異質性R&D、政府支持與能源強度

冉啟英，徐麗娜

(1.新疆大學創新管理研究中心，新疆烏魯木齊830047；2.新疆大學經濟與管理學院，新疆烏魯木齊830047)

自“十一五”規劃我國將節能減排作為約束性指標以來，雖能源強度呈下降趨勢，但能源總需求量仍持續走高。《BP世界能源統計年鑒2018》顯示，2017年中國能源消費增長3.1%，連續17年成為全球能源消費增量最大的國家。《2018年國內外油氣行業發展報告》指出，2018年我國石油對外依存度高達69.8%，能源供需矛盾日趨尖銳。同時，能源低效使用對我國生態環境帶來嚴重挑戰[1]。為進一步降低能源強度，突破能源環境約束，實現經濟與能源、環境的可持續發展，黨的十八大以來，我國就提出“能源革命”的戰略思想。在《能源生產和消費革命戰略(2016—2030)》中指出，2020年能源強度要比2015年下降15%，2030年要達到世界平均水平。依靠創新要素投入促進能源效率提高已成為保障國民經濟行穩致遠的重要手段，2019年“兩會”將“堅持創新引領發展，培育壯大新動能”作為轉變發展動能、實現經濟高質量發展的重要方式，并相繼實施“萬眾創新”和“中國制造2025”等創新戰略，鼓勵加大研發投入力度。阿吉翁等[2]研究發現，不同類型創新活動在研究目的、擁有的研發資源等方面存在差異，若將研發投入視為同質，將導致誤導性政策建議。基礎研究和應用研究以創造新知識為目的，并不直接作用于生產技術，而試驗發展以應用節能知識研制新產品、開發新系統和新管理模式為目的，二者對能源強度的影響可能不同。政府作為技術創新體系中的重要構建者，掌握了大量科研機構、高等院校等科研資源，可根據能源戰略需求配置科研資源，有效彌補市場機制的不足。在不同創新活動中，政府支持的作用機制與影響效果亦可能存在差異，唯有厘清政府對不同創新活動的作用邊界，才能更好地實現科研資源配置的最優化。現有研究并未厘清異質性R&D、政府支持與能源強度的內在關聯，為此，本文采用空間計量模型和門檻面板回歸模型深入探討三者的本質聯系，為通過政府精準支持創新活動降低能源強度尋求對策，具有重要現實意義和理論價值。

1 文獻綜述

梳理相關文獻可知，能源強度的影響因素可分為三類：一是結構因素，如產業結構和能源消費結構[3-4]；二是制度因素，可以分為國外制度因素如FDI和進出口貿易等[5-6]，國內制度因素如市場扭曲和信息化等[7-8]；三是技術進步，并進一步細分為自主研發和技術引進[9]，或分為中性技術進步和有偏技術進步等[10]。雖然有學者認為能源效率改善具有“回彈效應”[11]，但是大部分學者肯定了技術進步是改善能源效率的主要推動力[12]。

作為技術進步的主要來源，R&D投入是降低能源強度的重要途徑。王班班等[13]研究發現R&D水平溢出效應可降低能源強度。姜彩樓等[14]認為企業和政府研發支出對能源效率影響效果具有差異性。不同研發主體的研發動機、掌握的研發資源存在巨大差異，不能將所有創新活動視為同質[2]。當前關注異質性R&D的研究大致可以分為三類：第一類將企業創新活動分為產品創新和工藝創新[15]；第二類利用不同專利反映技術研發成效[16]；第三類將R&D投入細分為應用研究、基礎研究與試驗發展[17-18]，考慮到基礎研究和應用研究均以創造新知識為目的，部分學者將兩者歸為一類，探究其與試驗發展活動的不同[19-20]。囿于前兩類數據的適用性和可得性，本文參用第三類文獻中關于R&D投入的分類方法。

