粤港澳大湾区技术创新效率评价研究——基于面板SFA 随机前沿模型实证

刘湘云，周铚翔

（1.广东财经大学创业教育学院；2.广东财经大学金融学院，广东广州 510320）

近年来，我国主要经济指标显示高新技术产业和新兴行业在区域经济发展中占据越来越重要的地位，尽管我国企业科技创新能力在不断提升，但是仍存在区域科技创新水平低、差异大及不协调的问题。党的十八大明确提出要实施“创新驱动发展战略”，以科技创新驱动经济发展。2019 年，中共中央、国务院印发了《粤港澳大湾区发展规划纲要》，明确指出要构建开放型区域协同创新共同体，支撑“一带一路”建设，努力将粤港澳地区建成具有全球影响力的国际科技创新中心。如何通过协同香港、澳门地区与广东地区区域创新能力发展，如何建设粤港澳大湾区成为世界级湾区已经成为我国区域发展的重大热点与难点。因此，分析粤港澳大湾区区域技术创新能力，评价包含香港、澳门地区技术创新效率及其影响因素，对于明确湾区区域创新协调发展问题与不足，发挥各地区比较优势能力等具有重大意义。基于此，本文利用区域经济学、生产经济学和协同学等相关理论，评价粤港澳大湾区技术创新能力，探索区域技术创新效率及影响因素，并运用较成熟的SFA 方法进行实证检验分析。

本文的创新与贡献之处在于以下3 个方面：（1）通过数据的特殊处理，首次把香港、澳门纳入整体研究范围，分析粤港澳创新能力发展水平区域差异，为湾区建设提出合理性启示；（2）理论与实践相结合，通过利用区域经济学、生产经济学和协同学理论与粤港澳大湾区区域实践相结合，实现热点问题中经济理论的有效应用；（3）结合国家创新驱动发展战略，以区域技术创新能力为切入点开展问题的研究，为促进我国产业结构转型升级，形成粤港澳大湾区湾区发展经验，对国内其他湾区发展提供重要实践与指导作用。

本文接下来的安排是：第一部分为文献综述，对国内外技术创新效率评价方法进行汇总分析；第二部分为模型的设定与假设检验；第三部分为变量、数据说明与实证分析；第四部分为本文的结论与启示。

1 文献综述

科技创新是粤港澳大湾区发展的重要因素，技术创新效率是评价科技区域科技创新的一个重要评价，国内外对技术创新效率的评价已有相当成熟的方式与方法，不同的经济体制、经济结构、产业发展阶段、发展水平和投融资环境等都对技术创新效率产生影响，学者对技术创新效率问题从多方面展开研究。潘娟等［1］利用数据包络分析（DEA）模型中的投入产出方法对中国31 个省（区、市）的政府投入、企业投入和金融机构投入进行效率分析，得出东部地区创新效率较高，但规模效率最低，中部、及东北地区综合技术效率较低、科技金融基础薄弱，西部地区综合技术效率增长迅速的结论。甘星等［2］运用DEA 方法，选取研究与试验发展（R&D）经费内部支出、高技术产业新增固定资产和R&D 开发人员这三者指标建立科技金融效率评价指标体系，对环渤海、长三角和珠三角三大经济圈科技金融投入产出相对效率进行研究和分析。黄瑞芬等［3］利用超效率DEA 模型（SE-DEA），采用科技支出占财政支出比例、中小企业贷款占银行贷款增加额的比例、高技术固定资产投资/固定资产投资额和R&D 经费投入强度作为创新投入指标构建效率评价体系，对我国沿海11 个省份的金融支持科技创新效率进行分析。刘立霞［4］、王健［5］分别利用DEA- Malmquist指数模型对中国30 个省份科技金融效率进行研究分析。田明［6］运用DEA 方法，从R&D 人员工作时间、项目经费内部支出、当年形成用于科技活动的固定资产投资和研发加计扣除所得税减免四个指标对贵州省高新技术企业集群相对效率进行评估，并得出贵州省R&D 投入产出效率逐年降低的结论。

