京津冀地区科技创新效率与循环经济效率耦合发展研究

张雨生 肖家庚

摘要：为了实现科技创新与循环经济两者的协调发展，进而推动我国的创新驱动发展和可持续发展。本文以2009-2018年京津冀地区13个城市的面板数据为基础，运用非期望产出SBM[1]模型、相对发展度模型和耦合度模型对该地区科技创新效率和循环经济效率的耦合关系进行分析。结果表明：虽然京津冀地区耦合发展水平逐年上升，但其各地区间差异化明显，尤其是地区边缘城市仍处于较低水平。

Abstract： In order to realize the coordinated development of science and technology innovation and circular economy， and then promote the innovation-driven development and sustainable development of China. Based on the panel data of 13 cities in the Beijing-Tianjin-Hebei region from 2009 to 2018， this paper analyzes the coupling relationship between the efficiency of scientific and technological innovation and the efficiency of circular economy in this region by using the undesired output SBM model， relative development degree model and coupling degree model. The results show that although the coupling development level of the Beijing-Tianjin-Hebei region is increasing year by year， its regional differentiation is obvious， especially the marginal cities are still at a low level.

关键词：科技创新效率;循环经济效率;耦合关系;SBM模型;京津冀

Key words： efficiency of scientific and technological innovation;circular economy efficiency;coupling relation;SBM model;Beijing-Tianjin-Hebei

中图分类号：F207;F124.5                            文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0034-03

0  引言

在“十三五”期间，为适应新常态下经济发展模式的转变和绿色发展核心机制的调整，国家陆续把创新驱动发展、循环经济发展和区域协同发展上升到国家发展战略层面。其中，科技创新建设是实现我国经济转型和社会发展的第一动力，而循环经济发展则是支撑产业转型和可持续发展的基本条件。京津冀城市群作为我国经济增长和产业转型的核心动力，具有经济总量大、科技资源丰富和产业群高度集聚等特征，但由于各区域之间发展的不均衡性，导致该地区的科技创新与循环经济发展存在着明显地极化现象和梯度差异。因此本文以京津冀地区为研究对象，通过对科技创新和循环经济效率之间的耦合关系进行深入分析，以期为实现我国区域可持续发展、创新驱动发展和制定区域协同发展政策等提供有效地參考。

通过文献研究发现，国内外学者已经对科技创新和循环经济进行了广泛的研究，内容大致可分为以下三类：一是在研究内容上，大量的研究只针对科技创新或循环经济进行单方面研究，而对于科技创新与循环经济两者的关联研究文献较少[1-6]。二是在研究角度上，现有的相关文献主要注重于构建评价体系和制定相关理论政策，而没有对空间因素与地理关联属性的作用产生足够的重视。如：郭宏等[7]提到循环经济是我国实现第二次经济发展方式转型的战略选择，而生态与技术创新是循环经济发展的主要支撑手段。崔志新，陈耀等[8]提到技术创新是引领发展的第一动力，是区域实现跨越式发展和可持续发展的基本路径。三是在研究方法上，以往的研究主要以数据包络分析的CCR、BBC模型为评价方法来进行数据分析[9-11]。与非期望产出SBM模型相比，传统研究方法在测算过程中没有综合考虑到非期望产出所带来的影响，因此导致实际的产出效率与测算结果之间具有一定的差异。

1  研究方法及数据处理

1.1 研究方法

1.1.1 非期望产出SBM模型

本文在方法上选取Kaoru Tone[12，13]提出的基于考虑非期望产出因素的SBM模型。与数据包络分析方法相比，SBM模型不仅在目标函数中加入了松弛变量而且还将各决策单元的非期望产出影响考虑在内，避免了变量松弛性问题的发生。

假定在科技创新效率与循环经济效率的评价系统中有n个独立的决策单元且每个独立的决策单元中都包含3个向量。它们分别为投入量x、期望产出量yg和非期望产出量ub，其中x∈Rm，yg∈Rs1，ub∈Rs2。

定义矩阵X，Yg，Ub如下：

（1）

P为生产可能集：

（2）

非期望产出SBM模型：

（3）

解释：Si-、Srg、Sbr分别表示第i0个决策单元的投入的松弛变量、期望产出的松弛变量和非期望产出的松弛变量，S-、Sb、Sg分别表示其向量，λ表示權重向量;xi0、ygr0、ubr0、ρ*分别表示投入变量、期望产出变量、非期望产出变量和产出效率值;由于ρ*取值范围为[0，1]，因此，ρ*=1表明此决策单元完全有效率，ρ*<1表明其完全无效率，需要调整投入产出比例来提高产出效率。

1.1.2 耦合度模型

耦合度是用来描述两个或多个系统间相互关联程度的度量指标，它反映了各系统间相互作用程度的大小，即协调性大小。由于该模型只有两个系统，可直接得到科技创新效率与循环经济效率的耦合度函数为：

（4）

解释：其中，T1表示科技创新效率，E1表示循环经济效率，C表示科技创新效率与循环经济效率的耦合度值，耦合度值的取值范围为：0

1.2 指标体系构建

在遵循构建指标体系的有效性、科学性、可取性和可操作性等原则的基础上，本文以投入产出系统为主线，分别建立京津冀地区科技创新效率和循环经济效率评价指标体系（见表1）。

1.3 数据来源及收集

在所需指标的选取过程中，为了确保数据的真实性，文中采取了对2009-2018年的《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》以及政府官方网站的数据进行搜集和整理。

