科技創(chuàng)新對地熱資源可供性的影響研究

周國華，姜 旻

（中國地質大學（武漢），湖北 武漢 430074）

0 引言

能源是人類生存和社會進步的重要物質基礎與發(fā)展動力，新一輪能源革命與科技革命的交織，使得以太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能等為代表的可再生能源替代以油氣為代表的化石能源，已經(jīng)成為世界能源轉型的趨勢[1]。黨的二十大報告在指出發(fā)展方式的綠色轉型以及推進碳達峰碳中和等行動對于推進美麗中國建設的重要意義的同時，還提出了推動能源清潔低碳高效利用、加快節(jié)能減碳先進技術研發(fā)和推廣應用、深入推進能源革命、加快規(guī)劃建設新型能源體系等具體行動規(guī)劃。由此可見，推進可再生能源發(fā)展與替代行動，是國家能源安全的必然選擇，是“雙碳”目標實現(xiàn)的內在要求，也是經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的重要支撐。

地熱能是蘊藏在地球內部的巖漿、流體和巖土中的熱能，是僅次于太陽能的清潔能源[2]，相對于傳統(tǒng)化石能源而言，地熱資源在資源儲備、利用效率、減排環(huán)保等方面具有巨大優(yōu)勢[3]，未來有望在可再生能源發(fā)展和能源結構轉型中占據(jù)重要地位，正因如此，地熱能的開發(fā)和利用備受關注。我國有著分布廣泛且儲量豐富的地熱能資源，早在20 世紀70 年代就對地熱資源展開了系統(tǒng)性的研究。近年來出臺的《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（2017 年）、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》（2022 年）和《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》（2022 年）等關于地熱能開發(fā)利用的政策與規(guī)劃，更是不斷鼓勵投資開發(fā)利用地熱資源，直接推動了地熱能開發(fā)利用的快速發(fā)展。隨著地熱資源開發(fā)利用的縱深發(fā)展，需要研究的科學問題越來越多，包括地熱資源開發(fā)利用的影響因素研究等。

長期實踐證明，地熱資源的開發(fā)利用高度依賴于科技的發(fā)展。冰島是世界上地熱能發(fā)展最快的國家之一，在地熱能開發(fā)利用方面有著領先的技術。以鉆井和完井技術為例，相較于傳統(tǒng)地熱井而言，從超臨界地熱資源中提取地熱流體的生產(chǎn)率可能會提升10 倍，但地熱井是否能夠突破臨界溫度和臨界壓力進而鉆入超臨界資源在很大程度上需要依靠適當?shù)你@井設備和完井技術。位于冰島西南部Reykjanes地熱田的IDDP-2 鉆井是世界上少數(shù)能夠在地熱流體的壓力和溫度的雙重條件下穿透臨界點的地熱井，該井擁有冰島最深的地熱井膠結套管，所使用的定向鉆井系統(tǒng)原型、鉆井液、反循環(huán)固井技術等技術被實踐證明是成功的[4]。由此可知，科技創(chuàng)新是提高地熱能開發(fā)資源、利用效率以及地熱產(chǎn)業(yè)國際競爭力的根本之所在。

在建設創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略的大背景下，科技創(chuàng)新是開發(fā)和利用地熱能資源的關鍵和突破口，對我國低碳清潔、安全高效現(xiàn)代能源體系的構建具有重大意義。通過文獻計量、實證研究等方法，旨在立足于科技創(chuàng)新角度探索其對地熱資源開發(fā)利用的支持度問題，為合理利用地熱資源提供科學依據(jù)。

