天津市基礎設施高質量建設的效應分析

陸定坤，高雪蓮

（南開大學 a.南開大學-格拉斯哥聯合研究生院；b.經濟學院，天津 300071）

基礎設施是城市大系統的骨骼和血脈，其高質量建設是城市經濟社會健康發展的重要支撐.作為四大直轄市之一，天津市基礎設施是否實現了高質量建設，其對經濟社會增長的效應如何？是否滿足城市經濟社會發展要求和人民對美好生活的需要，還有哪些短板亟待補足？這是本文關注的主要議題.

早在20世紀四五十年代，學者們就已意識到基礎設施對于經濟社會增長的重要性（Rosenstein-Rodan，1943[1]；R.Nurkse，1953[2]；Hirschman，1958[3]；Rostow Whitman，1959[4]）.大量實證研究發現，基礎設施投資有助于促進國家經濟增長（Blanca Sanchez-Robles，1988[5]；陳盛東等，2007[6]；劉生龍和胡鞍鋼，2011[7]；Greg Ekpung Edame，2014[8]）以及促進產出增加、生產率提高（Easterly和 Rebelo，1993[9]；H.S.Esfahani和 M.T.Ram?rez，2003[10]；高翔，龍小寧，楊廣亮，2015[11]）和縮小貧富差距（張光南，宋冉，2013[12]；劉曉光，張勛，方文全，2015[13]）.魏后凱[14]和劉倫武[15]發現基礎設施的地區差異是影響區域發展不平衡的重要因素，吳玉鳴[16]的研究也表明，基礎設施水平較差是造成我國中西部地區經濟水平較差的原因.Spiros Bougheas等[17]指出，長期看，基礎設施建設與經濟增長之間存在倒“U”型關系.但當今絕大多數國家尤其是發展中國家處于關系曲線的上升階段，即便是美國，公共基礎設施投資對于國家、地區和產業生產率都有積極影響（Aschauer，1989[18]，1990[19]；Munnell，1992[20]；Motrison，Schawartz，1996[21]）.

天津是否也有這樣的倒“U”型關系曲線？在天津進入高質量增長的關鍵期，是否需要繼續加大基礎設施投資力度，保障經濟健康增長和發展，是本文著重關注的問題.李向春[22]使用組合評價分析方法，發現2000—2014年，天津基礎設施建設的社會效益不斷提高.齊岳和張穎[23]對比了天津與北京2005—2015年的宏觀經濟數據，發現天津市基礎設施總體存量雖小于北京市，但仍受益于“一帶一路”戰略，整體增速明顯.

本文通過以下3個方面進行分析，力圖探究天津市基礎設施與經濟增長的協調關系.首先，在測算基礎設施對城市經濟貢獻的基礎上，構建VEC模型；其次，基于天津市各產業部門之間的投入產出關系，計算影響力系數與感應度系數；最后，運用熵值法測度天津市基礎設施和經濟社會發展水平之間的耦合協調度.

1 基礎設施對城市經濟的增長效應和協整關系

本部分首先運用科布-道格拉斯函數測算基礎設施投資對天津城市經濟增長的貢獻.在此基礎上，運用VEC模型測算基礎設施對經濟增長的短期和長期影響趨勢.

1.1 基礎設施對城市經濟增長的貢獻

表1是采用各基礎設施部門的產出增加值占GDP增長的比重來表示基礎設施的直接經濟增長貢獻率.2006—2016年，郵電、能源和交通等部門占GDP比重超過15%，其中郵電和能源分別占到了約7%和5%，交通部門所占比重較“十一五”期間下降較多.但這種直接比值法的指標較為簡單，不能準確地反映基礎設施對城市經濟增長的貢獻.

表1 天津市各基礎設施部門對GDP的貢獻率 %

繼而建立生產函數討論基礎設施的經濟貢獻率.

Arrow and Kurz（1970）[24]最早提出將公共資本存量納入國民收入生產函數，公式如下

Barro（1990）[25]將公共投資流量納入總量生產函數，其所建立的生產函數形式為

借鑒這兩大經典公式，本文建立科布-道格拉斯函數構建生產函數如下

式中：Y（t）表示以1985年為基期計算的天津實際GDP；K（t）表示以1985年為基期的第t年的非基礎設施投資資本的資本存量；L（t）為第t年的天津市就業人口數；G（t）為以1985年為基期計算的第t年的基礎設施資本存量；α，β，γ分別為非基礎設施投資資本、勞動力及基礎設施公共資本的產出彈性.

為進行線性回歸，取對數之后的公式為

各參數估計所需要的基礎數據均來自天津市統計年鑒，基礎設施建設投資額，GDP和全社會固定資產投資額均使用歷年CPI指數平減轉化為以1985年為基期的價格.

利用Stata14.0軟件進行運算，得到回歸結果為

擬合優度R2為0.996.

