產業集聚視角下研發投入對高技術產業綠色創新效率的影響

■劉文琦

利用Super-SBM模型和區位商方法測算中國省際高技術產業的綠色創新效率及產業集聚度，在此基礎上構建面板門檻模型，檢驗高技術產業研發投入對其綠色創新效率的門檻效應。結果表明：中國省際高技術產業綠色創新效率整體不高，高技術產業集聚度呈逐年上升趨勢，二者均存在東高西低現象；高技術產業研發投入強度對其綠色創新效率的影響顯著存在著基于產業集聚度的單門檻效應，當產業集聚度跨越門檻值后，研發投入強度對綠色創新效率的抑制作用明顯減弱。因此，應當引導高技術企業研發資金投向節能減排等綠色創新活動，同時積極培育高技術產業集群，特別是中西部地區，要結合自身工業基礎，鼓勵有特色有競爭力的高技術產業集群式發展。

一、引言

黨的十九大報告明確提出，推進綠色發展是建設美麗中國的重要基礎，要面向市場促進綠色技術的研發、轉化和推廣，形成綠色經濟。高技術產業的研發與創新，不僅是提高產業競爭力的關鍵因素，更是中國經濟實現要素驅動、投資驅動向創新驅動轉變的重要動力。但受發展時間及政策傾斜等因素影響，中國高技術產業區域分布不均，在經濟發達地區也呈現出一定規模的集聚現象。那么，中國高技術產業的綠色創新效率在不同區域是否存在差異？高技術產業的研發投入是否提升了其綠色創新效率？學界普遍認為產業集聚有利于人力資本的流動、知識信息的外溢、基礎設施的共享以及技術服務專業化［1］，對于高技術產業研發投入與綠色創新效率之間的作用關系，又是否會受到產業集聚程度的影響？針對以上問題，本文采用包含非期望產出的Super-SBM模型對中國省際高技術產業綠色創新效率進行測算，進一步基于產業集聚的視角，利用門檻模型分析高技術產業研發投入對其綠色創新效率產生的影響。試圖為高技術產業綠色創新效率的研究提供新的探索視角，對于平衡高技術產業發展模式、提高中國經濟發展質量提供理論依據和經驗借鑒。

關于綠色創新的研究自20世紀90年代逐漸興起，到目前已取得一系列研究成果。根據張鋼的觀點，綠色創新可以定義為能夠減少對環境的不利影響、提升環境績效的創新活動。［2］張靜等在梳理國內外文獻后發現學者們針對綠色創新主要圍繞企業、產業/行業以及宏觀經濟三個層面進行研究，但以對企業的研究居多。［3］因為企業是綠色創新活動的主體，其重要性不言而喻，但是以企業個體為基礎的產業與宏觀層面的綠色創新活動也不能忽視。不同產業與區域下的綠色創新活動受到各自資源稟賦、技術水平、政治與經濟環境等因素的影響，其綠色創新效率也各有差異。國內學者們在研究這一問題時，運用了多種方法，任耀等利用RAM方法測定山西省各地工業綠色創新效率［4］；韓晶通過BCC模型對中國區域綠色創新效率進行了測算、分析［5］；汪傳旭和任陽軍運用SBM模型在考慮非期望產出和不考慮非期望產出兩種情況下，對中國省際綠色創新效率進行了測算對比［6］。唐德祥［7］和劉明廣［8］的研究則分別采用了隨機前沿生產函數(SFA)和Super-SBM-Windows的方法。本文擬采用數據包絡方法對中國各省高技術產業綠色創新效率進行評價。

關于研發活動與創新績效關系問題的研究，Rodrigo等指出技術創新方式、技術的初始構建尤其是研發創新能顯著提升高技術企業創新績效［9］；孫慧和王慧則發現政府補貼和研發投入同時存在時，對創新績效的正向影響程度相互促進［10］；陳恒和侯建以高技術產業為研究對象,發現研發人員投入顯著促進產業科技績效的提升［11］。盡管相關領域的研究取得了較豐富的研究成果，但是關于研發投入與綠色創新產出之間關系的文獻很少見，學者們較少關注研發創新所帶來的非期望產出，王惠等則在這方面做了嘗試，其研究以企業規模為門檻變量，得出研發投入強度對高技術產業綠色創新效率存在雙門檻效應的結論。［12］