1 文獻回顧

1.1 創(chuàng)新與科技創(chuàng)新

最早研究創(chuàng)新的是經(jīng)濟學家熊彼特，他認為盡管資本和勞動是推動經(jīng)濟發(fā)展的重要動力，但是創(chuàng)新和應用才是社會經(jīng)濟發(fā)展的根本推動力，而且創(chuàng)新不僅僅只是包括單純的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明創(chuàng)造，更是將發(fā)明創(chuàng)造轉化為生產(chǎn)力、進而提升生產(chǎn)力水平、從而獲得額外的經(jīng)濟效益的過程[5]。換言之，創(chuàng)新不僅僅是指狹義上的發(fā)明的首次商業(yè)化過程，更是包括新的思想和新的科學發(fā)現(xiàn)[6]。依據(jù)創(chuàng)新的對象不同，可以將創(chuàng)新分為技術層面的創(chuàng)新和管理層面的創(chuàng)新[7]，從技術創(chuàng)新的角度對創(chuàng)新做進一步解釋，可將其歸納為新發(fā)明、新產(chǎn)品和新工藝[8]；從科技創(chuàng)新角度出發(fā)，則可將創(chuàng)新行為看作是在工程、制造、銷售、投資和管理等方面進行科技性的變革；從國家層面對科技創(chuàng)新活動的內涵進行剖析，理論創(chuàng)新、政策改革、知識產(chǎn)權、技術突破等活動都可以歸屬于科技創(chuàng)新活動[9]。

毋庸置疑，科技創(chuàng)新在國家經(jīng)濟、社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，如何度量科技創(chuàng)新水平在相關研究中也是至關重要的一部分，現(xiàn)有研究中按照研究對象的不同，對科技創(chuàng)新水平的度量可以分為兩類。

從宏觀層面來看，部分學者直接采用世界知名組織公布的指標數(shù)據(jù)對國家創(chuàng)新水平和競爭力進行分 析[10-12]，GII（Global Innovation Index）指數(shù)是衡量國家創(chuàng)新能力的影響力最大的指標體系之一。

從微觀角度來看，部分學者根據(jù)研究內容，構建評價指標對企業(yè)、高校和行業(yè)的科技創(chuàng)新水平進行度量，其中科技創(chuàng)新投入、科技創(chuàng)新產(chǎn)出是衡量的兩個主要維度。前者主要分為人員的投入和資金的投入，還有部分學者將設備等物力資源納入科技創(chuàng)新資源投入之中[13]。后者則可以用論文數(shù)和專利數(shù)進行測度，具體包括專利申請數(shù)量、專利授權數(shù)量、論文產(chǎn)出數(shù)量、著作數(shù)、論文H指數(shù)等指標[10]。

1.2 礦產(chǎn)資源可供性及其影響因素

穩(wěn)定、安全的礦產(chǎn)資源供應和保障關乎國家能源安全，因此也受到了來自各方面的關注。雖然地球地殼中存在固定的地質礦產(chǎn)資源，但是由于市場條件時刻處于變化之中，在某個價格水平下，一個國家或地區(qū)可供社會使用的資源僅僅只是資源總量的一部分[14]，即經(jīng)濟可供的資源是技術、經(jīng)濟、市場等條件相互協(xié)同影響所產(chǎn)生的結果，如技術的改進和創(chuàng)新可能會導致采礦和礦產(chǎn)加工領域的生產(chǎn)要素成本下降，進而促進經(jīng)濟上可供社會使用的資源量的提升[15]。可供性分析的目的就是研究在一定的技術和經(jīng)濟水平下，某一國家或地區(qū)的礦產(chǎn)資源儲量在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中的現(xiàn)實供應能力與供給水平[16-17]。

現(xiàn)有對于礦產(chǎn)資源可供性影響因素的研究成果，主要是針對不同的研究對象所展開的。成金華等[18]針對戰(zhàn)略性關鍵礦產(chǎn)資源的可供性影響因素進行了研究，將影響因素歸納為地質、經(jīng)濟、技術和環(huán)境四個方面。邵留國等[19]對伴生性關鍵礦產(chǎn)供給的影響因素進行了研究，發(fā)現(xiàn)伴生性關鍵礦產(chǎn)的供給取決于主礦產(chǎn)的產(chǎn)能、主礦產(chǎn)的需求變化、主礦產(chǎn)的回收以及伴生性礦產(chǎn)的再利用，除此之外，供求關系、技術需求、價格關系、社會環(huán)境等因素也會影響伴生性關鍵礦產(chǎn)的供給。何朋蔚等[20]對廢棄手機中所回收的高技術礦產(chǎn)進行了研究，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品技術創(chuàng)新、回收技術等均會對高技術礦產(chǎn)的社會存量產(chǎn)生影響。MUDD[21]以全球金屬和礦物為主體進行可供性研究，研究發(fā)現(xiàn)盡管采礦和加工技術、經(jīng)濟和市場需求等因素會對可開采儲量產(chǎn)生影響，但是隨著礦產(chǎn)勘探的進行，多數(shù)金屬的儲量相較于產(chǎn)量而言并不會明顯減少，這是因為新礦床的發(fā)現(xiàn)會劃定新的已知礦體來對消耗的資源儲量進行補充[22]。