目前在技术创新效率的研究主要集中在非参数法，对使用参数法进行研究的文献较少，参数法主要为随机前沿分析方法（SFA），该方法最早由Aigner 等［7］提出，但是只提到了存在非效率项，并没有对非效率项进行更加深入的研究，Battese 等［8］提出技术效率的评价方法，Coelli［9］进一步引入对非效率项的影响因素进行相关检验，SFA 分析方法体系逐步成熟。许梦楠等［10］运用SFA 方法，使用2006—2015 年间我国30 个省级数据研究金融发展与技术创新效率间的关系，指出我国技术创新效率存在效率偏低、结构发展不平衡的问题。朱芳芳［11］基于2006—2014 年广东省21 个市的R&D 相关数据，运用SFA 方法进行实证检验，得出广东省创新投入产出效率呈现阶梯式分布，珠江三角洲核心城市投入产出效率最高，周边城市略次，粤东西北创新投入产出效率最低，此外创新产出在投入产出过程中存在一定的时滞效应。

从上述文献可以看出，已有学者利用DEA 或SFA 来评价区域技术创新效率，但是由于数据统计问题，并没有学者把香港、澳门纳入研究范围。粤港澳大湾区是一个发展整体，发展已有近20 年发展，不可忽视香港、澳门发展对湾区整体发展的影响，因此，对包含香港、澳门地区在内的粤港澳大湾区整体技术创新效率进行进一步测度和分析是十分必要的，其无论对于建立湾区技术创新评价体系，发挥湾区区域间协同创新与比较优势能力，还是对于促进我国产业结构转型升级，形成适合我国的湾区发展经验，都有十分重要的意义。

2 模型的设定与假设检验

2.1 模型设定

生产经济学对生产函数有明确的定义，为给定投入的最大产出，在引入随机冲击的影响的情况下，若考虑企业的技术效率可能会影响该企业的产出水平，即当企业的技术效率最大为1 时才可能达到最大产出前沿，引进这样的技术效率的生产函数我们称之为随机前沿生产函数。随机前沿生产函数能够进一步分解出无效率函数，进而对无效率影响因素的作用进行分析。鉴于随机前沿生产函数的成熟应用，本文不再进一步说明原理和方法。

随机前沿生产函数中生产函数的选择在业界中主要有道格拉斯生产函数（D-C 函数）与超越对数生产函数两种形式，由于超越对数生产函数不但考虑了要素之间的相互替代（要素交叉项），而且考虑了要素的希克斯中性，符合创新科技领域生产过程的实际情况，更具一般性。创新科技生产投入主要为资本与劳动，并考虑技术效率和投入要素的时变性特征，本文采取Coelli［9］的做法，初步设定函数形式为超越对数生产的时变函数，具体如下：

2.2 假设检验

由于使用式（1）只是随机前沿模型的一般形式，需要根据模型的实际应用情况对模型的稳健性进行检验。谢建国［14］对检验方法的应用进行了详细的说明。本文通过构造广义似然比统计量LR，具体公式如下：

（2）柯布-道格拉斯的一般形式是否适用。本文在设定生产函数形式的时候，除了引入柯布-道格拉斯生产函数的对数形式，还引入了平方项和交叉项，其意义在于改变原生产函数的弹性，让各个要素的生产技术水平不相等，或者说改变要素对模型的影响程度。

H0：一般的道格拉斯生产函数模型；H1：原生产函数模型。

（3）是否存在技术进步因素和中性技术进步检验。业界上学者通常引入时变因素T 来表示技术进步，简单的道格拉斯生产函数并没有引入时变因素，考虑到时间变量的引入可能会对模型产生一定的冲击，故必须检验其适宜性，若检验结果表明生产模型存在技术进步，则还需要进一步检验该技术进步是否为希克斯中性，若检验结果为非希克斯中性，则存在偏技术进步，生产要素替代弹性可变。

为检验是否存在技术进步因素，设H0：无技术进步T 的生产函数模型；H1：原生产函数模型。若存在，则进一步检验是否存在希克斯中性，设H0：存在希克斯中性（无时间与要素交互项）；H1：不存在希克斯中性。

（4）技术效率是否具有时效性。技术效率的时效性表示技术效率是否能够随着时间趋势而变化，设H0：技术效率不具有时效性，即eta=0；设H1：技术效率具有时效性，即eta ≠0。

3 变量、数据说明与实证分析

3.1 变量说明

3.1.1 投入产出变量

（1）科技产出。创新科技产出表现为科学技术的生成，由于一般企业在研发出一种科学技术的时候会到当地的知识产权局里申请专利，以便在市场上获得独占权，防止成果流失，故本文用每个地区专利受理情况作为科技产出指标，其单位为件。

