基于Cobb-Douglas模型的技术创新对东部地区经济发展影响作用研究

李祥文，苗成林，杨兴龙，孙丽艳

(1.安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001；2.吉林农业大学 经济管理学院，吉林 长春 130118)

自改革开放以来，中国处于经济高速发展阶段，2010年中国GDP超过日本成为继美国之后的世界第二大经济体，但中国经济快速发展采取的是“三高一低”即高投入、高消耗、高污染、低效益的经济增长方式。近年来，中国各地区能源消耗、环境污染严重，尤其是东部地区经济快速发展造成了能源的巨大消耗和浪费、环境的急剧恶化，这一现象引起了众多专家学者以及社会各界人士的关注。为了解决经济发展和环境保护之间日益尖锐的矛盾，2016年国家颁布了《国家创新驱动发展战略纲要》，明确指出从要素驱动发展转型为创新驱动发展，加强技术创新能力。随着《2016年巴黎协定》的签署，国际社会强有力的支持不仅证明了需要对能源问题、环境问题采取行动的紧迫性，而且显示出各国政府一致认为应对能源与环境问题需要强有力的国际合作，凸显出能源节约、环境保护的重要性。在节约能源、保护环境的可持续发展战略下充分发挥技术创新的驱动作用，促进国民经济可持续健康发展。本文以东部地区为研究对象，充分考虑能源消耗和碳排放影响下技术创新对区域经济影响[1]，研究在节能减排约束下技术创新驱动东部地区经济更好更快发展的影响作用，分析出主要影响因素并提出对策建议，具有一定的理论意义和实用价值。

技术创新作为我国的重要战略之一，国家提出了一系列的技术创新发展方针政策，指出要在2020年跻身创新型国家行列的发展计划。在国家的大力号召下，各地区尤其是东部发达地区加大了技术创新投入，带动区域经济健康可持续发展。技术创新与区域经济发展之间有密切的联系，一方面，技术创新是经济发展的核心驱动力。长期以来，国内外众多学者对经济增长的各个因素进行了大量的研究并分析得出，随着长时间经济发展要求，技术创新的驱动地位逐渐提高，并取代了生产要素占主导地位的情况；高素质人才、技术创新对经济增长的贡献已经开始超过资本、能源的贡献率，并占据主导地位，区域经济的发展越来越依靠技术创新。另一方面，经济发展带来的能源与环境问题急需技术创新来解决。伴随着中国工业化道路的前进步伐，能源消耗和碳排放不断增加，严重影响了经济可持续发展，经济发展与能源、环境之间的矛盾日益突出，通过技术创新提升能源利用效率、研发可再生能源，实现节能减排，促进区域经济转型以及可持续健康发展。

东部地区拥有京津冀、长三角和珠三角三大城市群，对中国经济发展有着重要的影响，东部地区依靠优越的地理位置、丰富的自然资源和领先的技术创新能力，经济发展能力远远超过西部、中部、东北部等地区。东部地区作为中国经济发展的核心地带，在中国经济发展道路上起着不可替代的作用，但东部地区在经济发展过程中面临着能源不足、原材料短缺、城镇密集地区出现环境容量和环境污染等问题。这些问题对东部地区经济可持续性发展构成了威胁，地区内部需要进行产业结构调整，与中部、西部地区进行优势互补，发挥东部地区高级技术和高素质人才的作用，加强技术创新能力，提升能源的利用效率减少碳排放，实现区域联动发展[2]。

