研發投資對經濟增長影響
——基于異質性研發部門的動態CGE分析

鄭欽月，王 錚,3，劉昌新，王利贊

(1.中國科學院科技戰略咨詢研究院，北京 100190； 2. 中國科學院大學, 北京 100049； 3.華東師范大學 地理信息科學教育部重點實驗室，上海 200062)

一、問題提出及文獻綜述

技術創新和技術擴散是推動生產率提高的重要引擎，也是中國能否跨越“中等收入陷阱”的決定性因素。十九大報告指出“創新是引領發展的第一動力”，國務院政府工作報告中也多次強調“以創新引領實體經濟轉型升級”。研發投資驅動技術創新進而刺激經濟增長，已成為國家經濟穩定發展的工作重點，其重要性不言而喻。中國在進入21世紀后，逐步加大了研究發展的投入力度，研發經費投入年復合增長率達18.8%。2017年經費投入強度(與GDP比)達到2.12%，研發投入規模僅次于美國，位居世界第二。但根據世界知識產權組織發布的2017年全球創新指數，中國排名僅為第22位。明確研發投資對宏觀經濟的作用機制，是保證科技政策方向和力度的前提，也是徹底解決研發經費使用效率問題的必要條件。

Arrow[1]、Lucas[2]、Romer[3]發展并完善了研發為基礎的內生增長理論，從理論上支持了技術要素對經濟產出的作用。從知識生產角度，研發活動可以生產新的知識，知識存量是技術進步的體現[3]，且高知識存量意味著對外部知識更強的吸收能力[4]。新增長理論的研發模型認為，研發活動能夠促進水平創新即產品種類的增多和垂直創新即產品質量的提升[5]，同時驅動產品產量增加和產品成本下降[6]，提高勞動和資本的邊際產出，進而加速經濟增長。同時，技術變化對勞動者報酬增加有積極貢獻，工資是居民收入的主要來源，因此研發活動能夠改善居民福利。如考慮國際貿易，技術積累的差異是各國比較優勢形成的潛在原因[7]，研發活動通過增強產品國際競爭力而刺激出口和總產出。從產業層面來看，不同產業獲取知識的方式不同[8]，因此各產業的技術進步速度不同[9]，研發對不同產業的影響程度也有差異[10]。消費者對各產業產品的需求彈性不同，當收入或價格改變時，各產業消費量的變化程度不同，所以研發驅動下各產業消費和產出的增長速度也不同。同時，生產要素從生產率低的產業部門向生產率高的產業部門流動[11]，研發推動勞動力和資本在不同產業部門間重新分配[12]，這進一步擴大了研發對不同產業經濟影響的差異。

研發經費由兩類異質的研發部門分別執行，一類是以研究機構、高等院校為主體的公共研發部門，另一類是以企業為主體的私人研發部門。2016年中國私人研發部門的研發投資占總研發投資比重達到77.5%，已經遠超55%的國際平均水平。研發投資的使用效率與其執行部門密切相關。公共研發部門承擔人類認知自然現象和規律、獲取新知識和方法的使命[13]，其經費主要來自政府，側重于基礎研究和應用研究。而私人研發部門主要以企業利益為導向，依托基礎研究和應用研究的成果，創造新品并優化工藝[14]，其經費主要來自企業自身，研究項目類型集中在試驗發展。公共研發部門是基礎研究的主要承擔機構，由未知驅動而非利益驅動，其成果可預見性低、獨占性低且回報期長[15]。但基礎研究的成功可以帶來重大創新，且基礎研究成果是市場應用的必要前提[9]，尤其新興產業的興起更是依賴相關領域的基礎研究支持。柳御林[15]認為美國創新能力的領先，主要得益于20世紀基礎研究的巨大投入。Nelson[16]將基礎研究的產出視為公共品，但其擴散取決于知識獲取方的理解能力[17]。而對于私人研發部門，一般認為研發是企業追求長期利潤的自發性行為，旨在得到市場應用性強且能短期回報的成果。研發活動是工藝改進和新產品開發的必由之路，研發產出幫助企業擴展產品種類，增加產品產量，提升產品質量，降低生產成本[18-19]。隨著時間推移，生產效率高的產品將逐漸替代生產效率低的產品，市場競爭、用戶需求、企業未來潛力成為企業創新的動力和目的[20- 21]。但從熊彼特 “毀滅式創新”理論出發，市場的不確定性、研發的高成本、研發投入對產出的滯后性、知識的非競爭性也使得創新充滿風險，可能對經濟有負向效應[22-23]。

