中国工业技术的低碳创新是实现经济发展与碳减排“双赢”的关键支撑，但现实中从低碳效益维度对工业行业创新效率进行分析的研究较少。而实现低碳转型是遏制环境进一步恶化和缓解资源紧缺的现实路径。因此，在低碳经济现实背景下基于传统创新生产函数，构建兼顾经济效益和低碳效益的低碳创新效率，分析其行业差异、动态变化和影响因素尤显必要。研究表明：低碳创新效率与传统创新效率的测度结果显著不同;重工业化进程使传统创新效率提升快于低碳创新效率;近几年中国工业创新活动逐步关注低碳效益;政府支持、市场竞争、企业规模等对低碳创新效率的提升起到积极作用;能耗特征、外商直接投资、国有产权对低碳创新效率的提升起到负面作用。
一、引言
中国经济高速增长的同时面临日益严峻的环境压力与能源瓶颈。改革开放以来年均9%的增长速度造就了“经济奇迹”，但粗放的经济增长方式也导致环境不断恶化与资源过分消耗等一系列问题的集中出现。发展低碳经济有助于经济的持续增长，要实现低碳发展和经济增长的“双赢”，只有大力发展低碳式创新。如何引导技术创新的低碳化倾向，如何更好的发挥技术创新对低碳经济的支撑作用，成为中国发展低碳经济迫切需要解决的课题。
工业是国民经济和社会发展的主体产业，也是二氧化碳的主要排放者(2012年工业总产值占国内生产总值的39.84%，二氧化碳排放量占全国的94.82%)，工业低碳转型及工业的低碳创新成为中国发展低碳经济的重中之重。从已有研究来看，一方面，多数研究注重创新活动的经济性产出，对创新活动的低碳性产出有所忽视，兼顾低碳效益和经济效益的创新活动研究还不多见;另一方面，从行业角度对工业低碳创新活动的文献研究也相对较少。鉴于此，本文在综合考虑创新产出的经济效益和低碳效益的基础上，构建了低碳创新效率评价标准，并以中国的37个工业行业为研究对象，评估不同行业的低碳创新效率，分析低碳创新效率的行业差异和影响因素，为中国工业的低碳式发展提供参考依据。
二、文献综述
“低碳经济”理念缘于2003年英国《我们未来的能源——创建低碳经济》白皮书，此后引起广泛影响和讨论。多数学者认为：低碳经济是指通过能源效率的提高、清洁能源的开发来实现低能耗、低污染、低排放为特征的经济发展模式。发展低碳经济的实质是从传统经济发展模式向低碳经济发展模式的转变。已有研究虽然对低碳创新内涵存在不同的看法，但对低碳技术创新在发展低碳经济中所起的关键作用已达成共识。
企业是技术创新的主体，同样也是低碳创新的重要力量。相关文献从企业动力、企业规模、企业协作等方面对企业的低碳创新行为进行了分析。事实上，对于具有“双重外部效应”的低碳创新，仅依靠企业自身的行为进行低碳创新存在“市场失灵”，需要政府的引导和扶持。
与创新效率相关的现有文献主要从国家(或区域)、行业、企业三个层面进行分析。在国家(或区域)层面，Wang和Wong探讨了FDI和进口对不同国家创新效率的影响;张海洋和史晋川对中国省级工业新产品的创新效率进行了分析;在产业层面上，创新效率的研究多集中在制造业领域，如Margono和Sharma、Hashimoto和Haneda对不同行业的分析。国内学者白俊红对中国高新技术产业的创新效率进行了分析。俞立平、唐清泉等对中国制造业的创新效率进行了测算分析。在企业层面上，吴延兵通过对国有企业的创新效率研究，得出国有企业创新效率损失大于生产效率损失的结论。
综上，已有文献虽然对创新活动及创新效率进行了多角度的研究，但主要关注创新活动的经济绩效，较少考虑创新的低碳绩效。这种现状不利于中国低碳创新技术的发展，也不利于中国低碳创新效率的提升。在构建低碳社会、建设生态文明的背景下，需要对传统的创新理论进行完善。考虑到中国工业行业不仅是创新活动的主力军，也是碳排放的主要来源，我们以工业行业为研究对象，将低碳理念纳入传统创新理论，从经济效益和低碳效益两个维度构建低碳创新效率，评估不同工业行业的低碳创新效率，研究低碳创新效率的行业差异及影响因素，以期为促进中国工业的低碳转型和创新发展提供借鉴。
三、研究模型和变量设定
(一)低碳背景下的创新生产函数
为体现低碳背景下技术创新的“双重”使命，我们将碳排放纳入到传统创新生产函数中，以便兼顾创新活动的经济效益和低碳排放。设低碳背景下的创新生产函数为：
