低碳下技术创新对煤炭行业可持续发展的驱动作用研究

张祥龙，苗成林，孙丽艳，孟晓娜

(安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001)

改革开放以来，我国经济实现了飞速发展，但采取的是“三高一低”即高投入、高消耗、高污染、低效益的经济增长方式，主要驱动力是资源、人力和资本等生产要素的大量投入，相伴随的是能源消耗过多、环境污染日渐严重。2016年国家颁布了《国家创新驱动发展战略纲要》，明确指出我国经济发展方式急需从要素驱动发展转型为创新驱动发展，加强技术创新能力。以智能化、信息化、大数据、绿色化为特征的新一轮技术革命正在兴起，能源科技创新日新月异，正在并将持续改变世界能源和产业格局，以解决经济发展和环境保护之间日益尖锐的矛盾。

煤炭是我国经济可持续发展的重要能源，在节约能源、保护环境的可持续发展战略下，十八届五中全会提出要建立清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系，而煤炭行业过去粗放式的增长模式难以为继，因此推动能源技术革命，带动煤炭行业转型升级势在必行。要实现这种转变，必须加强煤炭行业的技术创新能力建设、高度重视其技术创新问题，提升其技术创新效率，通过技术创新的驱动作用促进煤炭行业的可持续发展。而能源消耗、工业污染治理、研发经费支出、技术改造经费支出等会对煤炭行业的发展产生直接的影响，进而会对技术创新驱动效应也产生影响。本文充分考虑这四个方面的约束，分析技术创新对我国煤炭行业可持续发展的驱动效应及其影响因素，根据相关结论提出提升技术创新驱动效应的对策。

1 文献综述

关于煤炭行业可持续发展的问题，国内外学者进行了相应的研究。焦嶕等针对中国煤炭产业可持续发展的问题运用系统动力学模型，构建了煤炭产业的系统基模，并以此为基础进行了系统分析，提出了解决性对策[1]。S.H.I.Yue-Yao等根据影响煤炭生产的因素之间的相互关系，建立了基于联立方程的计量经济模型，估计了1.5 ℃情景下煤炭生产、煤炭科技进步、就业人数、安全生产水平和职业健康水平五个因素与煤炭行业可持续发展的协同效应[2]。Xia Cao以山西省为例，通过回顾中国为实现煤炭工业可持续发展采取矿山关闭、减产运动和煤炭资源整合运动等措施，认为“一刀切”的方法可能带来短暂的政治和经济利益[3]。然而，从长远来看，中国煤炭行业的可持续发展需要一个合理设计、稳定、社会经济和环境协调的大小煤矿监管框架。MichaKopacz等采用多标准决策方法(AHP)、蒙特卡罗模拟、自举技术、经验Copula和频率分布对波兰硬采煤业的可持续发展水平进行评估[4]。结果显示，波兰硬采矿业的可持续发展有所改善，2007—2013年期间呈上升趋势，随后几年下降。Yujiang Zhang等认为残煤的开采可以有效延缓中国煤炭枯竭，抑制新矿建设，缓解东部煤炭供需失衡，改善矿区环境，保障社会稳定，开采剩余煤炭对于中国煤炭工业的可持续发展具有相当重要的意义[5]。Jian Liu等通过比较2005—2012年期间的两个有代表性的产煤省份山西和内蒙古，评估了煤炭工业向可持续发展转型的政策有效性[6]。结果表明，中国的合并改革对煤炭生产率有负面影响，但显著改善了煤炭工业的环境绩效。刘娜等运用主成分分析法简化指标体系，选取5项指标作为主成分判断煤矿的可持续发展能力，并对冀中能源下属10家煤矿进行现场调研确定指标数据，进而对其可持续发展能力进行判断排名并提出改进意见[7]。张海洋运用可持续发展基本原理，从调整煤炭政策和发展循环经济两方面提出我国煤炭工业可持续发展的具体措施[8]。丁日佳等基于层次分析法构建煤矿可持续发展评价模型，并计算各层级权重，在煤矿可持续发展评价指标体系的基础上，运用模糊综合评价法对沈煤集团4个主要煤矿做了综合评价[9]。Dorota Burchart-Korol等评估了波兰煤矿可持续发展的环境、经济和社会各个方面[10]。Robin Batterham通过总结采矿业发展过程中的广泛经验教训，得出技术创新是采矿业可持续发展的关键[11]。Yupu Zhang等采用层次分析法(AHP)结合运用科学原理，运用Saaty的1-9比例法，从经济学等五个方面构建判断矩阵，建立了黑龙江省煤炭城市可持续发展综合评价指标体系，包括工业经济效益综合指标和科技贡献率[12]。Zhenguo Gao通过实地调查和归纳分析，分析煤炭行业升级内容并作为切入点，从劳动力、权力、方法、目标等方面分析煤炭行业的可持续发展机制；并根据提高资源回收率和矿产资源利用率的机制，提出相应的发展模式[13]。Liu Zhanhong在对枣庄、晋城、大同、淮南、新汶等多个煤炭城市进行调研的基础上，对煤炭工业协调发展路径进行了实证分析[14]。

