中國城市綠色創新空間關聯網絡及其影響效應

王婧 杜廣杰

摘要 綠色創新能夠在保證環境質量的前提下，提高生產效率實現社會進步，有助于我國社會經濟發展可持續轉型。文章從關系型視角拓展綠色創新相關研究，基于中國336個城市相互間的綠色專利聯合申請信息構造綠色創新空間關聯網絡，彌補了現有研究多基于屬性數據的缺陷。進而基于網絡分析技術考察綠色創新空間關聯網絡的結構特征，并構造了一種新的嵌套分解方法對網絡嵌套結構特征進行分析。最終，揭示綠色創新空間關聯網絡的整體結構以及個體節點網絡位置在城市綠色創新水平提升中所發揮的作用。研究發現：①樣本城市間綠色創新合作關系平均數為2.04項，而北京市與樣本內其他城市的綠色創新合作關系平均數約為228項。②網絡內僅北京、南京、杭州、上海、武漢等少部分城市擁有較強的影響力，而樣本內78.9%的城市度數中心度小于1，位于網絡邊緣位置。③我國城市綠色創新空間關聯網絡呈現出典型嵌套性結構，通過將綠色創新空間關聯網絡分解為不同的子網絡，進一步識別了不同子網絡的網絡密度以及各城市在不同子網絡內的中心度特征。④通過綠色創新空間關聯網絡，各類創新主體能夠吸收更大空間范圍內的資源、知識與技術經驗，從而超越自身認知局限而提升其創新能力。根據空間計量模型估計結果，綠色創新空間關聯網絡密度的提升能夠顯著提高城市綠色創新水平。⑤創新網絡中占據不同位置的創新主體所接收到的信息和知識是不同的，占據核心位置的成員相比非核心成員擁有更強的信息優勢，由此可能加劇網絡內各成員的非均衡發展趨勢。

關鍵詞 綠色創新;空間關聯網絡;網絡分析;綠色專利

中圖分類號 F124.3文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2021）05-0021-07DOI：10.12062/cpre.20201007

2017年10月，習近平總書記在中國共產黨第十九次全國代表大會上做了《決勝全面建成小康社會奪取新時代中國特色社會主義偉大勝利》的報告，提出“加快生態文明體制改革，建設美麗中國”，再次強調了“構建市場導向的綠色技術創新體系”“壯大節能環保產業、清潔生產產業、清潔能源產業”。綠色創新又被稱為環境創新、生態創新或可持續創新，指能為消費者和企業創造價值并且能顯著降低對環境負面影響的新產品或新工藝。與傳統創新相比，綠色創新更加強調減少對環境的不利影響，能夠在創造經濟價值的同時降低經濟發展的資源消耗與環境代價，有助于構造環境友好的經濟社會發展模式。伴隨對資源環境和生態問題的關注不斷提高，綠色創新日益成為國內外學者研究的焦點問題，已有文獻對綠色創新的概念內涵[1-2]、指標測度[3-5]與影響因素[6-8]等進行了深入研究。雖然現有文獻已經對綠色創新進行了較多的研究，但多是從屬性數據的視角展開，在考察各類主體（企業、大學與科研機構等）綠色創新行為的過程中僅從自身屬性特征展開研究，而忽視了來自其他區域的創新主體的影響。當前文獻已經揭示出創新具有顯著的空間溢出效應，區域間的相互關聯會對創新活動產生重大影響[9-10]。現有文獻缺少從關系型視角對我國城市綠色創新展開研究，由此無法深入分析各城市間的綠色創新合作關系以及由此形成的復雜空間關聯網絡對我國城市綠色創新水平提升所發揮的作用。考慮到上述缺陷，該研究基于綠色專利聯合申請信息構建城市綠色創新空間關聯網絡，并利用網絡分析方法對整體網絡結構特征與嵌套結構特征進行分析。最終，基于空間計量模型分析了綠色創新空間關聯網絡的影響效應，考察了整體網絡結構以及個體節點在網絡中的位置對城市綠色創新的影響。