兩類異質性研發部門執行的研發投資，由于上述研究目的和實施方案的不同，導致了對部門產出、居民福利、產業結構等各個經濟層面的不同影響。而目前鮮有文獻對比分析兩類研發部門對研發經費執行效率的差異，所以亟待一套綜合方法進行研究，為決策部門優化研發投資分配提供實證支持。同時，不同產業的研發投資回報率不同，產業間存在投入產出的關聯關系[24]，其科技政策不能“一刀切”，理解研發投資對各產業的不同影響，是制定最優政策的前提。

眾多國內外經驗性研究印證和測算了知識資本和宏觀經濟的聯系[25- 26]。研發投資作為支持知識資本積累的重要投入要素，學者利用協整分析[27]、平滑轉換回歸[28]、灰色關聯度[29]等多種計量方法檢驗了研發投入對經濟增長的提升作用。以上研究均將研發投資作為一個整體，少部分研究關注了某一類研發投資執行部門。嚴成樑[30]、羅亞非等[31]、鐘衛等[32]分別對政府科技投資、高校研發投入、企業開發費用與經濟產出的關系進行了實證分析。但目前鮮有分析不同研發經費執行部門對宏觀經濟影響的對比研究。而研發執行部門的異質性體現在研發目的、活動類型、研發效率的不同，進而導致對經濟影響的差異。因此，區分不同研發執行部門的經濟影響，對進一步準確刻畫科技投入對產出的拉動有十分重要的意義，也是更有效制定科技政策的基礎。同時，以上文獻一定程度上明確了研發投資對宏觀經濟的影響，但受研究方法限制，僅限于論證研發投入對某些經濟變量的影響，難以反映經濟各層面受到的沖擊，更無法顧及產業間的聯動效應和公共與私人研發部門間的相互作用。技術對經濟的推動是系統過程，其影響作用于經濟系統的各個環節，需要一套綜合分析方法進行解釋[33]。

針對上述問題，本文構建了19部門的動態可計算一般均衡模型，并改進了Cobb-Douglas生產函數，使其能夠區分公共知識資本和私人知識資本投入要素，并嵌入CGE模型來進一步得到對經濟各層面的影響結果。

二、模型構建與數據來源

國外用CGE方法開發的經濟政策模擬器有美國普渡大學的GTAP體系和澳大利亞Monash大學的Monash體系。本文采用的模擬器為在CGE模型體系下自主研發的政策模擬系統，數據收集、模型構建、系統實現均為自主研發。本文構建的中國區域動態研發CGE模型，基于社會核算矩陣均衡建模方法[36]。該CGE模型包含19個產業部門， 產業部門的劃分主要考慮行業特點和數據連接。模型包括國內、國際2個產品市場，勞動力、實物資本、知識資本3種要素，居民、企業、政府、國外4個經濟主體。

圖1展示了本文CGE模型的主要框架。首先，在產品市場層面，國內企業的產出供給國內市場或出口到國外市場，本文用CES(Constant Elasticity of Substitution)函數形式表示兩者的替代關系。在滿足價值量出清的同時最大化企業利潤，以此確定國內生產產品投放于國內市場和國外市場的比例。同理，國內消費者可以選擇國內生產產品或進口品，以最小化成本為目標，采用相似的方法處理國內生產產品和國外進口品的比例。進出口函數參數的取值參考Zhai和Hertel[37]的工作。其次，在要素市場層面，勞動力和實物資本在各產業的分配，分別受工資率和資本回報率影響。最后，針對各類經濟主體而言，政府收入來源為各項稅收，包括居民和企業的所得稅、商品進口關稅、間接稅。企業收入來源為資本性收入和出口退稅。居民收入來源為工資性收入、資本性收入、轉移支付。限于篇幅限制，本文著重介紹涉及研發投資的部分。

