中國工業行業低碳創新及其影響因素解析

岳書敬　王旭蘭　許耀

[內容摘要]中國工業的低碳創新是實現經濟發展與碳減排“雙贏”的關鍵支撐，但現實中從低碳效益維度對工業行業創新效率進行分析的研究較少。而實現低碳轉型是遏制環境進一步惡化和緩解資源緊缺的現實路徑。因此，在低碳經濟現實背景下基于傳統創新生產函數，構建兼顧經濟效益和低碳效益的低碳創新效率，分析其行業差異、動態變化和影響因素尤顯必要。研究表明：低碳創新效率與傳統創新效率的測度結果顯著不同；重工業化進程使傳統創新效率提升快于低碳創新效率；近幾年中國工業創新活動逐步關注低碳效益；政府支持、市場競爭、企業規模等對低碳創新效率的提升起到積極作用；能耗特征、外商直接投資、國有產權對低碳創新效率的提升起到負面作用。

[關鍵詞]中國工業；低碳創新；創新效率

一、引言

中國經濟高速增長的同時面臨日益嚴峻的環境壓力與能源瓶頸。改革開放以來年均9%的增長速度造就了“經濟奇跡”，但粗放的經濟增長方式也導致環境不斷惡化與資源過分消耗等一系列問題的集中出現。發展低碳經濟有助于經濟的持續增長，要實現低碳發展和經濟增長的“雙贏”，只有大力發展低碳式創新。如何引導技術創新的低碳化傾向，如何更好的發揮技術創新對低碳經濟的支撐作用，成為中國發展低碳經濟迫切需要解決的課題。

工業是國民經濟和社會發展的主體產業，也是二氧化碳的主要排放者（2012年工業總產值占國內生產總值的39.84%，二氧化碳排放量占全國的94.82%），工業低碳轉型及工業的低碳創新成為中國發展低碳經濟的重中之重。從已有研究來看，一方面，多數研究注重創新活動的經濟性產出，對創新活動的低碳性產出有所忽視，兼顧低碳效益和經濟效益的創新活動研究還不多見；另一方面，從行業角度對工業低碳創新活動的文獻研究也相對較少。鑒于此，本文在綜合考慮創新產出的經濟效益和低碳效益的基礎上，構建了低碳創新效率評價標準，并以中國的37個工業行業為研究對象，評估不同行業的低碳創新效率，分析低碳創新效率的行業差異和影響因素，為中國工業的低碳式發展提供參考依據。

二、文獻綜述

“低碳經濟”理念緣于2003年英國《我們未來的能源——創建低碳經濟》白皮書，此后引起廣泛影響和討論。多數學者認為：低碳經濟是指通過能源效率的提高、清潔能源的開發來實現低能耗、低污染、低排放為特征的經濟發展模式。發展低碳經濟的實質是從傳統經濟發展模式向低碳經濟發展模式的轉變。已有研究雖然對低碳創新內涵存在不同的看法，但對低碳技術創新在發展低碳經濟中所起的關鍵作用已達成共識。

企業是技術創新的主體，同樣也是低碳創新的重要力量。相關文獻從企業動力、企業規模、企業協作等方面對企業的低碳創新行為進行了分析。事實上，對于具有“雙重外部效應”的低碳創新，僅依靠企業自身的行為進行低碳創新存在“市場失靈”，需要政府的引導和扶持。

與創新效率相關的現有文獻主要從國家（或區域）、行業、企業三個層面進行分析。在國家（或區域）層面，Wang和Wong探討了FDI和進口對不同國家創新效率的影響；張海洋和史晉川對中國省級工業新產品的創新效率進行了分析；在產業層面上，創新效率的研究多集中在制造業領域，如Margono和Sharma、Hashimoto和Haneda對不同行業的分析。國內學者白俊紅對中國高新技術產業的創新效率進行了分析。俞立平、唐清泉等對中國制造業的創新效率進行了測算分析。在企業層面上，吳延兵通過對國有企業的創新效率研究，得出國有企業創新效率損失大于生產效率損失的結論。