1.3 科技創(chuàng)新與礦產(chǎn)資源

科學理論和技術創(chuàng)新能夠通過提高探明儲量、降低成本等路徑，進而從可供儲量和可供產(chǎn)量兩方面提升礦產(chǎn)資源的可供性。

立足于科技創(chuàng)新角度，對地熱資源的研究主要是從理論和技術層面展開探討。在理論層面，李燕燕等[23]對地熱與熱液型鈾礦的成因聯(lián)系進行研究，豐富了地熱地質理論，為深部地熱、干熱巖和固體礦產(chǎn)找礦提供了新的理論依據(jù)；武治盛等[24]采用超聲波技術，通過實驗研究了4 類巖樣在注入低溫水熱沖擊后的表現(xiàn)，總結了母巖、填充體及其膠結面性質的演化規(guī)律，為干熱巖型地熱實際開發(fā)過程中儲留層建造和結構演化提供了專業(yè)認知和科學依據(jù)；增強型地熱系統(tǒng)（Enhanced Geothermal Systems，EGS）是深部地熱資源開發(fā)的主要技術手段，其本質是解決流動傳熱問題，因此熱流耦合成為EGS 研究中的重要部分，胡劍等[25]通過構建數(shù)學模型進行模擬研究，推導出了熱流耦合時水巖溫度場演化特征的簡明數(shù)學表達式，為EGS 的多場耦合研究和EGS 的工程應用奠定了理論基礎。在技術層面，地熱能開發(fā)利用效率的高低與技術方法的先進性之間存在密切聯(lián)系[26]，因此加強科技創(chuàng)新、技術帶動發(fā)展是提升地熱資源開發(fā)效率和利用程度的關鍵[27]。現(xiàn)有研究針對地熱開發(fā)利用的具體技術進行了大量的討論，蔡美峰等[28]對深部礦產(chǎn)和地熱資源共采技術進行了研究，為深部高溫地熱的開采提供了一種新的技術思路和方法；馬巖等[29]對雁翎潛山地熱田的地質背景進行綜合研究后，布設了高溫、高產(chǎn)地熱井并成功實施，對深部碳酸鹽巖地熱井位優(yōu)選探測技術的科學性進行了驗證，進而實現(xiàn)華北盆地深部高溫、高產(chǎn)地熱井位優(yōu)選的推廣應用；RONG 等[30]研究了循環(huán)液氮壓裂技術這一創(chuàng)新的儲層增產(chǎn)技術，認為該技術在地熱能的開發(fā)方面存在巨大潛力；相當一部分的學者對EGS 相關技術展開了技術攻關，研究結果表明運用相關技術能夠進行高效率的能量提取進而提高生產(chǎn)能力[31-34]；還有一部分學者以地熱井開發(fā)過程中的碳酸鈣結垢過程作為研究對象，運用實驗研究和數(shù)值模擬等手段，對結垢原因、結垢位置、結垢規(guī)律等因素進行研究，實現(xiàn)地熱開采過程中的協(xié)同阻垢[35-37]。

綜上所述，許多學者在科技創(chuàng)新水平、礦產(chǎn)資源可供性影響因素、地熱資源領域科技創(chuàng)新等方面進行了大量且深入的研究，并取得了豐富的研究成果，提供了良好的研究基礎。地熱能由于其本身具有系統(tǒng)性強、時空跨度大等特殊性，既有的資源科學領域的普適性成果難以準確全面地詮釋其開發(fā)利用過程中的特殊性問題。地熱能領域的研究也大多集中在技術理論和技術運用方面，鮮有從機制本身探索地熱資源可供性的影響因素等主題成果，而這方面的研究不僅能夠進一步揭示地熱資源的內在物質技術系統(tǒng)的規(guī)律，而且能夠從源頭上提高地熱資源可供性的質量水平。構建科技創(chuàng)新指標，進而探究其對地熱資源可供性影響的研究正是基于這方面的考慮，旨在進一步拓展與深化現(xiàn)有研究成果。

