中國城市綠色創新效率的空間演化及影響因素

■田貴賢 謝子遠 鄭長娟

城市綠色創新效率是全球經濟綠色轉型關注的熱點，推動城市經濟高質量發展必須考慮城市綠色創新發展。利用SBM-Undesirable模型測度2005—2017年中國286個地級市的綠色創新效率，揭示其空間演化特征及影響因素，結果表明：城市綠色創新效率整體偏低，呈規模效率>純技術效率>綜合技術效率的特征，且表現為全國波動上升、東部躍遷、中部塌陷、東北停滯的態勢。經濟外向度、金融發展水平、制造業集聚等對綠色創新效率具有顯著的正向效應，而經濟發展水平、環境規制、知識密集型服務業集聚對城市綠色創新效率的提升作用不顯著。因此，提高城市綠色創新效率，促進城市可持續發展應當強化科技創新驅動，加快地區綠色創新協同發展，同時提升產業集聚水平，優化綠色創新環境。

一、引言與文獻綜述

改革開放以來，中國城鎮化發展取得舉世矚目的成就，然而，快速城鎮化也給城市生態環境造成巨大壓力，導致了嚴重的環境污染問題。在全球經濟綠色轉型的背景下，城市發展已經進入一個技術創新驅動、資源環境約束的新發展模式。［1］推動城市綠色創新發展成為推動經濟高質量發展的必要途徑。在當前的城市發展戰略中，創新型城市的規劃和發展也必須考慮城市的經濟綠色轉型。因此，探究城市綠色創新效率的演變特征和影響因素是十分必要的，也可以服務于國家宏觀戰略和區域發展策略。

綠色創新通常也被稱為環境創新、生態創新，根據經濟合作和發展組織的定義，綠色創新是企業有意識或無意識對產品(包括商品或服務)、流程、營銷方法、組織結構和制度安排的創新或重大改進，這些有利于改善環境和減少污染。［2］綠色創新效率則是指綠色創新發展中的績效，一般認為綠色創新效率是將環境收益納入創新投入產出，以最低的資源環境代價得到最優的創新產出。［3］如何科學地測度綠色創新效率一直是環境經濟學和管理學研究的熱點問題。盡管現有研究使用不同方法測量了企業、產業的綠色創新效率，但關于如何測度城市的綠色創新效率卻一直停滯不前，此外，對城市綠色創新效率的驅動因素我們仍然知之甚少。

隨著對綠色創新認識的不斷深入，對綠色創新效率的評價方法也在不斷發展。現有研究使用較多的方法有：指標法，以綠色創新產出作為衡量綠色創新效率的指標，其中，常用指標是使用綠色專利產出來表示綠色創新效率；［4］指數法，考慮綠色創新具有多維特征，現有文獻從創新投入、創新產出、環境績效等方面選取指標構成綜合評價指數來衡量綠色創新效率；［5］［6］投入產出分析法，現在應用最為廣泛的方法主要有隨機前沿分析法（SFA）和數據包絡分析法（DEA）。在具體的實證研究中，DEA和SFA主要測量產業和區域綠色創新效率，例如，有的研究使用DEA—SBM模型測度中國各省的綠色創新效率［7］，也有研究運用Super—SBM模型測度中國工業的綠色創新效率［8］。

與傳統創新相比，綠色創新的溢出效應可以實現經濟發展和環境效益的“雙贏”，因此探究綠色創新的驅動力是非常重要的，尤其是綠色創新與傳統創新驅動因素的差異。現有關于影響綠色創新因素的研究可以概況為三個方面：一是技術創新能力，企業自身的創新能力是提高創新效率的重要因素，但相關研究發現，由于綠色創新技術具有公共產品性質，因此，具有技術優勢的企業，一般會傾向于提高傳統的創新效率，而不是綠色創新效率；［9］二是市場需求因素，消費者對環境友好型產品和清潔技術的需求是驅動企業進行綠色創新的重要動力［10］，當前，全球市場需求正朝著低污染、低能耗產品和工藝的方向發展，環保意識的提高是促進綠色創新效率提升的重要驅動力；三是制度因素，由于環境問題的負外部性，綠色創新作為一種公共產品，其市場驅動性相對較弱，這使得環境規制成為綠色創新的主要因素之一。“波特假說”認為環境規制會倒逼企業提高綠色創新能力，在減少環境污染的同時，提升企業的經濟效益。［11］其中，大量研究指出環境規制對綠色創新的作用存在行業、區域和企業的異質性效應［12］［13］，此外，企業的組織制度、研發投入、管理結構也會對綠色創新效率產生影響［14］［15］。同時，隨著空間經濟學的不斷發展，綠色創新效率的空間關聯性逐漸在實證研究中被重視，相關研究開始用空間計量模型探究產業結構、教育能力、技術創新、環境政策等對綠色創新的影響［16］［17］。