(Ye，Yc)=f(L，R) (1)
(1)式右边表示创新投入，其中，L、R分别代表研发人员投入和研发经费投入;(1)式左边表示创新产出，其中，Ye、Yc分别代表经济效益类产出、低碳效益类产出。如果(1)式仅考虑经济效益类产出Ye，得到的创新效率即为传统创新效率。为了与传统创新效率有所区分，文中将同时考虑Ye和Yc得到的创新效率称为“低碳创新效率”。
(二)低碳创新效率的评估模型
本文采用数据包络分析方法(DEA)，基于低碳背景下的生产函数，对低碳创新效率进行评价。其中，创新投入是研发人员L和研发经费投入R，创新活动的经济性产出、低碳性产出分别是Ye、Yc。由于文中使用碳排放强度表示低碳性产出，此类产出是非期望产出，不适用传统DEA模型。这里将非期望产出作为投入要素进行分析。
(三)变量设定
为对不同类型的工业行业做深入分析，本文将行业划分为资源型行业、原材料行业、一般制造行业、高技术行业四大类。在创新活动的投入要素方面，考虑了研发人员投入和研发经费投入。为统一口径，1998-2008年以大中型工业企业的科技活动人员、科技活动经费内部支出为创新投入要素，2009年和2011年以规模以上工业企业的研发人员、研发经费内部支出作为创新投入要素。研发经费投入的衡量。对研发经费投入的测算主要有两种方法：一是以永续盘存法为基础测出研发经费存量，二是直接使用研发经费支出这一流量指标。本文采用后一种做法。
研发人员投入的衡量。多数文献选择研发人员全时当量，因为该指标全面衡量了研发人员的工作时间，相对更为合理。由于分行业研发人员全时当量的数据并不完整，因此采用研发人员数来表示研发人员投入。
在创新的经济效益类产出方面，已有文献在创新产出的选取上主要有专利、新产品产值、新产品销售收入等指标。综合来看，新产品产值的统计数据较完整，可得性强，且能反映创新活动的经济价值，本文采用新产品产值来衡量创新的经济性产出。
在创新的低碳效益类产出方面，文中使用碳排放强度来衡量。测度不同行业的碳排放强度，需要知道各行业的工业生产总值和二氧化碳排放量。与多数已有文献类似，本文主要依据化石燃料中比重较大的煤炭、原油及天然气等三种能源的加权消耗量来计算二氧化碳排放量。二氧化碳排放量的计算公式为：
式(2)左边CO2表示二氧化碳的排放总量;式(2)中i表示煤炭、原油及天然气三种化石能源;E表示三种化石能源的消耗量;NCV表示每种化石能源的平均低位发热量;CEF表示碳排放系数;COF表示碳氧化因子，其中煤炭的碳氧化因子是0.99，原油和天然气的碳氧化因子都为1。式(2)右边的数值44和12分别表示二氧化碳、碳各自的分子量。
四、低碳创新效率的实证分析
(一)低碳创新效率的静态分析
传统创新效率的静态分析。整体来看，考察期内中国工业行业的传统创新效率为0.39，四大行业传统创新效率呈现出高技术行业高于一般制造行业、一般制造行业高于原材料行业、原材料行业高于资源型行业的格局。不同行业传统创新效率差异十分明显，行业差异性显著。在样本考察期内，传统创新效率最高的六个行业依次为烟草制品业、皮革毛皮羽绒及其制品业、电子及通信设备制造业、交通运输设备制造业、家具制造业、电气机械及器材制造业。其中，烟草制品业、皮革毛皮羽绒及其制品业和家具制造业属于一般制造行业，电子及通信设备制造业、交通运输设备制造业和电气机械及器材制造业属于高技术行业。传统创新效率最低的行业依次为石油和天然气开采业、煤气生产和供应业、黑色金属矿采选业、电力、热力的生产和供应业、水的生产和供应业，这些均属于技术水平相对低下的资源型行业。