（2）资本投入。创新科技资本投入表现为研发该项技术的资本性支出，参考科技金融相关文献和结合科技企业实际情况，本文用R&D 经费来作为资本的投入指标，由于R&D 经费的每期投入属于流量指标，那么还需要将其转换为存量指标，需考虑以下几个因素。

1）折旧率。对于折旧率的选取，由于缺乏相关的统计数据，业界对R&D 折旧率的估算没有一个标准方法，普遍采用一个经验性的假设值，其范围在5%～15%之间。本文认为创新科技研发的结果主要以无形资产为主，参考近几年的宏观经济形势，科技型无形资产普遍表现为更新速度快，科技替代效益明显，故其折旧速度要比固定资产速度快，张军等［16］对其固定资产折旧率选取为9.8%，综上分析，本文选取15%作为R&D 资本存量的折旧率。

2）基期R&D 资本存量。陈宇峰等［17］指出R&D 活动周转要比固定资产周转要快，对于R&D活动基期资本存量的选取不会高于基期资本投入量的10 倍，本文选取基期资本投入量的5 倍作为R&D 的基期资本存量水平。

综上所述，本文设定R&D 资本存量计算公式如下所示：

由于香港、澳门地区与广东地区统计口径不同，若直接使用原始数据进行，汇率的波动、地区的通货膨胀就会影响数据的稳定性，因此本文将R&D 经费作比值处理，用R&D 经费占地区GDP 总量之比表示资本投入水平。

（3）劳动投入。部分学者在考虑劳动投入指标使用的时候使用地区R&D 人员投入绝对数，但是绝对数指标不能代表一个地区真实水平，劳动投入往往受该地区的地理文化因素影响，大城市往往容易吸引人口流入，造成R&D 人员投入绝对数大，却并不代表中小城市不注重创新能力问题。本文采用相对数来表示R&D 人员投入水平，即R&D 人员总量占地区总人口之比。

3.1.2 控制变量

（1）产业结构。产业结构衡量的是一个地区产业的分布与构成，每个地区的产业构成都不相同，这是由地区的比较优势和规模效应所造成的，比如深圳的技术创新比重要比其他地区要高，澳门主要经营以博彩业为主的第三产业，香港地区的外贸业很发达等等。产业结构的不同会直接影响该地区科技创新的方向和地位。本文采用地区第三产业比重来代表该地区的产业结构。

（2）固资投资。固资投资是指国民经济核算支出法中固定资本形成总额占GDP 总量的比重，即为投资贡献率。技术创新研发离不开资本的投入。目前，湾区内公司有不少的初创企业孵化器，孵化器模式是为了降低企业固定资本投入成本，让企业专心研发而设立，所以固资投资是否影响企业技术创新效率是值得探究的。

（3）金融规模。衡量一个地区的金融规模主要看该地区的贷存款率比。企业创新离不开金融机构的支持，特别是科技型中小型企业，前期研发投入需要大量资金注入，贷存款率越高，说明区域的金融规模越大，就可能有更多的贷款资金注入企业研发。香港、澳门由于监管较松，银行体系相对完善，其金融规模普遍比广东地区要高。

（4）政府规模。本文主要用政府支出占GDP比重来衡量当地政府规模。地区创新能力发展离不开当地政府的支持，政府在引导产业创新、产品孵化方面具有重要的作用，政府支出越多，代表政府规模越大，政府主导产业能力越强。

（5）开放程度。地区经济开放程度会对技术创新效率产生影响，本文用进出口额占GDP 比重表示地区开放程度，开放程度越高，对外依赖越严重，创新能力越低。

3.2 数据来源与描述性统计

本文选取的样本为广东省的广州、深圳、珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门和肇庆9 个地市加上香港和澳门地区共11 个地区的2006—2017年共12 年的面板数据。其中，广东9 个地区数据来源于《广东统计年鉴2007—2018》，香港地区数据来源于《香港本地生产总值2006—2017》《香港统计年刊2006—2017》，澳门地区数据来源于《澳门本地生产总值2006—2017》《澳门统计年鉴2006—2017》，所有地区的专利数据均来自于中国知识产权局和广东省知识产权局的统计数据，描述性统计结果如表1 所示。