本文在Romer[38]的研發增長模型基礎上，參考吳靜[39]與Buonanno[40]關于知識資本的方程。改進后的生產函數，可以區分公共研發部門知識資本和私人研發部門知識資本(方程1,2)。增加值VA受勞動力L、實物資本存量K、知識資本存量Z驅動。其中為區分公共研發投資和私人研發投資對經濟影響，本文將知識資本存量分為公共研發部門的知識資本存量ZG和私人研發部門的知識資本存量ZV。根據Arrow[1]干中學的思想，工人在生產活動中的經驗累積會帶動工藝的進步，本文模型中將私人研發部門知識資本產出彈性和勞動資本產出彈性緊密聯系在一起。知識資本存量的積累主要依賴上一期研發經費的投入，根據《2013年中國科技統計年鑒》，企業研發經費中92%為規模以上工業企業執行，所以本模型中，私人研發部門的研發活動近似僅體現在工業。

對農業、建筑業、服務業，知識資本主要由公

共研發投資驅動，增加值可表示為：

(1)

對工業，知識資本由公共研發投資和私人研發投資共同驅動，增加值可表示為：

(2)

模型通過研發經費投入、實物資本積累、勞動力結構調整連接前后兩期，實現動態化。對實物資本，t+1期第j個部門的實物資本存量Kj,t+1等于t期的實物資本存量Kj,t扣除折舊部分后加上t期實物資本投資額Isj,t。同理對于知識資本，t+1期第j個部門的公共知識資本存量ZG,t+1、私人知識資本存量ZVj,t+1，分別等于t期的公共知識資本存量ZG,t、私人知識資本存量ZVj,t，扣除折舊部分后，分別加上t期公共研發投資RG、私人研發投資RV(方程3-5)。

利用稻草秸稈為主料的內置式反應堆技術能有效的提高棚內溫度、地溫和二氧化碳濃度，從而加快植株的生長發育，提高作物品質，畝產量提高10%以上，是設施農業生產值得推廣應用的一項好技術。

Kj,t+1=Isj,t+(1-δj)Kj,t

(3)

ZG,t+1=RG,t+(1-δjG)ZG,t

(4)

ZVj,t+1=RVj,t+(1-δjV)ZVj,t

(5)

模型基年為2012年，數據來源于依據《2012年中國投入產出表》編制的2012年社會核算矩陣(Social Accounting Matrix, SAM)。研發投資數據取《中國科技統計年鑒》的R&D經費內部支出；各項稅收取自《中國統計年鑒》的財政數據；勞動力數據來自《中國勞動統計年鑒》，其中制造業勞動力根據城鎮單位就業人數估算；農村和城市居民工資性收入、資本性收入及政府對居民轉移支付，根據《中國統計年鑒》中對居民家庭情況的調查，按比例計算而得；國外投資者收益，運用《中國統計年鑒》資金流量表國外部門財產收入的來源與運用之差計算。其他無法直接從年鑒中獲得的數據，如企業的資本收入、國外儲蓄等作為余項處理，居民工資率、進口品和出口品的世界價格指數等采用校準法計算。知識資本存量初值和實物資本存量初值，用永續盤存法計算[35]。本文模擬時段為2013-2025年。