2 研究設計

2.1 科技創(chuàng)新指標

2.1.1 變量選取與指標體系

根據(jù)科技創(chuàng)新活動的特點及數(shù)據(jù)的可得性，借鑒現(xiàn)有研究內容，以“投入-產(chǎn)出”兩個維度構建地熱領域科技創(chuàng)新水平量化指標體系。

科技創(chuàng)新投入指標包括資金投入和人員投入兩方面[38]。考慮到指標構建的合理性以及研究數(shù)據(jù)的可得性，選取地熱勘查全部投入作為科技創(chuàng)新資金投入指標，選取地熱勘查從業(yè)人員數(shù)量作為科技創(chuàng)新人員投入指標。其中，地熱勘查全部投入指標是指報告期內來自中央和地方財政撥款、企事業(yè)單位投入、港澳臺商和外商投入的用于地熱地質勘查工作的資金，以及以地質成果轉讓收入、油田維護費、維簡費、科研經(jīng)費等投入地熱地質勘查工作的資金；地熱勘查從業(yè)人員數(shù)量指從事地熱地質勘查并取得勞動報酬的人員數(shù)量。

科技創(chuàng)新產(chǎn)出指標主要反映科技創(chuàng)新成果，包括理論產(chǎn)出和技術產(chǎn)出兩方面的知識產(chǎn)出，科技論文發(fā)表數(shù)量和專利數(shù)量是科研成果的主要表現(xiàn)形式[39-40]。科研成果能夠客觀、準確地量化科技創(chuàng)新活動的產(chǎn)出水平，通過運用新的理論與新的技術，以及一定的機制促進年產(chǎn)礦量的提升。因此，選取全球科技論文發(fā)表數(shù)量作為科技創(chuàng)新理論成果，選取全球專利申請數(shù)量作為科技創(chuàng)新技術成果。其中，全球科技論文發(fā)表數(shù)量指地熱資源領域的原創(chuàng)性的科學研究成果，全球專利申請數(shù)量指地熱資源領域的技術發(fā)明。

綜上，構建了評價地熱資源領域科技創(chuàng)新水平的指標體系，分為2 個一級指標和4 個二級指標，具體見表1。

表1 地熱資源領域科技創(chuàng)新指標Table 1 Indicators of scientific and technological innovation in the geothermal resources field

2.1.2 數(shù)據(jù)來源及預處理

地熱勘查全部投入和地熱勘查從業(yè)人員數(shù)量的數(shù)據(jù)來源于《中國國土資源年鑒（2000—2018）》。全球科技論文發(fā)表數(shù)量數(shù)據(jù)采用文獻計量法，參考現(xiàn)有學者的處理方法[41-42]，將發(fā)表時間限定為1999—2017 年，依據(jù)地熱理論與技術相關的中英文術語作為檢索詞，基于WOS（Web of Science）數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫進行檢索，選擇文獻類型為期刊（中國知網(wǎng)）/Article（WOS），并對檢索結果進行去重處理，最終得到文獻計量數(shù)據(jù)。全球專利申請數(shù)量選擇中國知網(wǎng)專利數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源，將專利申請時間限定在1999—2017 年，所采用的檢索式與文獻計量檢索式保持一致，取國內專利和海外專利數(shù)量加總，最終得到專利數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)異常值采用箱線圖進行識別并剔除，異常值及缺失值均使用三次樣條插值法進行填補。為消除異方差和共線性等問題，上述指標數(shù)值均取自然對數(shù)后進行進一步分析。

2.1.3 主成分分析

主成分分析法是對指標體系進行評價的代表性方法之一。在構建指標體系的基礎上，采用主成分分析法測度科技創(chuàng)新水平，力求實現(xiàn)用少數(shù)關鍵指標進行綜合評價的目的。

運用KMO 檢驗和Bartlett 球形檢驗對數(shù)據(jù)進行分析，以判定數(shù)據(jù)是否適合采用主成分分析法。分析結果表明，KMO 統(tǒng)計量為0.799＞0.7，Bartlett 球形檢驗P值為0.000＜0.05，拒絕原假設，變量間存在較強相關性，所選擇的數(shù)據(jù)適合運用主成分分析法進行進一步分析，數(shù)據(jù)分析借助SPSS 軟件完成，檢驗結果詳見表2。

表2 KMO 檢驗和Bartlett 球形檢驗Table 2 The KMO measure and Bartlett’s test of sphericity results