表1 样本数据描述性统计结果

3.3 实证分析

3.3.1 假设检验结果

利用Frontier4.1 软件对随机前沿生产函数进行检验，其具体检验结果如表2 所示。

表2 LR 统计量检验结果

上述检验结果显示，检验1 在0.1%的显著性水平上拒绝原假设，说明使用随机前沿分析比使用最小二乘法（OLS）进行分析更加合理；检验2 在0.1%的显著性水平上拒绝原假设，说明简单的道格拉斯生产函数不适合该研究，应当引入生产要素的平方项和交互项，分别构造生产要素对产出的非线性特征和交叉影响效应，使生产函数模型更富有弹性；检验3-1 在0.1%的水平上拒绝原假设，说明生产函数模型需要引入技术进步因素T；检验3-2 在0.1%的水平上拒绝原假设，说明生产函数模型存在要素偏技术效应，不存在希克斯中性；检验4 在0.1%上拒绝了原假设，说明生产函数模型的技术效率存在时效性。

综合上述假设检验结果，由式1 确定的生产函数模型形式是稳健的。

3.3.2 实证结果分析

本文选取粤港澳大湾区11 个地区2006—2017 年面板数据，利用Frontier4.1 软件对式（1）进行一步极大似然估计法进行估计，其回归结果如表3 所示。

对于边界生产函数模型，我们可以从以上随机前沿分析结果看出：（1）贝塔的估计系数结果从回归结果上都是十分显著的，关键变量LnK 和LnL 均以1%的概率通过了T-统计量检验，说明模型的拟合效果十分良好；（2）系数的估计值为0.574，说明复合误差项接近60%由非效率因素所影响，使用包含非效率因素项U 的SFA 模型来估计是合理的；（3）系数的估计值为0.168 并显著地为正值，说明技术效率会随着时间的变化而不断增加。

表3 随机前沿生产函数估计结果

参考业界上超越对数生产函数中要素产出弹性的计算公式，本文拟计算出粤港澳大湾区科技金融要素年平均产出弹性，分别在式（1）两边对LnK 和LnL 求偏导，得出粤港澳大湾区11 个地区资本和劳动产出弹性平均值，并计算平均规模报酬值，其每年变化结果如图1 所示。

图1 2006—2017 年粤港澳大湾区技术创新产出年平均弹性

根据图1 粤港澳大湾区技术创新产出年平均弹性结果，我们可以得出：（1）从总体上来看，规模报酬＞1 且逐年平稳上升，说明粤港澳大湾区12 年来规模报酬递增，企业创新能力不断提升，技术产出效率提高；（2）均资本产出弹性经历了先下降后回升的趋势变化，其下降的主要原因是受到外资撤资的影响，特别是2008 年金融危机使企业资金链断裂，研发资金不足，许多项目停滞，新技术专利产出减少，2011 年后经济缓慢恢复，加上政策刺激，均资本产出弹性有所回升，但效果不明显；（3）均劳动产出弹性在研究年内不断稳定上升，从低于平均资本产出弹性水平到其占据主导地位，这是合理且有效的，因为创新驱动发展的最终作用者还是得依靠人来进行，人是创新驱动发展的源泉，资本只是处在引路作用，吸引更多地人参与到研发道路上来，激发了人民创新的活力，当然这并不意味着资本的投入在不断减少。

技术效率的计算公式可参考式（3），其表示实际产出占最优生产边界的比例，即最优生产距离。

技术效率的估计结果可通过Frontier4.1 便捷得出，本文整理其技术效率测度结果如表4 所示。

表4 2006—2017 年粤港澳大湾区技术创新效率测度值

由表4 粤港澳大湾区技术创新效率测度结果，本文分析得出：（1）从总体均值上来看，12 年间技术效率从0.29 提升到0.75，创新能力有了很大的提升，体现了粤港澳大湾区内各个产业集聚效应的不断提升，产业优势不断扩大。（2）对比发现，深圳的技术创新效率测度值并没有达到其高水平。通过对比深圳与其他地区投入产出原始数据，发现虽然深圳在研发投入方面经费和人员投入比其他地区要大得多，专利产出的绝对数上仍远超其他城市，但放在整个粤港澳大湾区总体最优生产前沿上考虑，广州、东莞地区技术效率更高。（3）香港、澳门地区的技术效率水平低下，主要由该地区主导产业所致，香港地区以外贸业为主，澳门以博彩业为主，第二产业占比较小，研发创新能力受限。

