环境污染。

当1λ1αl时，经济起步和加速阶段，集聚程度相对较低，集聚的正外部性尚未完全显现，绿色技术进步尚未达到抑制污染物排放的水平。在此阶段，绿色技术进步改善能源效率的同时会对非能源市场生产者及消费者的经济行为产生影响，即生产者因能源效率提高导致的生产成本下降会进一步增加经济产出，消费者因产品价格下降带来相应的人均收入提高而产生社会需求增加，二者共同作用导致能源消费不降反增，尤其是经济体进入快速成长期后，工业化的加速推进、经济规模的扩大引致能源需求显著增加，不足以对污染物排放产生有效的抑制作用。

当λ1αl时，经济体处于发展的成熟阶段，较高的集聚水平使集聚经济外部性显著体现，绿色技术进步有利于提高能源效率，减少污染物排放。绿色技术创新和应用在空间上的溢出效应提高了能源效率。绿色技术进步使得企业利用清洁能源的探测及开采开发更高质量的绿色环保型产品与服务，“绿色经济”带来“绿色需求”，减少环境污染，改善能源效率和消费结构。集聚经济的各种溢出效应有效促进产业结构向低能耗、低排放的方向调整，相同能源消费量所产生的污染物排放逐渐降低。由此推论，可以提出如下理论假说：

H2：集聚经济显著提高能源效率，而能源效率与环境污染之间存在“倒U”型关系。

三、实证研究

（一）实证模型构建

本部分构建式（7）所示的回归模型来逐步检验上述理论假说。

EPit=β0+β1Ageit+β2Age2it+γZit+λi+λt+εit（7）

其中，EPit表示i城市第t年的环境污染综合指数，Ageit和Age2it表示i城市第t年的综合集聚水平及其二次项。Zit代表一系列控制变量，λi和λt分别代表城市固定效应和年份固定效应，用来控制个体趋势和宏观经济冲击对环境污染的影响，εit为残差项。

（二）变量选取与数据来源

1.被解释变量：综合环境污染指数。这里借鉴张可云（2022）［33］的研究，将污染物排放分为工业废水排放量、工业二氧化硫排放量和工业烟（粉尘）排放量。对原始数据进行无量纲化处理：

pij=xij－minxijmaxxij－minxij（8）

其中，xij表示i个城市第j种污染指标的原始值（i=1，2…299；j=1，2，3，其中1为工业废水排放量，2为工业二氧化硫排放量，3为工业烟（粉尘）排放量）。

对无量纲化处理的数据进行平移：

p′ij=1+pij（9）

计算第i个城市第j个污染指标的比重：

wij=p′ij∑p′ij（10）

计算第j个工业污染指标的熵值和变异系数：

πj=－1lnm∑wijlnwij，gj=1－πj（11）

计算第j个污染指标在综合评价中的权重：

Wj=gj∑gj（12）

结合式（1）—（5）得到集聚的综合污染指数：EPi=100*∑Wjwij，其中EPi表示第i个城市的综合污染指数，该值越大，表明城市污染程度越高。

2.核心解释变量：综合集聚指数。本文将采用多指标多原因模型（MIMIC） 构建一个可以全面反映城市集聚水平的指数。考虑到集聚是多种经济活动共同作用的结果，用導致集聚的各种因素作为原因变量，通过估计路径负荷系数可以得到各原因变量对综合集聚的“贡献”程度，从而估计出多原因作用下的综合集聚指数。

测量模型如下：

y1=λ1η+ε1，y2=λ2η+ε2，…ym=λmη+εm（13）

式中，ym表示与集聚有关的可观测变量，η表示集聚水平，λm表示测量系数，ε为测量误差变量。

结构模型如下：

η=γ1x1+γ2x2+γ3x3+…γnxn+ξ（14）

式中，xn表示可观测的原因变量，γn表示结构系数，ξ表示随机扰动项。将（13）式和（14）式写成向量形式如下：

y=λη+εη=γx+ξ（15）

其中测量误差与随机扰动项的均值为0，且相互独立。测量误差项与集聚水平无关，整理（15）可将MIMIC模型表示如下：

y=λ（γx+ξ）+ε=Πx+v（16）

本文通过借鉴张可和豆建民（2015）的研究，选取集聚的多因素变量如下：投资密度（固定资产投资/GDP比重），公共服务水平（每万人拥有公共汽车数），医疗服务（万人拥有床位数），科教服务（科技和教育支出占GDP比重），社会保障（失业保险参保率），通讯技术（国际互联网用户数/总人口）。两个观测变量：产出密度（企业集聚）和人口密度（人口集聚）。