圖1 研發CGE模型框架圖

三、情景設計和模擬結果

為考察研發投資對宏觀經濟和產業經濟的影響，并進一步對比公共研發部門和私人研發部門的研發投資對經濟增長拉動效應的差異。本文設定了三種情景，①基準情景，此情景中研發經費投入強度按照基準年的實際情況設定。②公共情景，此情景用來模擬公共研發部門研發投資對經濟的影響。此情景中，在基準年公共研發部門研發投資相比基準情景增加1%。③私人情景，此情景用來模擬私人研發部門研發投資對經濟的影響。此情景中，在基準年私人研發部門研發投資相比基準情景增加1%。根據模擬結果觀察公共情景和私人情景各經濟變量相對于基準情景的動態變動情況。

(一)對經濟整體影響

表1呈現了增加公共研發部門或私人研發部門投資的兩種情景下，中國各宏觀經濟變量相對同期基準情景的變動。結果顯示研發投資可以顯著提升經濟產出，這與Guellec[41]、李兵等[26]的研究結論一致。研發投資對經濟的積極影響會隨著時間推進逐漸減弱，且整體上公共研發部門的研發投資比私人研發部門的研發投資對經濟的拉動效果更明顯。增加1%的公共部門研發投資，至2025年的年均GDP相對基準情景提高0.029%。增加1%的私人研發部門研發投資，對年均GDP的提升效果為0.005%。研發投資的加大使得研發部門有更多的經費聘用有更高知識水平的研發人員，采購更先進的科研設備探索新產品和新工藝，或引進和吸收外部技術。通過技術創造和技術復制使得研發部門技術水平提升，進而促進生產率，推動成本曲線右移動，提高勞動資本和實物資本的邊際回報率。關于聯想集團的案例研究也說明了上述過程[42]。一方面，研發投資直接帶動了經濟產出的增長，另一方面，總產出增加后，下一期的實物資本投資和研發投資基數增多，能夠進一步刺激經濟增長，形成良性循環。

同時，得益于工藝的改進，產品質量更高、產出更加多元化、生產成本更低，從而刺激國內消費的增加。公共情景和私人情景下，總需求的年均漲幅分別為0.021%和0.008%。研發活動的增多，也使得國內產品有更強的比較優勢，在國際市場更具競爭力，進而吸引大量的海外訂單，拉動出口的增加[43]。如表1所示，兩種情景對比下，研發投資對出口的拉動效應在私人情景下衰減得更快。其原因在于技術的非排他性和非競爭性，私人研發部門的研究成果相比于比公共研發部門的研發成果，其技術復制門檻更低。企業的技術優勢在較短時間內被國外同行追趕，使得技術優勢消失[44]，最終導致私人研發部門投資對出口的沖擊效應迅速減弱。

模擬結果顯示，公共研發部門的研發投資產出彈性高于比私人研發部門，兩類研發投資對GDP影響的差距尤其明顯，達到五到七倍。這與Amon等[45]，Akcigit等[46]得到基礎研究比應用研究對經濟增長貢獻更大的結論相似。同等幅度研發投資沖擊下，研發經費投入在公共研發部門可以獲得更大的經濟回報。Bush[47]提出基礎研究、應用研究、產品開發的線性創新模式，公共研發部門承擔的基礎研究是私有研發部門試驗發展研究項目的前提。企業技術應用所依賴的基礎性原理和產業核心技術的突破，均依賴于基礎研究的投入[15]。實證研究也證明基礎研究投入顯著影響著企業的全要素生產率[48]。

表1 不同情景下宏觀經濟變動情況(%)