在探討創新產出為何有明顯的區域差異時，有學者指出產業集聚是重要的原因之一，學者們也大多認同，產業集聚對創新具有推動作用。［13］這種推動作用主要是由于知識溢出造成的，但究竟是哪種類型的集聚會對創新產生影響，學界尚無定論。針對這一問題主要有三種觀點：單一產業集聚、多產業集聚和市場競爭。在這三種觀點下的三類知識溢出類型分別被稱為MAR溢出、Jacobs溢出和Poter溢出。企業間通過形成產業集聚，促進企業間的交流，加強企業間的協作，共享信息與知識，從而出現MAR溢出和Jacobs溢出。［14］但在企業集聚過程中，企業間不僅會出現合作，還會存在競爭關系，爭奪資源、搶占市場。為使企業在競爭中獲勝，企業只有一方面不斷加大研發投入，提升創新水平，另一方面不斷提高創新效率，出現Poter溢出。［15］呂承超和商圓月探討了高技術產業的三種集聚模式與創新產出的作用機制并實證檢驗其時空效應［16］；劉浩指出了高技術企業集聚式發展的根本原因，并以中關村高技術產業集聚區為對象，實證發現產業集聚促進了技術創新與區域經濟發展［17］。可見，將產業集聚引入企業創新的研究有助于豐富并深化該領域的研究成果，并可為政策制定者提供經驗借鑒，但目前還很少有文獻探討高技術產業研發投入對其綠色創新效率作用過程中是否會受到產業集聚程度的影響。

基于以上分析，本文在以下三方面有所進展：其一，在對象上，立足產業層面，特別針對高技術產業這一國民經濟發展中的重要戰略性產業，測算其綠色創新效率、產業集聚程度，并比較不同省份間的差異；其二，在視角上，基于產業集聚門檻這一角度，考察高技術產業研發投入對綠色創新效率的門檻效應，分析其存在性和區間；其三，在方法上，與大多數研究采用的線性或帶交叉項的非線性回歸不同，本文采用門檻面板回歸技術，更客觀地分析中國高技術產業研發投入與綠色創新效率的非線性關系。

二、中國省際高技術產業綠色創新效率的測度

（一）方法與模型

數據包絡分析是一種常用的評價方法，它可回避權重設置問題來評價由多投入得到多產出的效率問題。傳統的DEA模型有CCR和BCC兩種，分別在規模報酬不變、規模報酬可變的情況下作出假設。但是這樣的模型存在一些問題，即并未將投入產出的松弛性加以考慮。由此，Tone提出一種基于松弛變量的非徑向非角度的分析方法——SBM模型。雖然SBM模型效率值隨著投入和產出松弛程度的變化而嚴格單調遞減，但是經常會出現多個決策單元（Decision Making Units，DMU）的效率值均為1的情況，從而無法進行DMU之間的排序比較。因此，Tone在SBM的基礎上再次進行改進，提出超效率模型——Super-SBM，可有效地進行決策單元間的比較。

假設評價體系存在n個決策單元，每個決策單元都包含投入X、期望產出Ye和非期望產出Yu這三個向量，這三個向量分別為x∈Rm、ye∈Rw1、yu∈Rw2，可定義矩陣X、Ye、Yu如下［18］：

考慮非期望產出的SBM模型可寫成如下形式：

式中，θ為所求的目標效率值；x、ye、yu分別為投入、期望產出和非期望產出；向量w-、we、wu分別表示投入、期望產出、非期望產出的松弛量；μ為權重向量。其中，θ關于w-、we、wu嚴格單調遞減，且θ∈［0,1］。當且僅當θ=1,且w-、we、wu均為0時，決策單元有效；θ＜1時，決策單元無效，應當考慮在投入產出上作相應的改進。

考慮到使用包含非期望產出的SBM模型可能會同時出現多個決策單元有效的情形，不利于進行決策單元間的評價。因此，本文選擇Super-SBM模型進行各省高技術產業綠色創新效率的計算，參照Hong Li［19］等做法，一個排除決策單元的有限生產可能性集為：

