長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡演化研究

王濟干，高嘉皖

(河海大學商學院，江蘇南京 211100)

2018年，習近平總書記在推動長江經濟帶發展座談會中指出，堅持生態優先是推動長江經濟帶發展的前提。長江經濟帶發展速度快，經濟實力強，逐漸成為我國經濟重心和活力所在。但隨著城鎮化和工業化進程加速，高強度、大排放量的污水廢水使得長江經濟帶面臨嚴峻的水質性缺水和生態環境破壞等問題[1]。2020年4月，國家發展改革委、財政部、住房城鄉建設部、生態環境部、水利部聯合印發的《關于完善長江經濟帶污水處理收費機制有關政策的指導意見》指出，污水處理是水污染防治的關鍵環節，是推動長江經濟帶生態優先的重要舉措，同時提出完善長江經濟帶污水處理收費機制，發揮價格杠桿作用，倒逼生產生活方式轉變。更嚴格的政策為污水處理行業帶來新一輪機遇和挑戰，擁有更好適應政策需求的污水處理技術的企業將迎來正面紅利和發展機會。因此，技術創新成為推動污水處理產業發展的關鍵。

知識經濟時代，激烈的市場競爭、復雜的創新活動、有限的內部創新資源以及充滿不確定性的環境，都會導致企業、學研機構等創新主體在獨自創新時承擔無法預測的風險和成本。《關于構建市場導向的綠色技術創新體系的指導意見》強調，要推動企業、學研機構等主體協同創新，并構建企業主導、政產學研用相結合的產業技術創新聯盟，推動產業發展。產學研合作創新已成為加快科技創新步伐、提高創新效率的重要方式。

1 研究綜述

創新網絡這一概念最早由Freeman[2]提出，隨著進一步發展，從產學研合作視角研究創新網絡逐漸得到學術界的廣泛關注。產學研合作創新網絡是企業、高等院校和科研機構等創新主體為獲得創新資源、降低風險和成本、提升創新能力，在一定相互依賴基礎上通過正式或者非正式的關聯方法以網絡組織形式運作，從事創新活動。產學研合作的本質是通過異質性主體間的知識流動和資源共享以實現新知識的創造與增值[3]。目前，針對產學研合作創新網絡，學者就網絡結構、演變模式等問題進行了廣泛且深入的研究。從已有文獻來看，主要內容涉及3個方面。

a.產學研合作創新網絡特征研究。由于研究單位的不同，學者主要從個體網和整體網兩個層面對網絡結構進行研究：個體網主要研究局部子網絡的結構特征，整體網研究包括中心性、凝聚性等。Carnovale等[4-6]以特定創新主體構建產學研合作網絡，從微觀層面運用結構洞、中心度等指標對結構特征、節點異質性等進行研究。周涵婷等[7-8]運用網絡密度、平均路徑長度等指標研究了整體網絡結構特征。Herstad等[9-11]分析了合作網絡的小世界性，指出合作網絡具有復雜網絡的特征。

b.產學研合作創新網絡的演化及運作機制研究。Ahokangas等[12-13]提出了網絡時間演化模型，研究不同時間階段合作網絡動態演化規律。Lv等[14-15]從節點類型、細分行業類別和地理位置等視角對合作創新網絡演化有序性以及發展階段進行研究。Tanimoto等[16-17]通過分析合作網絡的無標度網絡、擇優連接性等特征研究合作網絡的空間演化規律。

c.產學研合作創新網絡特征對產業、創新主體等創新水平和發展的影響。曹潔瓊等[18-19]分析了產學研合作創新網絡結構特征對高校、企業等主體創新績效的影響。曾德明等[20-21]基于技術生態位理論，研究合作網絡結構、穩定性與企業等微觀主體以及產業的技術生態位之間的關系。

