数字经济、空间外溢与城市绿色创新——基于中国280个地级及以上城市数据研究

李 洁

(南京审计大学 经济学院,江苏 南京 211800)

0 引言

随着经济和社会迈入数字化时代,数字经济在经济结构中所占的比重不断增加。数字经济也是地区进行高质量创新和绿色发展的广阔沃土和有效载体。一方面,数字经济提高了资源的分配效率,减少了因生产带来的环境污染;另一方面,其与实体经济的融合发展,提高了企业的创新能力和效率,降低了企业的创新成本。目前,我国经济正从高速增长向高质量发展转变,各地区都把绿色和创新放在了发展的重要位置。绿色高质量发展已经成为经济社会发展的大趋势。城市是绿色创新活动的空间载体,提升城市的绿色创新能力是实现国家创新驱动发展战略的重要前提。本文探索数字经济如何提升城市绿色创新能力,对推动我国经济的绿色高质量发展有着重要的理论与实践价值。

1 文献综述

“数字经济”这一概念在Tapscott的著作中首次出现,被界定为一种将信息以数字化的形式表现出来的经济形态,不仅限于互联网经济。数字经济是一项新兴的信息技术经济,拥有可再生、开放性、多样性等优势,产品的本质和价值的创造过程被彻底改造。数字经济是推动经济增长的重要动力,也是新常态下我国经济发展的新动能[1]。发展数字经济对提升社会全要素生产率和生产效率具有重要意义,其在优化人力资源配置、提高企业创新能力、推动产业结构调整和升级、促进经济高质量发展等方面发挥着重要作用。有不少学者对数字经济与创新之间的关系进行了深入研究。主要集中在以下两个方面。第一,数字经济与区域创新发展。数字技术与区域创新具有很强的耦合性,环境的数字化转变和技术的应用使区域创新的边界发生了变化,而且创新过程数字化也变成了一种趋势。数字经济可以明显提高一个地区的创新能力,并且对东部地区产生的正效应比中西部地区更大[2]。汪亚楠等[3]分析了数字金融对城市创新能力的具体驱动路径。具体的机制路径还包括劳动力要素的分配、资本的投入和使用、金融发展水平和产业协调发展等方面。第二,数字经济与绿色技术创新。熊励等[4]基于对长三角城市群的研究发现,数字经济可以显著促进技术创新;郭炳南等[5]研究了数字经济对我国绿色技术创新的空间外溢效应;崔琪等[6]基于中国2011—2019年280个城市的面板数据,探讨了公众环境关注这一机制的作用;韦施威等[7]利用城市面板数据研究发现,数字经济通过推动经济集聚和优化区域金融结构,从而促进城市的绿色创新能力。

综上所述,从绿色技术的角度探讨数字经济对城市创新影响的文献较为缺乏,同时,也少有学者验证数字经济对城市绿色创新的空间外溢效应。本文利用2011-2019年中国280个地级及以上城市数据和绿色专利申请数据,通过构建空间计量模型,对数字经济如何影响我国城市的绿色创新水平进行系统分析,以期对现有文献提供有益补充。

本文可能的边际贡献在于:①在研究方法上,利用空间滞后解释变量模型(SLX)度量数字经济对城市绿色创新影响的直接效应和空间外溢效应,并试图揭示其中可能的作用机制;②在研究视角上,从绿色技术维度切入,研究数字经济对城市绿色创新的影响。

2 理论与机制分析

本文从3个角度探讨数字经济对绿色创新的促进作用。第一,从核心生产要素来看,数字经济更注重环保,对资源的依赖程度较低,不会造成大范围的生态破坏,所以数字经济的迅速发展将会对传统的高污染和高能耗行业产生一定的压力,并促进其在绿色创新方面的研究与开发。第二,随着大数据、云计算等技术的应用,数字经济使得粗放式的经济发展模式发生转变,可以促进人、财、智的高效融合;与此同时,数字经济还能够减少信息传递的时滞性,从而降低绿色创新的成本。第三,在需求侧,数字化媒体可以将绿色的生活方式传递给消费者,引导公众增强节约意识,养成保护环境的好习惯,形成对绿色产品的需求,以此来推动企业的绿色创新。基于此,本文提出如下假设:

H1:数字经济可以提升本地绿色创新水平。

数字经济突破了生产要素转移的空间约束,对周边地区的绿色创新产生了潜在的空间外溢效应。利用物联网等技术,将不能交易的服务和不能满足的需求,在更大的范围内得到满足,促进了创新要素在地区之间的快速流动,提升了资源的配置效率。赵滨元[2]从“邻地外溢”的角度探讨了城市层面数字经济对区域创新的影响;与之类似,杨慧梅等[8]也探讨了数字经济的空间溢出效应。基于此,本文提出如下假设:

H2:数字经济能够对邻近城市的绿色创新产生积极的空间外溢效应。

数字经济对城市绿色创新影响的机制分析主要分为以下3个方面。①产业升级效应。数字经济突破了传统模式下的创新区间和产业结构,通过产业数字化和数字产业化优化产业结构。其可以引领产业结构的升级,还可以提升环境质量,加快企业的创新速度,从而间接地推动绿色经济增长[9]。数字经济能够推进企业内部生产要素的合理分配和数字化转型,促使企业进行产业转型升级,从而创造出新的增长点,进而提高城市的绿色创新能力[10]。②金融发展效应。健全的金融市场能够有效优化资源配置,分散风险,从而减轻企业的资金压力,推动地区的科技创新。因为数字创新的巨大投入和长周期的特点,使得 R&D投资受到了更高的资金约束[11],金融发展可以有效减轻融资约束,促进创新。③人才集聚效应。数字经济仍然处在一个高速发展的时期,企业对数字人才有强烈的需求,但是数字人才却存在巨大缺口。人才集聚具体表现为人才的数量和规模不断增长,对技术创新产生了明显的外溢效应。科技人员是促进企业自主创新的重要力量,数字经济赋予城市创新能力的基础是对高新技术产业的赋能,必须要通过将数字经济与传统行业进行深度融合来完成,所以对人才的依赖性更加显著。基于以上分析,本文提出如下假设:

H3:数字经济通过产业升级效应、金融发展效应和人才集聚效应促进城市绿色创新水平的提高。

3 模型设定与变量选取

3.1 空间计量模型设定

在以上理论分析的基础上,本文认为城市的数字经济发展不仅可以促进自身绿色创新水平的提升,还会对邻近城市的绿色创新能力产生一定的溢出作用,即空间外溢效应。因此,本文使用空间计量模型进行实证研究。空间滞后解释变量模型(SLX)能更直观、更简明地测度空间外溢效应,且能较好克服被解释变量的内生性问题,故首选SLX模型。包含数字经济及其空间滞后项的SLX模型设定如下:

本文依据现有研究,分别从地理邻近性、经济邻近性以及地理和经济综合邻近性3个方面构建了空间权重矩阵,具体设定及解释如下:

地理距离矩阵(W1)。矩阵中具体的权重指数是由两个城市之间地理距离取倒数得到的,其中dij表示利用经纬度数据计算的城市距离。具体设定如下:

地理-经济距离嵌套矩阵(W3)。两城市间的相互作用,可能不仅取决于两者之间的地理位置,也取决于两个城市的经济发展水平。本文构建嵌套矩阵进行分析,根据常规研究方法,将φ设置为0.5。具体设定如下:

3.2 变量选取及说明

绿色创新(lng)。本文利用绿色专利数量来衡量绿色创新,具体是根据世界知识产权组织(WIPO)提供的绿色专利清单和分类编码,将国家知识产权局公布的绿色专利申请量加总,从而获得城市层面数据。

数字经济(digit)。本文借鉴赵涛等[12]的做法,采用2011-2019年280个城市的相关数据,从数字普惠金融和互联网发展两个方面测度数字经济。具体而言,数字普惠金融发展选用中国数字普惠金融指数作为相关指标;互联网发展水平由每百人国际互联网用户数、信息传输、计算机服务和软件业从业人员占比、人均电信业务总量以及每百人移动电话用户数4个指标进行测度,以上4个指标均来自《中国城市统计年鉴》。最后,将以上各指标通过主成分分析法得到数字经济发展综合指数。

基于已有对城市绿色创新影响因素的研究,为了缓解因遗漏变量而产生的内生性问题,本文增加了以下控制变量:①城市经济发展状况(lngdp),采用GDP的对数衡量;②财政科技支出强度(poef),采用教育与科技支出占财政支出的比值衡量;③工业发展水平(lnindev),采用规模以上工业企业单位数的对数衡量;④对外开放水平(lnopl),采用外商投资企业总产值的对数衡量。