綜上，已有文獻雖然對創新活動及創新效率進行了多角度的研究，但主要關注創新活動的經濟績效，較少考慮創新的低碳績效。這種現狀不利于中國低碳創新技術的發展，也不利于中國低碳創新效率的提升。在構建低碳社會、建設生態文明的背景下，需要對傳統的創新理論進行完善。考慮到中國工業行業不僅是創新活動的主力軍，也是碳排放的主要來源，我們以工業行業為研究對象，將低碳理念納入傳統創新理論，從經濟效益和低碳效益兩個維度構建低碳創新效率，評估不同工業行業的低碳創新效率，研究低碳創新效率的行業差異及影響因素，以期為促進中國工業的低碳轉型和創新發展提供借鑒。

三、研究模型和變量設定

（一）低碳背景下的創新生產函數

為體現低碳背景下技術創新的“雙重”使命，我們將碳排放納入到傳統創新生產函數中，以便兼顧創新活動的經濟效益和低碳排放。設低碳背景下的創新生產函數為：

（Y_e，Y_c）=f（L，R） （1）

（1）式右邊表示創新投入，其中，L、R分別代表研發人員投入和研發經費投入；（1）式左邊表示創新產出，其中，Y_e、Y_c分別代表經濟效益類產出、低碳效益類產出。如果（1）式僅考慮經濟效益類產出Y_e，得到的創新效率即為傳統創新效率。為了與傳統創新效率有所區分，文中將同時考慮Y_e和Y_c得到的創新效率稱為“低碳創新效率”。

（二）低碳創新效率的評估模型

本文采用數據包絡分析方法（DEA），基于低碳背景下的生產函數，對低碳創新效率進行評價。其中，創新投入是研發人員L和研發經費投入R，創新活動的經濟性產出、低碳性產出分別是Y_e、Y_c。由于文中使用碳排放強度表示低碳性產出，此類產出是非期望產出，不適用傳統DEA模型。這里將非期望產出作為投入要素進行分析。

（三）變量設定

為對不同類型的工業行業做深入分析，本文將行業劃分為資源型行業、原材料行業、一般制造行業、高技術行業四大類。在創新活動的投入要素方面，考慮了研發人員投入和研發經費投入。為統一口徑，1998-2008年以大中型工業企業的科技活動人員、科技活動經費內部支出為創新投入要素，2009年和2011年以規模以上工業企業的研發人員、研發經費內部支出作為創新投入要素。

研發經費投入的衡量。對研發經費投入的測算主要有兩種方法：一是以永續盤存法為基礎測出研發經費存量，二是直接使用研發經費支出這一流量指標。本文采用后一種做法。

研發人員投入的衡量。多數文獻選擇研發人員全時當量，因為該指標全面衡量了研發人員的工作時間，相對更為合理。由于分行業研發人員全時當量的數據并不完整，因此采用研發人員數來表示研發人員投入。

在創新的經濟效益類產出方面，已有文獻在創新產出的選取上主要有專利、新產品產值、新產品銷售收入等指標。綜合來看，新產品產值的統計數據較完整，可得性強，且能反映創新活動的經濟價值，本文采用新產品產值來衡量創新的經濟性產出。

在創新的低碳效益類產出方面，文中使用碳排放強度來衡量。測度不同行業的碳排放強度，需要知道各行業的工業生產總值和二氧化碳排放量。與多數已有文獻類似，本文主要依據化石燃料中比重較大的煤炭、原油及天然氣等三種能源的加權消耗量來計算二氧化碳排放量。二氧化碳排放量的計算公式為：

