能源強度對工業綠色轉型的影響:創新效應視角

侯 建 ,白婉婷 ,陳建成 ,嚴文華

(1.河南農業大學 信息與管理科學學院,鄭州 450046;2.北京林業大學 經濟管理學院,北京 100083)

當前,中國能源資源過度使用對人類健康、生態環境與經濟發展等諸多方面帶來了巨大挑戰,尤其是霧霾污染所形成的“灰色長城”迅速凸顯。相對日本而言,中國的能源利用率僅占到1/3左右,但對能源的消耗量卻遠遠高于包括日本在內的主要發達國家。因此表明,傳統的工業增長模式所帶來的能源消費水平增加、能源利用率低下等問題難以適應經濟高質量發展的需要,降低能源強度以促進工業綠色轉型迫在眉睫。“綠色轉型”本質上不僅強調在經濟發展中更加關注綠色化、質量化,而且強調在生態文明建設中注重可持續化發展方式。工業綠色轉型既要體現在綠色全要素生產率的提升,還應體現在環境質量提升、能源利用率、污染排放減少以及經濟持續發展等各項指標的完善[1]。由此可見,工業綠色轉型不僅是新常態下產業升級和經濟高質量發展的必要前提,更是促進國家生態安全的重要保障。

能源消費水平的不斷提高對中國環境問題產生了重要影響,尤其是在工業化和城市化過程中,中國的能源消耗量持續增加的狀況在短期之內恐難以得到有效的解決,能源利用率的低下將會對生態文明建設帶來巨大的壓力,而能源消費水平的不斷增加和經濟快速增長之間的矛盾就要求以更先進、更前瞻的創新模式來解決中國當前的生態環境問題[2]。同時,能源系統是一個較為復雜的系統,能源強度會受到經濟、社會等因素的影響,它反映了經濟發展過程中對能源的利用效率,是衡量綠色經濟發展程度的重要指標[3]。在保持中國經濟穩定增長的過程中,工業的主導地位不可動搖,因此,降低工業能源強度不僅是中國經濟高質量發展的必然要求,更是關系到全球綠色發展和競爭的重要標準。

為了推動工業綠色有效轉型,需要以更科學、更優越的創新效應模式來保障中國的生態文明安全,以此推動行業的綠色轉型升級。創新效應的實現須在充分發揮自身優勢的基礎上,增強行業間自主創造能力,促進創新主體和生態環境間的有效平衡。研究表明,不管是直接通過技術創新所產生的影響,還是間接產生的影響,都會對自己所在區域以及在空間上相近和經濟基礎相似地區的綠色轉型發展產生正向的輻射效應[4]。此外,Li等[5]使用省際面板數據分析創新對工業綠色發展各因素的作用,證實區域工業綠色發展水平與創新之間呈倒U 型關系。值得注意的是,由于驅動工業綠色轉型的因素眾多,故在研究促進中國工業綠色轉型的影響方面會有所差異,由此就產生了一個進一步研究和分析的方向:在中國不同的工業行業中,由于創新效應產生的差異,目前,能源強度對于綠色轉型存在怎樣的作用機制和內生差別? 降低能源強度是否能促進工業綠色轉型? 如何在創新效應水平下通過降低能源強度,促進工業行業綠色生態轉型發展,以緩和能源消費環境和經濟發展之間的矛盾,帶動行業綠色健康發展?

綜上所述,在保障全球生態文明安全的戰略背景下,對中國行業的能源強度進行系統分析,進一步研究能夠促進工業綠色轉型的影響因素和路徑選擇,從而為決策者在能源保護和生態安全方面提供更多的視角和方案。

1 文獻綜述

眾多研究表明,產業結構、自主研發、技術進步、環境規制等因素顯著影響中國能源強度的變化[6-8]。隨著工業化進程日益加快,中國能源消耗及能源儲備壓力迅速增長,如何降低能源強度,實現中國工業發展的綠色轉型已成為學術界的一個研究熱點。基于1975～2013年期間金磚四國綠色增長的4大影響因素分析,Zaman 等[9]發現,環境變量是影響經濟可持續發展的關鍵。綜合相關研究可以發現,近20年來,綠色增長主要是由技術進步推動的[10]。Zhu等[11]提出了技術進步是影響綠色TFP最重要的因素,而下降的規模效率和管理效率是兩個抑制因素,技術變化是促進綠色生產力的主要來源。Wang等[12]利用面板閾值回歸技術測算了20國集團國家正式與非正式環境法規對于綠色增長的影響,研究結果表明,以環境相關技術和教育水平為代表的非正式環境法規對綠色增長的影響是積極且顯著的。

