制造业集聚与碳减排空间溢出效应研究——基于技术交易视角的检验

黄蓉

（上海海洋大学 经济管理学院，上海 201306）

党的十八大以来，习近平总书记多次对“中国制造”转型升级做出重要论述，明确指出了“突围破局”之路。习近平总书记指出，要靠创新驱动来实现转型升级，通过技术创新、产业创新，在产业链上不断由中低端迈向中高端。迟福林[1]认为高质量发展的特征，是在生态环境上由高排放、高污染向循环经济和环境友好型经济转变。任保平[2]指出新时代中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段的实践表明创新成为第一动力。如何通过集聚效应实现产业绿色升级，是维持经济可持续发展的关键。如何建立创新驱动的低碳发展模式，是实现经济增长与碳排放逐步脱钩的战略重点。无论是企业还是政府，对技术所蕴含的效益均给予了极大关注，并在技术市场投入了大量资源，技术交易额已经成为反映区域内部及区域之间科技实力强弱的重要标志[3]。技术市场能够围绕科技创新、成果转化、产业化有效配置资源，在科技创新链条中具有重要地位，是科技与经济紧密结合的桥梁和纽带。技术交易是否会影响到区域二氧化碳排放？尤其是技术交易如何通过影响产业集聚而影响碳排放？针对这些问题的研究具有重要的现实意义。

1 文献回顾

1.1 制造业集聚对二氧化碳排放的影响

目前国外关于经济发展与二氧化碳排放关系的研究不少，Grossman & Krueger[4]最先提出了环境库兹涅茨曲线（EKC）理论，经济发展影响环境污染会出现先加剧后减轻的现象，主要是通过规模效应、技术效应和结构效应等。De Souza等[5]使用环境库兹涅茨曲线（EKC）模型，分析了在南方共同市场国家中，能源消费和收入对二氧化碳排放量的影响，使用的是1990—2014年世界银行的面板数据。结果表明，来自可再生能源的消耗对二氧化碳排放有负面影响，而来自不可再生能源的能源消耗产生了积极影响。Hwang & Yoo[6]采用时间序列模型来分析印度尼西亚1965—2006年能源消耗、二氧化碳排放和经济增长之间的短期和长期因果关系问题，说明能源消耗与二氧化碳排放之间存在双向因果关系，即能源消耗的增加直接影响二氧化碳排放，二氧化碳排放也刺激了进一步的能源消耗。Mamipour等[7]利用空间计量模型研究了伊朗30个省2009—2014年人均二氧化碳排放的影响因素。结果表明，人均二氧化碳排放量受人均GDP、工业化和城市化的影响显著，但受到人口变化的负面影响。污染程度越大和污染程度越小的省份越倾向于各自聚集在一起，这表明各省对二氧化碳排放量的空间依赖性很强。

国内学者的研究主要集中在产业集聚对二氧化碳排放的影响，易艳春[8]对产业集聚、城市人口规模与二氧化碳排放进行实证研究，结果表明，在东部城市产业集聚显著减少了碳排放，产业集聚在中等城市和人口小于500万人的大城市的减排效果最好。王群伟[9]使用DEA模型构建了二氧化碳排放绩效动态变化的Malmquist指数，测度了1996—2007年我国28个省份二氧化碳的排放绩效，结论说明二氧化碳排放绩效主要因技术进步而不断提高，并且地区差异明显，东部绩效最高，西部较为落后，并且经济发展水平、产业结构高级化程度、能源强度和所有制结构对二氧化碳排放绩效有显著影响。