中國科技基礎較為薄弱，僅通過市場機制難以實現研發資源的最優配置，需要政府結合現實戰略需求發揮引導作用[21]。然而，考察創新活動中政府支持作用的文獻，既沒有在異質性R&D視角下以研發投入對能源強度的影響為研究對象，也沒有探究通過政府支持降低能源強度的具體路徑。部分學者基于經濟發展的現實需要，直接探究政府精準支持的必要性。孫早等[22]認為只有增強政府對基礎研究的支持力度才能提高自主創新能力。洪銀興等[23]強調政府對科學研究支持的重要性，認為只有當政府給予足夠的引導性資金支持，方可推動創新驅動由外生向內生的轉變。近期的研究如張輝等[24]、余明桂等[25]、葉祥松等[20]等普遍認為政府支持對試驗發展的作用效果較為復雜。然當前鮮有研究將兩類研發活動引入統一框架，探究政府支持對其影響機制的不同。

通過梳理文獻可知，已有研究仍存在以下不足：(1)雖有部分學者選取R&D投入作為技術進步的代理指標，實證分析技術進步對能源強度的影響，但是這些文獻均未考慮技術進步的具體實現路徑——不同創新活動對能源強度的作用機制；(2)缺乏基于異質性R&D視角探討政府支持不同創新活動對能源強度的影響是否存在差異，難以判斷政府支持是否有利于提升能源效率。鑒于此，本文基于異質性R&D視角，采用SDM、SAR、SEM三種空間計量模型對科學研究與試驗發展對能源強度的影響效果進行實證檢驗，其次通過引入交互項深入考察政府支持兩類創新活動對降低能源強度的不同作用效果，進而運用面板門檻回歸模型探究政府支持在科學研究和試驗發展中的非線性影響機制，為通過政府精準支持降低中國能源強度提供明確的理論依據與相應政策建議。

2 模型設定與數據來源

2.1 能源強度決定模型

為考察科技創新活動對能源強度的影響機理，本文借鑒包含資本(K)、勞動(L)、能源(E)和原材料(D)等生產要素的Cobb-Douglas函數以及Fisher-Vanden等[26]相關研究，基于相應成本模型推導能源強度決定函數模型：

(1)

其中，i為各省市，A為技術水平，P表示投入要素價格，τ代表投入要素的價格彈性，Y是產出水平。

基于謝潑德引力(Shephard’s Lemma)，成本函數關于能源價格的偏導數即為能源需求量，由(1)求得省能源需求量(Ei)：

(2)

假設，

(3)

根據研究類型的差異，R&D活動可分為基礎研究、應用研究和試驗發展。其中，基礎研究和應用研究可通過調查、實驗和試制等途徑為新節能產品的研發提供理論依據，長期持續的理論研究，不僅有利于實現核心節能技術的突破，還表現為學習、應用及改進新技術能力的提高，本文將兩者歸為一類，統稱科學研究；試驗發展可基于已有知識開發新節能產品、形成新服務，對能源效率存在直接影響。式(3)表明，能源強度由技術進步和能源相對價格決定，基于此，考慮科學研究和試驗發展作為技術水平指標，將技術水平設定為：

(4)

其中，RES是科學研究，DEV為試驗發展，根據Hu等[27]設定f(·)為：

(5)

將式(4)和(5)帶入(3)，并對式(3)兩邊同時取對數，可得各省能源強度決定模型：

(6)

2.2 空間計量模型

考慮到能源強度存在顯著空間異質性和空間依賴性，若忽略空間因素可能導致解釋變量的邊際效應估計存在偏誤[28]，本文借鑒Anselin[29]提出的空間計量分析法，其一般形式為：

(7)

其中，Yit是被解釋變量，Xit由所有解釋變量構成，ωit表示空間權重矩陣，ai和vi分別為空間和時間固定效應，是模型的可選項，εit是隨機誤差項。

本文選取能源強度(EI)作為被解釋變量，核心解釋變量為科學研究(RES)、試驗發展(DEV)，控制變量包括對外開放度(OPEN)、投資率(INV)、人力資本(HUM)、產業結構(IND)和能源相對價格(EP)。