本文從創新效應角度探討能源強度對工業綠色轉型的影響。研究表明,新能源技術改革是促進中國工業綠色轉型的重要因素,其產生的影響會顯著提升中國工業綠色轉型效率[13]。對此,Chen等[14]認為技術創新的作用是無可替代的,在保持區域綠色可持續發展中占據重要地位。同時,在產業層面,Miao等[15]通過隨機前沿分析方法表明,技術創新對戰略性新興產業的綠色轉型產生了顯著的正驅動作用,并呈現出發展趨勢。此外,在技術創新方式選擇方面,岳鴻飛等[16]認為在實現綠色轉型的方式中自主創新與政府支持發揮著關鍵作用,但由于行業性質不同,影響綠色轉型的方式也有所差異。

綜上所述,針對已有研究的不足和需要改進之處,本文從如下3個方面進行完善:

(1)現有工業綠色轉型因素的研究著重于環境規制和技術創新等方面[17],研究層面也僅局限于區域上。基于此,本文將研究聚焦于工業層面,研究在不同工業行業間的綠色轉型水平及其存在的差異性。

(2)已有研究極少討論能源強度和工業綠色轉型之間的關系。因此,本文從創新效應視角研究能源強度對工業綠色轉型的影響,為促進工業綠色轉型提供更多的研究路徑和政策方案。

(3)已有研究極少關注相關經濟變量可能存在的非線性關系[18],而且忽略變量之間可能存在的內生性關系。因此,本文從創新效應視角探討能源強度和工業綠色轉型之間的關系。

2 中國工業綠色轉型測度

2.1 Super-SBM 模型設定

通過借鑒中國社會科學院工業經濟研究所課題組[19]、Hou等[20]以及彭星等[21]的研究成果,本文將工業綠色轉型歸結為兩個方面:一方面從工業增長模式而言,強調從粗放型工業向集約型工業轉化的過程;另一方面從工業污染控制而言,強調從高碳型污染方式逐漸降低能耗實現節能減排的過程,兩者相互統一,并行納入產業結構優化升級和綠色技術創新中。同時,綠色全要素生產效率包含綠色技術進步指數、綠色純技術效率指數、綠色規模效率指數和綠色技術規模變動指數[22],本文采用工業綠色全要素生產率與工業經濟增長率的比值作為衡量工業綠色轉型的指標[20]。

工業綠色轉型的測量可以利用非期望產出的Super-SBM 模型進行評估。Super-SBM 模型在有效處理投入產出變量的松弛性問題和非期望產出的擬合性問題方面具有明顯優勢。此外,它能對多個有效決策單元(DMU)進行對比分析[23],這種估計方式能兼顧科學性、有效性和合理性。

基于Super-SBM 模型特征,本文在構建工業綠色全要素生產率的測算指標時,選取工業行業從業人員均值作為勞動投入指標;以分行業工業企業固定資產凈值平均余額作為資本投入指標[24],以工業行業的能源消費總量作為能源投入指標。為了保證數據的可獲得性,數據處理過程中按標準煤折合系數的方式將其轉化為萬噸標準煤。此外,工業行業的期望產出以主營業務收入計算。工業廢水排放量、工業廢氣排放量以及工業固體廢棄物是導致環境質量降低的關鍵因素,故將這3種指標作為工業行業的非期望產出。