1.2 技术服务与制造业集聚的关系

国外学者Jukka Heinonen[10]的研究认为，大都市生活的主要碳源是热能和电力、建筑、私人汽车。通过比较赫尔辛基和波尔沃两个城市间的差异，进一步强调了在碳足迹评估中，使用技术服务的重要性。近年来国内有关技术服务的研究主要集中在技术交易战略、区域技术交易市场、技术交易网络与创新产出的关系等方面。傅正华[11]研究了我国技术市场发展的机遇、挑战和战略选择，他认为应该促进技术交易产业平稳、健康发展，进一步活跃技术交易，完善技术转移和法律体系等。唐丽娟[12]研究了安徽省的技术交易规模、流向、领域、主体等现状，提出完善配套政策、强化创新资源集聚、加强服务能力建设等对策。姜慧敏[13]以2016年技术合同成交额高于全国水平的北京、湖北、上海、广东等8个省市为样本，分析了技术合同成交额的增长和分布情况，得出我国是以技术服务为首的发展格局，上海却是以技术开发和技术转让为主。范忠仁等[14]分析了2006年的全国技术交易合同总数，发现北京、上海、福建、天津4个地区的合同具有相似的比例和结构，这是由各个区域的产业结构特征、技术相依性和技术转移等因素决定的。

综上，目前学术界对产业集聚影响二氧化碳排放的研究很多，针对技术交易实证的分析也非常丰富，但是多数文献仅单一研究产业集聚对环境污染的影响，或者是单一研究技术交易对区域经济的影响，或者是集中在碳排放路径、技术进步与碳排放的关系、能源强度与能源效率等方面。如何充分利用产业集聚的技术外溢性促进二氧化碳减排效应的文章很少，张翼[15]从制造业、建筑业和服务业三大产业进行实证分析，发现技术交易与产业集聚的交互作用对地区碳减排具有稳定的促进作用。本文在产业集聚的基础上，加入“技术外溢”这一重要因素，利用中国大陆30个省份2003—2017年的面板数据对产业集聚、技术交易与二氧化碳排放进行实证研究，并提出与创新型国家建设相关的政策建议。

2 理论与研究假说

产业集聚是指同一或相关产业在空间的高度集中。Marshall[16]认为产业集聚具有劳动力蓄水池、人员流动和技术扩散等方面的效应，而且能够加快集聚区内人员流动、信息交流，从而带动集聚区内技术的溢出和技术的扩散。Krugman[17]研究认为，产业集聚会增加产业内技术贸易，促进集聚区内的技术创新活动和效率等。当行业内部分工深化衍生出许多的专业化企业，这些企业之间在专业化分工基础上形成了协作网络，企业与外部供应商、技术支撑机构之间为了减少技术、市场的不确定性进行交易，形成创新网络。技术交易市场是技术商品交换的总和，它涵盖从技术商品的研制开发到应用、转化、产业化和流通的全过程。技术交易能够促进产业集聚环境下的技术溢出效应。技术交易市场提供了技术开发、技术转让和技术咨询等服务，通过促进异质性技术流动强化产业集聚的技术溢出，由此激发的创新技术又流向技术交易市场，从而形成了技术交易与产业集聚之间的良性互动。技术交易有利于关联企业的技术变革以及不同知识类型的交换，有利于创新成果的跨区域流动，增强了产业集聚区的技术异质性，一方面体现在技术类型差异，另一方面体现在技术水平差距。

首先，制造业集聚式发展会带来的环境负外部性问题。由于制造业集聚加速了人口城镇化和工业化进程，在促进经济增长的同时，导致更多的能源消耗和二氧化碳排放，带来了环境污染问题。尤其是工业化产生的废气排放，带来了严重的城市空气污染问题。制造业集聚作为最具活力的空间组织形态为我国经济发展起到了重要促进作用的同时，也作为污染环境的空间载体与生态质量密切相关。为此提出假说1。