考慮非期望產出的Super-SBM模型的分式規劃形式為［20］：

式中θ*為目標效率，其他符號含義不變。由此得出的效率值可大于1，并進行排序比較。

（二）綠色創新效率指標選擇與數據來源

根據柯布-道格拉斯生產函數，于工業的總產值而言，技術水平、勞動力、投入資本是它的主要影響因素。結合已有研究［13］［21］、數據可獲取性以及綠色創新的內涵，本文選取的投入指標如下：（1）R&D人員折合全時當量，從人力角度描述對綠色創新效率的投入。（2）R&D經費內部支出，從資本角度考慮綠色創新效率的投入。（3）能源消費總量，高新技術產業作為工業的重要分支之一，物的投資是必不可少的。能源作為一項基本要素，尤其是在綠色創新評價中，具有重要意義。本文中，能源消耗單位統一為萬噸標準煤。

綠色創新，關注的不僅僅是經濟、科技效益，也注重過程中對生態環境的影響。在期望產出方面，本文選取專利申請數、高技術產業新產品銷售收入兩個指標進行分析。［6］專利申請數可體現出投入轉化為技術的能力，但是于行業、企業而言，更重要的是創造市場價值，高技術產業新產品銷售收入更能體現出這一點，它在某種程度上說明市場對于創新的接受程度，使得創新是真正有效的、有用的。在非期望產出方面，主要考慮污染物對環境的影響，因此，選擇廢水排放總量、二氧化硫排放量作為衡量指標。

文中所涉及的原始數據均來自2010—2017年的《中國統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《中國高技術產業統計年鑒》《中國金融年鑒》《中國科技年鑒》《中國環境年鑒》以及各省、市、自治區統計年鑒。個別省份存在能源消耗總量數據缺失或單位不統一的情況，缺失數據利用前后兩年平均數進行填補，單位通過各種能源與標準煤換算公式計算統一為標準煤。同時，考慮到投入產出間存在滯后效應，本文設定一年的滯后期，即以前一年投入主要影響后一年產出的方式進行投入產出匹配，如2008年投入的回報主要為2009年的產出。因此，利用2009—2016年數據實際可計算得到2008—2015年的綠色創新效率。

（三）省際高技術產業綠色創新效率測算結果與評價

本研究運用Super-SBM模型對中國28個省、直轄市、自治區①（下文簡稱省域）2008—2015年高技術產業綠色創新效率進行了測算，圖1列示了2008—2015年各省域及全國綠色創新效率的平均值。測算結果顯示，2008—2015年，中國高技術產業整體綠色創新效率并沒有明顯的變化趨勢，但這八年間，全國高技術產業綠色創新效率普遍不高，數值在0.6到0.75之間，雖然中國近年來對綠色創新的重視程度不斷提高，也正在逐步建立綠色低碳循環發展的經濟體系，倡導綠色技術的研發和轉化，但高技術產業的綠色創新效率整體仍有待提升，可提升空間依舊很大。

從各省域測算結果來看，高技術產業平均綠色創新效率排名前五的省域為廣東、北京、海南、江蘇、天津，這五個省市基本都處于東部或南部沿海地區，大多經濟發達，民營經濟活躍，政府和企業對綠色創新活動都非常重視。而排名最后的則是內蒙古、遼寧、河北、陜西、黑龍江，該五省經濟水平相對較為落后，黑龍江與遼寧位于東北地區，重工業集聚，多為高耗能、高污染的產業，因此高技術產業綠色創新效率低下。同時，這也顯示出中國高技術產業綠色創新效率在各省域之間差異較大，總體來說，東部省域明顯高于中西部省域，南方省域普遍高于北方省域，這與中國各省經濟格局與發展情況有著密切聯系。