主成分分析法需要根據(jù)所提取的各因子的特征值、方差貢獻率和累計方差貢獻率確定所提取的公因子數(shù)量。

表3 為總方差解釋表。由表3 可知，第一個公因子的特征值為3.826＞1，方差貢獻率為95.656%＞85%，因此提取1 個公因子能夠在保留多數(shù)信息的情況下，較為直觀地反映科技創(chuàng)新水平，可以認定為主成分。

表3 總方差解釋表Table 3 Total variance analysis

確定主成分數(shù)量后，根據(jù)成分得分系數(shù)矩陣（表4）可知4 個指標的增減變動對科技創(chuàng)新水平影響的差異較小。

表4 成分得分系數(shù)矩陣Table 4 Component score coefficient matrix

依據(jù)成分得分系數(shù)，可以得到主成分表達式，見式（1）。

式中，z為數(shù)據(jù)標準化后的變量值。

通過式（1）計算得出科技創(chuàng)新水平綜合得分（Score），并通過數(shù)值高低綜合體現(xiàn)地熱資源領域科技創(chuàng)新水平，指標數(shù)值及結果見表5。

表5 主成分分析計算結果Table 5 Principal component analysis results

由表5 可知，在1999—2017 年間，除了個別的年份略有波動外，我國地熱勘查的人員數(shù)量和資金投入不斷增加，世界范圍內地熱資源領域的理論和技術的相關產(chǎn)出也在持續(xù)且穩(wěn)定增長，因此，4 個指標所體現(xiàn)的科技創(chuàng)新綜合水平呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢，地熱資源領域的科技創(chuàng)新能力也不斷突破原有水平并且持續(xù)提升。

2.2 地熱資源可供性指標

礦產(chǎn)資源的供給是指在當前技術水平下可加工利用的礦產(chǎn)資源，礦產(chǎn)資源的可供性是在某一國家或者地區(qū)已探明的礦產(chǎn)儲量、產(chǎn)能和產(chǎn)量的基礎上對該國或者該地區(qū)所需要的礦產(chǎn)資源的供給能力[43]。

考慮到指標體系的合理性及研究數(shù)據(jù)的可得性，借鑒朱永光[44]的處理方法，選取地熱年產(chǎn)礦量（Yield）這一指標作為地熱資源可供性的量化指標進行實證研究。其中，年產(chǎn)礦量指礦山企業(yè)當年采礦作業(yè)實際生產(chǎn)的符合產(chǎn)品質量要求的礦產(chǎn)實物數(shù)量。

地熱年產(chǎn)礦量指標數(shù)據(jù)來源于《中國國土資源年鑒（2000—2018）》。異常值采用箱線圖進行識別并剔除，異常值與缺失值使用三次樣條插值法進行填補。為消除異方差和共線性等問題，指標數(shù)值取自然對數(shù)后進行后續(xù)分析。

2.3 模型構建

傳統(tǒng)的經(jīng)濟計量方法是以經(jīng)濟理論為基礎來對變量之間的關系進行描述，但是經(jīng)濟理論通常不足以對變量之間的動態(tài)聯(lián)系提供一個嚴密的說明，同時變量的內生性問題使得模型的估計和推斷變得更加復雜。VAR（Vector Auto-Regression）向量自回歸模型由SIMS 在1980 年提出，該模型是一種將單變量自回歸模型推廣到由多元時間序列變量組成的“向量”自回歸模型。VAR 模型避免了經(jīng)濟理論的束縛，將系統(tǒng)中的所有變量都視為內生變量，采用多方程聯(lián)立的方式，使用內生變量對所有內生變量的滯后期進行回歸，進而分析并預測相互聯(lián)系的時間序列系統(tǒng)。除此之外，VAR 模型還考慮了變量之間的動態(tài)特征，通過分析隨機擾動對變量系統(tǒng)的動態(tài)沖擊，直觀地解釋了各種沖擊對變量形成的影響，進而對變量之間的長期均衡關系進行詳細分析[45]。

選取1999—2017 年的相關指標數(shù)據(jù)，以科技創(chuàng)新水平綜合得分（Score）和地熱資源可供性（Yield）兩個變量構建VAR 模型進行實證研究，所構建的VAR(p)模型的表達式見式（2）。

