工业智能化能促进碳排放绩效的提升吗——基于中国城市层面的经验证据.pdf
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1、谭玉松、董直庆:工业智能化能促进碳排放绩效的提升吗?工业智能化能促进碳排放绩效的提升吗?基于中国城市层面的经验证据谭玉松 董直庆(.西北大学 经济管理学院 西安 .华东师范大学 经济与管理学部 上海)摘 要:碳排放绩效提升是经济增长与节能减排协调发展的关键 本文从新一轮智能技术革命出发 利用中国城市层面样本数据 实证检验工业智能化发展对碳排放绩效的影响及可能的传导路径 研究发现:工业智能化有助于碳排放绩效的提升 产业结构升级与要素优化配置是工业智能化提升碳排放绩效的有效路径 城市规模与资源依赖属性成为工业智能化作用存在差异的重要成因 适度的城市规模与非资源依赖型城市工业智能化的作用效果更为明显
2、 外部环境是影响工业智能化作用效果的关键 其中高水平的人力资本增强了中国工业智能化对碳排放绩效的影响 而市场化环境却表现出显著负向作用 暗示了环境规制在降低污染排放中的作用关键词:工业智能化 碳排放绩效 产业结构升级 要素优化配置中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:谭玉松()男 山西运城人 讲师 博士 研究方向:技术创新 董直庆()男 浙江温州人 教授 博士生导师 研究方向:技术创新基金项目:西安市社会科学规划基金项目“人工智能驱动西安市碳排放绩效提升策略研究”项目编号:一、引 言自 年以来 不断深化的对内改革与对外开放助推中国经济持续了近 年的跨越式增长 目前中国已成为
3、仅次于美国的全球第二大经济体 然而一个不容忽视的问题是 经济持续增长的动力源泉并非来自于高新技术 而是在“唯 论”的政绩考核机制下 各地区通过降低环境规制水平 引入“高投入、高污染”的粗放型生产企业快速拉动经济发展 因此与此相伴随的是较为严重的能源消耗和环境恶化 中国生态环境状况公报 显示中国有 的地级以上城市环境空气质量超标全国水土流失面积达到 万平方千米 的县域面积生态质量处于较差以下水平 与此同时环境污染治理投资额逐渐增加 由 年的 亿元增加到 年的 亿元 环境污染已经开始反噬中国经济 为此“生态文明建设”“绿水青山就是金山银山”“守住自然生态安全边界”等理念被先后提出 绿色发展已经成为
4、中国经济可持续发展的必由之路环境经济学研究证实 全球变暖可能成为人类面临的最为严峻的挑战之一 降低传统能源消耗与碳排放成为世界各国的共同责任 作为世界上最大的二氧化碳排放来源国 中国 年二氧化碳排放量占全球总排放量的 达到 百万吨一个现实的问题是中国仍处于发展中国家行列 年中国大陆人均 仅位列全球第 位 年最低 人群月均收入只有大约 元 远低于世界主要发达国家 因此发展仍是当前中国最为重要的关注点 面对经济发展与碳减排的两难困境 提升碳排放绩效成为破解困境的最优选择 基于此 前沿文献分别从对外贸易、政府竞争、环境规制等角度考察碳排放绩效的演变趋势 但是归根结底 实现碳排放绩效改善离不开技术的跨
5、越式发展随着 年美国“再工业化”战略的提出德国、日本、韩国等相继发布自身制造业发展战略 以期通过智能生产与智能制造重塑国际竞争格局 至此以机器人与人工智能为代表的智能生产要素开始成为国际关注的焦点 年 中国制造 的发布标志着中国开始推行制造业的智能化转向 在此之后中国机器人安装量出现跨越式的增长 至 年总安装量已经超过 万台 作为一种通用型技术 智能化在通过岗位更替与创造对传统生产方式与生产关系重构时 也会打破现有产业边界 实现不同产业与行业深度融 年第 期合并催生出新模式与新业态 广泛应用的智能化要素必将对包括碳绩效在内的经济社会产生深远影响综上可知 工业智能化可能会成为促进碳排放绩效提升的