通過梳理相關文獻發現，國內外學者已經在產學研合作網絡領域進行了深入研究。在研究網絡演化時，多數學者更關注整體網絡或個體網絡某一層面的演化，但將網絡整體結構與微觀主體結合分析會使研究更加全面。同時，現有基于專利數據對污水處理產業的研究，多是從技術視角利用專利計量方法，極少關注污水處理產業的產學研合作。因此，筆者基于聯合申請專利數據，運用社會網絡分析工具UCINET對長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡的微觀主體位置和整體網絡結構演化進行分析：一方面，從產學研合作網絡視角來豐富污水處理產業領域的研究；另一方面，初步探討污水處理產業產學研合作創新網絡演化機制，以期為提高創新效率，促進污水處理產業發展升級提供建議。

2 研究數據與方法

2.1 數據來源

長江經濟帶(上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南和貴州)11個省市的專利數據來源于國家知識產權局官網“專利檢索及分析”平臺(http://pss-system.cnipa.gov.cn)。按照《國際專利分類表》中IPC分類，污水處理技術專利的IPC分類號包括C02F(水、廢水、污水或污泥的處理)和E03F(下水道、污水井)。申請專利中發明專利的創新性具有較高代表性，通過檢索發現2000年以前聯合申請發明專利數量極少，因此研究對象確定為2000—2019年長江經濟帶污水處理產業產學研聯合申請發明專利。在檢索平臺邏輯檢索框輸入申請日期、國省代碼、申請(專利權)人包括產學研三方機構名稱關鍵詞的交叉組合，得到聯合申請的專利數據，最終通過篩選得到專利數據1 536條。

2.2 研究方法與指標

對長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡演化進行分析，首先利用社會網絡分析軟件UCINET繪制不同年度的網絡拓撲圖進行可視化分析，然后計算相關網絡結構指標進行結構演化分析。產學研合作創新網絡由作為節點的創新主體和其間的聯結所構成，網絡凝聚性、中心性等結構特征對節點行為以及網絡演化具有重要影響[22]。部分學者研究創新網絡時對網絡進行量化，并利用結構指標具體說明。在網絡結構指標選取上，通常使用網絡密度、平均路徑長度和聚集系數對網絡凝聚性進行量化[23-25]，中心度和中心勢則是衡量網絡中心性最直接有效的指標[26-28]。因此，選取網絡密度、平均路徑長度、聚集系數分析網絡凝聚性，利用度數中心勢和中間中心勢分析網絡中心性，同時通過度數中心度和中間中心度分析節點位置特征，各個指標的含義如表1所示。

表1 網絡結構指標計算公式及其含義

3 長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡構建

3.1 聯合申請專利和創新主體基本情況分析

聯合申請專利數據中申請(專利權)人即為參與產學研的創新主體，收集的每條專利數據中，申請(專利權)人至少包括產、學、研中兩個異質性主體。為了解長江經濟帶污水處理產業產學研合作基本情況，對2000—2019年聯合申請專利數量和創新主體數量進行統計(圖1)。

圖1 聯合申請專利數量和創新主體數量統計

通過統計可以發現：2000—2019年聯合申請專利和創新主體的數量呈總體上升趨勢，長江經濟帶污水處理產業產學研合作趨勢發展良好。產學研合作專利數量的增長具有較明顯的階段特征，據此將其劃分為3個階段：第一階段為初期起步階段(2000—2008年)。在起步階段，企業、高校和科研機構三方創新主體通過合作聚集，從獨立創新轉變為合作創新模式，此階段主體較少，聯合申請專利數量每年都低于30。第二階段為緩慢發展階段(2009—2013年)。2009年聯合申請專利數量從2008年的28個增加到60個，可能原因是2008年國務院發布了《節能減排綜合性工作方案》。同時，《“十二五”節能減排綜合性工作方案》也對污水處理提出了具體要求。第三階段為快速發展階段(2014—2019年)。2013年10月，國務院發布文件《城鎮排水與污水處理條例》，強調加強對城鎮排水與污水處理的規劃與建設。2015年的《水污染防治行動計劃》和2016年的《國家創新驅動發展戰略綱要》，都指出要加強水污染防治。此背景下，該階段聯合申請專利數量由2014年的129個增加至2019年的270個，由此表明合作創新能力不斷提升，主體之間聯系加深。其中，2017年主體減少但專利數量仍增加的可能原因是，2017年之前已經合作過的主體加深合作，并在合作領域取得技術進步和創新成果增加。