2  研究结果分析

2.1 效率评价结果分析

本文通过以MaxDEA6.0软件和SBM模型的测算方法对京津冀地区13个城市的数据进行计算，并得到该地区科技创新效率与循环经济效率的测度曲线（图1）。由图1可以看出两者均整体呈现“W型”的起伏式增长，京津冀地区近十年的科技创新效率值为0.630-0.777，循环经济效率值为0.612-0.831，提升效果显著。其中北京、天津、石家庄和唐山四个城市的科技创新效率与循环经济效率持续保持较高水平，河北省其余各市得分与其相比仍有一定差距，但总体提升较为明显;根据图1中的测度曲线可将效率值变化分为三个阶段：一阶段科技创新效率值在2009-2010年间增长6.9%，而后至2011年降低6.8%。循环经济效率值在2009-2011年间增长16.8%，而后至2012年降低4.7%。两者的增长方式属于“N”型曲线增长，导致此现象的原因可能与京津冀地区的能源消耗总量增加和工业固废、废水、废气综合利用产品产值下降有关。第二阶段科技创新效率值在第2011-2015年间增长16.5%。循环经济效率值在2012-2016年间增长17.9%。第三阶段科技创新效率值在2015-2018年间增长6.4%，循环经济效率值在2016-2018年间增长3.4%。这个现象得益于自2016年“十三五”规划实施以来，该地区着力实施创新驱动发展战略并且深入推进资源节约集约利用的发展理念，科技创新与循环经济发展质量得到了有效的提高。

通过数据分析可知，在科技创新方面，石家庄、唐山、廊坊和保定等市提升速度较快，效率值在2018年分别达到了0.855、0.838、0.814和0.812。其中唐山、廊坊和保定的科技创新效率均高于同时期的京津冀效率均值，而邯郸、邢台，承德、衡水等市的科技创新效率均低于同时期的京津冀效率均值，投入与产出状况较差。在循环经济方面，除北京、天津两地效率水平较高外，其余城市均水平偏低。其中石家庄和唐山由于吸收了京津两地的技术外溢，得以在2016年提升至0.9以上的高效率水平。从整体上看，京津冀地区效率的提高得益于北京和天津对其余城市的引领作用和京津冀总体产业布局的优化，这使得京津冀一体化协同发展战略效果显著提高，预计在今后这种趋势仍将得到持续地提升。

2.2 科技创新效率与循环经济效率耦合度和时空演变分析

绘制出京津冀地区的区域整体与京津冀地区科技创新效率与循环经济效率耦合度变化图（图2）。京津冀地区总体耦合度由0.782上升到0.892，除2011、2015年出现波谷外，一直保持在中高水平，整体耦合度发展状况良好。北京市变化幅度较小且长期处于0.916以上的较高水平，耦合发展质量较高。天津市变化幅度较大，处于不稳定的中高水平，故天津市今后应进一步优化资源配置和两产业间的协作。河北省虽然处于较低水平，但在此期间其增幅达到了14%以上，这说明河北省在京津冀协同发展的作用下，其科技产业配置和循环经济建设得到了持续提升。文中选取了2009年、2012年、2015年、2018年四个时间节点为代表，通过耦合度模型对京津冀城市群的科技创新效率与循环经济效率进行时空耦合分析。由此可知：京津冀地区总体经历了一个线性提升的耦合发展阶段。其中，北京、天津、石家庄和唐山长期处于中度以上水平;保定和廊坊增速较快，呈现出由低度效率区向高度效率区的过渡;张家口、邯郸、沧州和秦皇岛耦合发展增速适中，呈现出由低度效率区向中度效率区的过渡;部分地区如承德、衡水、邢台效率值提升速度和耦合发展速度缓慢。

3  结论及建议

①京津冀地区的科技创新与循环经济效率呈现出明显的提升变化，同时耦合度方面也具有着良好的发展趋势。其中科技创新效率增幅23%和循环经济效率增幅35%说明了近十年京津冀地区在科技创新与创新驱动循环经济发展建设方面取得的成就，耦合度提升12%也说明了该地区科技创新效率与循环经济效率关联紧密程度的提高。

②从时空演变上看，科技创新效率与循环经济效率的耦合发展类型呈现以低度耦合向中高度耦合变化的过程。京津冀地区内的空间集聚性特征愈发明显：中高度耦合城市逐渐趋向于京津两地中心地区，低度耦合城市逐渐向京津冀边缘地区演化，存在较为明顯的极化现象。因此，对于中高度耦合城市，应扩大循环经济产业规模、增强中心城市与边缘城市的合作，促进各城市间两个产业的协调发展，进而消除极化现象。对于经济基础较差和创新能力较弱的低度耦合城市，应转变对环境污染较大的粗放式发展方式，通过加大对节约资源、发展循环经济的产业化示范项目和技术开发的支持及推广，积极推动科技创新和循环经济产业建设。

③北京市效率值和耦合度水平一直以来都保持在较高水平，天津市虽然效率值一直处于提升过程，但是耦合度呈现出的波动较为明显，而河北省耦合度水平和效率值则处于偏低水平。因此，天津市在今后应加强对科技研发成果的转化和循环经济产业结构的调整，以达到科技创新驱动循环经济的质量和投入产出效率最大化。河北省在今后应注意加强节能环保和新能源产业发展、积极推进知识与科技创新，逐步提高两者的横向耦合和纵向延伸。在政策上，也应抓住京津冀一体化协同发展和雄安新区建立的历史机遇，进一步加强和深化与京津两地的合作。

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