3 實證研究

3.1 描述性統(tǒng)計

選取1999—2017 年的年度數(shù)據(jù)進行實證研究。變量的時間趨勢和統(tǒng)計學描述見圖1 和表6。

圖1 變量時間趨勢圖Fig.1 Time trend of variables

表6 變量描述性統(tǒng)計結果Table 6 Descriptive statistics of variables

由圖1和表6 可知，1999—2017 年間，科技創(chuàng)新水平整體上在不斷攀升，并呈現(xiàn)出強勁的增長勢頭，說明我國地熱資源領域的科技創(chuàng)新取得了長足進步；從地熱資源可供性指標來看，隨著科技創(chuàng)新水平的不斷提升，地熱年產(chǎn)礦量總體上保持上升的趨勢。整體而言，科技創(chuàng)新水平與地熱資源可供性的變動趨勢具有一致性。

3.2 平穩(wěn)性檢驗

為避免時間序列數(shù)據(jù)分析過程中出現(xiàn)偽回歸現(xiàn)象，在建立VAR 模型之前，使用EViews11.0 軟件，采用ADF 檢驗法對Score和LnYield兩個變量進行平穩(wěn)性檢驗，具體結果見表7。

表7 ADF 檢驗結果Table 7 ADF test results

由表7 可知，兩變量的原序列ADF 統(tǒng)計量均大于各自在10%顯著性水平下的臨界值，由此可見兩變量的原序列均不能拒絕原假設，即這兩個變量的原序列均存在單位根，為非平穩(wěn)時間序列。進一步對兩變量原序列的一階差分序列進行ADF 檢驗，一階差分序列ADF 統(tǒng)計量均小于各自在5%顯著性水平下的臨界值，說明兩個變量在5%的顯著性水平下拒絕原假設，可以得出其一階差分序列均為平穩(wěn)序列這一結論，同時也可以確定1999—2017 年期間Score序列和LnYield序列均是一階單整序列，即Score～I(1)、LnYield～I(1)。這說明科技創(chuàng)新水平與地熱資源可供性這兩個指標之間可能存在長期的均衡關系，可以通過協(xié)整理論進行驗證，對于非平穩(wěn)時間序列，只要通過協(xié)整檢驗證明變量間存在協(xié)整關系，即可直接建立VAR 模型。

3.3 協(xié)整檢驗

1987 年，ENGLE 和GRANGER 提出了基于殘 差的協(xié)整檢驗方法，該方法是對所構建的回歸方程進行單位根檢驗，若自變量與因變量之間存在穩(wěn)定的均衡關系，即因變量能被自變量的線性組合所解釋，則回歸方程的殘差序列應該是平穩(wěn)的。因此，檢驗一組變量之間是否存在協(xié)整關系等價于對回歸方程的殘差序列的平穩(wěn)性進行檢驗。

使用EViews11.0 軟件進行變量間的E-G 協(xié)整檢驗。通過進行協(xié)整回歸，并對回歸所生成的殘差序列（記為Et）進行ADF 檢驗。其中，由于回歸所產(chǎn)生的殘差序列統(tǒng)計量的漸進分布與ADF 檢驗所產(chǎn)生的t統(tǒng)計量的漸進分布不同，導致殘差平穩(wěn)性ADF檢驗的臨界值表與ADF 臨界值表不一致，采用Mackinnon 協(xié)整檢驗臨界值計算公式對5%顯著性水平下的臨界值進行計算，見式（3）。

式中：C(α)為協(xié)整檢驗臨界值；α為顯著性水平；T為樣本容量；Φ∞、Φ1和Φ2值查表所得。

表8 展示了殘差ADF 檢驗結果。由表8 可知，ADF 統(tǒng)計量為-3.821 976＜5%顯著性水平下的臨界值-3.676 628。因此拒絕原假設，即殘差序列不存在單位根，說明協(xié)整關系存在。

表8 殘 差ADF 檢驗結果Table 8 Residual ADF test results

在確定變量間存在協(xié)整關系后，利用數(shù)據(jù)，分別以LnYield為因變量、以Score為因變量進行協(xié)整關系的檢驗，見表9。由表9 可知，當LnYield為因變量、Score為自變量時，tau-statistic所對應的p值小于0.05，因此在該種情況下存在協(xié)整關系；當以Score為因變量、LnYield為自變量時，tau-statistic所對應的p值大于0.05，說明在該種情況下不存在協(xié)整關系。