关于技术创新对区域经济增长的影响以及节能减排约束下区域经济的发展等问题，相关学者做了相应的研究，Mu Yi Huang、Qi Ming Wang[3]，Wen Liu、Li Xu.An[4]基于面板数据模型，对技术创新和我国区域经济增长之间的相关性进行了分析。Xuefeng Guo、Qingyuan、Junfei Chu针对区域节能减排，实证研究中国大陆30个省级地区，结果表明，节能减排效率在中国大部分地区还保持在一个较低的水平，在节能减排约束下，区域经济可持续发展还有一段很长的路要走[5]。王慧敏、王开、刘钢等以江苏省619家创新型企业的数据为基础,运用R语言软件编译分析,回归得出苏南、苏中、苏北三地区CES函数模型,分析江苏省不同区域地缘特点、产业结构及技术创新对区域经济发展趋势的影响规律,给出促进区域经济创新发展的政策建议[6]。朱承亮、岳宏志、安立仁等指出在经济发展过程中应该优化产业结构、提高能源利用效率、改善能源结构，促进经济增长效率改善[7]。易文钧、吴晓杰、邢娜等研究了科技创新对经济增长的影响，结果显示不同区域对经济增长的贡献不同[8]。马慧敏、方国斌等分析了技术创新对安徽省经济增长的贡献，指出区域经济发展的主要动力是建立在技术创新基础上的产业结构调整[9]。张宇等的研究指出，不同技术创新环节对经济发展带来的影响程度不同，专利授权量比R﹠D投入的影响程度大[10]。Sharine Barth[11]，Chenglin Miao[12]等研究了技术创新与区域经济、产业发展之间的关系，分析了技术创新的驱动作用。不同学者对技术创新促进经济发展的研究取得了很多的优秀成果并得出不同的分析结果，但考虑节约能源、碳排放等的影响，分析节能减排约束下技术创新对区域经济发展的影响情况存在一定的不足。综合上述学者的研究成果，大部分学者把研究的重点放在技术创新与区域经济增长之间，忽略了环境、能源、经济发展之间关系，而本文根据已有的成果，综合运用技术创新管理、区域经济发展以及节能减排等方面的理论知识，构建了2004—2015年东部地区10省市的面板数据，研究了节能减排约束下技术创新驱动东部地区经济发展的影响作用，分析出正负影响因素，并提出发展对策，为东部地区经济可持续健康发展提供一定的参考依据。

1 研究方法

1.1 基础理论模型

根据国内外相关文献介绍，在研究技术创新管理与区域经济发展的关系时，大部分学者会采用柯布-道格拉斯(C-D)生产函数模型，该函数是由美国数学家C.W.柯布和经济学家保罗·道格拉斯的名字命名的[13]。柯布-道格拉斯生产函数模型加入了技术创新的因素，在原生产函数形式上作出了一般形式的改变，其基本形式：

(1)

在实际运用过程中，为了方便计算和构造回归方程，方程两边分别取对数，得到如下形式：

(2)

1.2 面板数据模型

面板数据(Panel Data)是一种具有三维(截面、时期、变量)信息的数据结构，是固定一组调查对象后，在多个时间段连续观测得到的数据，面板数据具有控制个体异质性、提供更多的样本信息、减少模型共线性、提供更多自由度等特点，可以更好地识别和度量个体效应和时间效应[14]。

面板数据模型概述：

设有因变量Yit与k×1维解释变量向量Xit=(X1,it,X2,it,…,)，满足线性关系

(3)

1.3 面板数据模型筛选

根据系数向量和常数项是否为常数，面板数据可以分为三种类型：混合回归模型、固定效应模型和随机模型。

混合回归模型的单方程回归形式可以写成：

(4)

该模型当中，在不同截面样本点和时间点上，回归系数和截距都不相同，即αi≠αi,βi≠βi；

固定效应模型的单方程回归形式可以写成：

(5)

该模型当中，在不同横截面样本点和时间点上，回归系数相同，截距不同，即αi≠αi,βi=βi；

随机效应模型的单方程回归形式可以写成：

(6)

该模型当中，在不同横截面样本点和时间点上，回归系数和截距都相同，αi=αi,βi≠βi；

三种模型的适应条件都不相同，在进行实证分析的过程中，需要选泽适合的模型进行分析很重要，通过F检验在个体固定效应回归模型和混合回归模型中做出选择，其次再通过Hausman检验，在个体固定效应模型和随机效应模型中做出选择[15]。

2 实证分析

2.1 变量选取及数据说明

本文以2004—2015年作为研究时间段，考虑到数据的可获得性和时效性，选取了东部地区10省市12年的数据为样本(由于海南省各项指标的缺失以及与东部其他省份差别太大，故在研究的过程中没有考虑海南省)。基础数据均来源于《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》《国家统计局》以及各省统计年鉴。