綜上，國內外針對綠色創新效率已取得較為豐碩的研究成果，但仍有研究的空間。首先，以國家、省域為對象的研究極大地忽視綠色創新的空間異質性，探究城市綠色創新效率的研究仍顯不足。其次，在評價指標體系上，雖然關于綠色創新效率的評價模型已經比較完善，但關于城市綠色創新效率評價的指標體系尚不完善。最后，在影響因素方面，以往實證研究大多基于區域同質性假設，忽視對創新的空間溢出效應和內部投入產出結構的分析，這也使相關研究結論相互矛盾，政策建議缺乏針對性。因此，筆者通過構建較為全面的城市綠色創新評價指標體系，使用SBM-Undesirable模型測度中國城市的綠色創新效率，并從空間相互作用的視角，運用空間計量模型探究綠色創新效率的影響因素，從而為國家的綠色創新發展和城市可持續發展提供一定的政策啟示。

二、研究設計與實證分析

（一）城市綠色創新效率測度

1.測度模型。現有研究中有兩類基本的DEA模型是用來測度投入產出效率的。考慮到徑向類DEA模型在實際求解中會忽視投入產出變量的松弛問題，導致估計結果產生偏誤。本研究參考Tone提出的SBM-Undesirable模型來測算中國城市綠色創新效率。［18］計算公式如下：

式中，p為效率值；m、s1、s2分別表示投入變量個數、期望產出變量個數、非期望產出變量個數；分別為投入變量的特征向量、期望產出變量的特征向量、非期望產出變量的特征向量；X、Yg、Yb分別是投入變量關系矩陣、期望產出變量關系矩陣和非期望產出變量關系矩陣；S-、Sg、Sb分別表示SBM-Undesirable模型中投入變量、期望產出變量、非期望產出變量的松弛量；γ是決策單元DUM的權重矩陣。SBM-Undesirable模型測算的效率值范圍為0＜p≤1，僅當p=1時，表明該決策單元DUM是有效的，否則表示無效。

2.指標體系。本研究將城市綠色創新界定為廣泛意義上的綠色創新，旨在促進城市的綠色可持續發展，將綠色創新作為一個投入產出的過程分析，把環境污染量作為非期望產出引入創新投入產出過程。現有大部分研究從資本、勞動力和能源視角考慮綠色創新的投入，事實上，綠色創新是一個多維的創新過程，除了傳統生產要素投入外，創新活動具有高度的路徑依賴性，本地的知識要素對綠色創新發揮至關重要的作用。因此，筆者在參照相關研究評估指標體系［19］［20］的基礎上，考慮數據的可獲取性和統一性，構建了更為全面的綠色創新評價指標體系。其中，綠色創新投入包含資本、勞動力、知識存量以及創新環境投入。綠色創新產出包括創新帶來的直接技術產出和經濟產出。技術產出則使用當前衡量綠色創新最廣泛的指標綠色專利授權量表示。經濟產出用人均GDP表示。非期望產出參考相關研究［19］，主要將環境污染作為環境績效指標，將工業廢氣排放量、工業廢水排放量、工業固體廢棄物排放量三者分別賦值0.3、0.4、0.3的權重綜合計算得到環境污染指數。投入產出指標體系如表1所示。

表1 投入產出指標體系

（二）模型構建

為克服傳統計量經濟模型忽視空間異質性的問題，本研究使用空間計量模型探究城市綠色創新效率的影響因素。參考Elhorst的研究［21］，設定三個主要空間計量模型：空間滯后模型（SLM）、空間誤差模型（SEM）、空間杜賓模型（SDM）。

1.空間滯后模型（SLM）。模型設定因變量不僅受其自身解釋變量的影響，而且受區域之間解釋變量的影響。

式中：i表示研究單元，i=1,2,3…N，t是研究時期，t=1,2,3…T，Wij表示空間權重矩陣，Yit表示因變量，ρ是空間自回歸系數，xit表示自變量，βk表示對應的自變量回歸系數，μi表示空間固定效應，γit表示時間固定效應，εit則是誤差項。