式（2）左邊CO₂表示二氧化碳的排放總量；式（2）中i表示煤炭、原油及天然氣三種化石能源；E表示三種化石能源的消耗量；NCV表示每種化石能源的平均低位發熱量；CEF表示碳排放系數；COF表示碳氧化因子，其中煤炭的碳氧化因子是0.99，原油和天然氣的碳氧化因子都為1。式（2）右邊的數值44和12分別表示二氧化碳、碳各自的分子量。

四、低碳創新效率的實證分析

（一）低碳創新效率的靜態分析

傳統創新效率的靜態分析。整體來看，考察期內中國工業行業的傳統創新效率為0.39，四大行業傳統創新效率呈現出高技術行業高于一般制造行業、一般制造行業高于原材料行業、原材料行業高于資源型行業的格局。不同行業傳統創新效率差異十分明顯，行業差異性顯著。在樣本考察期內，傳統創新效率最高的六個行業依次為煙草制品業、皮革毛皮羽絨及其制品業、電子及通信設備制造業、交通運輸設備制造業、家具制造業、電氣機械及器材制造業。其中，煙草制品業、皮革毛皮羽絨及其制品業和家具制造業屬于一般制造行業，電子及通信設備制造業、交通運輸設備制造業和電氣機械及器材制造業屬于高技術行業。傳統創新效率最低的行業依次為石油和天然氣開采業、煤氣生產和供應業、黑色金屬礦采選業、電力、熱力的生產和供應業、水的生產和供應業，這些均屬于技術水平相對低下的資源型行業。

低碳創新效率的靜態分析。低碳創新效率在傳統創新效率基礎上引入了低碳指標，兼顧經濟效益和低碳效益，更符合低碳經濟的發展趨勢。考察期內中國工業行業低碳創新效率為0.43，意味著工業行業的低碳創新活動還有較大的提升空間。低碳創新效率最高的行業依次是電子及通信設備制造業、交通運輸設備制造業、煙草制品業、皮革毛皮羽絨及其制品業、電氣機械及器材制造業等，這些行業大部分都屬于高技術行業。相較于其他行業，高技術行業的創新產出一投入比高、低碳效益也相對較高：平均來看，1998-2011年高技術行業創新投入是行業平均水平的3.2倍，但創新產出達到全行業的4.3倍，碳排放強度僅為全行業的5.3%。顯然，高技術行業已成為我國低碳創新的先行者。低碳創新效率較低的行業有水的生產和供應業、煤氣生產和供應業、電力熱力的生產和供應業、黑色金屬礦采選業、煤炭開采和洗選業等，這些行業多屬于資源型和原材料行業。原材料行業和資源型行業多處于產業鏈低端，對研發創新不夠關注，加上部分行業的壟斷性質導致其缺乏創新活力，創新成果的轉化能力和創新產出的經濟價值也相對不足；另外，原材料和資源型行業本身的生產特性和行業特征也使其碳排放強度相對較高。上述因素都使其低碳創新效率較低。

對低碳創新效率較低的資源型行業和原材料行業進一步分析可以發現：資源型行業的創新投入為行業平均的42%，創新產出僅為行業平均的6.8%，而碳排放強度卻達到行業平均水平的2.4倍；原材料行業的創新投入和創新產出都接近整體平均水平，碳排放強度為行業平均值的1.5倍。因此，資源型行業低碳創新效率低的原因在于傳統創新效率低、創新產出的低碳效益也低造成的，而原材料行業低碳創新效率低的主要原因在于碳排放強度偏高。

（二）低碳創新效率的動態分析

1998-2008年傳統創新效率的動態分析。1998-2008年工業行業傳統創新效率呈現先上升后降低，然后又提高的發展態勢。其中，1998-2000年的傳統創新效率從0.38上升到0.43，2001-2004年的創新效率有所下降，2004-2008年的傳統創新效率又穩步攀升，2008年達到0.54的最高值。