低碳创新效率的静态分析。低碳创新效率在传统创新效率基础上引入了低碳指标，兼顾经济效益和低碳效益，更符合低碳经济的发展趋势。考察期内中国工业行业低碳创新效率为0.43，意味着工业行业的低碳创新活动还有较大的提升空间。低碳创新效率最高的行业依次是电子及通信设备制造业、交通运输设备制造业、烟草制品业、皮革毛皮羽绒及其制品业、电气机械及器材制造业等，这些行业大部分都属于高技术行业。相较于其他行业，高技术行业的创新产出一投入比高、低碳效益也相对较高：平均来看，1998-2011年高技术行业创新投入是行业平均水平的3.2倍，但创新产出达到全行业的4.3倍，碳排放强度仅为全行业的5.3%。显然，高技术行业已成为我国低碳创新的先行者。低碳创新效率较低的行业有水的生产和供应业、煤气生产和供应业、电力热力的生产和供应业、黑色金属矿采选业、煤炭开采和洗选业等，这些行业多属于资源型和原材料行业。原材料行业和资源型行业多处于产业链低端，对研发创新不够关注，加上部分行业的垄断性质导致其缺乏创新活力，创新成果的转化能力和创新产出的经济价值也相对不足;另外，原材料和资源型行业本身的生产特性和行业特征也使其碳排放强度相对较高。上述因素都使其低碳创新效率较低。
对低碳创新效率较低的资源型行业和原材料行业进一步分析可以发现：资源型行业的创新投入为行业平均的42%，创新产出仅为行业平均的6.8%，而碳排放强度却达到行业平均水平的2.4倍;原材料行业的创新投入和创新产出都接近整体平均水平，碳排放强度为行业平均值的1.5倍。因此，资源型行业低碳创新效率低的原因在于传统创新效率低、创新产出的低碳效益也低造成的，而原材料行业低碳创新效率低的主要原因在于碳排放强度偏高。
(二)低碳创新效率的动态分析
1998-2008年传统创新效率的动态分析。1998-2008年工业行业传统创新效率呈现先上升后降低，然后又提高的发展态势。其中，1998-2000年的传统创新效率从0.38上升到0.43，2001-2004年的创新效率有所下降，2004-2008年的传统创新效率又稳步攀升，2008年达到0.54的最高值。
1998-2008年低碳创新效率的动态分析。1998-2008年工业行业低碳创新效与传统创新效率的发展路径有些类似，即1998-2000年低碳创新效率不断提高，2001-2004年有所下降，2004年以后低碳创新效率又开始提升。对比传统创新效率和低碳创新效率的动态变化我们发现，2004-2008年的传统创新效率提升速度要快于低碳创新效率的提升速度。根据传统创新效率和低碳创新效率内涵的不同，这种差异性主要是由于2004年以后我国重化工业化趋势再度显现，带动碳排放强度增加造成的。自20世纪90年代中末期以来，我国致力于优化能源结构，探索在核能、风能、太阳能、生物质能等新型能源领域的开发，使得能耗和碳排放总量增长得到了一定的抑制，碳排放强度也不断下降。但2004年后重化工业化趋势再度显现，随着汽车和房地产行业的快速增长，基础设施投资幅度不断扩大，化工等行业出口量也急剧增加，推动了资源型行业和原材料行业中重化工业的迅速增长，导致能耗和碳排放大幅增长，影响了低碳创新效率的提升。
2009-2011年创新效率的动态分析。与2004-2008年相比，无论是传统创新效率和低碳创新效率都有了较为明显的下降。如低碳创新效率从2008年的0.55下降到2009年的0.36，2011年和2012年的低碳长效效率也徘徊在0.35左右。这可能是统计口径从2008年之前的大中型工业企业变为规模以上工业企业带来创新效率的波动。此外，对比2009年、2010年、2011年传统创新效率和低碳创新效率可以发现，这三年低碳创新效率相对稳定，但传统创新效率不断下降，与低碳创新效率的差距也在不断扩大。表明近几年随着国家发展低碳经济战略的提出，以及碳交易市场的稳步推进，工业行业已逐渐拓宽了创新活动的产出目标，整体上开始关注创新活动低碳效益，而原来用于经济效益性的部分创新投入转给低碳效益性产出，出现传统创新效率下降而低碳创新效率稳定的状况。 我们对具体细分行业的低碳创新效率也进行了动态分析，可以看出：煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、黑色金属矿采选业、煤气生产和供应业、水的生产和供应业及有色金属矿采选业等行业都呈现较大幅度的波动式上升趋势;而电子及通信设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业在较高的创新效率水平上徘徊，上升幅度较小;家具制造业、工艺品及其他制造业、文教体育用品制造业虽然整体效率水平较高，但近年来出现了波动性的下降趋势。