同時，上述結果也側面反映了私人研發部門對研發經費使用的相對低效性。《中國科技統計年鑒》統計的研發經費內部支出由兩項目構成，分別為日常性支出和資產性支出。其中日常性支出包括人員工資和日常行政管理，資產性支出主要用于儀器設備的采購。所以研發活動帶來的增加值，同樣受研發相關人力和研發相關實物資本驅動[35]。首先從人力投入角度，公共研發部門研究人員受教育程度普遍高于私人研發部門。公共部門碩士及以上學歷的研發人員占比54.8%，而這個比例在私人研發部門僅為8.4%。科技研究是智力活動，極度依賴科研人員的知識儲備和創新能力。史欣向等[49]的研究也證明了科研人員學歷水平與科研產出貢獻成正比。其次，從實物資本投入角度，公共研發部門將更多的經費用于購買科研設備，而先進的科研設備是高技術產出的基礎和助推器。公共研發部門將23.0%的研發經費用于資產性支出，而私人研發部門的資產性支出比例僅為11.8%。私人研發部門的研發經費結構中，日常性支出嚴重擠出了資產性支出，也導致了同等研發投入下私人研發部門的技術回報比公共研發部門低。再者，從人員考核機制角度，公共研發部門以論文和專利為導向，而私人研發部門對研發人員的產出難以用短期業績指標進行合理的量化考核[50, 51]。也側面反映了私人研發部門產出低效的可能性。最后，為了鼓勵企業的研發積極性，政府出臺研發經費支出抵扣企業所得稅的相關政策，也不排除企業為了避稅而將無關費用計入研發經費，從而造成了私人研發部門經費額的虛高。

(二)對產業經濟影響

公共研發部門或私人研發部門研發投資的增加，對各產業產出均有正向影響。與GDP的變動情況相似，公共研發投資比私人研發投資對各產業產值的提升效應更明顯。尤其對農林牧副漁產業、建筑業、服務業，公共部門的研發優勢更加明顯。第一產業、第三產業由企業資金支持和執行開發的研發項目較少，主要依賴科研機構和高等院校主導其產業科技創新。

公共研發部門的研發投資對農林牧副漁業、基本金屬及制品業、建筑業的產值拉動效果最明顯，至2025年漲幅均超過0.020%。其次為采礦業、造紙印刷和文教體育用品業、化學及化工制品業、交通運輸設備業、電器電子和光學設備業、儀器儀表制造業、電力燃氣及水的生產和供應業，產值將增長0.015%左右。整體上，其提升效果與產業自身原有增速呈負相關關系。發展水平越高的行業，其各項投入要素包括知識資本的邊際產出更低，弱化了單位研發投資帶來的經濟回報。私人研發部門的研發投資對采礦業、紡織服飾制鞋業、木材加工品和家具業、造紙印刷和文教體育用品業、電器電子和光學設備也的經濟產出的正向作用最顯著，提升比例達到0.005%以上。上述行業目前多為勞動密集型或資本密集型，自身技術水平基礎較差，尚未出現明顯的拖出效應[52]，所以研發投入的邊際產出更高。

在增加公共研發投資或私人研發投資的情景下，各產業工資率均將增加。追加研發投資帶動的技術進步提高了人力資本積累和勞動生產率，使得單位勞動要素的投入能夠得到更多的產出，直接體現為勞動力工資率的提高[53]。所以，公共研發部門的研發投資比私人研發部門的研發投資，能更明顯地促進工資率的上漲。公共情境下，技術進步更快，勞動生產率提高更多，工資率上升亦更快。工資性收入是居民收入的主要來源，工資率的上漲將直接帶動居民收入和居民儲蓄的提高。居民收入提高，能夠進一步刺激勞動力的生產積極性，有利于更多的產出。

對大部分制造產業部門，私人研發部門研發投資的增加，能夠提高經濟效率，進而降低國內產品成本，有效控制物價，并抑制通貨膨脹發生的可能。但對于采礦業、石油煉焦產品和核燃料加工品業、非金屬礦物制品業、電力燃氣及水的生產和供應業為代表的能源相關行業價格出現漲幅。中國目前正在向綠色經濟轉型，近年來大力探索和推廣使用清潔能源，此類創新不僅僅是以經濟價值導向，且相關問題的突破需要大量人力財力的投入。在這種轉型過程中一定程度上以犧牲相關產品價格為代價，將部分研發成本轉嫁到有消耗關系的相關產業和終端產品消費者，而公共研發投資會削弱此類轉嫁情況，并未帶來價格上升。

表2 2025年不同情景下產業經濟變動情況(%)