圖1 各省域及全國高技術產業綠色創新效率均值（2008—2015年）

三、中國省際高技術產業集聚度的測算與評價

（一）測算方法

基于前文分析，綠色創新效率的提升可能會受到產業集聚水平的影響，故本文進一步對中國省際高技術產業的集聚度進行測算，產業集聚的測度方法主要包括行業集中度、赫芬德爾指數、區位商、空間基尼系數等。本文選擇區位商指數來測量省際高技術產業聚集度，主要是考慮到區位商可以從地區專業化角度考察產業集聚水平，該指標代表一個地區特定產業的產值在地區經濟總產值所占的比重與全國該產業總產值在全國經濟總產值中所占比重之間的比值，取值范圍為［0,1］，其值越大，表示產業集聚度水平越高。計算公式如下：

式（5）中：ei為某地區i產業產值，et為該地區經濟總產值，Ei為全國i產業總產值，Et為全國經濟總產值，li為區位商。

（二）測算結果與評價

利用區位商的方法對2008—2015年中國各省高技術產業集聚程度進行測算，圖2列示了各省域及全國高技術產業集聚度的平均值。根據測算結果，高技術產業集聚度整體呈逐年上升趨勢。隨著中國勞動力素質及社會對知識產業的保護意識等不斷提高，高技術企業的數量不斷上升，產業的規模不斷擴大，高技術產業集聚度也隨之提高。中央政府不斷加大對高技術產業的重視程度和扶持力度，各地方政府也出臺了一系列相關扶持政策，積極建設高技術產業園區，廣泛吸納高技術人才，提升了高技術產業的集聚程度。

圖2 各省域及全國高技術產業集聚度均值（2008—2015）

中國高技術產業集聚度排名前五的省域為廣東、江蘇、上海、天津、北京，均位于發達地區，經濟開放程度較高，產業園區內外基礎設施完善，相關政策支持大。此外，區域內高校數量較多、人才匯集，各種有利因素疊加對高技術企業和產業從業者及資本有較強吸引力，并吸引大量資本投資。在產業內企業發展需要和政府引導的雙重作用下，該五省域高技術產業集聚程度處于較高的狀態。而高技術產業集聚度排名最后的五個省域為寧夏、內蒙古、云南、黑龍江、山西，五省經濟水平相對落后，投資環境一般。除黑龍江外，其余四省工業基礎薄弱，高技術企業數量不多，規模普遍不大，高技術產業集聚程度因此也較低。而黑龍江位于東北地區，雖為工業大省，但多為高耗能、高污染的重工業，高技術產業十分薄弱，又因為投資環境較差，高技術人才外流問題嚴重，種種因素使得黑龍江高技術產業集聚程度較低。我們還可以發現，就高技術產業集聚度而言，中國各省各區域之間不均衡現象仍存在，依然存在著東部省域明顯高于中西部省域、南方省域普遍高于北方省域的情況。

四、高技術產業研發投入對其綠色創新效率的影響

（一）門檻模型設定及變量說明

面板門檻模型的主要思路是將某一門檻變量加入回歸模型中，構建出分段函數。在不同門檻期區間內，相同指標表現出強弱不同的影響關系。一重門檻是最簡單的門檻模型，其公式如下：

式中，I為指示函數，當括號內不等式不成立時取0，成立時取1；git是設定的門檻變量，γ為門檻值；yit和dit為解釋變量和被解釋變量；xit為一組影響被解釋變量的控制變量；a為相應的系數向量；μi反映了個體效應；εit為隨機干擾項。

本文采用Hansen提出的門檻面板回歸模型，以產業集聚度為門檻變量，分析研發投入對高技術產業綠色創新效率的影響以及可能存在的門檻效應。分別設定一重、二重門檻，以此類推，如下式所示。

其中，被解釋變量為高技術產業綠色創新效率，前文通過Super-SBM模型計算得到。門檻變量選擇高技術產業聚集度（clus），由前文利用區位商方法測算所得。研發投入作為核心解釋變量，選擇研發經費占營業收入比重（RD）即研發強度指標來衡量［22］，這是因為中國高新技術產業統計中R&D經費支出不包括引進和購買技術的費用［12］。在控制變量的選取上，考慮到潛在產業規模、政府對企業研發的重視程度、市場環境等對于綠色創新效率的影響，在參考其他研究［13］［23-24］的基礎上，選擇了以下指標：（1）產業規模，用高技術產業從業人員平均數（number）來衡量；（2）政府支持，用政府科學技術支出占財政支出比例（spending）來表示；（3）市場環境，用技術市場成交額（tech）來度量。