表9 協(xié)整關系檢驗表Table 9 Co-integration test results

3.4 VAR 模型確立

以變量間長期均衡關系的存在為前提，建立VAR 模型，對這一長期均衡現(xiàn)象進行研究。在前文構建的VAR(p)模型的基礎上，使用STATA17 軟件，采用似然比統(tǒng)計量LR、顯著性水平p值、最終預測誤差FPE、赤池信息準則AIC、HQ 統(tǒng)計量HQIC以及施瓦茨信息準則SBIC，綜合確定模型滯后階數(shù)，見表10。由表10 可知，LR、FPE、AIC、HQIC、SBIC均選擇滯后2 期為最優(yōu)，因此構建VAR(2)模型。

表10 VAR 模型滯后階數(shù)診斷Table 10 Test of the order of delay in VAR model

VAR(2)模型建立后，對模型的穩(wěn)定性進行檢驗。經(jīng)檢驗，所建立的VAR(2)模型所有特征根的模都小于1（表11）。據(jù)此可以判斷，所建立的VAR(2)模型能夠通過穩(wěn)定性檢驗。

表11 VAR(2)模型特征根Table 11 The eigenvalues of VAR(2) model

綜合上述分析，構建的VAR(2)模型具體表達式見式（4）。

式中，a11、a12、b11和b12為系數(shù)。

3.5 脈沖響應

脈沖響應可以直觀刻畫模型受到某種沖擊時，系統(tǒng)所產(chǎn)生的動態(tài)變化。在建立雙變量VAR(2)模型基礎上，利用脈沖響應函數(shù)，采用正交化脈沖響應方法，分析科技創(chuàng)新水平的變動以及地熱資源可供性自身變動對地熱資源可供性所產(chǎn)生的影響，具體分析結果如圖2 和圖3 所示。其中，橫軸表示沖擊作用的滯后期，縱軸表示脈沖響應值，實線表示脈沖響應函數(shù)，虛線表示95%置信區(qū)間范圍。

圖2 科技創(chuàng)新水平變動沖擊引起地熱資源可供性的響應函數(shù)Fig.2 Impulse response function of geothermal resources availability to scientific and technological innovation level

圖3 地熱資源可供性沖擊下對自身的響應函數(shù)Fig.3 Impulse response function of geothermal resources availability to geothermal resources availability

由圖2 可知，脈沖響應函數(shù)的整體趨勢是正向變動且趨于收斂的。當在本期給予科技創(chuàng)新水平一個正向沖擊后，地熱資源可供性的響應在第1 期就達到最高點，隨后迅速下降，直至第4 期到達第一個最低點。隨后緩慢爬升，在第6 期達到第二個峰值，然后隨著滯后期的增加逐漸降低，最后趨于穩(wěn)定。

具體可以解釋為，在地熱勘查經(jīng)費和地熱勘查人員的投入、地熱科技論文和地熱專利技術產(chǎn)出的雙重作用下，能夠較快并且顯著對地熱產(chǎn)量產(chǎn)生影響。隨著時間的推移，新一輪的資金和人員的投入，伴隨著理論的創(chuàng)新和技術的迭代，最初的科技創(chuàng)新水平對新階段的地熱資源可供性的影響逐漸減弱。盡管該影響最終趨于收斂，但總體而言一直保持著正向的影響，也可以看出科技創(chuàng)新對地熱資源可供性是長期發(fā)揮著支持與促進作用的。

由圖3 可知，脈沖響應函數(shù)整體趨于收斂。在給予地熱資源可供性正向沖擊后，地熱資源可供性自身變化的影響在當期表現(xiàn)為正向，在第3 期達到最小值且為負值。隨后有所上升，在第5 期達到第二個峰值，隨后緩慢下降，在第10 期后趨于0。說明當期地熱資源可供性的增加可能會對后期的地熱資源可供性產(chǎn)生一定的負面影響，但是這種負向的影響是不可持續(xù)的，從長期來看，該影響能夠起到正面的促進作用。

具體可以解釋為，地熱資源的開發(fā)和使用越過度，地熱的減少值就越高，即過度使用地熱資源可能會導致資源的暫時耗盡，且所造成的這種后果是存在一定滯后的[46]。但是這種消極的影響是暫時的，資源可供性降低的趨勢會伴隨著科學技術的進步而扭轉，最終表現(xiàn)為長期的正向作用。

