產業數字化與綠色技術創新的耦合協調

徐偉鋒

（1.山東大學計算機科學與技術學院，山東 青島 310058；2.紹興職業技術學院，浙江 紹興 312000）

一、引言

隨著全球自然資源的日益短缺和生態環境的不斷惡化，我國于2020 年提出國家重大戰略目標，即“到2030 年前實現碳達峰、到2060 年前實現碳中和”的目標（以下簡稱“雙碳”目標），并陸續出臺了多項綠色創新和經濟發展的相關政策，以期加快推進我國經濟綠色健康發展。國務院在2021 年10 月印發的《2030 年前碳達峰行動方案》中，強調加大投入綠色低碳科技創新，健全綠色低碳循環發展體系，推動經濟社會資源高效利用和綠色低碳發展。同時，國務院在2022 年1 月印發的《“十四五”數字經濟發展規劃》 中，提出以數字技術與實體經濟深度融合為主線，加快產業數字化轉型升級，在產業數字化轉型過程中有效推進綠色發展。但是，在“雙碳”目標推進過程中，數字化產業結構升級緩慢、綠色技術創新能力不足等問題還依然存在[1，2]，從而影響了產業綠色可持續發展。

而長江三角洲（簡稱“長三角”） 地區作為我國經濟發展最具活力、創新能力最強的區域之一，也是全國數字經濟最為活躍而體量最大的地區[3]。自長三角區域一體化發展上升為國家戰略以來，長三角地區作為我國經濟重要的增長極，提高其經濟集聚度、區域連接性和協同效率，打造產業生態平臺，共同打造數字長三角和推動長三角區域一體化發展，以期更好地引領全國經濟綠色高質量發展。因此，文章重點研究長三角地區產業數字化轉型升級與綠色技術創新發展水平，以及兩者間的作用機制和耦合協調關系，對促進區域經濟綠色高質量發展，具有重要現實意義。

二、文獻綜述與研究假設

1. 文獻綜述

產業數字化利用以人工智能、大數據和云計算等為代表的先進數字技術[4]，對產業創新范式和企業組織模式進行重構，加快產業結構調整，推動產業全要素數字化轉型，已成為產業變革和經濟高質量發展的重要引擎。楊卓凡(2020)結合我國產業結構的變遷規律，總結了社會和創新兩種動因主導的產業數字化轉型驅動模式，提出通過增強創新能力、優化供應鏈、拓展產業鏈等改進性建議[5]。陳金丹和王晶晶(2021)通過對世界投入產出表和中國制造產業面板數據的分析，實證檢驗了產業數字化對技術創新的增量和提質均有顯著促進效應[6]。劉剛和朱朝暉(2023)分析了我國企業綠色技術創新對產業數字化的影響機制，認為通過增強綠色技術數字化水平，能有效提升我國產業數字化的創新能力[7]。另外，郭將和張虹萌(2023)實證檢驗了長三角地區產業數字化的發展對區域的創新效率有顯著促進效應，發現加快產業數字化轉型對產業創新發展有推進作用[8]。

綠色技術創新能夠提高資源的利用率，減少產業鏈相關企業的碳排放量，協調經濟與環境發展，提升產業綜合發展水平。張學超(2022)通過構建綠色技術創新與經濟增長質量之間的耦合協調度模型，實證檢驗了綠色技術創新與經濟增長質量耦合協調度的提升態勢，建議加大對綠色技術創新環境優化和投入[9]。謝家平等(2022)提出了在數字時代下構建以市場為導向的綠色技術創新體系，提出通過數字經濟科創平臺的網絡效應，全面促進綠色技術創新成果高效轉化[10]。秦燁(2023)通過綠色技術創新對產業的碳排放空間溢出效應研究，提出了推動工業領域的綠色技術創新、區域協調的工業綠色發展等相關建議[11]。

目前，針對產業數字化轉型升級和綠色技術創新發展已有一定研究基礎，但對兩者之間的耦合協調關系研究較少[12]。因此，文章通過對長三角地區的產業數字化與綠色技術創新發展耦合協調研究分析，探究兩者之間的耦合協調關系以及相應地區差異和空間效應，促進數字化與綠色化融合協調發展，推動經濟綠色高質量發展。