6、有利推手 但是这一结论仍缺乏经验证据的支撑 基于此 本文选取中国城市层面样本数据定量考察工业智能化发展如何改变碳排放绩效 探究工业智能化影响碳排放绩效的作用机制 识别智能化发展阶段及外在环境的约束作用本文可能的边际贡献在于:第一 将新一轮智能化革命引入企业生产流程 从实证层面考察工业智能化与碳排放绩效关系 第二 打破了工业智能化的作用黑箱 从产业结构升级与要素优化配置等角度出发探寻工业智能化助推节能减排的传导路径 第三 工业智能化发展并非独立存在 而是依赖于众多的外部因素 为此 本文从人与环境视角出发 探寻不同外部条件约束下工业智能化对碳排放绩效的作用差异 二、理论分析与研究假设工业智能化是指
7、人工智能技术与先进制造充分融合 以智能系统置换体力与脑力劳动 助推全产业与全社会智能化改造的新型生产方式 进而对经济社会的各个领域产生深远影响 纵观前沿文献 当前对于智能化的经济社会效应研究更多聚集于经济增长与劳动就业 且均形成了截然相反的研究结论 对于经济增长来说 一方面人工智能技术与工业化的有机融合在降低资本价格与推动社会生产能力提升的同时也催生出一系列新业态与新产业 在改变就业格局的过程中实现经济可持续增长 另一方面人工智能渗入工业生产更为直接的是大量劳动力的失业以及收入的减少与此相伴随的消费降低与投资衰减不可避免地导致经济的大面积停滞 对于劳动就业而言 智能技术与所有新兴技术一样在进行
8、任务替换与劳动替代的过程中展现出双面性特征 即对劳动力市场同时产生积极效应与消极效应 众所周知 经济发展与劳动就业所引发的社会生产关系与生产方式变革往往会带来能源消耗与污染排放的变化那么这是否意味着工业智能化也会对包括碳排放在内的环境产生深远影响呢?作为人工智能技术应用的最主要表现形式前沿文献直接针对工业智能化对碳排放影响的研究仍较为缺乏 大量研究主要围绕技术进步展开现有文献指出技术进步能够促进包含效率在内的生产率改进 降低区域经济可持续发展的资源依赖 同时也是影响碳排放及碳排放绩效的重要因素 但也有文献指出技术进步对碳排放的影响并非表现出线性关系 而可能呈现先增加后减少的“倒 型”尽管技术进
9、步与碳排放的研究呈现多样化趋势 但是技术进步对碳排放绩效的影响前沿文献却基本取得共识 即企业通过自主创新或者技术引进等促进节能工艺的广泛使用能够带来能源利用效率的提升 进而改善碳排放绩效 然而技术进步在发展过程中却并非总是表现出中性 特别是在高能耗与高污染企业中技术进步更多呈现环保偏向性 随着偏向性技术理论的逐渐成熟 技术自身的偏向性如何影响能源效率与环境绩效成为新的研究视角 ()基于 年中国省级面板数据研究结果显示 可再生能源技术进步能够提升碳排放绩效 且市场环境在中间扮演重要作用 种种文献均证实技术进步特别是能源偏向性技术与环境偏向性技术可能成为碳排放绩效的决定力量 那么这是否也意味着智能
10、化偏向的技术进步也会对碳排放及碳排放绩效产生影响呢?前沿文献指出人工智能技术的发展为地方政府环境治理提供了新方法与新思路 一方面人工智能技术的效率提升增强了环保部门快速获得环境信息及实时跟踪污染变动的能力 另一方面人工智能技术与空调、通风及采光系统的协调能够迅速感知温度、湿度及光照条件的变化 从而快速自动化调节智能设备的运行状态 降低能源消耗以减少污染排放 纵观前沿文献 较多从智能化的某一维度出发进行检验 如白雪洁和孙献贞()研究发现互联网发展对区域全要素碳生产率表现出明显的促进作用 且这一正向影响在分东、中、西检验时依然存在 当然也有若干学者基于人工智能、机器人及工业智能化本身进行了研究 (