2.2 中國工業綠色轉型測算結果及分析

由表1和圖1可見,2010～2016年,中國工業綠色轉型的平均值僅為-0.081 38,說明中國工業綠色轉型的水平整體還比較低,具有很大的發展空間,以粗放型為特點的傳統工業發展模式仍然存在,這也與文獻[21]中的研究保持一致。其主要原因是,在工業發展的早期階段,不合理的傳統工業增長方式給中國的生態環境造成巨大影響,這明顯不利于中國工業綠色轉型水平的提高。綜合來看,不同工業的行業之間在資源條件、產業結構以及經濟基礎等方面存在差異。具體而言,飲料制造業、煙草制品業、紡織服裝、鞋、帽制造業以及家具制造業等行業的轉型水平較高,原因在于它們擁有重產出、低投入、輕污染的先天優勢。但是,對于以工業品和農林品等作為原料的紡織業、造紙及紙制品業、印刷業和記錄媒介的復制、有色金屬冶煉及壓延加工業等行業工業綠色轉型水平較低,原因在于這些行業創新驅動不足、技術創新效率較低,能源消耗較高且污染比較嚴重。

圖1 工業行業綠色轉型平均水平(2010～2016年)

從變動趨勢上看(見表1),以2012 年為分界線,在此之前,中國大多數工業行業的綠色轉型水平保持穩定態勢,此后出現了下降趨勢。其原因是,在“十二五”時期,政府推出了多項節能減排政策,促進了工業綠色轉型。然而,由于技術水平的影響限制、創新驅動不足以及工業規模持續擴張等因素的影響,反過來在一定程度上刺激了工業的發展,使得能源消耗水平有所增加。一些電子設備制造的相關行業綠色轉型水平很低,甚至出現負值,而煙草制品業、紡織服裝、鞋、帽制造業和家具制造業等行業在樣本考察范圍內已經實現了工業綠色轉型,并呈現出穩定發展的態勢。

表1 工業各行業綠色轉型水平(2010～2016年)

整體而言,轉型中的工業技術基礎較差,節能減排效率較低,生態環境壓力仍然較大。因此,中國工業綠色轉型仍任重道遠。

3 動態面板門檻模型構建

3.1 動態門檻模型

顯然,不同行業之間是有差異的,忽略行業間創新效應的影響將會使評價結果產生偏差[4],故采用Hansen[25]提出的面板門檻模型,并基于此進行了改進。首先通過Hansen模型估計出相應的門檻數值,再利用該數值來劃分不同的門檻等級,研究在不同的門檻水平下能源強度對工業綠色轉型的影響。同時,采用系統GMM 估計法[26]評估不同區間水平下具體的斜率系數,進而描述其動態變化趨勢。

本文以分行業工業綠色轉型(IGT)為被解釋變量,以能源強度(ENE)為核心解釋變量,以創新效應(INO)為門檻變量,并加入規模效應(NUM)、要素結構(ESS)、外商投資(FDI)和出口(EXP)等一系列控制因素,分析在中國工業各行業中不同的創新效應門檻水平下能源強度對綠色轉型的作用。進而設定面板門檻模型(以單一門檻為例)為

式中:L1為滯后一階變量;L2為滯后二階變量;I(·)為指示函數;γ為變量門檻值;μi為個體的特定效應;Vt為時間的特定效應;εit是隨機干擾項。

3.2 變量與數據

本文主要測算能源強度、創新效應與工業綠色轉型的關系。其中,能源強度(ENE)作為衡量能源利用效率的重要方式,在一定程度上反映了能源消費的產出效益。由于中國工業各行業之間資源要素和基礎設施的不同,在一定程度上會影響行業間的能源消費情況。同樣地,就整個工業而言,其內部所存在的規模結構和地理環境的不同,能源強度的影響變化也會有所不同。因此,本文選擇用不同單位產出所需要的能源使用總量來衡量中國工業行業能源強度,計算方式為:行業能源消費/行業總資產。在中國,有效發明專利指標可以在一定程度上規避政策原因引起的“專利泡沫”困擾,故以行業有效發明專利數來衡量創新效應(INO),以更好地展現工業技術創新的動態能力[27]。工業綠色轉型(IGT)指數計算方式如3.1節所述。學界對創新效應的影響還沒有形成統一的看法,多數學者認為,一定程度的創新會對企業的技術進步產生激勵作用,從而能夠提高能源利用率,促進綠色發展。與此相反,創新可能產生一定的負效應而不利于企業生產效率的提升[17]。