综合集聚指数（agg）=00272453*投资密度+01230838*公共服务+06175104*医疗服务-3980386*科教服务+03946322*社会保障+03076391*通讯技术

3.中介变量。本文通过借鉴寇宗来等（2019）［34］的研究，用企业实用绿色专利数来衡量绿色技术进步。由于相同能源投入带来的产出水平越高，表明能源利用效率越高，从而意味着整体技术进步更加突出“绿色偏向性”；反之，相同能源投入带来的产出水平越低，表明能源利用效率越低，从而在很大程度上说明了整体技术进步缺乏环境友好型。不失一般地，我们以单位能源消费的GDP来度量能源效率。

4.控制变量。产业结构（ind）：第二产业增加值占GDP比重；开放水平（ope）：采用当年实际使用外资金额（万美元）来衡量；环境规制（reg）：采用国务院“十一五”尽管从历史上看，中国的排放目标控制始于“九五”规划，但直到“十一五”规划，中国才认真实施。在“九五”和“十五”期间未能实现减排目标后，中国开始加强减排目标计划，将强制性的国家排放目标细分到各级政府，最终细分到污染企业。加强执法力度，实行综合法律责任，将执法纳入官员政绩考核。规划中关于污染物减排的目标值，即在2005年的基础上减少10%的化学需氧量，其中具体测算公式为ΔEPc，05－10=ΔEPP，05－10×∑299i=1uioutputvalueofcitycoutputvalueofprovincep′，其中ΔEPp，05－10是c市在“十一五”期间承诺的污染物减排目标，方程右边的第二项是衡量一个城市污染物排放占其所在省份总排放量的比例，根据每个城市的GDP占全省GDP总量的比例进行加权，ui为权重。环保投入（enin）：采用园林绿地面积（公顷）来衡量。

本文使用数据全部来源于2010-2020年《中国经济与社会发展统计数据库》、国泰安（CSMAR）数据库、《中国电子商务发展指数报告》《中国城市统计年鉴》、CCER数据库、EPS数据库等。为消除异方差带来的影响，对部分变量取了自然对数，变量的描述性统计分析如表2所示。

（三）实证结果分析

1基准回归

表3所示为式（7）的不同回归结果。在未加入控制变量的情况下引入综合集聚指数进行回归，发现估计系数显著为正，说明经济集聚将加剧环境污染。在加入控制变量后发现，产业结构系数均为正且通过1%的显著性检验，产业结构中第二产业占比越高，环境污染越严重，这与中国近年来经济集聚依赖于工业化的特征密切相关。但城市开放水平、环境规制和环保投入均有助于降低污染物排放。对外开放整体上改善了中国的环境质量［35］，大量的外企进入中国城市，往往为了树立在中国市场的形象和保持竞争力会更加注重环保的社会责任，同时外企更高的环保标准有利于促进东道国的环境标准提高和环保技术发展，产生污染晕轮效应。另外，FDI的引资结构和国际产业转移的环保审查逐渐引起地方政府的重视，使流入中国的FDI和国际产业转移更加偏向清洁绿色化，从而降低了单位产出资源的消耗和污染排放量。环境规制的系数均为负且通过至少5%的显著性检验，说明环境规制有助于显著降低污染物排放，改善环境质量。

