环境规制与中国煤炭产业技术创新效率——基于DEA 模型的实证检验

(延安大学 经济与管理学院，陕西 延安 716000)

一、引言

改革开放40 多年来，中国在经济方面的成就较为突出，但伴随着的还有环境污染、能源资源过度消耗、废弃物排放量大等问题。新时代要求坚持绿色低碳发展并把绿色创新作为引领经济发展的强动力，环境和能源越来越成为经济发展中不可忽视的考虑因素。煤炭产业作为中国的重要基础产业，对推动经济发展和社会进步有着重要作用。整体来看，中国煤炭产业在不断发展，但仍存在一系列问题，重视经济效益而忽视生态环境，尤其是在创新方面远不如发达国家，也正是因为创新能力的不足，导致了能源利用率低、排放物超标等现象。近些年，为引领和推动煤炭产业的优质发展，国家相继出台了多项针对性的政策规划和方案。2017 年发布的《现代煤化工产业创新发展布局方案》，强调应立足于煤炭产业的发展实况，坚持创新引领、产业融合、科学布局和综合治理，旨在推动现代煤炭产业创新发展，同时提出要加大对相关工艺技术设备和系统配置的完善力度，加快推进科研成果的转化和应用，以提升资源利用和环境保护水平，并将深入开展煤炭产业技术升级示范、加快推进煤炭关联产业的融合发展作为一项重点任务。《2018 年能源工作指导意见》提出要对全国能源消费总量实施控制，降低煤炭消费比重，并强调在煤矿设计、建设和生产等环节应严格执行环保标准，因地制宜推广绿色开采、生产和加工技术，大力推进煤炭洗选加工和矿区循环经济的发展，以推进煤炭绿色高效开发利用。在国家政策的有力保障下，煤炭产业不断地突破各类瓶颈、拓展创新发展之路，力求占领煤炭科技制高点、实现转型升级，以进一步实现高质量发展。2019 年上半年，得益于国家经济、社会的良好发展和科学技术的进步，煤炭行业掀起了全国煤矿智能化建设的新高潮，煤炭开采开始向智能化阶段迈进。煤矿智能化阶段是煤炭行业技术进步的重大表现，这使得煤炭的清洁高效利用以及煤炭全产业链实现绿色发展更具现实基础。国家统计局有关数据显示，近年来规模以上煤炭企业R＆D 经费和人员投入持续增多，其中2017 年煤炭开采和洗选业R＆D 经费高达157.9 亿元，投入强度为0.59%，R＆D 人员达53 713 人；专门服务于技术创新的新产品开发经费也呈现逐年递增的态势，在2017 年达到807 903 万元，这些都为煤炭产业的技术创新奠定了坚实基础。科技创新在煤炭产业链的各个环节都起着十分重要的作用，创新所产生的内生动力可以使煤炭产业在新技术、新产品、新发展模式等层面形成一定的优势，作用于煤炭产业发展的方方面面，从而增强煤炭企业的核心竞争力，有助于实现产业升级和可持续发展。

在国家相关政策指引和时代发展要求的共同作用下，近些年来煤炭产业的发展更加注重以科学发展观作为根本指导，以循环经济为核心，兼顾环保标准，着力构建绿色产业、生态矿区、和谐企业，力争实现产业与节能减排的统筹发展。在环保方面，对污染源治理和相关污染物的排放总量实施严格的控制，也取得了较为明显的污染防治效果，使各类环保指标能够达到国家的相关要求，并在此基础上促进循环经济发展模式得到了不断的优化。在减排方面，煤炭产业坚定贯彻循环经济理念，致力于推进绿色、低碳、清洁生产，并紧紧依靠产业链优化、产业结构升级和技术创新，构建低碳经济新模式，推动煤炭企业碳减排工作取得了卓越成效。