关于煤炭行业发展的研究，国内外学者取得了很多的成果，但也存有一定的不足。首先，大部分学者主要从企业和地区的角度围绕煤炭行业可持续发展展开研究，而从我国各个省市自治区层面分析研究的很少；其次，探究技术创新对煤炭行业可持续发展影响的较少；再次，考虑节约能源、碳排放、保护环境等的影响，分析节能减排、保护环境约束下煤炭行业发展的情况比较缺少。针对已有研究的不足，本文将在以下两个方面进行拓展：一方面，从我国煤炭行业整体和具体省份视角，研究技术创新对煤炭行业可持续发展驱动效应的动态变化；另一方面，结合资源节约、环境友好的理念和绿色技术的思想，充分考虑能源消耗、工业污染治理、研发经费支出、技术改造经费支出等因素对技术创新驱动效应的影响。构建2007—2013年21个主要产煤省份的面板数据，运用对数型道格拉斯生产函数的随机前沿分析方法，分析低碳下技术创新对我国煤炭行业可持续发展的影响，根据实证分析结果得出结论并提出相应的对策和建议。

2 模型设定、指标体系、数据描述

2.1 模型设定

根据Battese和Coelli提出的随机前沿分析法的基本原理[15]，基于我国21个主要产煤省份面板数据，采用对数型柯布-道格拉斯生产函数研究低碳下技术创新对我国煤炭行业可持续发展的影响。

具体模型如下：

2.2 指标体系、数据描述

基于大力推进煤炭行业兼并重组和资源整合的形势，全国煤炭百强企业已成为各省域煤炭行业的主体，是煤炭行业产业升级的主导力量，并能够反映出各省域煤炭行业发展的状况。2013年百强煤炭企业产量占全国煤炭产量的比重已达81.66%，且有逐年上升的态势，详情见表1。

表1 2007—2013年煤炭百强企业产量占全国煤炭产量比重

鉴于中国煤炭资源分布和开采情况，依据2007—2013年中国煤炭百强企业所在的省域，选取江苏、安徽、福建、北京、河北、河南、山东、山西、内蒙古、湖南、四川、重庆、贵州、云南、黑龙江、辽宁、吉林、陕西、甘肃、青海、新疆等21个主要产煤省市自治区。由于神华集团、中国中煤能源集团、中国煤炭科工集团3家企业是中央企业，掌握了多个省份的煤炭资源，且不属于任何省市，而本文主要从省份角度研究技术创新对煤炭行业可持续发展的驱动作用，为了更好地从省份的角度对比分析，本文剔除这3家中央企业。其余百强企业的相应投入产出数据分别按分布省域进行累加，作为各个省域的投入产出指标数据。原始数据来源于《中国煤炭工业年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》以及《中国煤炭企业100强报表》。各变量数据的描述性统计如表2所示。

Yit表示我国21个省市自治区省的煤炭产量(单位为万吨)。

Lit表示我国21个省市自治区煤炭行业年均科技活动人员(单位为人)。本年年均科技活动人数=(上年年末科技活动人数+本年年末科技活动人数)/2。

Kit表示我国21个省市自治区煤炭行业的固定资产总额(单位为万元)，采用Goldsmiths提出的永续盘存法进行估算，计算公式是：Kt=It/Pt+(1-δt)Kt-1，Kt是第t年的资本存量，It是第t年21个省市煤炭行业的固定资产投资；Pt是固定资产投资价格指数，δt表示折旧率，根据王小鲁等的研究采取5%进行估算[16]；以2007年为基期资本存量，根据郭玉清的方法计算基期固定资本存量[17]。