为进一步研究粤港澳大湾区技术创新效率影响因素，本文拟结合式（1）和式（2），研究控制变量对技术非效率的影响，若估计系数显著为正，则说明该控制变量与技术效率负相关，具体估计结果如表3 技术非效率模型估计结果所示。

本文选取的控制变量主要有5 个，从技术非效率模型估计的结果来看，我们可以分析得出：（1）在引进控制变量后，LR 检验值的估计结果为33.706并通过了混合卡方分布检验，说明技术非效率模型是稳健的。（2）产业结构的系数为0.038 并以1%的显著性水平通过了检验，说明第三产业比重每提升1%，技术效率就会下降3.8%。这是由于一个地区的研发能力主要体现在以工业为主的第二产业，香港、澳门地区受限于地域因素，其第二产业水平普遍较低，导致了创新水平较低。（3）固资投资的系数很小且并未通过显著性检验，说明固资投资水平对粤港澳大湾区创新能力影响较低。其原因在于企业创新研发大部分以无形资产形式存在，比如软件、工艺等，而固定资产投资主要用于生产、销售。（4）金融规模的系数为-0.08 且以1%的显著性水平通过了检验，说明金融规模对区域创新能力影响较大，贷存比率每提升1%，技术创新效率提升8%，贷存比率越大，企业获得贷款的数目就会越多，贷款投入研发的比例就会越大，进而促进创新产出的增加。（5）政府规模的系数只有0.004 的一个较低水平，但其以1%的概率通过了显著性检验，说明政府对于企业创新发展的支持力度仍有不足。通过企业实地调研发现，大部分科技型企业政府对其支持力度不足，项目申报效率低下，资金拨付缓慢延后。（6）开放程度的系数也只有-0.001 且未通过显著性检验，经济意义不明显，说明外贸依存度的大小与区域技术创新效率不存在明显线性关系。香港、珠海地区的外贸依存度比较高，但其技术效率低下；深圳、东莞地区外贸依存度虽然较高，但其技术效率却在一个较高水平。

4 结论与启示

本文采用超越对数生产函数模型以及技术非效率函数模型混合模型，利用SFA 随机前沿分析方法对粤港澳大湾区11 个地区2006—2017 年的面板数据进行分析，评价粤港澳大湾区技术创新效率及其影响因素，得出以下结论：（1）粤港澳大湾区技术创新能力规模报酬递增，其中资本的产出弹性在减少，劳动的产出弹性在增加，R&D 人员投入变化对创新专利产出变化的影响程度大；（2）2006—2017年间技术效率从0.29 提升到0.75，广州、东莞效率测度值最接近生产前沿面，深圳增速最快，珠海、澳门显著低于湾区平均水平；（3）产业结构、金融规模对湾区技术创新效率影响程度较高，第三产业的增加会降低技术效率，而贷存比率的增加会提升技术效率；（4）政府规模对湾区技术创新效率影响较小，政府对湾区创新支持力度不足，政策或资金不到位。

针对上述结论，本文提出相应建设性启示：（1）人才对于创新产出的敏感程度不断提升，湾区应积极从各地吸引高端人才，完善人才落户政策和配套教育优惠、住房补助政策。（2）湾区内部充分发挥政府资本在创新中的引导作用，把政府资金用在初创企业生命周期的产品研发高风险阶段，同时引导私人资本在产业化阶段进入。政府应加强企业创新能力的识别，提供资金运用效率，保证对需要融资的创新企业给予融资，无需融资或虚假的企业给予甄别和处罚，从微观层面提高创新企业创投资金的使用效率，进而提升整个湾区内部的技术效率。（3）目前，大部分初创企业不能得到有效资金补充，银行更愿意把资金贷给风险较低的企业和机构。本文认为应转变银行投资模式，加大初创企业贷款投放力度和降低申请门槛。一个地区的存贷比水平越高，就有更多的资金流入初创企业，因此银行体系也应不断提升贷存规模。（4）针对湾区内各地区产业结构特点，探索符合该地区的创新产业发展方向，特别是香港、澳门由于历史地域限制，需要探寻创新发展新道路。（5）加强湾区内部高校联系。湾区内部有许多高校，建立与香港、澳门高校间合作，有助于人才的培养和在湾区范围内人才的流动和吸引外部人才的流入，进而提升区域科研创新水平，促进区域协调发展。