环境规制是社会性规制的一项重要内容和政策手段，是指由于环境污染具有外部不经济性，政府通过制定相应的政策与措施对厂商等的经济活动进行调节，对资源使用进行一定的限制或收费来限制特定主体在生产经营活动中对环境和资源的过度使用，从而在一定程度上减少由于经济增长造成的对环境的损害，以达到保护环境和经济发展相协调的目标，实现经济效益和生态保护双赢。环境规制作为目前公认的纠正制度失灵的比较好的手段，其内容主要包括:界定环境资源的产权；对环境资源进行合理定价，促进环境资源的合理配置；明确污染者负担原则，污染者必须承担污染治理的责任。环境规制会导致被规制的相关行业的环境污染治理投资和创新成本的增加，但另一方面，环境规制提供的创新补偿也会激励相关企业积极开展各种创新活动。研究环境规制与中国煤炭产业技术创新效率，对提升煤炭产业的创新能力以及促进经济、生态和社会的和谐发展都有着十分重要的现实意义。中国煤炭产业的技术创新效率在环境规制约束下能否得到提高? 这需要依靠客观数据进行量化分析才能证实。

学术界关于环境规制与创新的关系存在以下观点:一种是以Porter 为代表的“波特假说”的支持者，认为实施恰当、合理的环境规制政策能够促进被规制企业进行创新，创新所带来的收益可以弥补企业的部分损失并提高企业竞争力。另一种观点是以Whitehead 和Walley 为代表的传统学派，认为环境规制会使被规制企业的生产成本增加，导致企业的创新活动受到抑制。此外，还有部分人持不确定的中立观点，认为产业自身的发展程度与特征、环境规制的程度与工具等都会影响环境规制与创新的关系，主张根据具体情况加以判定。

以往多数研究支持的是第一种观点，即环境规制有助于激发创新，学者们也通过具体的研究对该观点进行了证实。其中，国外关于环境规制对创新效率影响的研究较为丰富，主要体现在:(1)环境规制对创新的影响。Yabar 等[1]结合日本二恶英排放和家电回收的实况，就环境规制对创新的影响展开分析，比较了规制期与规制外的专利数量，结果发现在环境规制下大多数技术类型都出现了新的技术发展，灵活的环境规制政策能有效推进技术创新。Rubashkina 等[2]通过对欧洲制造业数据进行分析，得出环境规制对创新具有正向影响。Ford 等[3]以澳大利亚的石油和天然气行业企业为研究对象展开研究，发现加大环境规制的力度可以使企业的研发创新效率得到有效改进。(2)环境规制对企业创新、企业绩效的影响。Ramakrishnan 等[4]采用结构方程模型、利用行业层面的数据研究了环境法规在诱导创新和提高绩效方面的作用，分析表明英国的环境法规对提高工业部门的经济绩效具有重要意义。Ramakrishnan 等[5]以波特假说为线索采用模板分析法，以中英企业为例，分析了环境规制、企业创新与民营企业可持续发展效益之间的关系，结果表明在依靠企业的资源和能力的基础上，积极主动地应对环境法规，能够更好地推动企业创新并获得可持续发展的利益。

目前，国内关于环境规制下创新效率的研究也取得一定进展，大多是从行业角度展开。张慧明等[6]分析了环境规制对中国重化工业的技术创新及生产效率的影响，发现处于技术创新效率前沿面的行业在环境规制后大幅度增多。范莉莉和褚媛媛[7]将沪深A 股上市的冶金企业作为研究对象，证实环境规制能显著推动低碳技术创新。赵磊[8]运用面板数据测算了2011—2015 年中国制造业的创新效率，发现环境规制不仅不会对制造业的创新效率产生抑制作用，反而会使之进一步提高。乔美华[9]根据2007—2016 年中国省际工业面板数据就环境规制对工业创新效率的影响展开研究，发现环境规制下的工业创新效率呈现出逐渐提高的趋势。

收集和整理已有研究成果可以发现，学者们针对环境规制下的创新效率研究已取得了一定进展，但鲜有关于环境规制与煤炭产业技术创新效率的研究。着眼于煤炭产业的重要地位、新时代对煤炭产业绿色低碳发展的要求以及保护环境的全球共识，研究环境规制与中国煤炭产业的技术创新效率有着深刻的实践价值。本文的创新之处在于:采用DEA 模型对有无环境约束的中国煤炭产业的技术创新效率分别进行了实证测算，并通过线性回归模型来分别研究环境规制强度、产业研发投入力度、政府支持水平和产业经济绩效对煤炭产业技术创新效率的具体影响，以期在实证分析结果的基础上为煤炭产业技术创新效率的有效提高提供依据。