11、)使用工业部门 年数据研究发现人工智能技术显著降低了碳排放强度 从侧面证实了工业智能化对碳排放绩效可能表现出正向激励作用 基于此 本文提出以下假设:工业智能化能够促进碳排放绩效提升作为通用型技术的典型代表 工业智能化能够通过供给侧与需求侧两方面助推产业结构升级 即一方面智能化改变了传统仅以劳动、资本等低端生产要素作为投入的粗放型生产模式 将大谭玉松、董直庆:工业智能化能促进碳排放绩效的提升吗?数据、云计算、互联网等智能化要素纳入企业生产流程 在提速增效的同时使机器成为新型人力资本 实现低风险、低投入的全流程复合式创新模式 以技术带动产业结构升级 另一方面随着人们生活水平的改善 个性化、智能化的
12、产品需求与传统生产模式下标准化、单一化的产品供给间的矛盾不断凸显 智能制造体系的引入满足了人们对新产品与新业态的需求 且随着个性化需求的不断增加 倒逼包含芯片、物联网、在内的新型技术发展壮大 在良性互动中逐渐淘汰落后产业这意味着 在产业结构升级过程中必然伴随生产要素的重新配置与生产流程的优化 企业基于要素供给与市场需求的变化动态调整产品定位 引致“高附加值”等低碳新兴产业的扩张与“高能耗”等传统行业的衰减 在促进经济持续增长的同时促进碳排放绩效的提升 基于此 本文提出以下假设:工业智能化能够通过诱使产业结构升级实现碳排放绩效改善除此之外 中国巨大的区域差异诱使劳动、资本、技术等生产要素不断向东
13、部沿海与区域中心城市聚集 造成了城乡间与城市间生产要素分布的不均衡 然而在现实情境下 即使核心城市与城市群内部要素竞争激烈 但整体的要素流动方向也几乎呈现不可逆转性 智能化作为融合大数据、信息化、物联网等的新型生产形式 除了可以降低传统生产要素的信息搜寻成本外 也可以在要素匮乏地产生新业态 诱使中心城市的剩余要素转移 如贵州省的大数据、东数西算等都将引导东部地区高级人力资本与资金向中西部地区转移 而智能化和工业生产的协同演进与广泛融合 在引导传统制造业向生产性服务业转型的过程中 进一步增强要素选择机会 在破除要素扭曲的同时优化要素空间配置结构 众所周知 要素市场扭曲可能会通过两种形式抑制碳排放
14、绩效提升:一是要素扭曲会对落后产业形成保护效应 即在现有财政分权制度下部分地方政府为了维持区域经济发展 可能通过行政干预降低劳动力成本与借贷成本 使得高能耗的粗放型生产企业仅通过简单扩大要素投入而不是技术创新就能获取较大经济利益 随着生产规模的扩大将对环境造成严重损害并抑制碳排放绩效提升 二是要素扭曲导致生产要素被禁锢于特定地区与行业 既无助于产业分工体系与专业化分工的形成 又无法有效激励生产要素间的良性竞争 在弱化生产效率的同时阻碍了碳排放绩效的提升 这也就意味着要素优化配置可能成为提升碳排放绩效的关键 基于此 本文提出以下假设:工业智能化能够通过推动要素优化配置实现碳排放绩效改善 三、模型
15、构建、变量定义与数据说明(一)模型构建前述内容从文献梳理角度探究中国工业智能化与碳排放绩效的关系 但是仍缺乏令人信服的经验证据 为此 本部分从定量角度出发检验工业智能化对碳排放绩效的影响 以期为探究工业智能化与碳排放绩效提供数据支撑 计量回归模型设定如下:()其中 被解释变量 表示碳排放绩效 解释变量 表示工业智能化程度 为一组包含经济发展()、交通设施()、环境规制()、外商投资()、城镇化水平()、金融发展()等在内的控制变量集合 表示城市固定效应 表示时间固定效应 表示随机干扰项(二)变量定义被解释变量 对于如何测度碳排放绩效 前沿文献主要从两方面进行表征:一是从经济后果角度出发以碳排放