增加公共研發部門投資的情景下，國內制造業產品價格均比私人情景下更低，這得益于公共研發部門的知識資本產出彈性更高。但對農林牧副漁業和服務業，在公共情景和私人情景下，商品價格的變動卻有著方向上的不同，兩種情境下農產品價格的差異尤其巨大。私人情景下，農產品價格將緊縮0.003%，服務產品價格將下降0.001%。而公共情景下，農產品價格將上漲0.031%，服務產品價格將增加0.007%。一方面，相比于其他工業行業，農業和服務業更加依賴勞動力，公共情景下勞動力的工資率上漲更快，也將推動農產品和服務產品的成本上升，進一步推高產品價格。另一方面，公共情景下技術進步更快，也加速了中國工業化進程，使得更多農村居民和低端服務業從業人員轉向工資率更高的制造業[54]，勞動要素供給的下降將進一步加劇農產品和服務產品的價格壓力。

四、研究結論及政策建議

本文改進的知識型生產函數可以區分公共知識資本和私人知識資本，并將其嵌入動態CGE模型，分別對公共研發部門和私人研發部門的研發投資進行正向沖擊，分析其對宏觀經濟和產業經濟的影響。研究結果表明：(1)研發投資對宏觀經濟有顯著的正向作用，推動總產值增長、降低物價水平、拉動內需和出口、提升居民福利。(2)公共研發部門和私人研發部門執行的研發經費對經濟貢獻存在差異，公共研發投資比私人研發投資對經濟增長的影響更明顯，如對GDP 拉動效果的差異達五倍。(3)研發投資對不同產業的作用不同，采礦業、造紙印刷和文教體育用品業、基本金屬及制品業等低知識密度行業，在兩類研發部門投資下增長更明顯。

本文研究表明，研發經費的投入對經濟增長有突出的正向作用，研發投資應得到國家戰略層面的支持。進一步通過技術革新，使更多的國內消費者從進口品轉為品質更高、價格更低的國內產品，從而有效拉動內需。用生產率的提高加強本國產品的比較優勢，實現從依賴人口紅利的勞動密集型行業出口優勢向依靠技術壁壘的知識密集型行業出口導向的轉變[55]。只有全要素生產率的提高，才能使中國在勞動成本日趨上升且資本回報率逐漸下降的不利環境下，避免陷入中等收入陷阱與比較優勢陷阱[56]，順利完成工業化進程，并邁入發達國家行列。

本文研究發現，公共研發部門的投資回報率明顯高于私人研發部門。中國的科技戰略強調以應用為導向[57]，目前的公共研發占比嚴重低于國際平均水平。政府對基礎研究投入尤其薄弱，投入強度不及發達國家的三分之一，而基礎研究是創新源頭和知識基礎，有孕育新興行業的巨大潛力。對基礎研究的忽視，將制約中國經濟的長期持續發展。因此，研發經費的部門配置結構亟待調整，政府對高等院校和研究機構財政支持力度的進一步加強是十分必要的。鼓勵企業對公共研發部門進行資金支持，實現資源的有效配置和成果的合理轉化。能夠有效提高單位研發經費的全社會總回報，為經濟增長提供長期發展的驅動力。

同時，針對私人研發部門的產出低效問題。一方面應提升企業研發部門人力資源質量，可以通過聘用高學歷人才的直接方式，也可以通過與高校、研究所合作的間接方法[58]。另一方面，借助財稅政策引導企業調整其研發經費的內部支出結構，避免研發人員工資擠出資產性支出的現象。同時推進企業研發人員的量化考核體系，使新產品和新技術更加市場導向化。

不同產業對研發投資的敏感度不同，對兩類研發部門知識資本的產出彈性表現亦有差異。從經濟回報角度，不應忽視對農林牧副漁業、采礦業、造紙印刷和文教體育用品業、基本金屬及制品業、建筑業的科研投入。低知識資本密度行業中研發投入帶來的經濟產出更高。同時，不同產業傾向的研發投資分配政策如何影響整體經濟和產業經濟，值得進一步研究。