本文研究样本为2011-2019年中国280个地级及以上城市的面板数据,为保证面板数据的完整性和可得性,删除了毕节、巢湖、海东、陇南、铜仁等城市。城市绿色专利申请数据来自于国家知识产权数据库,其他数据分别来源于《中国城市统计年鉴》、各省份统计局等。为了保持数据平稳性,对一些控制变量取对数处理。表1报告了各变量的描述性统计结果。

表1 变量描述性统计

4 实证结果分析

4.1 基准回归结果

首先,对数据进行空间自相关检验。以上3个空间权重矩阵相应的 Moran’s I指标都显著为正,因此存在着非常明显的正向空间关联性。其次,使用F检验、LM检验和Hausman检验法检验模型是否存在固定效应或随机效应,结果显示固定效应模型更适合于SLX模型进行估计。

表2报告了数字经济对绿色创新的SLX模型估计结果。从直接效应来看,数字经济的系数在地理距离矩阵、经济距离矩阵和地理-经济距离嵌套矩阵下都显著为正,表明一个城市的数字经济发展水平的提高直接显著地促进其自身的绿色创新水平的提升;从空间外溢效应来看,3种矩阵下数字经济的空间滞后项系数均显著为正,表明城市数字经济水平的提升可以通过空间外溢来提升邻近城市的绿色创新水平。由此可见,数字经济可以同时促进本地和邻近城市的绿色创新,这与前文假设相符。

表2 城市数字经济发展对绿色创新的SLX模型估计结果

表2同时报告了各控制变量的直接效应以及间接效应。其中,经济发展水平(lngdp)的估计系数除了在经济距离矩阵下不显著外,其余两个矩阵下都在1%的水平上显著为正,这可能是因为经济越发达的城市,其对绿色创新的重视程度越高,越有利于城市绿色创新能力的提高;而从空间外溢效应来看,则恰好相反,Wlngdp的系数在3个矩阵下都在1%的水平上显著为负,这可能源自于区域经济发展不协调的典型事实,“虹吸效应”使得经济更为发达的城市汇聚了更多的资源,而其周边城市的资源禀赋则相对匮乏,进而抑制了其周边城市的绿色创新动能。财政科技支出强度(poef)对城市绿色创新的直接效应效果不明显,但财政科技支出的增加会促进周边城市的绿色创新。工业发展水平(lnindev)越高越有利于自身以及周边城市的绿色创新发展。对外开放水平(lnopl)对城市绿色创新的直接效应不显著,但其间接效应在3个矩阵下均显著为负,这表明开放度越高的城市越容易抑制周边城市的绿色创新。

4.2 稳健性检验

为了检验基准回归结果的稳健性,本文将绿色创新水平的代理变量分别更换为该城市当年申请的绿色发明数量和当年申请的绿色实用新型数量,回归结果如表3第(1)列和第(2)列所示;利用熵值法测算的数字经济指数替换原有的数字经济发展指数,作为解释变量进行稳健性检验,回归结果如表3第(3)列所示;同时,剔除了特殊城市样本以及对数据进行缩尾处理,回归结果如表3第(4)列和第(5)列所示。可以发现,无论是数字经济的直接效应还是间接效应都显著为正,与前文研究结论保持一致,以上稳健性检验都是基于地理-经济距离嵌套矩阵的回归分析。

表3 稳健性检验结果

4.3 机制检验

在初步明晰城市数字经济发展对其绿色创新水平的影响之后,本文将聚焦于其影响是否通过前文分析指出的产业升级效应、金融发展效应以及人才集聚效应3个主要作用机制发挥作用,以下是基于地理-经济距离嵌套矩阵的回归结果。

4.3.1 产业升级效应的机制检验

本文采用第三产业总产值与第二产业总产值的比例来衡量产业结构升级(indus),数字经济发展对各个城市产业结构升级的回归分析结果见表4。第(1)列结果显示,数字经济显著促进了本地以及邻近城市的产业结构升级,从而促进城市的绿色创新水平。一方面,随着数字经济的迅速发展,其与传统的制造业进行了深度融合,促使制造业生产朝着网络化和平台化方向发展,促进产业结构升级,进一步实现产品的绿色生产,从而提高城市的绿色创新水平。另一方面,随着数字经济的不断发展,以数字技术为主导的资源配置模式将会突破时间和空间的壁垒,使得生产要素和研发技术等经济要素在城市之间快速流动,大幅度提升了产业体系的匹配度与兼容性,不仅促进本地产业结构升级,还促进了邻近城市的产业结构升级,进而提升绿色创新水平。