2. 研究假設

產業數字化是基于數字技術賦能下，以數據為關鍵要素，對全產業鏈的數字化轉型升級及改造的過程，能有效推動綠色技術創新的發展。首先，隨著產業數字基礎設施和數字平臺及綠色生態系統建設的不斷投入，使得產業綠色信息和技術緊密聯系，提升企業綠色全要素生產率，提高企業綠色技術創新水平。其次，產業數字化可推動產業綠色信息數據的有效精準交互，加快綠色信息數據的存儲與傳播，提高產業綠色信息數據資源高效流通，實現產業信息與數字驅動的有機連接和分析，提升綠色技術創新效率。另外，產業數字化能有效促進綠色新型產業結構體系的構建，融合先進的數字技術，提高綠色技術創新能力，融合企業綠色生產資源，提升企業運營效率，優化配置企業的綠色生產要素和工藝流程，能有效降低企業的綠色創新附加成本，從而進一步推動產業的綠色低碳高速發展。由此，提出如下研究假設：

假設H1：產業數字化轉型升級能顯著提升綠色技術創新的發展。

綠色技術創新作為產業綠色低碳循環發展的重要驅動因素，將貫穿于產業數字化轉型升級與創新的全過程。首先，結合5G、大數據及云計算等先進數字技術，綠色技術創新可提升產業數字資源的配置效率，提高綠色全要素的生產率，對打造全新數字化服務產業有積極推進作用，實現經濟與生態環境的“雙贏”。其次，綠色技術創新在產業數字化的創新過程中能夠提供有效的技術支持，在競爭激烈的市場環境下，綠色技術創新可以調整產業結構和優化配置資源要素。另外，綠色技術創新提供的綠色產品和服務能促進數字經濟消費，增強區域間市場交易與產業數字化的關聯程度，推進數字技術賦能服務產業，為我國經濟全面轉型升級和低碳高質量發展提供新的動力。基于此，提出以下研究假設：

假設H2：綠色技術創新發展能有效推動產業數字化轉型升級。

但是，由于我國不同區域數字經濟發展和數字化水平存在差異性，綠色技術創新對產業數字化的發展影響也各不相同。如我國東部地區的長三角地區經濟較為發達，產業發展較快，綠色技術創新環境條件較好，為綠色技術創新驅動產業數字化發展打下了堅實的基礎。而我國的中部、西部地區產業經濟發展較為滯后，存在綠色技術創新的環境條件欠缺和綠色創新能力不足等情況，綠色技術創新發展對產業數字化轉型升級的影響有限，使得產業數字化轉型升級推進緩慢。由此，提出以下研究假設：

假設H3：綠色技術創新發展對產業數字化的發展影響存在地區差異性。

三、研究設計

1. 指標體系

文章結合產業數字化與綠色技術創新發展兩者之間關系以及兩者間的機理分析，按照客觀性、系統性、可操作性以及信息可獲得性等原則，構建長三角地區產業數字化與綠色技術創新發展指標體系。在產業數字化評價指標體系方面，隨著產業數字化變革快速發展和數字技術與實體經濟的深度融合，迫切需要對其評價指標進行量化研究。如傅為忠和劉瑤(2021)考慮到數字化評價體系維度的覆蓋性以及齊全的相關數據，從數字化基礎和能力兩個維度，對產業數字化進行量化評價[13]。馮錦軍和谷娟(2023)結合產業數字化定義，從產業數字化的數字基礎設施、資金投入和科研創新等多個維度，對產業數字化相關指標進行測算[14]。為此，文章從產業數字化基礎、能力、投入和產出四個維度，構建長三角地區產業數字化評價指標體系及相關屬性與權重。而在綠色技術創新發展指標體系方面，其量化評價指標的研究方法較為豐富。如武云亮等(2021)針對簡單采用綠色技術發明專利數量作為量化評價指標的不足，提出增加綠色產品和工藝創新以及環境規制行為等評價指標進行完善[15]。牛秀敏和何艷秋(2022)選取技術投入、技術產出、技術配置和技術支撐四個指標，對綠色技術創新進行量化評價[16]。所以，文章對綠色技術創新評價指標進行整合優化處理，結合長三角地區的特點，從綠色技術創新的環境、投入和產出三個維度，構建長三角地區綠色技術創新發展評價指標體系及相關屬性與權重，具體如表1 所示。

表1 產業數字化與綠色技術創新發展評價指標及相關屬性與權重

2. 研究方法

文章根據理論假設和研究設計，借鑒趙卉心、孟煜杰(2022)、王欣欣(2023)以及尹西明等(2023)[17-19]的研究方法，構建長三角地區產業數字化與綠色技術創新發展耦合協調模型，分析兩者之間的耦合協調關系、地區差異及其空間溢出效應。