2.空間誤差模型（SEM）。在模型設定過程中，誤差項存在空間自相關，而且某一個空間的誤差項可能對其他區域存在空間溢出效應。

式中：φit表示空間自相關的誤差項，?是擾動項的空間自相關回歸系數，其余參數含義與上述（3）式一致。

3.空間杜賓模型（SDM）。空間滯后模型與空間誤差模型均無法解釋內生的交互效應或具有空間自相關性誤差項的空間交互效應，因此Pace and Lesage認為可以通過空間杜賓模型來進一步增強［22］。

式中：δ是一個維度的參數向量，其余參數的含義與上述（3）式一致。

（三）變量選擇與數據來源

1.變量選擇。如前文所述，綠色創新是一個多維的過程，受諸多因素影響。筆者在參考現有研究的基礎上，從經濟水平、環境規制、產業集聚、金融發展等方面探究這些因子與城市綠色創新效率的關系。從經濟發展水平看，城市的經濟發展水平與綠色創新效率并非正相關關系，經濟發展外向度對綠色創新效率的作用機制尚存較大爭議。從環境規制看，普遍認為環境規制與城市綠色創新效率存在U型關系，市場型環境規制工具對綠色創新效率的促進作用更為顯著。從產業集聚看，產業集聚可以通過規模效應和知識溢出效應提升城市的綠色創新效率。在金融發展方面，現有研究認為金融發展水平對綠色創新效率具有顯著的提升效應。因此，本研究實證分析選取的變量有：經濟發展水平（GDP），使用地級市的人均GDP表示；環境規制（ENV），主要考慮正式環境對綠色創新效率的影響，以往關于地級市層面的研究以SO2去除率作為中國特色的環境規制衡量指標，但由于在研究期間數據統計口徑的變化，使用工業煙（粉）塵去除率作為代替性指標；經濟外向度（FDI），使用外商直接投資占GDP比重表示；制造業集聚（MIA），制造業就業人數為屬性值，通過測算空間基尼系數表示制造業集聚；知識密集型服務業集聚（KIA），依據知識密集型服務業的定義，計算機和軟件服務業、金融業、租賃和商業服務業、教育業作為知識密集型行業，根據各個產業的就業人員數量計算城市層面的空間基尼系數從而衡量知識密集型服務業的集聚水平；金融發展水平（FIN），使用年末金融機構貸款余額和存款余額之和占GDP比重來表示。

2.數據來源。以2005—2017年286個地級以上城市為研究對象，對研究期間的行政區域調整以初始年份為基準。研究數據中人均GDP、科技活動人員數、科學技術與教育支出、每百人公共圖書藏書數、國際互聯網用戶數、工業廢氣排放量、工業廢水排放量、工業固體廢棄物排放量、FDI、城市分行業就業人數、金融機構貸款余額和存款余額等數據來源于《中國城市統計年鑒》《中國區域經濟統計年鑒》，部分缺失數據使用插值法補充。專利數據來源于國家知識產權局。綠色專利的識別則是在世界知識產權組織（WIPO）提供的國際專利分類綠色清單的基礎上，依據綠色專利的國際IPC編碼，通過與地級市層面的專利逐條配對、提取、篩選等，獲取地級市層面的綠色專利授權量。

三、實證結果分析

（一）城市綠色創新效率的空間演化

利用MaxDEA軟件計算城市層面的綠色創新效率并進行分解，顯示綠色創新效率呈規模效率>純技術效率>綜合技術效率的特征，要素投入是效率的主要來源，技術進步漸成效率提升的驅動力（見圖1）。2005—2017年規模效率值介于0.46～0.66之間，始終是綜合技術效率的主要來源，而純技術效率值則介于0.36～0.48之間，處于較低水平，這表明當前中國城市創新發展中，仍然以創新要素投入增加為主導，而忽視綠色創新過程中組織運營、制度管理等對創新效率的作用。在演化上，近年來，純技術效率與綜合技術效率演化趨勢表現出一致的上升態勢，而規模效率則出現略微的下降趨勢。分區域看，規模效率上，東部的規模效率最大，且呈上升的趨勢，而其他區域的規模效率則呈現停滯不前的狀態。在純技術效率上，各區域的純技術效率總體偏低，差異不大，其中，中部的純技術效率最低，技術進步的改善空間最大，而東北地區的純技術效率呈現下降趨勢。綜合技術效率整體偏低，在高低交錯中上升，呈現東部躍遷、中部塌陷、東北停滯的態勢。從全國來看，研究期間綠色創新效率的均值為0.283，最高值為0.32，說明整體上城市的綠色創新效率仍處于較低水平。時間演化上大體經歷了高低交錯中上升的歷程，其中2013—2017年間呈較為顯著的高速增長，說明近年來綠色經濟轉型和生態文明建設取得初步成效。分區域看，整體的效率值為東部大于中西部，呈地帶性空間分異，其中，中西部的值低于全國平均水平，且中部地區略低于西部，這主要是因為一方面西部大量創新能力較低的自治州沒有納入研究范圍內，另一方面也說明中部大量資源型、重工化型城市的“能耗依賴、污染依賴”的經濟發展方式尚未完全轉變。在變化趨勢上，東中西部的演化態勢基本一致，在高低交錯中趨于上升，以東部和中部地區的增長勢頭最為明顯。東北地區的效率值近些年表現下降的態勢，從2014年的0.219下降到2017年的0.209，這也與近些年東北地區經濟增長停滯相吻合。