表4 机制检验结果

4.3.2 金融发展效应的机制检验

采用全市存贷款余额与当地生产总值的比值衡量城市金融发展状况(findev)。由表4第(2)列结果可以发现,数字经济有利于城市的金融发展,健全的金融市场能够有效优化资源配置,分散风险,从而减轻企业的资金压力,推动地区的科技创新。金融发展水平高的城市,在金融发展平台、金融机构信息披露制度和资本市场等方面,都有一定的优势,在某种意义上解决融资中信息不对称的问题。在我国,数字金融能够有效矫正“属性错配”“领域错配”“阶段错配”等问题,为我国经济社会发展提供了一种“去杠杆化”的动力,对于提高我国经济社会发展水平具有重要意义。

4.3.3 人才集聚效应的机制检验

选用《中国城市统计年鉴》中的科学研究、技术服务行业就业人数作为科技人才集聚(tag)的代理变量,据此所得回归估计结果见表4第(3)列。可以发现,数字经济发展水平的提高促进了各城市的人才集聚,为城市绿色创新提供良好的条件,提升了城市创新能力。同时,从间接效应来看,数字经济会对周边城市的人才集聚产生正向的影响,从而促进周边城市的绿色创新。高新技术人才的知识获取、吸收、转化和利用的能力可以反映出一个城市的创新能力,高技术人才聚集越多,其在数字经济中的应用越多;同时,通过人才集聚,可以促进企业对隐性知识的发掘与传播,加快信息的流动与消化吸收,进而提升企业的绿色创新能力。

4.4 异质性分析

考虑到各地区的数字经济发展水平和空间外溢效应都有明显的差异,为了验证数字经济发展对各地区城市的绿色创新产生的作用,本文将280个城市按地域划分为3类,即东部、中部和西部城市。表5中为基于嵌套距离矩阵分组回归的结果,可以发现,与中西部地区比较,东部地区数字经济发展水平的直接效应更高,这可能是因为东部地区具有资源禀赋优势,其数字经济的发展更为迅速。东中西部的数字经济的空间外溢效应是依次递增的,表明中西部地区数字经济发展对邻近地区的绿色创新拉动作用更强,这可能是由于中西部地区数字经济发展水平差异较大,发展不均衡造成的;而东部地区整体的数字经济发展更为迅速,其数字经济对绿色创新的溢出效应相对较小。

表5 地区异质性

5 结论与启示

5.1 研究结论

本文选取中国280个地级及以上城市的数据开展研究,以绿色创新申请量作为城市绿色创新的表征变量,实证分析了数字经济对城市绿色创新的影响效应。

研究结果表明:第一,某一地区数字经济发展水平的提高不仅对本地区绿色创新能力具有积极作用,而且会对邻近地区绿色创新能力产生正向空间外溢效应,提升邻近地区的绿色创新能力,这一结论在多种稳健性检验下仍然成立。第二,数字经济对城市绿色创新能力的影响及其产生的空间外溢效应,主要通过3种途径发挥作用,即产业升级效应、金融发展效应和人才集聚效应。第三,数字经济对城市绿色创新的影响在不同区域有一定的差距,东部地区的直接效应系数最大,而其间接效应系数则最小。

5.2 管理启示

研究的基准回归结果显示,数字经济能显著提高本地以及邻近城市的绿色创新水平,所以应该加大对数字行业的支持,全面推进数字经济的发展,使数字经济成为促进城市绿色创新水平提升的可持续动力。在信息网络的建设与应用方面增加投入,加速数字基础设施的全面覆盖,提高地区数字经济的建设水平,提升数字化与绿色创新的融合程度,充分把握数字经济对绿色创新的推动作用,充分发掘数字经济发展的新动能。

进一步优化产业结构,同时不断优化区域金融发展环境,夯实绿色高质量发展的基础。要为各市场主体创造一个平等、公正、可持续的发展空间,引领建设一个新的绿色产业生态;用数字技术来引导金融服务能力的提高,缩小数字差距,提高数字金融的资源配置能力。把人才聚集当作推动数字经济的一个主要途径,把重点放在对科技人才尤其是数字技术人才的引进和培育上。

数字经济会加大各城市间的绿色创新能力差异,各地区应根据自身比较优势实现差异化发展,并在促进数字经济与实体经济的深度融合中,使得不同发展水平城市之间相互协调,防止出现城市发展不均衡的问题。通过增强地区科技合作和资源分享,推动地区之间的协同发展。实施差异化发展战略,增强数字经济发展活力,提升城市绿色创新水平。