工业污染治理投资(IPC)、研发经费支出(RDE)、技术改造经费支出(EOTT)以2007年为基期，按GDP平减指数进行指标的缩减以消除价格因素的影响。MTXH表示能源消耗，并且统一折算为标准煤。

表2 变量数据的描述性统计

3 实证结果与分析

3.1 参数的估计结果

基于2007—2013年我国煤炭行业面板数据，运用随机前沿函数实证分析低碳下技术创新对我国煤炭行业可持续发展的驱动效应，通过Frontie4.1软件对SFA模型的各个参数进行估算，各参数估计值如表3所示。

根据表3的估计结果可知γ=0.9999，接近于1，而且在1%的水平下高度显著，说明误差主要来源于技术无效率。因此本文使用SFA估计是合理必要的。对数似然函数值为158.0818，说明极大似然估计的效果较好；单边LR检验值为87.7512，表明整体估计有效。

由表3知，科技活动人员和固定资产存量的系数分别为β1=0.3780和β2=0.9330，且均在1%水平下高度显著。这表明煤炭行业科技活动人员增加1%，技术创新驱动煤炭行业可持续发展的效应能够增加0.3780%；煤炭行业固定资产存量增加1%，技术创新驱动煤炭行业可持续发展的效应会随之增长0.9330%。随着煤炭强国战略的实施，煤炭行业对于人才的需求更加凸显。近年来，我国煤炭从业人员中专业技术人员数量不断增加，为行业发展和经济建设做出了巨大贡献。虽然从分析结果得出煤炭行业科技活动人员有显著正向作用，但我国煤炭行业的创新型人才无论数量还是质量上与企业对人才的需求不匹配，普遍存在着人才匮乏、人才密度低的现象。尽管我国煤炭行业从业人员较多，但是科技活动人员占从业人员专业的比重较小，技术人才严重短缺，煤炭企业的科技人才在数量上和质量上都不能满足技术创新的需求。黄金十年煤炭行业的超额利润吸引了大量社会投资，不仅煤矿企业加大自身的投资力度外，而且其他行业的社会资本也纷纷涌入煤炭领域，煤炭行业固定资产投资出现井喷式快速增长，短期内促进煤炭行业的快速发展，但长期来看，煤炭行业的资本使用效率仍然较低，导致产能严重过剩、资源的大量浪费。因此，加强技术创新对煤炭行业发展的驱动作用，不仅需要积极引进煤炭行业高端专业技术人员，而且企业和相关院校要通过多种途径培养和输送煤炭专业人才，优化煤炭行业的资产结构，提升资本的使用效率。

表3 SFA的估计结果

注：**表示在5%的水平下显著，***表示在1%的水平下显著，LR为似然比，此处它服从混合卡方分布。

3.2 技术创新驱动效应的影响因素分析

3.2.1 研发经费支出的影响分析

由表3可知，δ1=0.9069，在1%的水平下是显著的，说明研发经费对技术创新驱动效应具有显著性的负向作用。即研发经费支出每增加1%，技术创新对煤炭行业可持续发展的驱动效应就会下降0.9069%。我国煤炭行业已取得较大的进步且也意识到研发投入的重要性，但受能源行业长期粗放式增长特点以及煤炭黄金的影响和制约，煤炭行业忽视了研发投入的效率问题。近年来煤炭行业研发经费不断增加，但没有被充分使用，未能有效转化为产出，所以研发经费的有效配置显得更加重要。我国煤炭行业研发投入强度与发达国家相比，还是有很大的差距，所以不仅要继续加大研发经费投入力度，而且还要提升有效研发投入的力度并降低无效或盲目的研发投入。在加大投入的同时，更要注重合理分配研发经费在基础研究、应用研究和实验发展中的比例，提高其使用效率，对于提升技术创新对煤炭行业可持续发展的驱动效应将产生很大促进作用。

3.2.2 工业污染治理的影响分析

由表3可知，δ2=-0.1292说明工业污染治理投入对技术创新驱动效应具有显著性的正向作用。加强工业污染治理可以有效减缓生态压力，保证煤炭行业持续健康发展。十九大报告指出，要加强生态文明制度改革，建设绿色中国，但是，我国大部分产业采用的仍然是高投入、高消耗、高污染、低效益的生产模式，能源资源的利用效率低，排放的污染物总量很高。由δ2= -0.1292反映出，工业污染治理对技术创新驱动效应的正向作用比较低。这主要源于我国煤炭行业在发展过程中过分注重经济效益而轻视污染治理，污染治理投入力度存在不足，污染治理技术需要继续改进。煤炭企业要通过多种技术创新途径，从源头减少煤矸石、矿井水和煤矿瓦斯等排放，加大对煤炭行业先进技术和设备的研发投入，持续推进矿区节能减排，加大污染治理力度，实现节能减排，促进煤炭行业产业效益最大化，实现煤炭行业的可持续发展。