圖1 城市綠色創新效率分解及時序演化

（二）綠色創新效率影響因素實證結果分析

筆者使用Matlab2012a運算空間計量的回歸結果，模型估計的結果見表2和表3。首先，對無空間效應的面板進行OLS回歸估計和殘差檢驗。LM空間滯后和穩健的LM空間滯后檢驗，LM空間誤差和穩健的LM空間誤差檢驗的P值均小于0.01，表示SLM和SEM模型比OLS回歸更加優化。然后，通過Wald檢驗和LR檢驗，結果顯示P值基本通過了1%的顯著性水平檢驗，表示SDM是最優的解釋模型。進一步，豪斯曼檢驗的P=0，顯著拒絕原假設，表示應當使用固定效應。LR空間固定效應和LR時間固定效應的檢驗結果顯示，應當使用空間和時間雙固定效應。因此，最終模型為空間杜賓模型的時間和空間雙固定效應。

表2 非空間效應模型回歸結果與相關檢驗結果

表3 空間杜賓模型回歸結果

經濟發展水平（GDP）的回歸系數為0.0997，未通過10%的顯著性水平檢驗，表明城市經濟發展水平對綠色創新效率的作用不顯著，空間滯后項的回歸系數為-0.1306，P值為0.3695，未通過顯著性水平檢驗，表明城市經濟發展水平對鄰近城市綠色創新效率的空間溢出效應也不顯著。

經濟外向度（FDI）對城市綠色創新效率的作用在5%的顯著性水平下呈正相關，表明城市的外商投資帶來充足的資金、先進技術、管理經驗會對本地創新主體產生一定的示范效應，從而能提高綠色創新效率。空間滯后項系數為-0.1011，但是未通過顯著性水平檢驗，表明本地城市的外商投資對鄰近區域的空間溢出效應為負，但是不顯著。

環境規制（ENV）對本地綠色創新效率作用尚不明顯，這主要是當前環境規制政策工具、政策體系尚不完善，對綠色創新的倒逼效應和環境改善的邊際效應還有待提升。但是，空間滯后項系數為0.9841，且通過5%的顯著性水平檢驗，這表明本地的環境規制對周邊城市的綠色創新效率具有正向的溢出效應。

金融發展水平（FIN）的回歸系數為0.1526，P值為0.0491，通過5%的顯著性水平檢驗，這表明城市金融發展水平對城市綠色創新效率具有正向效應。金融發展有利于降低創新主體的融資成本，解決信息不對稱問題，從而優化創新資源的配置和產業結構，提升綠色創新效率。空間滯后回歸系數為-0.1312，且不顯著，表明本地金融發展水平對鄰近城市的空間溢出效應不顯著。

知識密集型服務業集聚（KIA）的回歸系數為0.0349，空間滯后回歸系數為-0.1089，均未通過顯著性水平檢驗，這說明知識密集型服務業集聚對本地和鄰近城市綠色創新效率的作用均不顯著。可能原因是大部分城市的知識密集型服務業的發展與綠色創新技術之間的關聯度不高，對綠色技術的發展作用有限。

制造業集聚（MIA）對綠色創新效率的作用在5%的顯著性水平下呈正相關，具有正向促進效應，這說明制造業集聚便于產業內的信息傳播、分工協作，共享基礎設施以及勞動力市場，由此帶來的技術溢出和運營成本下降有利于技術創新效率的提升。空間滯后回歸系數為0.0776，未通過顯著性水平檢驗，表明本地制造業集聚對鄰近城市的空間溢出效應不顯著。