若φ和γ同時為0，則是空間自回歸模型(SAR)：

若ρ和φ同時為0，則為空間誤差模型(SEM)：

若γ僅為0，則是空間杜賓模型(SDM)：

其中，i為第i個省市，囿于西藏數據缺失嚴重予以剔除，合計為30個省，t表示時間，本文考察期為2000—2016年。考慮到研發投入對能源強度的作用具有滯后性，此外本文參考葉祥松等[20]的研究結論，參用白俊紅等[30]的方法，構建科學研究和試驗發展的無滯后和依次滯后3期4種模型。

為進一步檢驗政府支持是否有利于發揮不同創新活動對能源強度的抑制效應，在SAR、SEM與SDM中引入交互項，以SAR為例構建式(11)和(12)。

2.3 變量說明及數據來源

結合前文的理論分析及相關研究，本文將科學研究、試驗發展、能源相對價格作為解釋變量引入能源強度回歸模型中。此外，產業結構[4]、對外開放度和投資率對能源強度具有較強的解釋力度[28，31]，因此本文將三者納入分析模型。各變量的原始數據來自《中國能源統計年鑒》《中國科技統計年鑒》、各地區統計年鑒及國家統計局發布的相關信息，個別缺失的觀測值利用線性外推法補齊，變量說明見表1。

表1 變量說明及統計性描述

3 實證結果與分析

3.1 能源強度空間依賴性檢驗

為檢驗能源強度的空間相關性和相關程度，采用Global Moran I指數來判別。Moran I的計算公式如下：

本文采用0-1地理鄰接矩陣，表2為地理權重矩陣下2000—2016年我國30個省市能源強度的Moran I值及其顯著性水平。

表2 能源強度的Moran I指數

注：***、**和*分別表示在1%、5%和10%的水平上顯著。下表同。

由表2可以看出，2000—2016年各省市能源強度的Moran指數均為正且至少通過了10%的顯著性檢驗，表明我國30個省、市和自治區的能源強度在地理空間上表現出顯著的正相關，這也說明采用空間計量模型較合適。

各地區的空間相關性可由局部莫蘭指數(anselin local Moran I)來檢驗，公式如下：

(14)

3.2 科學研究與試驗發展對能源強度的影響

運用stata15.0，采用極大似然估計法對式(8)、(9)和(10)進行參數估計，Hausman檢驗均拒絕隨機效應，估計結果見表3。限于篇幅，本文省略了SAR估計結果的報告。由表3可知，SDM、SEM兩種空間估計方法下，科學研究與試驗發展的回歸系數和顯著性都很接近，表明估計結果具有較好的穩健性。

表3的估計結果較為直觀地顯示了中國R&D投入的異質性，科學研究投入對降低能源強度無顯著影響，而試驗發展投入則不利于能源效率的改善，且會持續一段時間。在當期和滯后各期內科學研究對能源強度無顯著影響，原因可能是多方面的：(1)科學研究投入雖然能創造新知識，但轉化為現實節能技術、新產品存在較長的時滯，且不僅受到科技和理論認知水平、應用能力、關聯技術發展水平等諸多因素的制約，也受市場風險、科技體制的認同多重因素的影響，研發風險較大。(2)科學研究以高等院校和研究機構為主，長期以來科技成果轉化率較低。《中華人民共和國國家知識產權局2017年度報告》指出，我國高校研究成果轉化率僅為11.4%，大量科研成果不能轉化為現實生產力推動技術進步，其研發投入也難以通過技術進步改善能源效率。(3)高等院校和研發機構并非能源生產和消費的主要部門，也非污染物的主要來源，環境規制難以對其產生約束或激勵，造成研發活動的節能減排導向不足，科學研究也就難以通過節能技術的研發促進生產率的提高。