非基礎設施投資資本的產出彈性為0.437，基礎設施投資的產出彈性為0.535.

1.2 變量協整關系檢驗

DF 檢驗得到 lnYt，lnKt，lnLt，lnGt的 P 值分別為：0.998 8，0.959 3，0.999 1，1.000 0，說明 lnYt，lnKt，lnLt，lnGt都為非平穩序列.一階差分得到 ΔlnYt，ΔlnKt，ΔlnLt，ΔlnGt，其 DF 檢驗的 P 值分別為：0.0701，0.0071，0.1757，0.3454，為較平穩序列.利用 VAR 模型對ΔlnYt，ΔlnKt，ΔlnGt進行滯后階數檢驗，發現3個變量之間存在一階滯后關系，且三者之間只存在1個協整關系.使用Johansen方法進一步進行DFGLS穩健性檢驗，確定只存在1個協整關系.

使用LR檢驗方法尋找哪一組變量之間存在協整關系，發現只有ΔlnYt和ΔlnGt之間存在協整關系，并通過Wald檢驗進行穩健性檢驗（見表2）.

表2LR檢驗和Wald檢驗

通過 VAR檢驗的FPE，AIC，QIC和BIC 4個標準，均顯著確定ΔlnYt與ΔlnGt存在一階滯后關系.

利用一階滯后關系對ΔlnYt與ΔlnGt進行VEC模型檢驗，構建VEC模型驗證ΔlnYt與ΔlnGt之間的協整關系.ΔlnYt與ΔlnGt的估計誤差修正模型為

式中：D.dlnYt代表GDP增長率的差分；θ為調整速度；（c0+dlnYt-1+beta·dlnGt）為協整方程，表示長期均衡關系；（D.dlnYt-j+D.dlnGt-j）為短期均衡關系；p為滯后階數.

模型估計結果為

協整方程為

由于基礎設施可以在很長的時間跨度上發揮作用，特別是基礎設施投入使用的前幾年可以增加其他經濟部門的便利性，減少其他經濟部門的成本，正外部性明顯.公式（7）中dlnGt系數為正，表示長期內天津的基礎設施建設對經濟增長有著顯著的正向促進作用.-0.382 2的調整速度顯示了基礎設施投入和經濟增長還有一定的相互牽制.GDP增長速度過快時，若基礎設施投入增速跟不上GDP增速則經濟增長將會受到影響，而基礎設施投入水平的不足正是近年來天津市經濟增速放緩的原因之一.

圖1為此協整方程圖以及此協整方程的白噪聲檢驗和正交沖擊反應圖像.

如圖1所示，使用IRF沖擊反應函數進行脈沖響應分析依然證實天津基礎設施投資對經濟的長期促進作用.來自基礎設施投資增長dlnGt上的一單位正向沖擊會使得經濟增長dlnYt上升約0.125，且沖擊長期有效（本模型持續了20期）并在第四期后收斂.可見，dlnGt對dlnYt有一個顯著的、平穩的長期影響.

綜上：短期內，基礎設施對于天津城市經濟增長存在擾動；長期來看，基礎設施對于經濟增長具有平穩的、顯著的促進作用.

圖1 ΔlnYt與ΔlnGt預測的協整方程、白噪聲檢驗及正交沖擊圖

2 基礎設施的影響力系數與感應度系數

影響力系數主要用于產業間的后向關聯分析，感應度系數主要用于產業間的前向關聯分析.本文采用劉起運[26]的影響力系數與感應度系數計算方法，根據天津市2002年、2007年和2012年投入產出表以及2005年和2010年投入產出增補表計算天津市基礎設施建設的影響力系數與感應度系數.

圖2為基礎設施各部門影響力系數與感應度系數折線圖.由圖2可以看出，交通部門的影響力系數保持在1左右，說明交通部門對其他部門的拉動作用與社會平均水平相一致.但交通部門的感應度系數較高，2007年達到了4的水平.較高的感應度系數水平說明其他部門經濟活動的增加對于交通基礎設施的需求在乘數效應的作用下將會變得很高.這也意味著，若交通部門的發展相對滯后，將會大幅度制約經濟社會的發展.能源部門與交通部門影響力系數大體相同，其感應度系數維持在2左右，說明能源部門基礎設施的落后仍可能對經濟發展造成阻礙，未來仍應積極開展能源類基礎設施建設.2007年之前，水務設施的影響力系數與感應度系數都維持在1左右，與社會平均水平相當.但2012年，兩系數均有大幅度地上升，感應度系數更是變為2007年的3倍.這說明，天津市水務基礎設施建設需要進一步加強，否則會制約上游與下游產業的發展，進而影響天津城市經濟的增長.郵電軟件部門的影響力系數基本維持在1以上，感應力系數在0.5左右波動.郵政部門更多地是影響上游企業，而電信業則更多地是受到其他經濟部門增長時的需求影響.這與天津市的城市化、現代化的快速發展相吻合.