為進一步梳理長江經濟帶不同地區產學研合作聯合申請專利的情況，按照省域進行分類，對11個省市的聯合申請專利數量進行統計(圖2)可知，經濟比較發達的地區，如江蘇和上海在污水處理產業聯合申請的專利數量較多，其中江蘇聯合申請專利數最多，占長江經濟帶總申請量的37.4%。同時，不同地區的聯合申請專利數量差距較大，最多的省份是最少的21倍多，說明不同地區污水處理產業產學研合作存在差距，發展不平衡。

圖2 長江經濟帶11省市聯合申請專利數量

通過對長江經濟帶11省市“十二五”和“十三五”時期城鎮污水處理投資總額統計(圖3)發現，隨著時間推進，各省市在污水處理產業所投入的資金均有所增加，產業規模逐漸擴大，其中江浙滬地區初期投資多，新增投資也相對較多，產學研聯合申請專利數量排在前列。

圖3 長江經濟帶11省市“十二五”和“十三五”城鎮污水處理投資額

3.2 產學研合作創新網絡可視化分析

以企業、高校、科研機構等創新主體作為節點，主體間合作關系作為節點間聯結，選取2000年、2009年、2014年和2019年4個時間點繪制網絡拓撲圖。其中，節點方塊大小與主體在網絡中所處位置成正比，連線粗細代表合作頻次。從圖4可以看出，高校逐漸成為長江經濟帶污水處理產業產學研合作網絡中的核心創新力量，企業次之，少數科研機構具備明顯的中心性，表明創新主體之間發展不平衡。

(a) 2000年

2000—2019年長江經濟帶污水處理產業合作網絡創新主體數量明顯增加，規模逐漸擴大。2000年不具有明顯網絡特征，呈現少節點零星形態。主體主要以獨立創新模式開展活動，此時處于合作創新聚集體萌芽階段。2009年創新主體數量增多，不同主體間聯系增加，同濟大學、浙江大學等高校逐漸占據核心位置。較2000年，拓撲圖更為密集，開始出現核心節點，雖然節點開始呈現多元化特征，出現了相對簡單的小型子網絡，但是子網之間獨立分散，網絡整體的通達性不高，呈現“多節點零散子網絡”的形態。2014年創新主體數量增加到108個，主體間合作次數明顯高于前面年份。核心節點數量增加，但網絡圖仍保持“多節點零散子網絡”的形態，說明2009—2013年產學研合作整體發展較為緩慢，沒有明顯變化趨勢。2019年創新主體攀升至270個，網絡規模迅速擴大，創新主體之間的合作交流日益頻繁，主要以東南大學、南京大學、重慶大學等高校為核心節點向外擴散，出現了相對復雜的小型子網絡，子網之間相互聯系，網絡拓撲圖呈現“多節點復雜子網絡”的形態。

4 長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡結構演化

4.1 網絡的整體結構演化分析

對2000—2019年長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡整體結構指標進行計算(表2)，結果發現，產學研合作網絡結構日益復雜，規模日益擴大。從網絡密度來看，密度處于較低水平且不斷下降，從2000年的1.667 0持續下降到2019年的0.008 5，且2002年以后網絡密度均低于0.1，由此說明主體之間聯系較弱，合作關系不緊密。隨著主體數量的不斷增加，網絡密度卻在不斷下降，密度與規模呈負相關關系，說明聯系的增加是由于新主體的加入，而不是原有主體間的聯系加深，這反映了主體之間合作互動頻率較低。此時，產生信息不對稱的可能性變高，容易導致主體之間的信任度降低，抑制主體對核心技術相關資源共享的意愿，不利于促進主體間的交流合作。同時，主體間聯結數量較少，限制其獲得資源的數量和質量，尤其是涉及核心技術的優質隱性知識，不利于實現技術上的突破。網絡結構趨于松散，產學研合作整體效率有待改善。