圖1 分省空間相關性檢驗的Moran散點圖

導致試驗發展投入正向影響能源強度的原因在于，能源低效利用誘發的生態環境惡化問題日益嚴峻，環境保護和能源革命已凸顯成為重要的民生問題。在歷經了“十一五”和“十二五”兩個時期的強制性節能減排后，“十三五”以來國家繼續施加降耗環保高壓，面對日益嚴格的規制壓力，但又受制于薄弱的研發基礎，我國企業創新長期以技術模仿與產品仿制為主[20]，節能減排核心技術嚴重缺位。近年來我國經濟飛速發展，成為僅次于美國的第二大經濟體，與發達國家的技術差距逐漸縮小，技術模仿成本日益攀升，而企業又無力承擔高額研發成本[34]，由于缺乏原創核心技術，仿制產品在減排性能與消費者認同方面均無明顯優勢，難以實現增加收益或減少能耗的目標，因而能源效率并不因試驗發展投入的增加而得到改善。宏觀層面表現為，長期以來中國企業形成了對技術引進的路徑依賴，引進技術擠出大量生產性投入卻存在嚴格技術壁壘，大部分資金用于引進技術的本土化改造而非形成原創性知識產權，研發投入長期處于較高水平，最終導致能源強度與試驗發展投入的負向關系。

表3 科學研究與試驗發展對能源強度的影響

表3(續)

注：[]內為相應P統計值，下表同。

3.3 政府支持科學研究對能源強度的影響

表4顯示當期科學研究與政府支持的交互項對能源強度的影響方向和顯著性水平并未改變，而在滯后1期到3期至少在10%的顯著性水平為正，說明政府支持是發揮科學研究對能源效率改善作用的重要條件，也進一步表明科學研究對降低能源強度的促進效應存在時滯。中國在推動科技創新與綠色發展的深度融合成果斐然，長期以來，中央政府以促進產業結構升級、實現資源依賴向創新驅動轉型為主要工作目標。國家能源局局長吳新雄在“十三五”能源規劃工作會議上提出“大力推進能源節約，提高能源效率”，為我國能源發展指明了方向。十九大報告進一步提出“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。根據節能減排的重大需求，政府逐步落實了“中國制造2025”“973計劃”等多個國家科學研究戰略，通過精準支持著力引導科學研究積極為創新驅動和綠色發展服務，有效發揮了科學研究對能源效率的改善作用。

在控制變量保持一致的條件下，在當期與滯后各期的模型中，試驗發展投入與政府支持的交互項均不顯著，估計結果未在文中列示，若感興趣可向作者索取。

表4 政府支持與科學研究對能源強度的交互作用

3.4 進一步討論

由前文研究可知，政府支持與兩類科技創新活動的交互作用存在顯著差異。這種調節作用的異質性是否與政府支持的力度有關？不同支持力度下，其調節機制如何？借鑒Hansen提出的面板門檻回歸模型，以科學研究和試驗發展分別作為門檻依賴變量，政府支持為門檻變量，構建門限模型：

其中，I(·)表示指示函數，c為具體的門檻值，其他變量定義同前文。門檻效應的存在性檢驗結果見表5，科學研究和試驗發展的單一門檻至少通過了1%顯著性水平的檢驗，而雙重門檻均不顯著，表明政府支持均存在顯著的單一門檻效應。為進一步考察門檻估計是否有效，借助似然比函數圖(圖2)說明門檻估計值和95%置信區間。當似然比統計量LR為0時，科學研究和試驗發展對應的政府支持門檻值分別為0.679、0.027，置信區間為[0.648，0.684]、[0.026，0.035]，門檻有效性檢驗通過。