1數據來源與研究方法

1.1數據來源

根據國際權威機構世界知識產權組織（WIPO）于2010年制定的“國際綠色專利分類清單”，綠色創新共涉及七大技術領域：替代能源生產、交通運輸、能源節約、廢棄物管理、農林、行政監管與設計、核電。依照上述綠色專利分類清單，通過專利檢索與數據分析網站（http：//pss-system.cnipa.gov.cn/）采集并整理了336個城市2000—2019年綠色專利授權信息。

根據采集得到的數據，2000—2019年336個樣本城市累計綠色專利授權量約85.07萬項。基于專利授權數據，并進一步通過綠色專利的聯合申請信息構造城市綠色創新空間關聯網絡，主要處理步驟如下：①剔除僅有一位申請者的綠色專利數據;②考慮到個人申請者流動性較強，難以確定其所在城市，因此剔除樣本中的個人申請者;③如果某一專利存在三位以上的申請者，則采用兩兩交叉的方式，統計各對申請者之間的合作關系;④統計各城市間的專利聯合申請信息，進而構造城市綠色創新空間關聯網絡。經過上述處理步驟，共計獲得336城市18.35萬條綠色專利聯合申請信息，基于這一結果構造城市綠色創新空間關聯網絡。區別于二值網絡，這一空間關聯網絡為無向加權網絡，節間點權重衡量了各城市之間合作關系的緊密程度。

1.2.2個體節點在網絡中的位置

加權網絡中個體節點的位置與作用可以通過如下各類中心度指標進行測度[14]，中心度越高的節點對于網絡的影響與支配能力更強，往往在網絡中占據核心位置。

度數中心度。度數中心度衡量某一節點與網絡中其他節點的總體聯系程度，如果該節點與其他節點的總體聯系較強，則該點具有較高的度數中心度。式（3）給出了加權網絡中節點度數中心度的計算公式。其中w是與v同型的向量，其中元素全為1，b與向量v同型，與v中節點n對應位置元素為1，其余元素均為0。

2綠色創新空間關聯網絡的結構特征

2.1綠色創新空間關聯網絡的結構特征分析

從整體網絡結構特征來看，城市綠色創新空間關聯網絡的網絡密度為2.04，即在336個樣本城市之間發生協作關系的平均數為2.04。從這一結果可以發現，總體來看樣本城市之間的綠色創新合作關系數量較少。整體網絡的結構熵測度結果為3.48，結構熵值非常小，意味著整體網絡各部分間的差異較大，異構性比較強[15]。結合上述結論可知，盡管網絡整體較為稀疏，但在部分城市間仍存在較為活躍的綠色創新合作關系。

從個體節點中心度的測度結果來看，北京市的度數中心度最高達到228.48，意味著北京市與其他城市發生的綠色創新協作關系平均數約為228項，北京市與樣本內絕大多數城市間均存在極為密切的協作關系與綠色創新知識溢出。此外，南京、杭州、上海、武漢、深圳、廣州、天津、濟南等城市具備相對較高的度數中心度，說明這些城市在綠色創新空間關聯網絡中處于中心位置。樣本城市度數中心度均值為2.0396，約有85%的城市度數中心度低于這一數值，這些城市與其他城市發生的協作關系數不足北京市的0.5%。由上可見，城市綠色創新空間關聯網絡呈現典型冪律特征與極化分布趨勢，僅少部分城市擁有較強的影響力，樣本內絕大多數城市則位于網絡邊緣位置，綠色創新的城市間合作關系數量較少，綠色創新知識的相互間溢出渠道不暢。

相較于度數中心度，介數中心度在樣本城市中分布的右拖尾現象更加明顯，僅極少部分城市在整體網絡中能夠發揮中介作用。北京市介數中心度為0.417，遠高于其他樣本城市，說明北京是綠色創新空間關聯網絡的核心中介城市，網絡中形成了大量以北京為中介的城市間創新協作。南京、上海、武漢、深圳、西安、長沙、廣州等城市也具備相對較高的介數中心度，在網絡中也發揮了一定的知識轉移中介作用。超過95%的城市介數中心度低于0.01，在網絡中并未發揮明顯的中介作用。由此可見，相較于度數中心度，介數中心度分布的非均衡特征更加明顯，僅少部分城市能夠在網絡中發揮綠色創新知識轉移中介作用。