表2 產學研合作創新網絡整體結構特征變化

平均路徑長度反映了節點的可達性，平均路徑長度較短，說明網絡整體處于通達狀態，主體能夠通過較短的路徑長度接觸到更多節點，此時網絡聯通效率較高，有利于信息傳遞以及知識共享和擴散[30]。聚集系數反映了主體間聚集程度，2009年以前，平均路徑長度增加，聚集系數減小，由此表明創新主體之間聯系松散，可能的原因是初期起步階段，參與合作的主體數量較少，新加入主體沒有與原主體產生聯系，同時原主體之間合作不夠緊密，整體網絡呈現松散狀態。2009年，平均路徑長度陡然從1.25增加到2.303，同時聚集系數也從0.04增加到0.141，說明主體聯系加深，主體有向某些節點聚集的趨勢，但是隨著聯系增多，作為“中介點”的主體數量也在不斷增加。2009年以后，平均路徑長度和聚集系數波動上升，合作網絡圍繞某些核心主體聚集，逐漸形成不同的分散子網絡，但子網絡之間聯系較弱，整體網絡的可達性較差，主體需要通過1個甚至多個中介才能與距離較遠的主體產生聯系。此時，雖然主體不斷聚集，但是較容易形成孤立子網絡，子網絡趨于閉合形態，反而不利于創新的可持續發展，因而要注意不同子網絡之間的連通性。

4.2 整體網絡中心性演化分析

度數中心勢反映網絡在多大程度上表現出向某個核心點集中的趨勢，中間中心勢測量的是在多大程度上依賴某個節點的傳遞關系。從表3可以看出，初期階段產學研合作網絡的度數中心度波動下降，但總體較高，緩慢發展階段度數中心勢逐漸下降，2013年以后又呈上升趨勢，逐漸從0.87%增加到1.69%，但整體處于較低水平。由此說明，合作網絡在演化的初期階段較不穩定，產學研合作未成為主流創新模式，核心資源由少數主體控制；緩慢發展階段主體數量較初期明顯增加，但1～2次短期合作較多，主體之間較分散，極少數主體具有明顯資源優勢。隨著時間的推移，部分主體通過創新資源的聚集和創新能力的提升吸引更多創新主體加入，擴大局部聚集規模，逐漸占據核心位置。

表3 產學研合作網絡中心勢變化

2000—2019年，合作網絡的中間中心勢一直維持一個較低水平，說明網絡中不存在明顯的關鍵控制點。隨著時間演變，雖然出現了局部聚集，但子網絡內部主體較少，結構簡單且較分散，核心主體只對少數主體具有控制優勢。產學研合作網絡逐漸形成分散的局部集聚，極少數核心主體具有明顯的資源集聚和控制優勢。

4.3 創新主體中心性演化分析

通過對節點度數中心度和中間中心度兩個指標進行測量，可以反映主體自身的重要程度以及其對資源的控制程度。為分析2000—2019年產學研合作網絡中節點中心性，對3個階段中心度排名前10的創新主體進行統計(表4)。

表4 三階段產學研合作前10位網絡創新主體中心度

2000—2019年，排名前10創新主體的度數中心度不斷上升，其在網絡中占據越來越重要的地位。從整體3個階段來看，高校在產學研合作中扮演越來越重要的角色，其中同濟大學、南京大學和浙江大學一直處于具有資源和控制優勢的核心位置，在長江經濟帶污水處理產業中發揮引領作用。但是，3個階段的中間中心度均處于較低水平，說明主體間聯系不夠緊密，局部子網絡結構簡單，核心主體的控制優勢不顯著。