进一步加入综合集聚指数的二次项来检验集聚经济与环境污染之间的非线性关系，结果发现，agg的系数为正但平方项的系数为负，表明集聚经济与环境污染之间存在着明显的倒“U”型关系，当综合集聚水平小于某一临界点时，污染强度随着集聚水平的上升而不断增加，当超过这一临界点时，污染强度随着综合集聚水平的上升反而下降，这一特征与环境污染的库兹涅茨曲线十分相似。在经济发展的起步阶段，由于我国经济对工业化的依赖程度较高，因此在环境规制相对宽松时，集聚带来污染物排放的产出规模效应大于其溢出和共享带来的环境集约效应，此阶段污染物排放强度随综合集聚水平的增加而增加。随着我国城市群都市圈战略的实施与发展，经济综合集聚水平进一步提高，集聚的规模红利日益显现，污染处理设施的共享节约了单位产出的环境成本，同时集聚在一起的企业由于地理临近和信息交流的便利，容易实现合作减排和环保理念的传播，降低政府对污染排放行为的监管和管理成本，表现为环境规制对污染物排放的抑制作用显现。此时与相对分散的经济发展模式相比，集聚经济对环境污染实现了“集约化”治理。由此理论假说H1得证。

2区域异质性

由于我国城市发展和环境质量均受地理位置、资源禀赋和发展水平各方面差异的影响，集聚经济的环境效应可能存在异质性。本文首先将299个地级市按东部城市、中部城市、西部城市和东北城市划分进行异质性回归；除此之外，考虑到“两横三纵”经济带上集中了我国主要经济发达城市，串联了主要城市群和都市圈，构成了我国经济布局的“主骨架”，因此重点从区域和经济带两方面考虑集聚经济的环境效应，结果如表4所示。

分区域估计结果显示：东中部城市集聚经济与环境污染之间存在典型的倒“U”型效应；而西部和东北城市集聚经济与环境污染之间存在典型的“U”型效应。从拐点的大小来看，东部城市的集聚经济一次项估计系数明显小于中部城市，但其二次项估计系数明显大于中部城市，这表明在相同的污染水平下，集聚水平相对较高的东部城市只需要相对较小的集聚程度即可达到减排区间；从长期来看中部城市综合集聚的减排效应明显高于东部城市，这主要是由于近年来我国中部城市集聚了大量的工业产能，但中部城市的环境规制和环保投入的减排效应明显大于东部城市。中部城市得益于近年来随着东部实体产业向中部转移，特别是部分大企业将第二总部设立在了中部大城市，单位治污成本降低以及集中监管使中部城市環境质量得到大幅度改善。而西部城市和东北城市作为三线建设时期国家工业布局的重点区域，其环境效应与东中部城市恰恰相反，可以看出，在短期内东北城市集聚的减排效应明显大于西部城市，大大降低了重工业企业的排污规模。

3内生性检验

众所周知，经济集聚和环境污染之间存在双向作用机制，经济集聚加重了环境污染，环境污染对经济集聚存在反向抑制作用，二者之间双向因果关系会造成估计结果不准确，因此本部分采用两阶段工具变量法处理内生性问题。本文以单位面积的非农产出表示集聚经济的工具变量，具体按第二产业和第三产业增加值占GDP比重衡量，一般而言，单位面积的非农产出越大，则表示集聚对促进地区生产总值的作用越显著，集聚经济效应越显著。

由表5中第一行的估计结果可知，工具变量的OLS回归系数显著为负，与是否加入解释变量无关。这与预期一致，表明选取的工具变量满足假设条件。在最终回归结果中，第二列结果显示，经济集聚对污染物排放具有倒“U”型效应，第四列显示，在加入控制变量后，经济集聚对污染物排放的影响依然显著存在倒“U”型曲线效应。总而言之，在剔除内生性问题带来的估计偏误之后，长期内随着经济综合集聚水平的提高，集聚经济的减排效应有利于环境改善。

4机制检验

通过借鉴邵帅等（2022）和寇宗来等（2019）的研究，将企业实用绿色新型专利数按企业注册地匹配到各地级市来衡量绿色技术进步。由于相同能源投入带来的产出水平越高，表明能源利用越有效率，从而意味着整体技术进步具有更加突出的“绿色偏向性”特征；以单位GDP消耗的能源来度量能源效率，即enei=Ei/Qi，enei越小，表明单位GDP消耗的能源越少，能源效率越高；这里的能源包括煤气天然气（万立方米）和液化石油气（吨）。