2.2綠色創新空間關聯網絡的嵌套結構特征分析

依照八大地區的空間尺度將336個樣本城市進行分組，由此將綠色創新空間關聯網絡分解為區域內空間關聯網絡與區域間空間關聯網絡。表1報告了網絡密度的嵌套分解結果，表格中對角線元素給出了每一區域內部空間關聯網絡的密度，非對角線元素則給出了區域間空間關聯網絡的密度。由表1可知，北部沿海地區城市更傾向與同區域城市形成綠色創新合作關系，其次則是與東部沿海、東北地區城市，而與西南、西北地區城市的關系較弱;對于東北地區的城市，無論是區域內部空間關聯網絡還是區域間空間關聯網絡的密度均較低，綠色創新合作主要來自與北部沿海城市之間的區域間聯系;東部沿海城市的綠色創新合作關系，主要來自區域內部聯系以及與北部沿海城市的區域間聯系，而與西南、西北、東北地區城市的關聯較少;黃河中游地區的綠色創新合作關系主要來自與北部沿海城市之間的區域間聯系;南部沿海地區的合作關系則主要來自區域內部以及與北部沿海城市的區域間聯系。綜合上述結果可見，在綠色創新空間關聯網絡中，北部沿海、東部沿海、南部沿海區域內部的城市間合作比較頻繁，而北部沿海與東部沿海地區之間存在緊密的協作關系，南部沿海與這兩個地區之間的關聯關系相對較弱。對于東北、西南、西北等綠色創新水平相對落后的地區，區域內部的城市合作關系較少，而受到北部沿海、東部沿海城市的影響較深，而南部沿海城市對于這些落后地區的影響較弱。

表2報告了度數中心度前10位城市的嵌套結構分解結果，其中報告了每一城市在區域內部空間關聯網絡中的度數中心度，同時報告了其聯系最為密切與最為稀疏的外部區域。北京市在區域內部空間關聯網絡的度數中心度為513.76，即平均而言北京與北部沿海地區其他城市的合作項目數超過513項。而北京市與東部沿海地區城市的區域間平均合作數量為896.92，相較于同區域城市北京市與東部沿海城市的合作交流更為頻繁。對于樣本內的多數城市，與北部沿海地區的區域間合作往往超過了與同區域內城市的合作，這一現象主要歸因于北京市在綠色創新空間關聯網絡中所發揮的核心效應。此外，西南、西北地區城市位于網絡邊緣位置，這些城市不僅與同區域內城市的合作數量較少，區域間合作同樣較為貧乏。

3綠色創新空間關聯網絡的影響效應分析

為進一步識別綠色創新空間關聯網絡是否對我國城市綠色創新產生影響，將網絡結構變量與空間計量模型相結合，從網絡整體結構、個體節點位置等方面實證考察綠色創新空間關聯網絡對我國城市綠色創新的影響效應。首先構建如下包含網絡結構變量的空間滯后模型：

式（8）中，被解釋變量y為樣本期內各城市綠色專利的累計授權量，α為截距項，空間權重矩陣W為行標準化后的創新合作權重矩陣，Wy為空間滯后項，Xi為控制變量，neti為網絡結構變量，ε為誤差項。網絡結構變量與控制變量的選擇如下所述（由于存在數據缺失問題，本部分在模型估計過程利用了276個城市2000—2017年的樣本數據）。

3.1網絡結構變量

網絡密度den是衡量網絡連接緊密程度的變量，網絡結構熵se能夠衡量網絡異構性（為衡量不同網絡密度與結構熵對于城市綠色創新的影響，論文選擇以每一城市在其所屬區域內部網絡中的網絡密度與網絡結構熵作為解釋變量）;度數中心度rd與介數中心度rb是衡量個體節點在整體網絡中重要程度的變量，中心度高的城市具備較高的信息優勢從而有助于對外部信息與內部知識進行整合，從而有助于提升自身綠色創新水平。