在以劳动和资本作为主要投入的柯布道格拉斯生产函数基础上，将技术创新作为一种主要的生产要素加入生产函数中。在低碳理念的指导下，地方政府以及企业在经济发展的过程中采取一系列的措施完成节能减排的任务[7]。所以，本文在此基础上又加入了能源投入和污染治理投入两个因素变量，最终形成了广义的道格拉斯生产函数。本文主要选取了以下六个变量。

1)地区生产总值。本文以省或市的GDP(单位为亿元)作为产出变量，以此来反应不同省市的经济增长情况。

2)资本投入。本文采用全社会固定资产投资额K(单位为亿元)，反映不同省市的资本投入情况。

3)劳动投入。本指标的选取在从业人员的基础上做了稍微的改变。对于劳动力投入的大小，统计年鉴上有各省的从业人员数，但由于从业人员数的统计主观性较强，而且会出现前后不一致的现象。统计年鉴上公布的数据显示只有从业人员数比较接近于劳动力投入，综合考虑对各省总人口数统计可能比较准确一些，根据相关学者的研究，劳动力的人数占总人数的比重是比较准确的，因此，各年劳动力人数采用了各地区人口总数和一固定系数的乘积，依据全国各年从业人员数与总人口数的大致比例，这一固定系数的选取为0.56，即各年劳动力人数=各年平均总人口数×0.56，各年平均总人口数=上一年度年末总人口数和这一年年末人口数的简单算数平均得到的[5]。

4)技术创新投入。本文采用国内专利申请授权数Z(单位为项)，反映技术创新对生产投入。许多专家将专利作为技术创新的直接衡量指标，一方面，各省市的专利标准客观、时效性强；另一方面，专利与技术创新具有很强的相关性。专利是某一时期地区技术创新状况最直接的反映，科技含量很高。

5)能源投入。本文采用能源总量E(万吨标准煤)来表示，反映东部地区10省的能源投入情况。

6)污染治理投入。本文采用工业污染治理完成投资额P(单位万元)衡量[4]。

表1 各变量的描述性统计结果

表1是各个变量的描述性统计结果。在2004—2015年间，东部地区10省市经济呈现快速发展趋势。GDP高速增长，与此同时资本投入和技术创新投入也呈现高速增长趋势。但劳动力投入增长趋势比较缓慢，随着东部地区经济发展对高素质人才的要求不断提高，对劳动人员的综合素质有着越来越高的要求，而高素质人才的培养不是短时间内就能解决的，所以劳动力投入增长比较缓慢。能源消费总量增长比较迅速，原因在于能源消耗仍然是推动东部地区经济发展的主要方式。污染治理投入总额也在不断提升，随着能源投入的不断增加，对环境的破坏也日益严重，近年来东部地区环境污染现象严重，政府及相关部门开始关注环境的治理，污染治理投入不断提高。

2.2 模型构建

考虑技术创新投入、能源投入、污染治理投入三个变量构建的柯布—道格拉斯生产函数如下：

(7)

其中，i表示地区，t表示时间，A是常数项，代表了综合的技术水平，β1、β2、β3、β4、β5分别表示K、L、Z、E、P的弹性系数，εit是随机误差项。

为了方便计算，对(1)式两边取对数，再加上随机误差项，得到下面的面板数据模型：

(8)

令α=Log(A)，得到下面式子：

(9)

最后运用(9)式对节能减排约束下技术创新对东部地区经济的影响进行实证分析。

2.3 模型估计

2.3.1 模型的检验

面板数据模型可以分为三类：混合估计模型、随机效应模型、固体效应模型。本文选用一般线性约束的F检验和Hausman检验对东部地区面板模型进行检验，确定模型的正确形式。