1998-2008年低碳創新效率的動態分析。1998-2008年工業行業低碳創新效與傳統創新效率的發展路徑有些類似，即1998-2000年低碳創新效率不斷提高，2001-2004年有所下降，2004年以后低碳創新效率又開始提升。對比傳統創新效率和低碳創新效率的動態變化我們發現，2004-2008年的傳統創新效率提升速度要快于低碳創新效率的提升速度。根據傳統創新效率和低碳創新效率內涵的不同，這種差異性主要是由于2004年以后我國重化工業化趨勢再度顯現，帶動碳排放強度增加造成的。自20世紀90年代中末期以來，我國致力于優化能源結構，探索在核能、風能、太陽能、生物質能等新型能源領域的開發，使得能耗和碳排放總量增長得到了一定的抑制，碳排放強度也不斷下降。但2004年后重化工業化趨勢再度顯現，隨著汽車和房地產行業的快速增長，基礎設施投資幅度不斷擴大，化工等行業出口量也急劇增加，推動了資源型行業和原材料行業中重化工業的迅速增長，導致能耗和碳排放大幅增長，影響了低碳創新效率的提升。

2009-2011年創新效率的動態分析。與2004-2008年相比，無論是傳統創新效率和低碳創新效率都有了較為明顯的下降。如低碳創新效率從2008年的0.55下降到2009年的0.36，2011年和2012年的低碳長效效率也徘徊在0.35左右。這可能是統計口徑從2008年之前的大中型工業企業變為規模以上工業企業帶來創新效率的波動。此外，對比2009年、2010年、2011年傳統創新效率和低碳創新效率可以發現，這三年低碳創新效率相對穩定，但傳統創新效率不斷下降，與低碳創新效率的差距也在不斷擴大。表明近幾年隨著國家發展低碳經濟戰略的提出，以及碳交易市場的穩步推進，工業行業已逐漸拓寬了創新活動的產出目標，整體上開始關注創新活動低碳效益，而原來用于經濟效益性的部分創新投入轉給低碳效益性產出，出現傳統創新效率下降而低碳創新效率穩定的狀況。

我們對具體細分行業的低碳創新效率也進行了動態分析，可以看出：煤炭開采和洗選業、石油和天然氣開采業、黑色金屬礦采選業、煤氣生產和供應業、水的生產和供應業及有色金屬礦采選業等行業都呈現較大幅度的波動式上升趨勢；而電子及通信設備制造業、交通運輸設備制造業、電氣機械及器材制造業在較高的創新效率水平上徘徊，上升幅度較小；家具制造業、工藝品及其他制造業、文教體育用品制造業雖然整體效率水平較高，但近年來出現了波動性的下降趨勢。

五、低碳創新效率的影響因素分析

前面在評估中國工業低碳創新效率的基礎上，分析了低碳創新效率的行業差異和變動情況，但未對低碳創新效率的影響因素做深入的探討。為此，我們借鑒已有文獻的研究成果，對影響低碳創新效率的相關變量做進一步的分析。

我們著重考察以下六個變量對低碳創新效率的影響：（1）國有產權變量（gycq），使用分行業大中型工業企業中國有及國有控股企業單位數所占比重來表示。主要考察國有化程度對低碳創新活動會產生何種影響。（2）政府支持變量（zfzc），使用分行業大中型工業企業的科技經費籌集總額中政府資金數額來表示。地方政府的支持在低碳創新活動中起著重要作用，該變量可以考察政府資金投入力度對低碳創新效率的影響。（3）能耗特征變量（nhtz），使用分行業能源消耗總量來表示，并取其自然對數值。主要考察間接代表碳排放強度的能耗特征對行業低碳創新效率的影響。（4）市場競爭變量（scjz），使用行業內企業數來表示，并取其自然對數值。主要考察市場競爭程度對低碳創新效率的影響。（5）企業規模變量（qygm），使用企業固定資產原價來表示。主要考察企業規模大小與低碳創新效率之間存在何種關系。（6）外商直接投資變量（fdi），使用“三資”企業工業生產總值比重來表示。主要考察外資流入對我國低碳創新效率的影響。利用面板數據對中國工業37個細分行業的低碳創新效率影響因素進行回歸分析。表2給出了低碳創新效率影響因素的Tobit回歸結果。