3.2控制變量

經濟發展水平rGDP，以各城市實際GDP年均值進行表征;人力資本HC，以各城市每萬人普通高等學校在校生人數的年均值進行表征;政府財政科技投入gov，用一般公共預算支出中的科學技術支出表征財政科技投入，以此衡量政府創新扶持力度;城市綠色環境意識green，以各城市建成區綠化覆蓋率表征。

表3報告了計量模型回歸結果。各類模型均具有較高的R2，擬合效果較好。根據模型估計結果，網絡密度den的系數估計值為正值，且通過了1%的顯著性水平檢驗，表明綠色創新空間關聯網絡對城市綠色創新產生顯著的影響，空間關聯網絡密度的提升能夠顯著提高城市綠色創新水平。網絡密度的提升意味著網絡中合作關系增加，城市間綠色創新知識的相互溢出渠道增加，區域交流和聯系增多，這將有助于提高各城市的綠色創新水平。

度數中心度rd的回歸系數較高，且通過了1%的顯著性水平檢驗。這意味著伴隨各城市在綠色創新空間關聯網絡中與其他城市的聯系越密切，將有助于其綠色創新水平的提升。介數中心度rb的回歸系數估計值較高，且通過了1%的顯著性檢驗，說明伴隨介數中心度的提升，城市綠色專利數量將大幅增加。介數中心度提高的城市拉大了與其他城市的優勢，能夠通過城市空間關聯網絡更加準確的引導綠色創新協作關系的形成，有助于強化網絡整體的空間溢出效應，從而促進空間關聯網絡中各城市綠色創新水平的提升。因此，對于介數中心度較小且綠色創新水平較低的城市，可以通過提升自身在創新空間關聯網絡中的活躍程度，加強與其他省份之間的間接聯系，以此提升自身的綠色創新水平。

對比模型估計結果，可以發現介數中心度的回歸系數遠大于度數中心度，產生這一現象的原因在于：①介數中心度衡量的是在其他城市間發揮中介作用的能力，度數中心度衡量的是與其他城市連接關系數，相比之下介數中心度的提升更加困難而度數中心度的提升相對容易。②伴隨度數中心度的提升，個體城市與其他城市的聯系加強，能夠在一定程度上增強空間溢出效應。而伴隨介數中心度的提升，不僅是個體城市與其他城市的聯系增強，而且由于介數中心度高的城市能夠發揮中介平臺的作用，促進其他城市間創新協作關系的產生，提高了整體網絡的連接強度與空間溢出效應，能夠更加有效的提升城市綠色創新水平。

4結論與政策建議

基于綠色專利聯合申請信息，構建了城市綠色創新空間關聯網絡，利用復雜網絡分析方法對網絡整體結構特征與嵌套結構特征進行分析，并進一步揭示了綠色創新空間關聯網絡的影響效應，識別網絡整體結構與個體節點網絡位置在城市綠色創新水平提升中所發揮的作用。主要結論如下。

4.1城市綠色創新合作呈現典型的網絡結構，網絡中存在較為活躍的綠色創新協作關系

在整體網絡中，樣本城市間綠色創新協作關系的平均數為2.04，整體網絡的結構熵測度結果為3.48。從度數中心度的分布特征來看，城市綠色創新空間關聯網絡呈現典型的冪律特征與極化分布趨勢，網絡中僅少部分城市（北京占據核心主導位置以及南京、杭州、上海、武漢、深圳等城市）擁有較強的影響力，絕大多數城市則位于網絡邊緣位置。介數中心度分布的非均衡特征更加明顯，僅少部分城市能夠在網絡中發揮綠色創新知識轉移中介作用。

4.2城市綠色創新空間關聯網絡呈現出典型嵌套性結構

研究構造了一種新的網絡結構特征嵌套分解方法，能夠將綠色創新空間關聯網絡分解為不同的子網絡，進而可以考察不同子網絡以及各城市節點在其中的位置。通過嵌套結構分解，識別了不同區域內部關聯網絡與區域間關聯網絡的網絡密度，并分別考察了每一城市在不同子網絡中的度數中心度與介數中心度，確定了與每一城市關聯關系最為緊密的外部區域。