表5 非線性檢驗結果

注：BS次數是指采用Bootstrap反復抽樣的次數。

圖2 門檻估計值與置信區間

表6列示了以政府支持為門檻變量的模型估計結果。對于科學研究，當政府支持力度低于門檻值0.679，科學研究對能源強度的影響不顯著，而當這種支持力度跨越門檻值時，科學研究對能源強度的抑制作用增強為0.208，且通過了1%的顯著性檢驗。換言之，政府對科學研究長期、大力的支持是科學研究降低能源強度的重要條件。可能的原因在于：其一，科學研究需要大量資金持續投入，且能否成功轉化為現實生產力存在較大不確定性，科研收益還無法內部化，高風險使企業難以自主開展研發活動。其二，政府結合當前節能減排需求布局重大科技攻關項目，對研發主體給予持續穩定的資金支持，取得了一批具有自主知識產權的科研成果，不僅實現了核心技術的重大突破，補齊了節能技術短板，還通過長期持續性知識積累提升了學習、應用及改進新技術的能力，為傳統模仿創新向消化吸收再創新提供了有力支持。

當政府支持力度超過0.027，試驗發展投入對降低能源強度的抑制作用由0.078增大為0.111，且顯著性水平也進一步提高，說明合理范圍內的政府支持，可以弱化試驗發展對能源效率的負向影響。可能的原因是：(1)由于政府官員任期較短，具有短期目標導向的地方政府傾向于選擇節能技術產出多、速度快的企業進行研發扶持，導致企業選擇質量不高的策略性創新，抑制了試驗發展對能源效率的改善作用。(2)政府過度支持強化了企業對技術引進的依賴性，使試驗發展成本居高不下。由于技術研發存在較大風險，政府資金直接支持將降低技術引進成本，對引進技術進行仿制變得有利可圖。

總之，科學研究才是降低能源強度的主要力量，政府支持試驗發展即使保持在合理范圍，也僅能減緩其對降低能源強度的抑制作用，并未改變試驗發展對能源效率的負向影響。

表6 政府研發支持的門檻回歸結果

注：()內為t統計量。

4 研究結論與政策啟示

本文采用2000—2016年省際面板數據，運用空間計量模型，首先考察了科學研究與試驗發展兩類研發活動對能源強度的直接影響，結果發現科學研究在短期內對降低能源強度無顯著影響，而試驗發展對降低能源強度存在顯著抑制作用；其次，本文探究了政府支持與兩類研發活動的交互作用對能源強度的影響，研究結果表明政府支持是科學研究發揮能源效率改善作用的重要條件，而對于試驗發展，其調節作用并不明顯；進一步通過構建面板門檻回歸模型，深入探究政府支持存在異質性的原因，發現當政府支持力度超過門檻值時，科學研究方對能源強度產生顯著負向影響，盡管政府直接支持試驗發展對降低能源強度無促進作用，但政府適度支持，可弱化試驗發展對提高能源效率的抑制作用。

本文研究具有多重啟示：(1)為盡快降低能源強度，必須正確發揮政府的支持作用。政府應側重支持投入大、風險高的科學研究，對于試驗發展，最好放手于市場，在合理范圍內助推試驗發展由模仿創新向消化吸收再創新與原始性創新的轉變。(2)政府應立足我國能源危機重重的現實背景、結合當前節能降耗的迫切需求，運用科技計劃和專項基金等形式，引導公共研究機構聚焦先進設備、工藝流程、技術與管理等相關研發，強化科學研究的節能偏向，在部分節能降耗的前沿領域形成科技優勢，反哺節能試驗發展，同時，深化高等學校、科研機構等公共研發機構的科研評價和科技成果轉化激勵等機制改革，改變我國目前科學研究成果轉化率較低的現狀，充分發揮科學研究投入對能源效率的積極作用。(3)政府對試驗發展的支持力度須控制在合理范圍。政府應著進一步深化公共研發機構與企業的產學研相融合，打造協同創新模式，而非一味給予創新補貼、減免稅收等優惠政策，只有這樣才能打破原有的技術引進與仿制創新模式，將核心技術掌握在自己手中。