國有產權與低碳創新效率的關系。表2的計量結果顯示，國有產權與低碳創新效率呈負相關關系，這可能是由于資源類行業的國有比重較高，而資源類行業的行業生產特征決定其低碳創新效率往往較低，從而導致國有產權與低碳創新效率負相關。因此，上述結論應是行業生產特征和國企效率低下綜合產生的結果。于是，一方面要革新資源型行業的生產技術和工藝流程等，降低碳排放強度；另一方面要深化國有企業體制改革，充分發揮國有企業的研發基礎和創新優勢，鼓勵國有企業成為低碳創新的先行者和示范者，提升低碳創新效率。

政府支持與低碳創新效率的關系。低碳創新具有經濟外部性和環境外部性的“雙重外部性”特征，決定了政府對其支持和扶持的必要性。從表2的回歸結果可以看出，政府科技經費支持的回歸系數雖然不顯著，但與低碳創新效率呈現出正相關的關系。表明政府支持對工業的低碳創新效率具有一定的積極作用，但尚需進一步的加強和提升。這也意味著今后政府對創新活動的支持和扶持，不僅要考慮創新產出的經濟效益，更要關注創新活動的低碳效益，以充分發揮政府投入對低碳技術創新的啟動、支持和放大作用，更好地促進低碳創新效率的提升。

能耗特征與低碳創新效率的關系。表2的研究結果顯示，能耗特征對低碳創新效率具有顯著的負向作用。說明行業能耗總量越高，碳排放強度越大，其低碳創新效率就越低。工業是我國國民經濟和社會發展的主體行業，同時也是能源密集型行業，二氧化碳排放是全國溫室氣體的主要來源。于是，若從能源角度考慮促進工業低碳發展，不僅要加強高能耗行業的環境規制，完善節能減排的標準、法規和政策，也要調整化石能源消費結構，積極發展低碳能源，加快清潔能源的開發和使用。

市場競爭與低碳創新效率的關系。傳統創新理論認為，良性市場競爭有助于企業更加充分地參與創新活動，進而增強企業創新能力，提升創新效率。從表2中的結果可以看出，市場競爭與低碳創新效率的系數顯著為正，表明市場競爭也有助于低碳創新效率的提升。充分的市場競爭對行業內企業的危機意識具有強化作用，有利于調動企業開展技術創新活動的積極性和主動性。隨著經濟發展水平的提高和公眾低碳環保意識的覺醒，對低碳產品需求的不斷增加都迫使企業關注低碳生產和低碳技術，促使企業不斷加強低碳創新，提升低碳創新效率。

企業規模與低碳創新效率的關系。目前對于企業規模與傳統創新效率的關系主要有以下幾種觀點：一種觀點認為，中等企業創新效率最低，創新效率和企業規模之間呈現“U”型關系；另一種觀點認為，企業創新效率存在顯著的規模經濟性，大型企業成本分攤的優勢使其具有更強的創新能力。表2的研究結果顯示，企業規模對低碳創新效率具有較為顯著的正向影響，即企業規模大的行業，低碳創新效率水平高。這說明工業行業在一定程度上存在低碳創新活動的規模經濟，規模較大的企業是工業行業低碳創新效率提升的主力。

外商直接投資與低碳創新效率的關系。表2的研究結果顯示，外商直接投資與低碳創新效率呈顯著負相關。對FDI與低碳創新之間的關系，一種觀點指出：由于環境標準存在國別差異，發展中國家的環境規制水平較低，一些污染密集型或資源消耗型產業從發達國家通過直接投資轉移至發展中國家，形成所謂的“污染天堂”。另一種觀點指出：FDI帶動了更高效率、更清潔技術的推廣，有助于改善經濟增長與資源環境協調性。我們認為，FDI對低碳創新效率的上述影響都或多或少的存在，而表2的結果顯示，研究時段內FDI對低碳創新效率的負向影響超過了正向影響。因此，在以后的招商引資中，應著重提高FDI的技術質量和綠色質量，以引進發達國家的低碳生產技術和低碳產品為主，推動FDI的低碳性技術溢出。