4.3構建空間計量模型考察了綠色創新空間關聯網絡的影響效應

從網絡整體結構、個體節點位置等方面實證考察綠色創新空間關聯網絡的結構特征對于城市綠色創新的影響效應。模型估計結果表明，綠色創新空間關聯網絡對城市綠色創新水平的提升存在顯著的影響，綠色創新空間關聯網絡密度的提升能夠顯著提高城市綠色創新水平。度數中心度與介數中心度的提升能夠使各城市在創新空間關聯網絡中與其他城市的聯系越密切，更加有效的匯集來自其他城市的創新資源，進而有助于城市綠色創新水平的提升。

上述研究結果對于我國城市綠色創新水平的提升具有一定啟示作用。①為推動城市綠色創新發展，在相關政策的制定和實施過程中不僅要考察各城市自身的屬性特征，也要更加重視綠色創新的城市間合作。對于度數中心度較小且綠色創新水平較低的城市，可以通過加強與其他省份的創新聯系有效促進其綠色創新水平的提升。對于介數中心度較小且綠色創新水平較低的城市，可以通過構建區域創新協作平臺的方式提升自身在空間關聯網絡中的作用，加強與其他省份之間的間接聯系，以提升自身的綠色創新水平。②從政策制定者的角度，需要根據城市創新發展現狀以及基礎背景的不同，積極引導高水平城市與低水平城市之間開展各類形式的創新協作交流，協助創新發展滯后的地區消化吸收核心城市輻射效應，形成良好的區域間協同創新機制。充分發揮核心城市的“示范效應”與“帶動效應”，通過核心城市帶動邊緣城市、優勢地區帶動落后地區的方式為我國綠色創新的整體提升打下堅實基礎。

參考文獻

[1]FOSTERC，GREENK.Greeningtheinnovationprocess[J].Businessstrategyandtheenvironment，2000，9（5）：287-303.

[2]RENNINGSK.Redefininginnovation：eco-innovationresearchandthecontributionfromecologicaleconomics[J].Ecologicaleconomics，2000，32（2）：319-332.

[3]韓晶.中國區域綠色創新效率研究[J].財經問題研究，2012（11）：130-137.

[4]曹霞，于娟.綠色低碳視角下中國區域創新效率研究[J].中國人口·資源與環境，2015，25（5）：10-19.

[5]羅良文，梁圣蓉.中國區域工業企業綠色技術創新效率及因素分解[J].中國人口·資源與環境，2016，26（9）：149-157.

[6]齊紹洲，林屾，崔靜波.環境權益交易市場能否誘發綠色創新：基于我國上市公司綠色專利數據的證據[J].經濟研究，2018，53（12）：129-143.

[7]KNELLERR，MANDERSONE.EnvironmentalregulationsandinnovationactivityinUKmanufacturingindustries[J].Resourceandenergyeconomics，2012，34（2）：211-235.

[8]CAIWG，ZHOUXL.Onthedriversofeco-innovation：empiricalevidencefromChina[J].Journalofcleanerproduction，2014，79（15）：239-248.

[9]宋旭光，趙雨涵.中國區域創新空間關聯及其影響因素研究[J].數量經濟技術經濟研究，2018，35（7）：22-40.

[10]王崇鋒.知識溢出對區域創新效率的調節機制[J].中國人口·資源與環境，2015，25（7）：77-83.

[11]劉華軍，杜廣杰.中國霧霾污染的空間關聯研究[J].統計研究，2018，35（4）：3-15.

[12]劉華軍，何禮偉.中國省際經濟增長的空間關聯網絡結構：基于非線性Granger因果檢驗方法的再考察[J].財經研究，2016，42（2）：97-107.

[13]羅鵬，李永立，吳沖.利用網絡結構熵研究復雜網絡的演化規律[J].復雜系統與復雜性科學，2013，10（4）：62-68.

[14]OPSAHLT，AGNEESSENSF，SKVORETZJ.Nodecentralityinweightednetworks：generalizingdegreeandshortestpaths[J].Socialnetworks，2010，32（3）：245-251.

[15]黃麗亞，霍宥良，王青，等.基于K-階結構熵的網絡異構性研究[J].物理學報，2019，68（1）：325-336.

（責任編輯：李琪）