（1） 指標數據的標準化處理

因指標體系各數據單位量綱不同，為確保指標數據可對比性，采用極值法對指標數據進行標準化處理。而兩者指標數據標準化計算公式相同，下面以產業數字化體系指標數據kxi為例，具體公式如下：

當kxi為正向指標時：

當kxi為負向指標時：

其中，kxi為產業數字化體系的第i 個指標對應的原始數據(i=1，2，…，n)，Kxi為其相應標準化處理后的指標數據，min(kxi)和max(kxi)分別為指標數據最小值和最大值。

（2） 指標權重賦值

采用含信息熵的熵權法，計算產業數字化和綠色技術創新體系信息熵，并進行權重賦值，分別得到對應產業數字化體系和綠色技術創新體系的綜合評價指標Mx和My：

其中，wxi表示產業數字化第i 個指標權重，wyj表示綠色技術創新第j 個指標權重。

（3） 耦合協調模型構建

由于長三角地區各省產業數字化轉型升級與綠色技術創新發展水平以及兩者耦合協調情況各不相同，通過研究分析長三角地區的產業數字化與綠色技術創新發展水平及耦合協調的關系，結合耦合度函數，計算其對應的耦合度Cxy和協調度Txy，具體公式如下：

其中，α1、α2為協調系數，產業數字化與綠色技術創新一樣重要，故α1和α2取值均為0.5。

為全面體現產業數字化與綠色技術創新的整體耦合作用與協調關系，引入耦合協調度Dxy，構建如下耦合協調模型：

結合相關研究數據，產業數字化與綠色技術創新耦合協調度Dxy數值范圍在0～1 之間，具體區間及對應類型，如表2 所示，其Dxy數值越高，對應的耦合協調程度越高。

表2 產業數字化與綠色技術創新耦合協調度區間及階段

（4） 地區差異分析

因長三角地區產業數字化與綠色技術創新發展的耦合協調發展存在較大的地區差異，文章采用Dagum基尼系數方法[20]，分析長三角地區產業數字化與綠色技術創新的地區差異。其基尼系數越小，對應耦合協調發展水平越強，具體計算公式如下：

其中，G 為總體基尼系數，k 為n 個產業數字化與綠色技術創新研究劃分的組，a、b 為不同分組，na、nb為各小組內研究對象個數，yai、ybj為研究對象的變量數據。

3. 數據來源

文章選取2013—2021 年長三角地區三省一市（即江蘇、浙江、安徽和上海） 的面板數據，對該地區產業數字化轉型升級與綠色技術創新發展水平及兩者之間的耦合協調進行測度分析。對研究指標中存在少量缺失數據，通過回歸替換和均值方法補全。其中，研究數據來源于國家統計局、工信部網站數據、《中國統計年鑒》 《中國高技術產業統計年鑒》 《中國科技統計年鑒》 《中國能源統計年鑒》及長三角地區三省一市的統計年鑒等。

四、實證分析

1. 產業數字化與綠色技術創新發展及耦合協調度分析

根據文章產業數字化與綠色技術創新作用機理分析和研究方法，結合整理的2013—2021 年長三角地區相關樣本數據，對長三角地區各省份的歷年產業數字化與綠色技術創新的發展水平進行實證分析，其結果分別如表3 所示。分析表3 數據可知，江蘇產業數字化發展水平最高，對應指數從2013 年0.417 上升到2021 年的0.763；浙江位列第二，對應指數從2013 年的0.377 上升到2021 年0.711，與第一位的江蘇相差較小；之后依次為上海和安徽。這與國家發布的《數字中國發展報告（2021 年）》中，我國各地區數字化綜合發展水平的排序相一致。此外，長三角地區綠色技術創新發展水平均有顯著提升，其平均指數從2013年的0.263 上升到2021 年的0.485。

表3 長三角地區產業數字化與綠色技術創新發展水平

同時，文章結合耦合協調研究分析以及表3 的水平指標數據，可測算得到長三角地區產業數字化與綠色技術創新的耦合協調度Dxy，以及長三角地區的各年均值體現其兩者耦合協調發展階段情況，結果如表4所示。結果表明，2013—2021 年長三角地區產業數字化與綠色技術創新發展水平以及兩者之間的耦合協調發展趨勢均逐年上升，產業數字化發展勢頭更為顯著。其中，上海對應的耦合協調度（2021 年Dxy為0.808） 最高，表明其耦合協調方面做得較好，其次為浙江和江蘇，安徽對應的耦合協調較弱，其耦合協調度大部分多處在低、中度協調階段。另外，2013 年浙江、江蘇及上海的耦合協調度均為中度協調階段，但安徽還處于勉強協調階段，整體耦合協調發展還有待提升。