五、低碳创新效率的影响因素分析
前面在评估中国工业低碳创新效率的基础上，分析了低碳创新效率的行业差异和变动情况，但未对低碳创新效率的影响因素做深入的探讨。为此，我们借鉴已有文献的研究成果，对影响低碳创新效率的相关变量做进一步的分析。
我们着重考察以下六个变量对低碳创新效率的影响：(1)国有产权变量(gycq)，使用分行业大中型工业企业中国有及国有控股企业单位数所占比重来表示。主要考察国有化程度对低碳创新活动会产生何种影响。(2)政府支持变量(zfzc)，使用分行业大中型工业企业的科技经费筹集总额中政府资金数额来表示。地方政府的支持在低碳创新活动中起着重要作用，该变量可以考察政府资金投入力度对低碳创新效率的影响。(3)能耗特征变量(nhtz)，使用分行业能源消耗总量来表示，并取其自然对数值。主要考察间接代表碳排放强度的能耗特征对行业低碳创新效率的影响。(4)市场竞争变量(scjz)，使用行业内企业数来表示，并取其自然对数值。主要考察市场竞争程度对低碳创新效率的影响。(5)企业规模变量(qygm)，使用企业固定资产原价来表示。主要考察企业规模大小与低碳创新效率之间存在何种关系。(6)外商直接投资变量(fdi)，使用“三资”企业工业生产总值比重来表示。主要考察外资流入对我国低碳创新效率的影响。利用面板数据对中国工业37个细分行业的低碳创新效率影响因素进行回归分析。表2给出了低碳创新效率影响因素的Tobit回归结果。
国有产权与低碳创新效率的关系。表2的计量结果显示，国有产权与低碳创新效率呈负相关关系，这可能是由于资源类行业的国有比重较高，而资源类行业的行业生产特征决定其低碳创新效率往往较低，从而导致国有产权与低碳创新效率负相关。因此，上述结论应是行业生产特征和国企效率低下综合产生的结果。于是，一方面要革新资源型行业的生产技术和工艺流程等，降低碳排放强度;另一方面要深化国有企业体制改革，充分发挥国有企业的研发基础和创新优势，鼓励国有企业成为低碳创新的先行者和示范者，提升低碳创新效率。
政府支持与低碳创新效率的关系。低碳创新具有经济外部性和环境外部性的“双重外部性”特征，决定了政府对其支持和扶持的必要性。从表2的回归结果可以看出，政府科技经费支持的回归系数虽然不显著，但与低碳创新效率呈现出正相关的关系。表明政府支持对工业的低碳创新效率具有一定的积极作用，但尚需进一步的加强和提升。这也意味着今后政府对创新活动的支持和扶持，不仅要考虑创新产出的经济效益，更要关注创新活动的低碳效益，以充分发挥政府投入对低碳技术创新的启动、支持和放大作用，更好地促进低碳创新效率的提升。
能耗特征与低碳创新效率的关系。表2的研究结果显示，能耗特征对低碳创新效率具有显著的负向作用。说明行业能耗总量越高，碳排放强度越大，其低碳创新效率就越低。工业是我国国民经济和社会发展的主体行业，同时也是能源密集型行业，二氧化碳排放是全国温室气体的主要来源。于是，若从能源角度考虑促进工业低碳发展，不仅要加强高能耗行业的环境规制，完善节能减排的标准、法规和政策，也要调整化石能源消费结构，积极发展低碳能源，加快清洁能源的开发和使用。
市场竞争与低碳创新效率的关系。传统创新理论认为，良性市场竞争有助于企业更加充分地参与创新活动，进而增强企业创新能力，提升创新效率。从表2中的结果可以看出，市场竞争与低碳创新效率的系数显著为正，表明市场竞争也有助于低碳创新效率的提升。充分的市场竞争对行业内企业的危机意识具有强化作用，有利于调动企业开展技术创新活动的积极性和主动性。随着经济发展水平的提高和公众低碳环保意识的觉醒，对低碳产品需求的不断增加都迫使企业关注低碳生产和低碳技术，促使企业不断加强低碳创新，提升低碳创新效率。
企业规模与低碳创新效率的关系。目前对于企业规模与传统创新效率的关系主要有以下几种观点：一种观点认为，中等企业创新效率最低，创新效率和企业规模之间呈现“U”型关系;另一种观点认为，企业创新效率存在显著的规模经济性，大型企业成本分摊的优势使其具有更强的创新能力。表2的研究结果显示，企业规模对低碳创新效率具有较为显著的正向影响，即企业规模大的行业，低碳创新效率水平高。这说明工业行业在一定程度上存在低碳创新活动的规模经济，规模较大的企业是工业行业低碳创新效率提升的主力。