3.2.3 能源消耗的影响分析

由表3可知δ3=-0.2635，说明能源消耗对技术创新驱动效应具有显著性的正向作用。能源每消耗1万吨标准煤，技术创新驱动效应就可以增加0.2635%。能源在煤炭行业可持续发展过程中是必不可缺的，短期内有助于煤炭行业的发展及其技术效率的提高。改革开放以来，我国经济快速发展采取的是“三高一低”的经济增长方式，长久以来造成了能源大量浪费，环境高度污染。随着我国经济由高速增长转为中高速增长和国内产业结构调整，经济可持续发展对能源特别是煤炭的依赖逐步减弱。国家大力推行节能战略，导致能源需求的进一步放缓、煤炭需求不断萎缩，能源消费强度进一步降低。煤炭行业过去粗放式的增长模式难以为继，推动节能技术改造，有助于节能降耗，推动煤炭行业健康可持续发展。技术进步是节能降耗的必由之路，所以应当加大煤炭行业技术进步的步伐，进一步发挥技术进步的节能作用。

3.2.4 技术改造费用的影响分析

由表3可知δ4=-0.3559，说明技术改造费用投入对技术创新驱动效应具有显著性的正向作用，技术改造费用投入每增加1%，技术创新驱动效应会相应提高0.3559%。我国煤炭工业通过多年技术改造，技术水平有了很大提高，基本上建成了一批具有世界先进水平的大型煤炭企业。但是与发达国家相比，我国煤炭行业整体技术水平较低，特别是中小型煤炭企业，小型矿井技术装备水平极低；乡镇煤矿生产工艺落后，浪费资源现象严重。因此，我国煤炭行业在今后的发展过程中仍然需要加强技术改造升级，加大技术改造费用的投入力度，尤其是节能技术改造，注重高新技术成果与煤炭生产、加工、利用各环节的嫁接；实施积极的生态环境治理战略，坚持资源、环境、经济的协调发展，在技术改造过程中，要鼓励和引导拥有高新技术成果的科研单位和高校参与技术改造工作，实现节能降耗，提升质量增加效率，推动煤炭行业优化产业结构升级。

3.3 技术创新驱动效应的动态分析

低碳下技术创新对我国煤炭行业可持续发展驱动效应的分析结果如表4所示，图1是2007—2013年的年均趋势图。

表4 低碳下技术创新对煤炭行业可持续发展的驱动效应结果

图1 2007—2013年低碳下技术创新对煤炭行业可持续发展驱动效应的年均趋势图

3.3.1 省份层面的结果分析

从表4可以看出，内蒙古以0.8688位于历年均值的最高位。内蒙古的储煤量居全国首位，产煤量巨大，煤炭行业的发展关乎整个内蒙古自治区的经济命脉，因此内蒙古作为煤炭大省高度重视本地区煤炭企业的发展，实施积极的生态环境治理战略，坚持资源、环境、经济的协调发展，建立煤炭资源可持续发展体系，加大环境污染治理资金和技术的投入，加大技术创新的力度，加快科技创新的速度，积极落实去产能、深化供给侧结构性改革的政策。山西、河北、陕西、河南、山东、安徽、甘肃、辽宁、吉林、云南、黑龙江等11个省份技术创新驱动效应均超过0.60(平均值为0.5661)。这11个产煤省份，积极实施行业重组战略，加大煤炭行业整合力度和研发经费投入力度，逐渐抛弃过去先污染后治理落后形式；通过优化煤炭生产的投入结构，提升整体科研水平，注重新技术工艺和先进技术设备的开发研究与应用，使得创新驱动效应位于领先地位，技术创新能力在一定程度上获得较大的技术积累。排在后三位的分别是青海、新疆、福建，青海和新疆属于西部地区，经济发展水平比较落后，部分煤矿企业大而不强，科技人才、技术创新能力等严重不足，资本、能源使用效率比较低，从而限制了其发展。福建省煤炭储量较少，煤炭的采集技术相对落后，回采率低；而且福建省大部分煤矿企业在研究开发、技术改造和技术贸易等各项工作中资金投入不足，缺乏技术创新，使得福建省在节约能源技术、废物再利用技术、污染治理技术等方面落后于其他煤炭大省。其余省份介于0.3～0.6之间。