机制检验结果（1）-（3）显示，集聚经济显著促进了绿色技术进步，而绿色技术进步对环境污染的影响呈现倒“U”型效应，即在绿色技术应用的初期，由于绿色技术研发成本高和普及率低，导致一些企业为了节约成本，抱着免费搭便车的想法不愿意采用绿色技术生产和减排，另一方面企业为了追求利润，可能为了尽快扩大生产规模，宁愿运用普通技术也不采用绿色技术生产，而并未使生产过程更加环保；而在绿色技术成熟阶段，更环保和更先进的绿色技术使用成本也逐渐降低，这使大量企业采用绿色技术生产和减排，能有效降低污染物排放，总体上改善环境质量。表6中（4）-（6）显示，集聚经济可以显著提高能源效率，长期内这一效果更显著；而能源效率的提高对环境污染则具有显著的倒“U”型效应，即从长远来看，能源效率的提高（单位GDP的能源消耗）有助于节能减排，改善环境质量。理论假说H2得证。

四、结论与政策含义

随着我国城市群都市圈战略的实施和“两带一路”的稳步推进，“以点带面、从线到片”的空间集聚已成为当下区域发展的基本表现和经济增长的关键动力。但同时，我国经济通过集聚产生的区域空间结构演化与绿色可持续发展也面临着节能减排的压力与挑战。如何在经济集聚与节能减排两者之间实现“鱼和熊掌兼得”？即如何协调好要素空间优化配置和节能减排目标已经成为当前和未来很长一段时间内我国经济绿色低碳转型发展的重大理论和现实问题。在这一背景下，本文将绿色技术进步和能源效率引入传统的产出密度函数中，构建了一个能够刻画集聚经济、绿色技术进步、能源效率与环境污染四者关系的理论模型，对集聚经济的环境效应进行了理论阐释，进而采用2010-2020年我国299个地级市的数据样本，基于双向固定效应等计量分析手段，对提出的理论假说进行了系统的实证检验，得到如下主要结论：

（1）集聚经济与环境污染之间存在明显的倒“U”型效应，当综合集聚水平小于某一临界点时，环境污染随着集聚水平的上升而加剧；当超过某个临界点时，环境污染随着综合集聚水平的上升反而下降。即在經济发展的初期，经济发展对工业化的依赖程度较高，因此环境规制相对宽松，集聚产生的污染规模效应大于其溢出和共享带来的环境成本集约效应，因此污染排放强度随综合集聚水平的增加而增加；但随着我国经济综合集聚水平进一步提高，集聚的规模效应和环境污染处理设施的共享节约了单位产出的环境成本。

（2）集聚经济的环境效应存在异质性。东中部城市经济集聚与环境污染之间存在典型的倒“U”型效应；而西部和东北城市经济集聚与环境污染之间存在典型的“U”型效应。长期内位于经济带上的城市减排效应明显大于非经济带城市，且经济带上城市环境规制和环保投入的减排边际效应也明显大于非经济带；但非经济带上城市开放水平对减排的边际贡献明显大于经济带上的城市。再结合基准回归可知，集聚经济的环境效应异质性主要源于不同城市的产业结构升级、开放水平、环境规制力度和环保投入等所产生的差异化外部性因素。

（3）集聚经济同时具有增长和减排的双重效应。这主要表现为：集聚经济显著促进绿色技术进步，而绿色技术进步对环境污染的影响呈现显著的倒“U”型效应；集聚经济可以提高能源利用效率，能源利用效率的提高对环境的影响具有倒“U”型效应。即集聚经济通过绿色技术进步和能源效率的提高对环境产生一个节能减排临界点，当集聚经济超过这一阈值后，集聚可以对节能减排表现出显著的促进作用。从理论上讲，集聚经济的节能减排机制主要源于集聚经济的绿色技术进步和空间技术溢出、设施共享、成本节约、集中监管和专业化分工等正外部性。