外商直接投资与低碳创新效率的关系。表2的研究结果显示，外商直接投资与低碳创新效率呈显著负相关。对FDI与低碳创新之间的关系，一种观点指出：由于环境标准存在国别差异，发展中国家的环境规制水平较低，一些污染密集型或资源消耗型产业从发达国家通过直接投资转移至发展中国家，形成所谓的“污染天堂”。另一种观点指出：FDI带动了更高效率、更清洁技术的推广，有助于改善经济增长与资源环境协调性。我们认为，FDI对低碳创新效率的上述影响都或多或少的存在，而表2的结果显示，研究时段内FDI对低碳创新效率的负向影响超过了正向影响。因此，在以后的招商引资中，应着重提高FDI的技术质量和绿色质量，以引进发达国家的低碳生产技术和低碳产品为主，推动FDI的低碳性技术溢出。
六、结论及政策建议
本文基于传统创新生产函数，测度了兼顾经济效益和低碳效益的低碳创新效率，分析了低碳创新效率的行业差异、动态变化和影响因素。研究表明：(1)高新技术行业传统创新效率较高，同时其低碳创新效率也表现较好;资源型行业和原材料行业低碳创新效率较低，但背后驱动因素不同：前者主要由于传统创新效率低、创新产出的低碳效益也低造成，后者主要由于碳排放强度偏高造成;医药制造业、通用设备制造业等行业传统创新效率较低，但低碳创新效率较高。(2)2004-2008年传统创新效率提升速度要快于低碳创新效率，2009年以来，传统创新效率出现下降，但低碳创新效率相对稳定，表明近几年中国工业逐步关注创新活动的低碳效益。(3)政府支持、市场竞争、企业规模等变量对低碳创新效率提高起到积极作用;能耗特征、外商直接投资、国有产权对低碳创新效率提升起到一定的负面作用。
根据研究结果，提出以下政策建议：
1 推进低碳创新及低碳创新效率的理论研究和实践应用。以往碳排放对经济发展的限制作用并不显著，传统创新理论较少关注低碳性因素。在低碳背景下，需要将低碳理念纳入传统的创新理论，需要从对传统创新活动的经济绩效分析逐步转变到对低碳创新活动的经济绩效和低碳绩效的综合分析，这样才能转变技术创新重视经济效益、忽视低碳效益的“非对称性”现状，激励创新活动的低碳倾向，更好发挥低碳技术创新对构建低碳社会的支撑作用。
2 加大政府对低碳创新的扶持和引导力度。低碳技术创新面临较大的风险和不确定性，技术性外溢和低碳性外溢又由整个社会共享，仅靠市场机制作用必然导致低碳创新水平偏低。应充分发挥政府政策对低碳创新的引导作用，激励碳排放强度高的行业在关键领域和生产环节的技术创新，尤其是低碳方向的技术创新;同时加强低碳技术创新的知识产权保护，通过制度设计内部化低碳技术创新的外部效益，提升企业低碳技术创新积极性。
3 提升公众低碳意识，完善市场竞争环境。随着经济发展和人民生活水平的提高，随着公众对低碳产品需求不断增加，充分的市场竞争将会激励企业进行低碳创新，否则“用脚投票”公众将减少对其产品的购买。因此，一方面要加强低碳教育和低碳宣传，提升公众低碳意识;另一方面要完善市场体系，促进市场竞争，激励更多的企业走上低碳式创新的道路。
4 优化FDI引资政策，积极吸收低碳技术外溢效应。政府引进外资时应有所选择，从过去重视外资规模转变到对外资质量的关注上。要甄别外资不同溢出途径对我国低碳社会建设的不同影响，制定相应政策，提高引进外资的绿色质量，鼓励外资绿色生产的本土化水平，扩大外资低碳技术的转移力度和扩散效应，提高中国工业行业低碳创新的绩效。
5 深化国企改革，着力提升资源型行业的“低碳转型”。一方面应该深化国有企业改革，充分发挥国有企业的研发基础和创新优势，激发其低碳创新活力，鼓励其成为低碳创新的先行者和示范者;另一方面要在资源类和原材料类行业中的非自然垄断环节引入民营资本和社会资本，提高市场活力，并通过严控碳排放强度、完善碳排放市场交易、加强企业社会责任等途径激励低碳创新导向，提升低碳创新效率。
作者：岳书敬 王旭兰 许耀 来源：财经科学 2014年9期
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