六、結論及政策建議

本文基于傳統創新生產函數，測度了兼顧經濟效益和低碳效益的低碳創新效率，分析了低碳創新效率的行業差異、動態變化和影響因素。研究表明：（1）高新技術行業傳統創新效率較高，同時其低碳創新效率也表現較好；資源型行業和原材料行業低碳創新效率較低，但背后驅動因素不同：前者主要由于傳統創新效率低、創新產出的低碳效益也低造成，后者主要由于碳排放強度偏高造成；醫藥制造業、通用設備制造業等行業傳統創新效率較低，但低碳創新效率較高。（2）2004-2008年傳統創新效率提升速度要快于低碳創新效率，2009年以來，傳統創新效率出現下降，但低碳創新效率相對穩定，表明近幾年中國工業逐步關注創新活動的低碳效益。（3）政府支持、市場競爭、企業規模等變量對低碳創新效率提高起到積極作用；能耗特征、外商直接投資、國有產權對低碳創新效率提升起到一定的負面作用。

根據研究結果，提出以下政策建議：

1 推進低碳創新及低碳創新效率的理論研究和實踐應用。以往碳排放對經濟發展的限制作用并不顯著，傳統創新理論較少關注低碳性因素。在低碳背景下，需要將低碳理念納入傳統的創新理論，需要從對傳統創新活動的經濟績效分析逐步轉變到對低碳創新活動的經濟績效和低碳績效的綜合分析，這樣才能轉變技術創新重視經濟效益、忽視低碳效益的“非對稱性”現狀，激勵創新活動的低碳傾向，更好發揮低碳技術創新對構建低碳社會的支撐作用。

2 加大政府對低碳創新的扶持和引導力度。低碳技術創新面臨較大的風險和不確定性，技術性外溢和低碳性外溢又由整個社會共享，僅靠市場機制作用必然導致低碳創新水平偏低。應充分發揮政府政策對低碳創新的引導作用，激勵碳排放強度高的行業在關鍵領域和生產環節的技術創新，尤其是低碳方向的技術創新；同時加強低碳技術創新的知識產權保護，通過制度設計內部化低碳技術創新的外部效益，提升企業低碳技術創新積極性。

3 提升公眾低碳意識，完善市場競爭環境。隨著經濟發展和人民生活水平的提高，隨著公眾對低碳產品需求不斷增加，充分的市場競爭將會激勵企業進行低碳創新，否則“用腳投票”公眾將減少對其產品的購買。因此，一方面要加強低碳教育和低碳宣傳，提升公眾低碳意識；另一方面要完善市場體系，促進市場競爭，激勵更多的企業走上低碳式創新的道路。

4 優化FDI引資政策，積極吸收低碳技術外溢效應。政府引進外資時應有所選擇，從過去重視外資規模轉變到對外資質量的關注上。要甄別外資不同溢出途徑對我國低碳社會建設的不同影響，制定相應政策，提高引進外資的綠色質量，鼓勵外資綠色生產的本土化水平，擴大外資低碳技術的轉移力度和擴散效應，提高中國工業行業低碳創新的績效。

5 深化國企改革，著力提升資源型行業的“低碳轉型”。一方面應該深化國有企業改革，充分發揮國有企業的研發基礎和創新優勢，激發其低碳創新活力，鼓勵其成為低碳創新的先行者和示范者；另一方面要在資源類和原材料類行業中的非自然壟斷環節引入民營資本和社會資本，提高市場活力，并通過嚴控碳排放強度、完善碳排放市場交易、加強企業社會責任等途徑激勵低碳創新導向，提升低碳創新效率。

責任編輯：張友樹