3.6 方差分解

方差分解是一種運用方差來度量每一個變量所帶來的貢獻度，進而評價不同變量相對重要性的方法，各變量方差貢獻度變化情況見表12。

表12 方差分解表Table 12 Variance decomposition results

由表12 可知，在第1 期時，地熱資源可供性僅受其自身影響，從第2 期開始，科技創(chuàng)新的影響開始發(fā)揮作用，地熱資源可供性對其自身的影響作用開始下降，最后貢獻度穩(wěn)定在58.5%左右。而科技創(chuàng)新水平的影響在第2 期開始突顯，貢獻率迅速上升至27.643%。同時，科技創(chuàng)新所發(fā)揮出的作用在不斷增加，從第2 期至第3 期，貢獻率的增加量達到8.462%，隨后這種影響作用開始放緩，至期末貢獻度約為41.536%。

整體而言，地熱資源可供性的變動除了受到自身影響以外，還受到科技創(chuàng)新水平一定程度的影響，且隨著時間的推移，自身的影響不斷減弱，科技創(chuàng)新水平的影響則不斷上升，說明科技創(chuàng)新在地熱的可供方面是一種長期存在的驅動力，在地熱自身資源量的基礎上，不斷推動著地熱的產(chǎn)出。

4 結論與啟示

4.1 研究結論

基于1999—2017 年的時間序列數(shù)據(jù)，構建科技創(chuàng)新水平測度指標體系，運用主成分分析法對1999—2017 年間地熱資源領域的科技創(chuàng)新能力進行了評價。在此基礎上構建VAR 模型研究了科技創(chuàng)新和地熱資源可供性之間的關系，得到如下結論。

1）1999—2017 年間，我國地熱資源領域的科技創(chuàng)新水平與地熱資源可供性之間存在著因果關系。運用E-G 兩步法進行分析，得出了協(xié)整關系式，驗證了變量之間因果關系的存在性。結果表明科技創(chuàng)新水平這一因素可以對地熱資源可供性的變化進行解釋。

2）1999—2017 年間，地熱資源領域的科技創(chuàng)新對地熱資源可供性所產(chǎn)生的影響是正向且長期持續(xù)的。脈沖響應分析表明，科技創(chuàng)新水平作用于地熱資源可供性的效果，不僅僅表現(xiàn)為短期內的顯著正向支持效果，從長期來看，這種正向影響會趨于穩(wěn)定性的收斂。研究結果不僅檢驗了變量間存在的因果影響關系，同時該影響長期性、正向性的特點也得到了驗證。

3）1999—2017 年間，地熱資源領域的科技創(chuàng)新水平與地熱資源可供性之間的關系表現(xiàn)為長期的穩(wěn)定性與短期的非均衡型相統(tǒng)一。地熱資源可供性除了受到來自地熱資源領域科技創(chuàng)新水平的長期影響外，還會受到來自其自身的短暫的非響應性影響。該現(xiàn)象可能是由于自身以及科技創(chuàng)新水平的影響存在一定的滯后性所導致的，導致這一局部不均衡情況的內在機理還有待進一步研究進行驗證。

4.2 對策建議

1）地熱資源的開發(fā)利用需要更高強度的科技創(chuàng)新投入。科技創(chuàng)新與地熱資源可供性的因果關系表明：科技創(chuàng)新的投入對地熱資源開發(fā)利用產(chǎn)生巨大的影響，這種強因果關系比之許多其他礦產(chǎn)資源更加顯著。地熱資源的開發(fā)利用高度依賴于科學與技術水平的進步，加大資金和人才的持續(xù)投入，就能從根本上促進地熱資源開發(fā)利用的高質量發(fā)展。

2）地熱資源的開發(fā)利用需要超前性的科技創(chuàng)新活動。研究結果表明：科技創(chuàng)新水平與地熱資源可供性之間存在著非均衡性特點，顯示出時間維度的滯后性。無論是從科技創(chuàng)新投入到科技創(chuàng)新產(chǎn)出，還是從科技創(chuàng)新水平到地熱資源的產(chǎn)出，都存在著一定的產(chǎn)出周期。因此，超前性的科技創(chuàng)新活動顯得尤為重要，這也正是地熱資源開發(fā)利用在未來時態(tài)贏得持續(xù)發(fā)展的根本保障。