為消除數據的波動，對各變量均進行對數化處理。具體變量內容如表1所示：

表1 門檻回歸模型各變量定義

（二）門檻回歸結果

通過Hansen提出的門檻回歸模型估計與檢驗方法，利用Stata14進行分析研究。首先需要確定門檻的個數，分別針對不存在門檻值、存在一個門檻值、存在兩個門檻值的假設進行檢驗，采用自抽樣法，抽樣次數為300次，所得P值與臨界值詳見表2。

表2 產業聚集度門檻效應檢驗

結果顯示，單一門檻通過了1%顯著性水平的檢驗，但雙重門檻未能通過10%顯著性水平的檢驗。說明該模型存在單門檻效應，但是不存在雙門檻效應。下面就單門檻效應進行分析。表3給出了所求的單門檻估計值及其95%置信區間。

為使結果更加直觀，可以通過繪制最小二乘的似然比統計量LR與門檻估計值的圖來觀察門檻值估計值與置信區間（見圖3），圖中虛線為似然比統計量LR在5%顯著性水平的臨界值（7.35），我們可以看到，門檻估計值為-1.8539，其95%的置信區間都是LR＜7.35構成的區間，表明估計的門檻值具有真實性。

表3 門檻值估計結果

圖3 門檻估計值及95%置信區間

在得出門檻值之后，還需要對門檻模型再進行參數估計，為消除異方差的影響，對樣本作了穩健標準差檢驗。依據門檻值可將中國各省域高技術產業的集聚程度劃分為低產業集聚程度（lnclus≤-1.8539）以及高產業集聚程度(lnclus＞-1.8539)兩個區間。表4給出了以高技術產業集聚度為門檻變量所得出的參數估計結果。根據表中結果可知，高技術產業研發投入對其綠色創新的作用效果確實會受到產業集聚程度的影響，并非簡單的線性關系。當高技術產業處于低產業集聚水平時，回歸系數為-0.9163，而當高技術產業處于高產業集聚水平時，回歸系數則為-0.6724，均通過了1%的顯著性檢驗。這說明在產業集聚程度的門檻值前后，高技術產業研發投入對其綠色創新效率均存在著抑制效應，但高技術產業處于高產業集聚水平時，該抑制作用要比處于低產業集聚水平時小得多。

本研究認為，之所以未能出現所期望的高技術產業研發投入對綠色創新效率呈促進作用的情況，主要是由于中國高技術產業的研發投入活動關注更多的還只是其帶來的經濟效益，忽視了這些新技術新產品對生態環境帶來的負外部效應。外部政策上的缺位和企業意識上的缺乏，導致研發投入沒有很好地被引導用于綠色技術開發、清潔能源利用及環境治理等方面。但是產業集聚度的提升對上述抑制作用起到了顯著的緩解，這可能是由于當區域內高技術產業集聚度跨過門檻后，一方面帶來了技術和資金的雙重外部性，也即產業集聚促進了知識溢出，提升了區域內高技術產業的創新水平，集聚內的企業可以通過共享生產資料、相關基礎設施及專業化服務等降低自身成本，又可通過不斷增強知識交流、增強產業內和供應鏈上下游企業間的協作實現規模經濟，提高資源利用效率的同時提升高技術產業創新效率；另一方面，當產業集聚達到一定規模后，當地資源消耗和環境污染的問題也越發顯現，政府也會加強對產業的環境規制力度，加大環境治理方面的投入。同時企業間競爭加劇，在面臨更高的環境成本和區域內市場競爭的雙重壓力下，企業不得不通過綠色工藝、綠色技術的研發和轉化來降低環境成本和能源的消耗，在一定程度上對產業綠色創新效率的提高起到了促進作用。