二、研究设计

(一)测算方法

创新效率的测算需要考虑到投入、产出的多项指标，研究创新效率最典型且最有效的方法就是DEA 方法。DEA 是一种运用线性规划，对多投入-多产出决策单元进行效率测度的方法，第一个DEA 模型是美国著名学者A.Charnes、W.W.Cooper 和E.Rhodes 于1978 年创立的，也称作CCR 模型，其表达式为:

(二)数据来源

根据数据的可获得性，搜集了2009—2017 年中国煤炭产业和环境污染、环境治理等方面的相关数据来进行实证研究。文中所用数据来自《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国环境统计年鉴》。

(三)指标选取

测算某一产业的技术创新效率，通常都会选取其在创新方面的投入和产出两方面的指标，DEA 要求每个DMU 的各项指标都必须具有可比性，在借鉴相关学者研究的基础上，进行指标选取。在研究环境规制下煤炭产业的技术创新效率时，创新投入通常会涉及资本投入、劳动投入和环境规制成本。本文选取R＆D 经费、新产品开发经费和R＆D 人员全时当量和环境污染治理投资总额作为投入指标。其中，环境污染治理投资总额这一指标能很好地衡量煤炭产业在创新过程中的环境投入即环境规制成本，这一指标的数值越大，通常说明环境规制的力度也就越大。产出方面既有煤炭产业创新的期望产出，同时也要考虑到其在环境污染方面的非期望产出。将有效发明专利数和新产品销售收入作为期望产出的衡量指标，它们能够反映产业在研发活动中所取得的创新成果并且能较为全面、直观地反映产业的技术创新水平。选取工业废水、废气和固体废弃物排放量作为非期望产出的衡量指标。详细的投入、产出指标体系见表1。

表2 为变量数据的描述性统计结果，通过表2 可看到，在投入和产出方面，各变量的最小值和最大值均存在巨大差异，这一差异导致了均值、标准差也较大的状况。

三、实证分析

(一)创新效率分析

通过DEAP2.1 可以对中国煤炭产业创新投入和产出的相关数据进行计算并能运行得出创新效率各方面的具体状况。本文将对无环境约束和有环境约束的中国煤炭产业的技术创新效率进行分别测算并对其展开比较分析，以更好地呈现环境约束对创新效率的影响。

无环境约束，就是在产出方面不考虑各项污染物排放，即只考虑期望产出。无环境约束下创新效率的具体测度值见表3。可以看出:(1)2009、2011、2012 和2017 年的综合效率值均为1，也就是说这四年的中国煤炭产业创新水平达到最佳状态。整体来看，2009—2017 年，中国煤炭产业综合效率的均值为0.879，表明中国煤炭产业的技术创新效率较高，同时也存在一定的提升空间。(2)纯技术效率方面，2009、2011、2012、2013、2015、2016 和2017 年均为纯技术有效，同时发现2013、2015 和2016 年的纯技术有效但综合效率无效，表明在这三年，中国煤炭产业对创新投入的资源做到了充分且有效的使用，但其创新资源的投入规模并未达到最佳水平。(3)规模效率方面，2009、2011、2012 和2017 年的规模效率值均为1，表明中国煤炭产业在这四年对所有创新投入资源的利用十分充分，产业的生产规模均呈现出最优状态。而其他年份的规模效率值都小于1，表明在这几个年份，中国煤炭产业的创新投入已非常充足，但创新产出较不理想，应着力提升相关科研人员的技术水平和创新能力。(4)通过对中国煤炭产业的规模收益进行分析，发现2009、2011、2012 和2017 年的规模收益不变，说明这四年的中国煤炭产业处于最优规模收益点；2010、2014、2015 和2016 年的规模收益递增，说明煤炭产业在这些年并未达到最优生产规模，这时应适当加大煤炭产业的创新投入力度，使规模效率能得到一定提高；2013 年的规模收益递减，这表明中国煤炭产业在2013 年存在着生产规模较大的状况，这就需要加大对创新投入各项资源的优化配置，以推动规模效益进一步有效发挥。