通过F检验得出：

因此，选择建立个体固定模型，拒绝混合模型。

Hausman检验中H检验的P值小于0.05，故方程检验的结果拒绝了原假设，不能建立个体随机效应模型，只能选择建立个体固定效应模型。

表2 模型检验

2.3.2 模型的估计

运用Eviews9.0建立面板数据个体固定效应模型，使用(3)对模型进行估计得到面板数据回归结果如图1。

图1 面板回归分析

从图1可以分析出，资本投入、劳动投入、技术创新投入、能源投入与地区GDP呈较强的正相关关系，而污染的治理投入与地区GDP呈负相关关系，这说明资本、劳动、技术创新、能源等投入对东部地区经济发展起很大推动作用。资本投入的弹性系数是0.130554，在保持其他的投入要素不变的情况下资本投入每增加1%，GDP总产出会增加0.130554%。劳动投入的弹性系数是0.311438，这说明在其他投入要素不变的情况下，劳动投入每增加1%，GDP的总产出将会增加0.311438%。技术创新的弹性系数是0.279205，说明在其他投入不变的情况下技术创新投入每增加1%，GDP的总产出会增加0.279205%。能源投入的弹性系数是0.170789，即在保持其他要素不变的情况下，能源投入每增加1%，GDP的总产出会增加0.170789%。污染治理投入弹性系数为负数即-0.049097，在保持其他投入不变的情况下，每增加1%的污染治理投入，GDP相应的会减少0.049097%。

分析不同变量对东部地区经济增长的影响，劳动力投入和技术创新投入对经济增长的贡献最大。一方面，东部地区地理位置优越、交通便利、高校众多等优势能够吸引大批人才投入到东部地区经济建设过程中，大批的高素质人才给东部地区经济发展带来了新的活力，对经济发展起着巨大的推动作用。另一方面，技术创新是中国经济转型升级的重要支撑，东部地区高科技产业云集、技术创新能力较强，利用技术创新的优势促进科技成果产业化、商业化是东部地区经济发展重要的组成部分。资本投入对东部地区经济发展的影响相对较小，近年来，随着东部地区技术创新能力不断增强，技术创新在经济发展中的地位不断提高，依靠资本促进经济发展的优势明显降低，技术创新对经济发展的贡献远远超过了资本投入对经济增长产生的影响。能源投入对东部地区经济发展的影响作用较小，一方面，东部地区经济发达，对能源的需求量大，但是能源相对贫乏，使得东部地区经济优势得不到充分发挥，能源消费基本全部靠区外供给；另一方面，随着科学发展观、节能减排、一带一路等发展理念的提出，中国经济的发展由过去依靠能源推动经济发展慢慢转向依靠技术、人才推动经济发展，能源在东部经济发展中的地位开始减弱，高、精、尖人才以及高科技的作用不断强化。环境治理投入对东部地区经济增长具有抑制作用，大部分的工业企业在追求经济快速增长的前提下，忽视工业废气、废水排放对环境产生的负面影响，加上能源的不完全充分利用对环境产生的污染，这些就要求加大环境治理投入，环境投入经费增加，一定程度上抑制了经济增长速度。

3 结论及对策建议

基于中国经济发展过程中能源和环境的约束力日益增强，技术创新对经济增长的驱动作用也越来越大，本文构建了东部地区10省市2004—2015年的面板数据，在节能减排约束下分析了技术创新对东部地区经济发展的影响情况。在以劳动力和资本投入为基础的柯布-道格拉斯生产函数基础上，加入技术创新投入、能源消费总量、污染治理投入形成广义的柯布-道格拉斯生产函数，研究考虑能源消耗和环境污染治理的影响作用下技术创新对东部地区经济发展的贡献，分析技术创新在东部地区经济发展中的影响作用。由实证结果可以分析出，我国东部地区在经济发展的过程中要进一步强化高素质人才及高科技对经济发展的影响，同时应该对环境加强治理，对高耗能产业进行节能减排，促进资源、环境、经济协调发展。针对以上现象分析，笔者提出了以下建议：

1)加大高、精、尖人才和资金的投入强度。东部地区要加强以企业为主体的产学研合作，大力引进高素质人才，不断提升技术创新能力，依靠高校云集的优势，高校之间、高校和企业之间进行合作交流，大力推进科技创新成果的转化。以市场为导向，以提高经济发展为目标，进行科学研究和技术创新，解决经济发展的实际问题。同时，发挥政府的宏观调控作用推出有利于技术创新发展的新政策，搭建高校和企业之间的合作平台，企业和高校之间进行优势互补，解决双方的实际问题。