3.3.2 煤炭行业的整体情况分析

由表4最后一行历年平均值和图1可知，低碳下技术创新对我国煤炭行业的驱动效应整体不高，2007—2013年技术创新对我国煤炭行业驱动效应平均值为0.5661，且大体呈现下降的趋势，由2007年的最高值0.6280下降到2013年的0.5661，这主要源于我国煤炭企业技术创新能力严重不足，依然是传统粗放型的增长模式，研发经费利用率、技术改造、工业污染治理力度、科技活动人员等方面还存在很大不足。《煤炭工业发展“十三五”规划》指出要依靠深化改革体制机制创新增强企业发展活力，依靠管理创新提高经济运行质量，依靠技术创新和产业、产品结构调整引领煤炭产业升级。2007—2009年下降趋势较为明显，2008年受金融危机影响，煤炭行业出现产量下滑、价格震荡、企业效益下滑等问题，对煤炭行业的健康发展造成了极大的影响。在金融危机的影响下，国家更加重视发展低碳经济、循环经济，加大资源税费改革和节能减排力度，鼓励发展新能源产业、环保产业、绿色经济等，都直接影响到煤炭行业的生产和煤炭资源消费。2008年下半年，国家陆续出台了“保增长、扩内需、调结构、保民生”的一系列政策措施，煤炭行业实行节能降耗、调整产业结构，进行技术创新，增加节能设备，大力推行节能技术改造，通过改进工艺和生产设备，提高设备使用效率，减少投入，增加产出，减少能源消耗。由于国家、煤炭行业采取了以上措施应对金融危机，技术创新对煤炭行业的驱动效应2009之后下降趋势变得平缓，2011年出现了增长趋势。2012年爆发了全球经济危机，技术创新对煤炭行业的驱动效应又呈现下降趋势。党的十八大以来，我国各省市自治区煤炭企业积极应对经济发展新常态带来的挑战，特别是加快化解过剩产能的步伐，推动煤炭市场供需趋于平衡，努力实现行业脱困发展，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，使得2013年技术创新驱动效应微弱增长。

4 结论与对策建议

本文充分考虑了能源消耗、工业污染治理、研发经费支出、技术改造经费支出等的影响，并将它们纳入技术无效率方程；构建了省际面板数据，运用随机前沿分析方法研究了技术创新对煤炭行业可持续发展的驱动效应。结果表明：低碳下技术创新对我国煤炭行业发展的驱动效应整体不高，且呈现波动下降趋势；具体省份的驱动效应分析结果中，最高的是内蒙古，最低的是福建省；技术创新驱动效应的影响因素中，研发经费支出对技术创新驱动效应具有显著性的负向作用，能源消耗、工业污染治理、技术改造费用投入具有显著性的正向作用。

根据研究结论，提出以下对策建议。

1)提高政府对煤炭行业科技研发资金的投入力度，进一步优化资源配置，提升资本的使用效率，将资源投入到关键核心技术的研发。当前我国各地区能源消耗过多、环境污染日益严重，因此应加大高新技术研发投入，通过自主研发即原始创新和集成创新攻克核心技术，提高资源的使用效率，减少对环境的污染程度，实现煤炭行业可持续发展。

2)提升煤炭行业科技活动人员创新能力，同时加大高端人才和行业发展急需人才的引进力度，打造高水平创新团队，形成煤炭行业人才高地，为煤炭行业转型升级发展提供强大的智力保障。

3)加快实施“科教兴煤”战略，依靠技术创新推动煤炭行业优化转型。建立以企业为主体、市场为导向、产学研用深度融合的技术创新体系，促进科技成果向现实生产力转化，促进煤炭行业产业效益最大化，实现煤炭行业的可持续发展。

4)不断深化煤炭行业供给侧结构性改革。加快推进煤炭领域供给侧结构性改革、推动煤炭工业转型发展。煤炭行业是去产能的重点行业之一，要坚定不移去产能，优化存量资源配置，扩大优质增量供给，实现供需动态平衡。