有环境约束，就是在产出方面要考虑到各项污染物排放，既考虑期望产出，也考虑非期望产出。表4 显示了环境约束下中国煤炭产业技术创新效率的具体测度值，2009、2010、2011、2012、2015、2016 和2017 年的综合效率值、纯技术效率值和规模效率值都是1，表明这些年的中国煤炭产业始终处于生产前沿面上，呈现DEA有效，其创新水平和生产规模都呈现最优状态。2013 和2014 年中国煤炭产业的综合效率无效、纯技术有效、规模效率无效、规模收益递减，表明在这两年，中国煤炭产业的创新投入水平还存在一定的增长空间，进一步增加、优化各项创新投入资源以及完善煤炭产业的生产规模是必然选择。

表4 2009—2017 年有环境约束下中国煤炭产业技术创新效率测度值

通过比较发现，无环境约束下，只有4 个年份的煤炭产业的技术创新效率为DEA 有效；在有环境约束下增长至7 个年份，即使是未达到DEA 有效的2013 年和2014 年，其综合效率和规模效率与无环境约束时的数值相比也都得到了提高。可见，在有环境约束这一条件的作用下，中国煤炭产业的技术创新效率得到了明显改善，环境规制能有效推动技术创新效率的提高。

(二)煤炭产业技术创新效率影响因素分析

上文基于投入角度测算了中国煤炭产业的技术创新效率并展开比较分析。除了受到预先设定的投入、产出指标的影响之外，创新效率值还会受到指标之外的一些因素的影响。理论上来说，从业人员素质、产业基础设施条件等都是影响创新效率的重要因素，都应该作为控制变量纳入模型中，但目前关于中国煤炭产业的从业人员素质、产业基础设施条件等没有官网统计，且相关数据无法收集到。因数据受限，相关控制变量无法引入。为进一步研究相关因素对创新效率的具体影响程度，本文结合DEA 运算得到的煤炭产业技术创新效率值和各种相关影响因素提出如下假设。

假设1:中国煤炭产业的技术创新效率和环境规制强度成正比。环境规制会通过强度效应和创新补偿效应对创新绩效、创新效率产生一定激励作用并使之得到提升。尤其是对煤炭产业来说，环境规制强度能通过促进企业的研发投入来提高清洁、高效的绿色生产技术，进而影响创新效率。本文以2009 年中国煤炭产业环境污染治理投资总额为基准，对2010—2017 年治理投资总额进行换算，用所得数值来反映环境规制强度。

假设2:中国煤炭产业的技术创新效率和产业的研发投入力度成正比。一般来说，煤炭产业的研发投入力度越大，其创新效率越高。科研水平、科研能力对煤炭产业生产方式和生产技术等方面的创新以及创新效率的提高都起着关键作用，这都依赖于强有力的产业研发投入。本文以中国煤炭产业的R＆D 经费和新产品销售收入之比来反映研发投入力度。

假设3:中国煤炭产业的技术创新效率和政府支持水平成正比。政府的支持是产业创新效率提高的有力保障，政府对煤炭产业发展提供的政策、资金等支持会对创新效率产生较大影响。本文以中国煤炭产业R＆D经费中政府资金占比作为政府支持水平的衡量指标。

假设4:中国煤炭产业的技术创新效率和产业的经济绩效成正比。拥有较高经济绩效的企业意味着其盈利能力较强，盈利能力强的企业往往内部资金十分充足，就能有更多的资金用来投入研发专攻创新，这些投入的研发资金是企业创新效率不断提高的根本保障，对创新效率有着密切影响。本文选择中国煤炭产业利润和主营业务收入之比作为经济绩效的指标。

将煤炭产业技术创新效率值设为Y，将环境规制强度、产业研发投入力度、政府支持水平和产业经济绩效分别设为X1、X2、X3、X4。为避免出现伪回归，必须检验数据的平稳性，对数据进行单位根检验。运用ADF 检验对Y、X1、X2、X3、X4等变量进行单位根检验，ADF 检验结果表明序列是平稳的。具体检验结果见表5。