上述结论对促进我国以集聚为主要特征的区域发展与节能减排政策之间的协同推进具有重要的政策含义。

首先，我国在大力促进经济集聚过程中应充分发挥集聚的节能减排机制，继续走集聚式发展道路是占优选择。经济集聚是从低密度到高密度的演化过程，而集聚对污染物排放的影响也会经历加重环境污染到节能减排的过程。当前城市群是我国新型城镇化的主要空间形态，“两带一路”等区域发展战略有利于经济活动的进一步集聚，继续促进经济集聚是更加有环境效率的。我国应大力发展城市群经济，全力推动“三纵两横”经济带上城市的集聚发展和绿色发展，推动非经济带上城市间的合作与开放，促进区域一体化，打破区域间合作壁垒（孙博文，2018），继续提高经济活动的空间集中度，特别需要着力提升中西部地区的经济集聚水平，加速推动中西部城市的集聚水平提升而使其达到能够发挥显著节能减排的理想阶段。

其次，应重视产业结构升级、区域城市开放、环境规制和环保投入等对节能减排的影响。在鼓励东部向中西部进行产业转移的同时应设置相应的产业筛选和环保审查条件，污染型产业转出地应给予转入地相应生态补偿和环保技术支持。未来我国应加大城市环保投入，对那些提高劳动生产率但没有使生产过程更加环保的企业予以淘汰，进一步加大环境立法和执法力度，逐步提高环境规制，支持环保产业的发展；进一步提高城市开放水平和利用外资的能力，引进具有更高环保理念和先进环保技术的国际产业和资本。因地制宜、因时而异地制定各城市和各发展阶段的节能减排目标，通过对法律手段、行政命令、财税政策的综合运用，引导企业和消费者进行绿色生产和低碳消费。在绿色技术进步推动能源利用效率提高的同时，也要注意加快能源价格市场化改革，促进各类能源交易中心的建设，发挥价格信号对能源市场的有效调节作用。

最后，提高绿色技术创新能力，切实发挥绿色技术进步对经济低碳转型的引擎作用。不断完善市场导向的绿色技术创新体系，通过有效的制度安排提供必要的绿色技术创新激励手段。政府应该增强对企业绿色技术创新活动的支持力度，提升重点领域的绿色技术创新能力，巩固企业的绿色技术创新主体意识，打通绿色技术研发、应用和扩散的难点堵点，加大绿色技术研发投入、强化人才支持、完善政策体系等，切实构筑起政府、企業、社会等关心和支持绿色技术发展的有利环境，激发绿色技术进步的内生动力。需要强调的是，绿色技术进步不仅依赖于单一的绿色技术研发体系，还取决于多种绿色技术组合以及政策的综合效果，如绿色低碳产业布局政策、环境准入政策、能源消费和碳排放社会成本的内部化政策等相关政策，即需要全方位、多维度地激发市场主体的绿色技术创新动力，推动绿色技术进步。

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Agglomeration Economy， Green Technology Progress and Environmental Pollution

SU Jing1，XIE Xiang-wei2

（1.Economics and Management School of Wuhan University， Wuhan 430064，China;

2.Business College of Southwest University， Chongqing 402460，China）

Abstract：With the implementation of the strategy of urban agglomeration and the steady progress of “two belts and one road”， the spatial agglomeration of “from point to area， from line to piece” has become the basic performance of regional development and the key driving force of economic growth. However， the evolution of regional spatial structure generated by the agglomeration of Chinas economy makes green sustainable development also face the pressure and challenge of energy conservation and emission reduction. How to coordinate the optimal allocation of factor space and the goal of energy conservation and emission reduction has become a theoretical and practical problem that needs to be solved urgently in the new stage of Chinas green and low-carbon economic transformation and development. This paper creatively introduces green technology progress and energy efficiency into the traditional output density model， and constructs a theoretical model that can describe the relationship between agglomeration economy， green technology progress， energy efficiency and environmental pollution; The data samples of 299 prefecture level cities in China from 2010 to 2020 are used to conduct an empirical test based on two-way fixed effect and other measurement methods. It is found that there is an obvious inverted “U” effect between agglomeration economy and environmental pollution， and the environmental effects of agglomeration economy are heterogeneous. The agglomeration economy has dual effects of growth and emission reduction at the same time. Therefore， the mechanism of concentration and emission reduction should be improved in the development of green economy; Pay attention to the impact of industrial structure upgrading， regional urban opening， environmental regulation and environmental protection investment on energy conservation and emission reduction; And realize green development by continuously promoting green technology innovation.

Key words：agglomeration economy;green technology progress; energy efficiency; green development

（責任编辑：周正）