表4 長三角地區產業數字化與綠色技術創新兩者之間的耦合協調度及所處階段

2. 產業數字化與綠色技術創新發展耦合協調的地區差異分析

如圖1 所示，2013—2021 年長三角地區各省份基尼系數走勢，其地區差異特征呈現區域性。上海的基尼系數較小，這可能由于所處優勢地理位置、便利交通基礎和各種優質資源以及經濟發展水平相關，產業數字化基礎和綠色發展基礎較好。浙江和江蘇的地理位置及交通基礎也較有優勢，產業數字化發展水平處于全國前列，其兩者間的耦合協調度較為相近。但安徽產業數字化與綠色技術創新發展水平相比長三角其他地區滯后不少，且基尼系數較高，這可能與該地區位置、城市產業數字化發展水平不高或綠色發展基礎較弱有關。

圖1 長三角地區耦合協調的地區差異

3. 產業數字化與綠色技術創新發展耦合協調的空間溢出效應分析

產業數字化具有開放性和共享性，其與綠色技術創新的耦合協調過程中有空間自相關性的存在，需要進一步驗證。故采用空間自相關性的莫蘭指數I 對其兩者的耦合協調的空間效應進行分析，計算公式如下：

其中，pij為空間權重矩陣的元素，xˉ為其樣本方差，xi、xj分別為i 或j 地區兩者之間的耦合協調發展水平，n 為地區個數。按莫蘭指數取值規則，I>0 為空間正相關，I=0 為空間不相關，I＜0 為空間負相關。

由表5 可知，2013—2021 年長三角地區產業數字化與綠色技術創新耦合協調度的發展空間效應的莫蘭指數的數值均大于0.1。這說明，兩者之間的耦合協調發展存在較為明顯的空間自相關性，且鄰接省域產業數字化與綠色技術創新發展耦合協調度相互影響，兩者耦合協調關系空間溢出效應逐步增加，空間集聚程度不斷提升。

表5 長三角地區耦合協調度發展空間效應分析結果

五、研究結論與政策建議

1. 研究結論

文章通過對長三角地區產業數字化與綠色技術創新發展水平以及兩者之間耦合協調關系的研究，構建了兩者的評價指標體系和耦合協調度評價模型，分析了兩者耦合協調的地區差異及空間溢出效應，得到以下結論：第一，長三角地區產業數字化和綠色技術創新發展水平呈現穩步增加趨勢，其產業數字化發展水平評價指數大于綠色技術創新發展水平評價指數，產業數字化轉型升級能顯著提升綠色技術創新的發展。第二，長三角地區產業數字化和綠色技術創新的耦合度較高，具有耦合協調的基礎，并從耦合協調度分析可知，長三角地區處于低、中耦合協調階段向中、高耦合協調階段發展，綠色技術創新發展能有效推動產業數字化轉型升級。第三，長三角地區產業數字化與綠色技術創新兩者之間的耦合協調地區差異顯著且各階段變化微小，兩者耦合協調發展空間溢出效應較為明顯，綠色技術創新發展對產業數字化發展影響存在區域差異性。

2. 政策建議

基于上述研究結論，提出以下政策建議：

第一，落實“雙碳”目標任務，加強頂層的設計創新，加大產業數字化的持續投入，實施綠色發展戰略，制定綠色技術創新發展的有效路徑。培育地區綠色技術創新的新動能，打破地區之間技術發展的壁壘，制定相關規范與標準，加強政策的監管與執行成效，加快推進長三角地區綠色技術創新發展，從而推動產業數字化轉型升級的發展。

第二，加強區域產業數字化的合作，加大力度對數字化人才的培養和引進，加快提升長三角地區數字化水平，實施產業數字化轉型升級優化路徑。加強產業數字化資源共享平臺的構建，實現地區的互通互聯，提升產業數字化結構轉型升級能力，進一步促進產業數字化轉型升級賦能區域經濟綠色低碳發展。

第三，構建長三角地區產業數字化綠色循環發展的生態系統，建設數字基礎設施體系，提升產業的綠色發展水平，推進產業數字化與綠色技術創新發展的耦合協調高效路徑。加快出臺產業、財政以及投資等相關政策的保障，加強地區間的資源優化配置，提升兩者之間的耦合協調高效發展，進一步助推區域經濟的綠色高質量發展。