表5 变量的ADF 检验结果

线性回归模型能够很好地量化分析出某一自变量与因变量的相关性强度，所以选择构建一元线性回归模型来一对一地研究环境规制强度、产业研发投入力度、政府支持水平和产业经济绩效对煤炭产业技术创新效率的具体影响程度，结合上述假设，构建出如下模型:

其中，β1、β2、β3、β4为偏回归系数，表示由Xi每增加或减少一个单位引起的Y 的相应变化，β0是常数项，ɛi是随机误差。

运用Eviews8.0 对2009—2017 年中国煤炭产业的创新效率和四种变量进行回归分析，结果如下:

1.环境规制强度与煤炭产业技术创新效率

以X1为解释变量、Y 为被解释变量，得到环境规制强度与煤炭产业技术创新效率的回归分析结果即表6。

由表6 得到:Y＝0.3997＋0.0610X1。

回归结果中，p 值为0.028 1，显然小于α(α＝0.05)，说明线性关系显著，环境规制强度(X1)与煤炭产业技术创新效率(Y)呈正相关关系，这就证实了假设1。当环境规制强度每增加1%时，煤炭产业的创新效率就会相应增加6.10%。环境规制强度的增大，不仅对煤炭产业污染治理提供了充足的资金保障，也是政府对煤炭产业的一项发展要求。增大环境规制强度会在产业内部形成一种效应，强化了煤炭产业创新、不断更新绿色生产等一系列技术的动力，从而促使创新效率提高。

2.产业研发投入力度与煤炭产业技术创新效率

以X2为解释变量，以Y 为被解释变量，得到产业研发投入力度与煤炭产业技术创新效率的回归分析结果即表7。

由表7 得到:Y＝0.5389＋0.3827X2。

回归结果中，p 值为0.003 8，说明产业研发投入力度(X2)与煤炭产业技术创新效率(Y)是显著正相关关系，产业研发投入力度对创新效率具有重要的解释力，假设2 得到证实。当产业研发投入力度每增加1%时，煤炭产业的创新效率就会相应增加38.27%。煤炭产业加大研发投入力度，其科研创新能力和产业技术自然得到提升，创新效率也因此得到一定提高。

3.政府支持水平与煤炭产业技术创新效率

以X3为解释变量，以Y 为被解释变量，得到政府支持水平与煤炭产业技术创新效率的回归分析结果即表8。

由表8 得到:Y＝0.2046＋0.1832X3。

回归结果中，p 值为0.007 1，这表明政府支持水平(X3)与煤炭产业技术创新效率(Y)呈显著正相关，在政府支持水平每提高1%时，煤炭产业的技术创新效率就会相应增加18.32%。煤炭产业的绿色发展、创新发展是大势所趋，政府的专项扶持以及提供的政策和资金支持等是煤炭产业创新的强力保障，对于产业的未来发展来说更是不可或缺的一项优势。在政府的有力支持下，煤炭产业无疑会得到更充足的创新资源，故而创新效率得到提高。

4.产业经济绩效与煤炭产业技术创新效率

以X4为解释变量，以Y 为被解释变量，得到产业经济绩效与煤炭产业技术创新效率的回归分析结果即表9。

由表9 得到:Y＝0.3561＋0.1997X4。

回归结果中，p 值为0.014 4，产业经济绩效(X4)与煤炭产业技术创新效率(Y)正相关，当产业经济绩效每提高1%，煤炭产业的技术创新效率就会相应增加19.97%。煤炭产业的创新最离不开的就是资金支持，产业的经济绩效不仅是产业正常运转的根本，更是产业研发资金的有效来源。在经济绩效良好时，煤炭产业就会有更多的资金用于创新，从而使整个产业不断催生新产品、新技术，创新效率随之提高。

表6 X1与Y 的回归分析结果

表7 X2与Y 的回归分析结果

表8 X3与Y 的回归分析结果

表9 X4与Y 的回归分析结果

四、结论与建议

(一)结论

本文运用DEA 模型对2009—2017 年环境规制下中国煤炭产业的技术创新效率进行了实证测算和分析，并对创新效率的相关影响因素展开探究，得到如下结论:

1.中国煤炭产业的技术创新效率总体上较为理想。在环境约束的作用下，创新效率更是得到了明显改善，纯技术效率和规模效率也有了较大改进，环境规制能有效推动煤炭产业创新效率的提高。

2.环境规制强度、产业研发投入力度、政府支持水平和产业经济绩效都与煤炭产业技术创新效率有着显著的正相关关系，在其他变量既定时，这四个变量每增加1%，就会使煤炭产业技术创新效率分别提高6.10%、38.27%、18.32%和19.97%。在煤炭产业的发展中，产业研发投入力度对其创新效率的影响是最大的，这与我国煤炭产业不断鼓励创新、谋求绿色可持续发展的现实是相符的。当前要推动煤炭产业实现更高质量的发展就必须充分发挥科技研发、技术创新的作用，并使之成为拉动煤炭产业发展的强劲动力。同时也要兼顾其他因素，结合环保要求和新时代发展的大背景，通过全方位的有效措施来共同助力煤炭产业创新效率的提高。

(二)建议

第一，实行有效的环境规制。政府作为宏观调控者，应立足于煤炭产业的发展，通过完善环境规制政策、规制体系和规制手段来推动煤炭产业的研发创新以及创新效率的有效提高，充分发挥环境规制对煤炭产业技术创新效率的积极效应。首先，应进一步提高环境规制强度，同时制定针对性的环境规制政策和严格的环境标准，着力遏制污染型生产方式，对煤炭产业经济活动进行调节来减少污染；其次，应该对环境税、污染排放权交易等市场化政策的有关机制展开更深入的探索，建立专门的监督渠道来对煤炭产业发展造成的环境污染做出及时且有效的反馈；再次，政府应增加对环保科研机构的资金投入，加大对煤炭产业治污技术的投资与补贴力度，为产业引进绿色技术和低碳环保设备提供专项资金，维持煤炭产业低碳研发投入的平稳状态。

第二，加大产业研发投入力度。一方面，煤炭产业既要加强研发资金投入，也要增加人力资本的供给，不断扩大人才优势。通过对产业内部的研发经费、研发人员进行合理的整合和配置，促使创新投入的各项资源发挥出最大的效用。同时，要对产业的研发创新环境进行不断地优化和完善，为煤炭产业的持续创新提供有力保障，进一步提升产业的自主创新能力[10]。另一方面，政府可根据具体状况出台相关政策来激励煤炭产业加大对自主创新、技术升级的科研投入，并切实加强对知识产权的重视及保护力度，加强产学研协同创新，实现技术突破，为煤炭产业研发创新提供切实保障，从而提高研发及消化吸收能力，推进创新投入结构的合理化、高级化。

第三，提高政府支持水平。政府的支持对产业发展和产业创新来说是一项绝对优势，政府应充分发挥自身作用，促进产业与社会的协同发展，进而实现良性循环。政府应给予一定的资金补贴、技术、发展机会和优惠政策等支持，加大对煤炭相关行业发展和创新的扶持力度，充分激发关联行业的合作共赢意识，促进多元化生产，激发煤炭产业在技术创新方面的潜力，以促进产业开发出更优化且更符合时代要求的新技术、新工艺，从而促使煤炭产业技术创新效率实现新的突破。

第四，着力提升产业经济绩效。产业经济绩效是产业研发创新所必需的有效资金来源，研究结果更是表明产业经济绩效与创新效率密切相关，需采取措施来提升煤炭产业的经济绩效。煤炭产业首先要从完善内部的管理方法、管理模式和生产经营策略入手，提升企业管理水平，做好产业内的兼并和联合工作以壮大产业规模，同时要注重采用领域内的前沿技术来优化煤炭产业生产运营的各个环节以最大限度地节约成本。此外，要紧紧依靠科技创新来打造技术含量高且附加值高的产业链，形成多元化发展的产业结构来拓宽市场[11]。多管齐下提升煤炭产业的经济绩效，充分发挥对创新效率的促进作用。