四、結論與政策啟示

在界定城市綠色創新效率內涵的基礎上，通過構建城市綠色創新投入—產出指標體系，使用SBM-Undesirable模型全面評價中國城市綠色創新效率，并利用探索性空間分析和空間計量模型揭示其時空演化規律和影響因素。總體來看，中國城市的綠色創新效率整體偏低，可改進空間較大。效率呈規模效率>純技術效率>綜合技術效率特征，綠色創新要素投入產出的優化配置尚未達到優化階段。但從變化特征來看，近些年全國和東中西部地區綠色創新效率呈上升趨勢，而東北地區的綠色創新效率則出現停滯狀態。在外部影響因素上，經濟外向度、金融發展水平、制造業集聚對城市綠色創新效率具有正向作用。經濟發展水平、環境規制、知識密集型服務業集聚對大部分城市而言，尚不能驅動城市綠色創新效率的提升。而從空間溢出效應看，經濟發展水平、經濟外向度、金融發展水平等對鄰近城市綠色創新效率的空間溢出效應均不顯著。因此，上述結論蘊含著如下政策啟示。

第一，強化科技創新驅動，完善綠色技術創新體系。科技創新驅動是提高綠色創新效率的重要途徑。在科技創新投入上，除了要重視傳統物力、財力的投入外，更要重視科技創新的組織運營、制度管理等層面的改革，深化科技創新體制改革、完善科技創新服務體系，發揮體制優勢帶來的純技術效率提升。在優化科技資源配置中尤其要重視創新人才和創新環境的短板，切實加強科技創新人才隊伍建設，增強綠色技術基礎研究和提高人才培養能力，鼓勵高校和科研院所圍繞綠色技術創新培育高技術高技能人才。在技術體系方面，針對我國綠色創新技術發展存在的綠色技術門類不全、市場化程度不足、體制機制不健全等問題，應當進一步加強綠色技術創新方向引導，強化綠色技術通用標準研究，探索建立綜合性國家級綠色技術交易市場，通過市場來促進綠色技術創新成果的轉化，著力構建市場化、組合式的綠色技術創新政策體系。選擇綠色技術創新基礎較好的城市作為試點城市，建設綠色技術創新綜合示范區。

第二，加快地區綠色創新協同發展，構建跨區域的綠色創新協同網絡。不同區域要發揮自身區域綠色創新的比較優勢。東部地區應立足于自身的技術、資金和人才優勢，進一步優化投入產出結構，多維度提高綠色創新效率，重點突破基礎性前沿綠色生產技術，提高綠色創新的基礎性創新能力。中部和東北地區要立足于自身的產業基礎，以推動產業綠色轉型為抓手，重點推進產業結構優化升級，推動高污染、高耗能、高排放的粗放型生產向低污染、低耗能、低排放的集約型生產轉型，提升產業的綠色創新能力。西部地區要立足于自身生態環境和社會經濟發展的特點，探索生態建設長效機制和生態產業發展新模式，積極挖掘農業、勞動力、文化旅游等資源潛力，大力發展綠色新興產業。構建以區域關聯為主導的綠色創新協同機制，推動高校、科研院所、企業等創新主體跨區域的創新合作，建立跨區域的創新資源共享和技術轉移平臺，建立專門的區域科技創新扶持機制，加大對經濟欠發達地區的綠色技術幫扶力度，深入推進區域之間的綠色創新援助工作，鼓勵東部與中西部、東北地區對接合作。

第三，提升產業集聚水平，優化綠色創新環境。在政策環境上，應當實行空間差別化的環境規制政策，重點治理中部和東北地區能源環境依賴型產業，加快外遷高污染企業和改造傳統產業，促進產業發展與生態環境建設互促共進。促進產業綠色轉型，使經濟產業生態化、生產資源產業化，讓綠色資源形成產業鏈條。［23］強化東部和西部的環境規制強度和技術準入，引導不同區域科技創新與環境的協調持續發展；同時地方政府在產業轉型升級中不能一哄而上，盲目跟風，應當發展與當地城市創新環境和創新水平相契合的產業。在產業環境上，應當提高生產性服務業和制造業的集聚水平，積極發展綠色金融、綠色科技服務等現代服務業，實現傳統制造業與現代服務業的協同集聚，促進現有產業綠色轉型升級，讓相關的產業集群通過規模效應和知識溢出效應輻射帶動本地和鄰近區域綠色創新效率的提高。在金融環境上，積極開展金融創新，支持綠色技術創新企業和項目的融資，開展綠色金融對綠色技術創新支持的試點工作。