表4 單門檻模型參數估計結果

從其他控制變量系數來看，技術市場成交額（市場環境）與高技術產業綠色創新效率顯著正相關，說明成熟的市場環境可以給予高技術產業綠色創新活動更多的機會。高技術產業從業人員平均數（市場規模）、政府科學技術支出占財政支出比例（政府支持）對被解釋變量綠色創新效率都起到了正向促進作用，但均未通過10%的顯著性檢驗，原因可能在于產業從業人數增加不能代表人員素質提高，員工的工作經歷、受教育水平等因素對企業創新能力的影響比人員數量更為重要；而政府對高技術產業綠色創新活動的資助力度還不夠，導致這些控制變量在提升高技術產業綠色創新效率方面未能發揮很好的作用。

五、結論與建議

本文首先利用包含非期望產出的Super-SBM模型對2008—2015年中國省際高技術產業的綠色創新效率進行測算和對比，然后采用區位商方法進一步測算并評價各省域高技術產業集聚度，并在此基礎上構建面板門檻模型，將高技術產業集聚度作為門檻變量，以檢驗高技術產業研發投入強度對其綠色創新效率的影響及是否存在基于產業集聚度的門檻效應，研究結果表明：

盡管中國近些年來不斷加強對高技術產業的扶持力度，但是高技術產業綠色創新效率整體依舊不高，且在樣本期內沒有明顯的提升趨勢。各省之間的高技術產業綠色創新效率差異較大，排名靠前的省域基本都處于東部或南部沿海經濟發達地區，北方地區和中西部地區相對落后，其中東北地區表現最差。

中國高技術產業集聚水平整體呈逐年上升趨勢，但各省域之間也很不均衡，同樣存在著東部省域明顯高于中西部省域、南方省域普遍高于北方省域的現象；高技術產業研發投入對其綠色創新效率的影響顯著存在著基于產業集聚度的單門檻效應。當高技術產業處于較低的產業集聚程度時，研發投入對綠色創新效率存在較強的抑制作用。

當高技術產業集聚度跨過門檻后，研發投入對綠色創新效率的抑制作用明顯減弱。可見高技術產業研發資金還未能有效投向節能減排等綠色創新活動，某些一味追求經濟效益卻對生態環境產生不利影響的創新行為未被監督和限制。另外，高技術產業集群式發展有利于綠色創新活動的開展，可以促進綠色創新效率的提升。

據此，本文提出如下政策建議：

第一，當前中國環境壓力依舊較大，在實施創新驅動發展戰略的過程中，不應僅僅關注創新產出，還要兼顧效率的提升及環境治理問題，東部地區要充分發揮區位優勢，利用區域間的技術擴散和創新溢出效應，帶動中西部地區產業向低投入、高產出、低污染的綠色創新增長模式轉變。

第二，地方政府應結合當地實際情況，在政策上引導高技術產業研發資金向綠色技術、綠色工藝的開發與推廣傾斜，以政府補貼、市場投資等多種形式鼓勵企業開展有利于環境治理、節能減排的創新研發活動。限制和監督對生態環境產生不利影響的創新行為，促使企業明確認識到以綠色發展為理念的技術創新才是企業高質量發展的源泉。

第三，中國各地區都應重視高技術產業的集聚優勢，積極推動高技術產業集群式發展。對于集聚程度偏低的地區，政府部門應加大力度建設產業園區，完善基礎設施，出臺相關政策吸引資本投資并引導本地區高技術產業企業集聚，以加強產業內企業間的交流和資源的共享，提高產業內的協作水平，爭取跨越門檻值，提升綠色創新效率。對于產業集聚程度相對較高的地區，研發投入對綠色創新效率的抑制程度較輕，但是依然沒有出現理想的促進作用。地方政府在吸收投資、吸引人才、大力扶持高技術產業發展時，還需努力營造有利于企業開展綠色創新活動的外部環境，同時要注意產業集聚過程中可能出現的企業間惡意競爭和同質化過于嚴重的問題。另外，還要合理運用環境規制手段，減輕企業創新活動對生態環境帶來的負外部性，避免再走“先污染，后治理”的老路。

注釋：

①新疆、西藏、青海數據存在嚴重缺失，故沒有將其納入樣本范圍。此外，中國香港、中國澳門特別行政區與臺灣地區也未涉及。