16、强度作为反向指标或者以碳排放强度倒数(生产总值与二氧化碳排放量比值)表征 二是基于企业生产过程从要素投入、期望产出和非期望产出三个维度测算碳绩效 总的来看两种碳排放绩效分别从结果与过程角度出发均具有一定的代表性 因此本文分别基于前述测算方法 采用国内生产总值与二氧化碳排放量比值表征单要素碳排放绩效和选取劳动、资本、能源作为投入要素 国内生产总值、二氧化碳排放量作为产出 基于超效率 模型测算全要素碳排放绩效解释变量 事实上 前沿文献对于如何精准度量工业智能化并没有形成可供参考的共识 本文在现有文献的基础上从工业智能化基础、工业智能化能力、工业智能化效益等三个维度出发构建十二个细分指标并经过熵权法
17、合成工业智能化指数 各细分指标定义如下:工业智能化基础主要包括:()智能化设备:采用工业机器人渗透率表示()智能化人员:采用信息传输、计算机服务和软件业从业人员数与总从业人数之比表征()智能化环境:选取电信业务总量与 之比 年第 期度量 工业智能化能力主要包括:()高端智能制造:智能仪器生产、智能装备与设备、人工智能等企业数和总企业数比值表示()信息智慧安全:信息与智能安全、网络信息安全、数据安全等企业数与总企业数之比度量()计算机网络服务:选取计算机网络运营、互联网服务等企业数和总企业数比值表示()软件与信息技术:选择软件开发服务、信息处理与软件推广、信息集采与集成等企业数和总企业数之比度量
18、()大数据处理:采用数据存储与处理、数据库构建、大数据等企业数与总企业数比值表征()物联网技术:智能物流与仓储、区块链技术、物联网设备等企业数和总企业数之比表征 工业智能化效益主要包括:()经济效益:采用规模以上工业企业产品销售收入与规模以上工业总产值之比表示()智能化效益:选择人工智能专利与总专利数之比表征()社会效益:选取各城市 与用电量比值度量控制变量:经济发展()采用各城市人均实际 表征 交通设施()选择各城市人均道路面积表征 环境规制()选取各城市工业固体废物综合利用率表示 外商投资()选取各城市外商直接投资额与 的比值度量 城镇化水平()选取人口城镇化率与土地城镇化率的均值度量 其
19、中人口城镇化选择城镇人口与总人口的比值表征 土地城镇化采用建成区面积与总面积之比表示 金融发展()选取各城市年末金融机构存贷款总额和 的比值度量(三)数据说明本文选择中国城市层面 年数据为研究样本 其中国内生产总值基于 年价格平减获得 二氧化碳排放数据来自于 中国碳核算数据库 工业机器人数据来自于国际机器人联合会()公布的各国机器人数据 计算机网络服务、软件与信息技术、大数据处理、高端智能制造、信息智慧安全、物联网技术中各企业数来自天眼查微观企业数据库 通过定义与识别企业经营范围并经网络爬虫获取 人工智能专利数据在确定人工智能关键词的基础上 借助 等软件爬虫获得 各城市专利数经手动检索得到 其
20、余经济变量来自于 中国统计年鉴 中国城市统计年鉴 中国能源统计年鉴 与各省市统计年鉴表 基准回归模型 模型 模型 模型 模型 模型 单要素碳排放绩效全要素碳排放绩效.(.)(.)(.)(.)(.)(.).(.)(.)(.)(.)(.)(.).(.)(.)(.)(.)(.)(.).(.)(.)(.)(.).(.)(.)(.)(.).(.)(.).(.)(.).(.)(.)(.)(.)(.)(.)时间是是是是是是地区是是是是是是.注:括号内数值为稳健标准误、分别为在、与 的水平上显著(下同)四、实证结果分析(一)基准回归为从实证层面验证工业智能化对碳排放绩效的影响 本文基于公式()进行检验 检验结
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