计算基础设施能否帮助企业摆脱碳锁定？来自国家超级计算中心的证据

《Journal of Cleaner Production》：Can computing infrastructure unlock enterprise carbon lock-in? Evidence from National Supercomputing Centers

基于中国2008-2022年821家A股上市企业的面板数据，本文以国家超算中心（NSCs）建设为准自然实验，运用双重差分法和双重去偏机器学习方法，系统评估计算基础设施（CI）对企业碳锁定（CLI）的影响机制。研究发现NSCs显著降低企业碳锁定程度，且在非高碳、非高耗水行业中 unlocking效应尤为突出，但在高碳行业中可能强化路径依赖，呈现双刃剑效应。机制分析表明政府科技支出和企业盈利效率是主要传导路径，而教育支出具有抑制作用。

　　

宋敏|黄瑞华|侯琳媛|刘新宇

中国南京河海大学商学院，邮编211100

摘要

在中国“双碳”战略和数字经济加速发展的背景下，企业普遍面临由生产结构、技术路径、治理安排和社会约束引起的持续转型惯性。计算基础设施（CI）是否能够成为有效的“解锁器”仍有待实证验证。本文基于2008年至2022年间中国172个地级市821家A股上市公司的面板数据，将国家超级计算中心（NSCs）的建立视为一个准自然实验。我们构建了多维的企业层面碳锁定（CLI）指数，并采用Callaway和Sant’Anna的差分-in-differences（CSDID）方法结合双重去偏机器学习（DDML）来系统评估CI对企业碳锁定的影响及其潜在机制。研究结果表明，NSC的建立显著降低了企业的平均碳锁定程度，这一结论在一系列稳健性检验中依然成立。机制分析显示，NSC通过增加政府科技支出和提高企业盈利能力效率间接缓解了企业的碳锁定，而在样本期内教育支出则表现出抑制作用。异质性分析进一步表明，CI在非高碳和非高水强度行业中产生了显著的解锁效应，而在高碳行业中可能会强化现有的路径依赖性，突显了其“双刃剑”特性。

引言

在全球“双碳”战略和数字化浪潮的双重推动下，中国的经济发展面临着前所未有的挑战。一方面，长期的高碳生产模式使大量企业陷入了现有的资本存量和技术路径中，难以迅速摆脱对碳密集型投入的依赖，表现为明显的路径依赖性和转型惯性。这种惯性通过规模效应和沉没成本不断得到强化，提高了低碳技术的替代成本，限制了企业的绿色升级和技术创新（徐伟等，2021；童等，2023；马超等，2024）。另一方面，以人工智能和数据作为生产要素的新一轮数字技术革命正在迅速推进，计算能力在国家发展议程中占据了战略地位。

近年来，中国加快了计算基础设施（CI）的部署，尤其是国家超级计算中心（NSCs）的建设，计算能力得到了快速发展。自2021年国家发展改革委等部委联合发布《国家大数据中心协同创新体系计算能力枢纽实施计划》和“东数西算”项目以来，中国的总计算能力达到了246 EFLOPS，人工智能数据中心（AIDCs）的年增长率超过65%。在超级计算领域，中央和地方政府投资了数十亿美元建设了十多个NSCs。计算能力正从传统的支持形式转变为一种关键的生产要素，深刻影响着产业组织和企业决策逻辑。作为通用基础设施，CI降低了复杂计算、模拟和优化的成本，从而有可能重塑企业的技术选择和资源分配模式，进而影响其低碳转型的能力。图1展示了2022年中国各地区国家超级计算中心（NSCs）的分布情况，颜色深浅表示各地区的上市公司数量。红色五角星标记了NSCs所在的城市。

然而，计算的快速扩张也带来了大量的能源和水资源消耗。全球数据中心已经占到了总电力消耗的约3%，相关的冷却系统又增加了额外的能源和水资源消耗负担（Brown等，2008；Koot和Wijnhoven，2021；Silva-Llanca等，2023）。同时，中国的能源结构在短期内不太可能发生根本性转变，燃煤发电仍将是主要能源，而CI高度依赖电力。这意味着计算能力的间接碳排放不容忽视（郭和黄，2020；李凯等，2022）。在这种背景下，一个关键但尚未得到充分研究的问题是CI是否能够成为企业低碳转型的“解锁器”，或者成为新的碳锁定来源，因为这方面的系统实证证据仍然缺乏。这些问题不仅对于实现数字经济和绿色发展的协同效应至关重要，也对于在“双碳”目标下制定政策方向具有重要意义。

为了解决这些空白，本文基于2008年至2022年间172个城市821家A股上市公司的面板数据，构建了一个企业CLI评估指标体系，并采用Callaway和Sant’Anna的差分-in-differences（CSDID）方法及双重去偏机器学习（DDML）来研究NSCs对企业CLI的政策效应。此外，还引入了中介模型来探讨CI影响企业CLI的潜在机制。本文的三个主要贡献是：（1）将碳锁定研究从区域层面扩展到企业层面，并构建了多维的企业CLI指标体系；（2）将CI纳入企业CLI的研究范式，并通过将NSCs的建立视为准自然实验来揭示其潜在的解锁效应；（3）从科技支出、教育支出和企业盈利能力效率的角度系统地识别CI影响企业CLI的机制，从而进一步揭示其“双刃剑”特性，并提供了关于计算能力与低碳转型之间复杂关系的新实证证据。

本文的其余部分安排如下：第2节回顾相关文献；第3节提出研究假设；第4节介绍实证模型和数据；第5节报告实证结果、稳健性检验、机制分析和异质性分析；第6节总结局限性、结论和政策建议。

研究片段

碳锁定研究

碳锁定（CLI）的概念在学术界得到了广泛研究。Unruh首次提出了CLI的概念，将其定义为由碳密集型技术、基础设施、制度和市场需求共同塑造的复杂系统（Unruh，2000）。工业经济对碳密集型化石燃料的依赖，加上技术和制度之间的相互依赖性，稳定了基于化石燃料的基础设施，阻碍了向低碳技术的转型。

研究假设

本文从三个方面提出研究假设：总体效应、传导路径和潜在的异质性。图2展示了CI对企业CLI影响的理论框架。

模型构建

为了识别NSC建立对企业CLI的因果影响，本文采用DID框架进行实证分析。传统的TWFE DID模型在政策评估研究中被广泛使用。然而，现有研究表明，当政策在不同地区分阶段实施（交错采用）时，TWFE DID方法可能会由于错误地将早期接受处理的组作为后期处理的对照组而产生系统偏差。

基线结果

表5展示了CSDID估计的回归结果。第（1）至（4）列分别展示了NSC建立对企业CLI和BCLI的估计效应。研究发现，NSC建立对企业CLI的负面影响显著，估计系数分别为?0.0086、?0.0074、?0.0089和?0.0079。这些结果表明，NSC的建立有助于降低企业的碳锁定程度，即减轻了企业的转型惯性。

局限性

尽管本文提供了丰富的见解，但仍需承认一些局限性。首先，研究样本由A股上市公司组成，这些公司在规模、治理结构和融资能力方面通常优于非上市公司。因此，在将研究结果外推到中小型企业时需要谨慎。其次，本研究以中国NSC的建立作为制度背景。中国的NSCs具有某些特点

CRediT作者贡献声明

宋敏：撰写——初稿，监督，方法论，资金获取。黄瑞华：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，验证，数据管理。侯琳媛：撰写——审阅与编辑，可视化，数据管理。刘新宇：撰写——初稿，验证，监督。

资助

本研究得到了国家社会科学基金（编号：23BJY099）和中央高校基本科研业务费（编号：B250207044）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。