圖2 基礎設施部門影響力系數與感應度系數

3 基礎設施與城市經濟社會的協調發展水平

本文采取較成熟的耦合協調度指標測量評價天津市基礎設施建設與經濟發展的協調關系.采用申農（Shannon，1948[27]）的信息熵方法，使用熵值法給予每個指標以綜合評價指數.各個評價系統及代表性的評價指標見表3.本文根據所選指標計算出天津市2005—2015年間的基礎設施和經濟社會發展指數（見圖 3）.

從圖3中看出，天津市的基礎設施投資相對落后于經濟社會發展，基礎設施的綜合指數維持在1.5左右，而經濟社會指數從2005年開始穩步上漲，從綜合指數為1.0.增長至2015年的2.0.2008年開始天津的經濟社會發展增長迅猛，導致基礎設施指標落后，與經濟社會發展的差距逐步加大.

圖4為天津市各基礎設施部門綜合發展指數.從2005年至2015年間，各類基礎設施發展水平都有所提高，但各部門發展水平存在很大差異.其中環保設施和交通設施增長最為明顯，能源設施發展水平增長較小，水務設施最近幾年發展水平呈下降趨勢.

表3 基礎設施與經濟社會綜合評價指標體系

圖3 天津市經濟社會與基礎設施綜合發展指數

圖4 天津市各基礎設施部門綜合發展指數

表4為協調度等級劃分標準，表5為天津市各基礎設施與經濟社會發展協調度.由表5可以看出，在2011年以前，天津的基礎設施部門以及各部門子系統與經濟社會發展之間極度不協調，協調度基本維持在0.13至0.20之間.2011年至2016年底，基礎設施建設與經濟社會發展的協調度有所好轉，但仍處于嚴重失調狀態.造成這種不協調的原因一方面是由于經濟快速發展吸引了大量外來人口，加大了對基礎設施的需求，人均可利用基礎設施大大降低.天津人均供電能力與人均供水能力近十年間都沒有顯著增加，遠遠落后于北京上海等城市.人均公共資源的不足，必然導致市民生活水平下降，甚至是社會發展的不協調，最終阻礙經濟社會的正常健康發展.另一方面，天津基礎設施老舊嚴重，更新換代速度跟不上經濟社會信息化、現代化發展的需求.基礎設施與社會發展的協調程度不單反映在基礎設施的量上，更應是質的提升和飛躍.天津基礎設施建設應在提供人民基本生活資料的基礎上，致力于滿足人民的美好生活需要，向高質量、高標準和高水平的城市建設邁進.與北京相比，2005年至今，北京市各個基礎設施部門與經濟社會發展的協調度由輕度或中度失調逐漸變為中度協調，其中交通、能源、郵電設施與經濟社會發展已經達到高度協調，高水平城市建設的經濟效應明顯（史雅娟，2016[28]）.上海市基礎設施建設的經濟效益在四大直轄市中最高，與天津相比其協調度也更好（趙琳慧，2016[29]）.

表4 協調度等級劃分標準

4 結論及政策建議

由上述計量分析，可以得出如下結論.

（1）基礎設施投資對天津市經濟增長有顯著貢獻.1985—2016年，基礎設施投入每增長0.535個百分點，GDP就增長1個百分點.運用VEC方程測算二者的協整關系發現，基礎設施投資對于GDP的貢獻不僅反映在投資的短期，長期貢獻也同樣存在.天津并不存在基礎設施投資過度，遠未出現倒“U”關系曲線的下降趨勢，還處在貢獻良性增長的上升階段.

（2）基礎設施投資對天津市上、下游產業發展帶動明顯.基礎設施的影響力系數和感應度系數較高，與上、下游產業關聯明顯，交通設施、能源設施與水務設施的帶動作用最強.而郵電通訊和軟件基礎設施的感應度系數較低，無法滿足信息化的現代化要求，需要加快發展.

（3）基礎設施投資遠遠落后于經濟社會發展需要.兩者之間的耦合協調度嚴重不協調，交通、水務、環境、能源和郵電通訊及軟件設施等各個部門的協調度普遍很低，還處在低水平發展階段，需要全方位高水平建設發展，給居民創造更舒適的生活環境和高效的工作環境，促進經濟社會進步.

（4）基礎設施高水平高質量建設是政策實施的著眼點.投資完善軌道交通網絡系統，升級現有道路體系，打通斷頭路，緩解交通擁擠，降低居民出行和擁堵成本；水務設施應重點解決管網老化嚴重，漏損率高的問題；能源部門應注重新型能源設施的開發利用，落實綠色發展理念，提高綠色能源使用率；電信軟件部門盡快投資開發云計算、云平臺、云系統集成、云應用開發、云服務等高科技產業鏈，培育經濟發展的新動力.