2)降低能源消耗、减少碳排放。重视技术创新对经济发展的贡献，转变东部地区经济发展方向。树立绿色、科学的发展理念，逐步意识到以牺牲资源环境为代价的发展问题，以节能减排为重点推动产业结构优化升级，提高能源的使用效率，大力发展环保产业和高科技产业，加大对低耗能、高效率产业的技术研发投入，开发绿色环保资源，慢慢转变以煤炭为主的经济发展方向，开发利用清洁能源，改变东部区环境污染现状，达到以绿色环保的自然环境来促进经济发展的目的。

3)加强技术创新能力及其整合力度，提高能源利用效率。不仅要进行节能减排，更要加强技术创新推动节能减排。一方面加强自主创新能力，引进吸收国外先进的技术水平，特别是节能减排技术方面的研究；另一方面，需要加强产业之间的布局，以企业为核心进行技术整合，尤其是高耗能产业，通过技术创新推动提高企业内部资源优化升级，达到提高企业经济水平和区域环境保护双重目的。

参考文献：

[1]苗成林，孙丽艳，杨力.能源消耗与碳排量约束下区域技术效率研究[J].科研管理，2016(2)：1-8.

[2]张志雯，王子龙.碳约束下技术创新对能源效率影响的空间计量分析[J].中国科技论坛，2017(4)：164-171.

[3]Mu Yi Huang,Qi Ming Wang,Sen Bao Liu,et al.Quantitative Analysis of Coupling Relationship between Regional Economy and Ecological Environment - A Case Study of Wanjiang City Belt[J]. Advanced Materials Research, 2013(726-731):4959-4964.

[4]Wen Liu, Li Xu. An Empirical Study on the Different Relationship between Technological Innovation and Regional Economic Growth Based on Panel Data[J].Applied Mechanicsand Materials, 2014(687-691):5018-5022.

[5]Xuefeng Guo, Qingyuan Zhu, Lin Lv,et al. Efficiency Evaluation of Regional Energy Saving and Emission Reduction in China: A Modified Slacks-based Measure Approach[J]. Journal of Cleaner Production, 2016(140):1313-1321.

[6]王慧敏，王开，刘钢.技术创新对区域经济发展的影响研究——以江苏省为例[J].科技管理研究，2017(8)：98-105.

[7]朱承亮，岳宏志，安立仁.节能减排约束下中国绿色经济绩效研究[J].经济科学，2012(5)：33-44.

[8]易文钧，吴晓杰，邢斐.科技创新对区域经济增长的影响——基于长三角和中部五省的比较研究[J].首都经济贸易大学学报，2017(1)：51-57.

[9]马慧敏，方国斌.技术创新对安徽区域经济增长的影响分析[J].华东经济管理，2008(2)：28-32.

[10]张宇，王蒲生，李平.深圳市科技创新与经济发展的相关性分析[J].科技进步与对策，2010(5)：52-54.

[11]Sharine Barth,Jo Barraket,Belinda Luke,et al. Acquaintance or Partner? Social Economy Organizations, Institutional Logics and Regional Development in Australia[J]. Entrepreneurship & Regional Development, 2015 (27): 3-4.

[12]ChenglinMiao,Debin Fang, Liyan Sun, et al. Natural Resources Utilization Efficiency under the Influence of Green Technological Innovation[J]. Resources, Conservation and Recycling,2017(126):153-161.

[13]陈晓红.区域技术创新能力对经济增长的影响——基于中国内地31个省市2010年截面数据的实证分析[J].科技进步与对策，2013(2)：36-40.

[14]刘宾.技术创新对河北省沿海区域经济增长贡献的实证研究[J].科技管理研究，2013(10)：46-49，55.

[15]徐维祥，方亮.华东地区高新技术园区创新对区域经济增长影响的实证研究[J].经济地理，2015(2)：30-36.