參考已有文獻[23,28-30],本文還設置了一系列控制變量。①適當的規模擴張在一定程度上對工業綠色轉型起到促進作用,因此,本文用單個行業的企業數量來衡量規模效應(NUM)。②行業要素結構(ESS)用行業總資產與行業年平均從業人數比率表示。③外商投資在促進中國工業綠色轉型中發揮著重要作用,故在進行外商投資(FDI)測量時選用各工業行業外商和港澳臺商投資的資產額與本工業行業總資產的比重表示。在衡量出口(EXP)時用單一指標即行業的出口交貨值來測算。

表2給出了所有變量的統計表述。2009年中國宣布了一項關于綠色轉型的規定:決定在經濟方面進行綠色轉型。由于政策的出現到實施效果呈現需要接受時間檢驗,故選取2010～2016年的數據來反映政策頒布后7年間中國工業行業綠色轉型情況。各指標數據來自《中國統計年鑒》《中國工業統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《中國環境統計年鑒》和《工業企業科技活動統計年鑒》。其中,利用GDP平減指數和固定資產投資價格平減指數將名義變量測算為實際變量,以2010年為基期。

表2 變量的統計表述

4 能源強度對中國工業綠色轉型的行業異質門檻效應

4.1 門檻效應檢驗

根據門檻效應檢驗結果(見表3)可知,創新效應的雙重門檻和三重門檻都沒有通過檢驗,只有單一門檻在5%的顯著水平上通過了檢驗,故采用單重門檻模型進行估計。

表3 門檻顯著性檢驗

根據門檻理論,創新效應的單重門檻值為8.071且在95%置信區間[7.847,8.071]內,具體結果如表4 所示。由此可以劃分為低創新效應(INO≤8.071)和高創新效應(INO>8.071)兩種類型。同時,圖2反映了門檻變量的估計值和置信區間。綜上結果可知,能源強度驅動工業綠色轉型存在顯著的創新效應單門檻結果。

表4 門檻值估計結果和置信區間

圖2 門檻置信區間結構

4.2 動態門檻回歸估計

根據上述門檻值的區間劃分,進一步分析能源強度對中國工業綠色轉型的影響。

表5呈現了在不同創新效應門檻水平下能源強度對工業綠色轉型的影響。在創新效應較低的情況下(INO≤8.071),能源強度對工業綠色轉型的影響呈現顯著的負向效應;相反,隨著創新效應水平的提高并進一步跨越閾值(INO>8.071),能源強度對工業綠色轉型存在顯著的正向影響,即此時降低能源強度能夠有效地促進工業綠色轉型。上述結果證明了能源強度和工業綠色轉型之間具有明顯的門檻效應。較低水平的創新效應并不利于降低能源強度驅動工業綠色轉型,而隨著創新效應水平的提高并突破“臨界點”,則有利于通過降低能源強度來進行工業綠色轉型。

表5 參數估計結果

對于促進工業綠色轉型的其他驅動力,現階段中國規模效應和行業要素結構對驅動工業綠色轉型都產生了顯著抑制作用。雖然規模效應在一定程度上能增加經濟效益,但反過來也刺激了生產,增加了資源利用強度,從而破壞了生態環境,這在一定程度上不利于中國工業綠色轉型。另外,對于整個中國工業而言,其行業性質難以實現完全的轉化,工業產業轉型升級仍然未能充分完成,這在一定程度上不利于中國工業綠色轉型發展。相對而言,出口貿易對工業綠色轉型的作用是正向的。其原因可能是,中國重視對出口貿易方面的管理,使得資金的流動范圍也在不斷擴大,倒逼著國內一些工業行業被迫進行轉型[31]。外商投資與工業綠色轉型呈現負相關關系,但兩者效應關系并不顯著。這主要是因為發展中國家在承接外來企業時對環境標準要求較低,而發達國家為了緩解本國經濟發展和生態保護之間的壓力,往往在進行產業轉移時會將一部分污染型企業轉移出去,這使得發展中國家的環境質量下降,不利于工業綠色轉型。因此,有必要協同政府加強對環境質量的引導,實現綠色技術創新。

最后,由Hansen過度識別檢驗知,P=0.439,在10%的水平上不能拒絕模型工具變量的設定是合理的原假設。一階自相關模型AR(1)、二階自相關模型AR(2)檢驗不拒絕“擾動項{εit}無自相關”的原假設,同時表明,所設模型及采用系統GMM 是合理且穩健的[18,32]。具體結果如表6所示。