初期起步階段，度數中心度和中間中心度均排在前10位的創新主體有6個，包括兩個企業和四所高校，科研院所中僅江蘇省環境科學研究院排名較高，此階段江浙滬地區校企合作占據較大比例。快速發展階段排名前10的創新主體，僅有中國石油化工集團有限公司和南京大學鹽城環保技術與工程研究院兩個非高校創新主體，高校逐漸占據核心位置，企業和科研院所的核心力量被削弱。出現這種現象的原因可能是，初期污水處理技術創新資源集中在部分重點高校以及少數企業和研究院，高水平高質量的合作僅在已有局部聚集中頻繁產生，存在技術壁壘。核心主體合作半徑有限，高水平合作覆蓋范圍較小，新產生的聯系多是1～2次的短期合作，難以形成新的核心，因此原有核心主體創新能力越來越強，逐漸形成以高校為主導的產學研合作網絡，異質性主體間發展不平衡，污水處理技術在滿足市場需求、成果轉化和落地推廣等方面可能會存在限制。

5 結論與建議

此次研究主要對長江經濟帶污水處理產業產學研合作創新網絡演化進行研究，得出以下結論：

a.2000—2019年，產學研合作演化發展可劃分3個階段：初期起步、緩慢發展和快速發展階段。網絡形態呈現從“少節點零星”到“多節點零散子網絡”，再到“多節點復雜子網絡”的演化過程。

b.網絡密度持續下降，平均路徑長度階段性增加，聚集系數先降后升，合作網絡有局部聚集趨勢并逐漸形成子網絡，但分散的短期合作關系較多，且子網絡之間聯系較弱，整體網絡可達性較差。

c.度數中心勢先降后升，但度數和中間中心勢在快速發展階段均處于較低水平，少數核心主體具有明顯的資源集聚和控制優勢。

d.長江經濟帶不同省市產學研合作存在差距，與地區經濟水平和產業投資水平相關。中心度排在前10的創新主體中高校占比不斷上升，逐漸形成以高校為主導的產學研合作網絡，異質性主體間發展不平衡。

針對上述結論，筆者提出以下建議：①加強合作深度，縮短合作路徑，優化網絡結構。產學研三方主體既要與現階段發揮積極作用并能帶來創新效益的合作伙伴維持良好的合作關系，充分發揮合作的乘數效應和資源的再循環效應[31]，而又要主動選擇合適的有發展前景的主體合作或者嵌入有較強發展潛力的合作網絡，縮短知識流、信息流、資源流等在其中傳遞和共享的路徑長度，以實現資源優勢互補和提升創新能力。②開放創新，資源共享，實現協同發展。處于核心地位的同濟大學、南京大學等高校可以立足區域產業特點，建立開放的創新資源共享平臺，如：實踐基地、培訓基地等，對接面向市場的企業研發團隊和機構，針對性地開展創新活動，聚集創新資源，實現創新成果轉化與推廣。政府可以立足區域地理特點、創新資源、產業特色等實際情況，加大財政投入力度和政策支持強度，充分調動合作創新積極性。③加強核心引領，引導產生新核心，改善主體結構。政府應充分重視核心主體在推動產學研融合中發揮的引領作用，同時可以引導和扶持網絡中開放程度較高、原始創新能力較強的企業與其他主體產生更多聯系，逐漸占據核心位置或成為具有橋作用的中介，不僅可以改善松散的網絡結構而且可以改善主體發展不平衡的局面。④建立容錯和風控機制，促進區域間合作。地理距離較遠的主體所擁有的資源異質性程度相對較高，但同時也會產生較高的合作成本和風險。政府可以設立污水處理產業相關科研項目，鼓勵遠距離合作，同時引導建立容錯機制和有效應對風險的風險控制機制，實現重點領域關鍵技術的創新突破。