能源产业结构优化对城市低碳转型的影响机制研究——基于中国284个地级市面板数据的实证分析

《Carbon Balance and Management》：The impact analysis of energy industry structure optimization on urban low-carbon transition

本研究针对全球气候变化背景下城市低碳转型的迫切需求，以中国284个地级市2003-2022年面板数据为基础，创新性地将能源产业结构优化分解为基础结构优化(OEI)和空间结构优化(OEIS)，采用超效率SBM模型测算绿色全要素生产率(GTFP)作为城市低碳转型水平指标，通过双固定效应模型深入探讨能源产业结构优化对城市低碳转型的影响机制。研究发现，能源产业基础结构和空间结构优化均能显著促进城市低碳转型，且绿色技术创新水平(GIL)在其中发挥正向调节作用，该关系在不同地域和经济发展水平城市中呈现明显异质性，为优化城市能源产业结构和推进低碳发展提供了新的理论依据和实践路径。

　　

在全球气候变化挑战日益严峻的背景下，低碳转型已成为国际经济发展的核心战略。作为世界第二大经济体，中国在实现经济快速增长的同时也面临着巨大的环境压力。城市作为人类活动的主要场所，是高能耗、高污染、高排放的集中地，推动城市低碳转型成为落实国家低碳战略部署、应对气候变化问题的关键路径。

能源产业作为社会经济发展的物质基础，在支撑中国经济快速扩张的过程中发挥了关键作用，但同时也带来了能源强度高、污染输出大的环境问题。城市能源系统约占全球能源消耗的67%，是碳排放的主要来源和低碳转型的重点领域。当前，中国正处于高质量发展的关键时期，推动能源产业革命、促进能源低碳高效利用成为城市低碳转型的重要举措。然而，现有研究多从三次产业和能源分类角度探讨低碳能源转型，缺乏从能源产业视角系统研究其对城市低碳转型影响的相关成果。

为深入探究能源产业结构优化促进城市低碳转型的具体影响因素和作用机制，本研究基于中国284个地级市2003-2022年的面板数据，从能源产业视角构建了能源产业基础结构优化指数，并创新性地采用空间角指数法量化其空间结构优化水平，使用超效率SBM模型测算城市绿色全要素生产率(GTFP)作为城市低碳转型的重要评价指标，构建双固定效应模型实证检验变量间的内在关系。

主要技术方法包括：采用超效率SBM模型测算绿色全要素生产率(GTFP)，包含劳动投入、资本投入、能源投入等输入变量，以及GDP等期望产出和工业废水排放量、二氧化硫排放量、二氧化碳排放量等非期望产出；基于15个能源行业企业生存数据，通过改进的结构相似系数法测度能源产业基础结构优化水平(OEI)；创新性地构建空间角指数法评估能源产业空间结构优化水平(OEIS)，采用经济-地理嵌套空间权重矩阵进行计算；通过双向固定效应模型进行基准回归分析，并采用工具变量法进行内生性检验。

基准回归结果

研究结果表明，在不考虑控制变量的情况下，核心解释变量能源产业基础结构优化水平对城市绿色全要素生产率的影响系数为0.0234，在0.01水平上显著。在逐步加入控制变量进行基准回归后，核心解释变量的影响系数仍在0.01水平上显著，说明提高城市能源产业基础结构优化水平能够显著促进城市低碳转型发展。能源产业空间结构优化水平的基准回归系数为0.0072，在0.05水平上显著，且随着控制变量的逐步加入仍保持显著性，表明能源产业空间结构优化水平仍能提升城市低碳转型程度。

内生性检验

为解决可能存在的内生性问题，研究采用工具变量法进行检验，使用核心解释变量的滞后一期(OEIlag1和OEISlag1)作为工具变量进行回归。Cragg-Donald Wald F统计量为5083.193，Kleibergen-Paap rk LM统计量为142.344，表明工具变量为强工具变量。Durbin-Wu-Hausman检验结果显示，工具变量回归中检验结果的显著性大于0.1，无法拒绝核心解释变量是外生变量的原假设，因此判断基准模型不存在内生性问题。

稳健性检验

通过替换被解释变量为城市碳排放总量(LN(CO₂))、对全部变量进行1%和99%分位处的缩尾处理、剔除直辖市和省会城市样本三种方法进行稳健性检验，结果均显示核心解释变量的影响系数显著为正，基准回归模型具有较强的稳健性。

异质性分析

从城市地理位置来看，东部地区能源产业基础结构优化对本区域城市低碳转型产生显著负向影响，空间结构优化对城市低碳转型有正向影响但不显著；中部和东北地区能源产业基础结构和空间结构优化均对城市低碳转型产生显著正向影响；西部地区基础结构优化在0.1水平上具有显著促进作用，但空间结构优化在0.01水平上产生显著负向影响。

从城市经济发展水平来看，经济发展水平较低的城市，能源产业基础结构优化对其低碳转型有正向影响，空间结构优化有微弱负向影响但不显著；经济发展水平较高的城市，能源产业基础结构优化对本区域低碳转型有显著正向影响，但空间结构优化的正向影响不显著。

机制检验

研究发现绿色技术创新(GIL)对能源产业基础结构优化和空间结构优化对城市低碳转型的影响具有正向调节作用，系数分别为0.005和0.011。这表明在保持其他条件不变的情况下，能源产业基础结构优化水平每提高1个单位，绿色技术创新对城市低碳转型的正向影响将额外增加0.005个单位；同样，能源产业空间结构优化水平每提高1个单位，绿色技术创新的正向影响将额外增加0.011个单位。

研究结论与意义

本研究通过系统分析能源产业结构优化对城市低碳转型的影响机制，得出以下重要结论：首先，能源产业结构优化对城市低碳转型具有显著促进作用，这一结论在经过各种内生性和稳健性检验后仍然成立。其次，能源产业结构优化对城市低碳转型的影响存在明显异质性，需要根据不同城市的地理位置和经济发展背景制定差异化策略。最后，绿色技术创新在能源产业结构优化影响城市低碳转型的过程中发挥正向调节作用。

研究的理论意义在于首次从能源产业视角系统探讨中国地级市能源产业结构优化如何驱动低碳转型，创新性地引入空间角指数法评估能源产业空间结构优化水平，建立了中国城市能源结构优化的新型测度框架。实践意义在于为加速城市低碳转型、推动新时代城市绿色低碳循环经济发展提供了有益启示：重视城市能源产业结构优化发展，以绿色全要素生产率为切入点推动城市低碳转型；因地制宜推进能源产业基础结构和空间结构优化；提升城市技术创新能力，建立协同创新平台，通过技术创新驱动能源结构优化和城市低碳转型。

该研究成果发表于《Carbon Balance and Management》期刊，为优化城市能源产业结构和推进低碳发展提供了重要的理论支持和实践指导，对推动中国城市高质量可持续发展具有重要参考价值。