表6 一階自相關模型AR(1)與二階自相關模型AR(2)檢驗

5 討論

一般而言,創新效應對于促進工業綠色轉型具有重要作用。本文結果顯示,中國能源強度對工業綠色轉型的影響因創新效應水平的不同而呈現出非線性關系。具體而言,當創新效應處于較低水平時,降低能源強度對中國的工業綠色轉型起到的促進作用不明顯;當創新效應水平不斷提高并且跨過臨界值時,所呈現的結果會有所不同。本文認為,在高排放、低效率的工業增長方式下,各行業都需要引進綠色清潔技術并協同政府規制來激發創新效應,以此提高能源利用率,促進工業綠色轉型。

當創新效應處于較低水平時,多數行業受制于長期高能耗生產模式的鎖定效應以及創新效應不足的影響,短期內對先進技術的消化和吸收能力有限,加之能源節約型技術創新發展滯后[33],致使能源利用效率的提升和某些技術要素之間互相消弭[34]。進而導致能源強度增高,不利于中國工業綠色轉型。

相對的,隨著創新效應水平的進一步提高,那些依賴于外來技術的行業則可以借助自身優勢進行綠色技術創新,并且隨著產業結構的不斷優化,進一步降低企業利用綠色清潔技術的成本,有利于推動中國工業行業綠色轉型[35-36]。此外,部分高污染、高耗能企業會退出市場,而重視綠色技術創新企業的市場競爭力會得到提升。

總之,當創新效應水平提升至行業承受范圍之內時,能源強度對工業綠色轉型的促進作用是較為明顯的,同時,隨著創新效應水平的不斷提高,會倒逼企業節能減排,降低能耗,從而促進工業綠色轉型。

6 結論

利用Super-SBM 效率測度技術對中國工業綠色轉型水平進行了測量,在此基礎上,設立了動態面板門檻模型,從創新效應視角進一步分析了能源強度對不同行業綠色轉型的影響。所得結論如下:

總體上,中國工業綠色轉型的平均值為-0.081 38,說明中國工業綠色轉型還沒有實現,尤其是食品制造業與造紙和紙制品等行業對能源資源的依賴性未有減弱。工業綠色轉型升級任務任重道遠。

能源強度對于工業綠色轉型的作用受到創新效應水平的顯著影響。較低水平的創新效應并不有利于提高能源利用率來驅動工業綠色轉型,而隨著創新效應水平的提高并突破“臨界點”,在一定程度上有效降低了能源強度,進而促進工業綠色轉型。

在推動工業綠色轉型的其他影響因素中,出口貿易可以促進中國的工業綠色轉型水平,規模效應和行業要素結構卻呈現出相反的結果,在一定程度上對工業綠色轉型的作用相對不利。此外,外商投資在其中的作用也有待進一步研究。

根據上述研究結果,本文提出如下政策建議:

(1)針對傳統工業發展模式所帶來的能源消耗和生態破壞等問題,應加快清潔技術的研發,逐步淘汰不適應經濟發展和社會需要的落后產業,推進產業集聚來合理配置資源,提升能源利用率。

(2)要格外重視行業之間的差異性,因地制宜、因勢利導,根據不同行業的具體情境進行綠色轉型。此外,要注重激發企業創新活力,適當加大對科技以及人才的投入,優化人才引進機制,以降低對外來綠色清潔技術的依賴,緩解成本壓力。

(3)在進行工業綠色轉型的過程中還要關注不同行業所具有的基礎。對于創新效應水平較低的行業,應堅持優勝劣汰的原則,將高耗能、高排放、高污染以及技術水平相對落后的行業進行優化重組,發揮優勢行業的先鋒作用,引導產業結構調整,同時也要增強其綠色技術創新能力,加強對外商投資者的識別和監督,確保引入有利于促進工業綠色轉型的外商投資;對于創新效應水平較高的行業,應充分發揮“創新補償”帶來的競爭優勢,適度加強行業綠色技術創新和制度創新,降低能源強度以驅動工業綠色轉型升級。