假说1：制造业集聚会增加碳排放。

其次，产业集聚式发展会带来的环境正外部性效应，主要来自以下几方面：一是产业集聚有利于技术的进步和扩散，并推动生产效率的提高和能源效率的改善。毕克新等[18]认为产业集聚升级有利于在产品、工艺等方面低碳技术的突破性创新，为低碳技术的扩散提供了良好的环境，从而实现制造业向低碳经济转型升级。二是借助技术交易市场的自由流动，有利于异质性技术的流动，而抑制了同质性技术的重复低效使用。由于异质性技术的流动，一方面，能够进一步改善能源效率和生产效率。另一方面，有利于强化制造业集聚区的低碳技术溢出，低碳技术与制造业集聚的良性互动有助于区域碳减排效应。三是在技术交易市场的支撑下，能够促进多种类型科技中介机构为研发进行服务，研发活动带来新的生产技术，减少对传统燃料的依赖性，进一步改进能源消费的效率。总而言之，本文认为，由于技术交易的存在，能够促进技术进步，增加制造业集聚区内技术外溢效应，从而提升能源使用效率，导致实际的二氧化碳减排效应。为此，本文提出假说2。

假说2：在技术交易与制造业集聚的互动机制下会减少碳排放。

我国各地区资源禀赋条件不同、经济发展水平不平衡，由此技术交易、制造业集聚对二氧化碳的影响存在异质性。在经济发展水平较好的地区，一方面，由于工业化程度高，城市人口密度大，产业发展呈现集聚状态，可能会导致空气污染程度加剧。另一方面，由于技术交易市场较为发达且成交额也较高，既有技术水平提升能源使用效率，也有经济能力进行环境治理，更多使用清洁能源，从而有助于减少二氧化碳排放。为此，是否加剧二氧化碳排放要综合考虑技术交易与制造业集聚的互动效应。分地区来看，东部地区制造业集聚水平更高，已形成的技术创新网络更加完善，技术吸收能力强，既能从异质性技术交易中获得倾向于低碳技术的溢出效应，又能够吸收转化并持续创造高效环保的新技术。由此，提出假说3。

假说3：技术交易与制造业集聚的互动机制对东部地区的碳减排影响更显著。

3 计量模型与方法

3.1 模型与变量

本文以环境库兹涅茨曲线（EKC）为基本框架，初步设计如下回归模型：

式中：(CO2)i,t表示碳排放，在模型中取自然对数作为被解释变量；下标i和t分别表示省份和年份；Maggi,t表示产业集聚度；Yi,t表示实际人均GDP，取自然对数作为解释变量；Contri,t为其他控制变量，包括产业结构、外商直接投资水平、地区实际GDP与能源消费总量之比；γi代表区域个体效应；εi,t是随机误差项。

为了检验技术交易与产业集聚互动产生的碳排放效应，在模型（1）的基础上建立模型：式中：Techi,t表示技术交易水平，引入交叉项Maggi,t× ln(Techi,t)用于描述技术交易与产业集聚形成的互动机制。

3.2 数据来源与估计方法

本文估算了我国30个省份（由于数据难以获取，不包括西藏及港澳台地区）2003—2017年的数据，各种能源数据均来自相关年份《中国能源统计年鉴》，解释变量的数据均来源于相关年份《中国统计年鉴》、中经网统计数据库。

（1）被解释变量。被解释变量为30个省份排放的自然对数。(CO2)i,t代表各省份二氧化碳排放总量，本文采用IPCC（2006）提供的二氧化碳计算方法、各种类型燃料的碳含量及有效二氧化碳排放因子。具体估算方法：

式中：i表示各种能源燃料，分别是煤炭、焦炭、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、其他燃气、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气和液化天然气；Ei代表各种能源的燃烧消费量；NCVi为各种能源的平均低位发热量；CEFi表示各种能源的二氧化碳排放因子。

式中：CCi为各种能源的碳含量；COFi为各种能源的碳氧化因子，通常该值为1，表示能源被完全氧化，本文设定煤炭、焦炭为0.99，其余为1[18]，(44⁄12)为二氧化碳与碳的分子量比率。

（2）核心解释变量。核心解释变量为产业集聚度Maggi,t、技术交易水平与产业集聚的交叉项Maggi,t× ln(Techi,t)、实际人均GDP自然对数ln(Yi,t)。

各省份产业集聚度Maggi,t用制造业就业密度来度量，计算公式为：Q=Xj/Yj，Xj是指第j地区制造业就业人数，Yj是指该地区土地面积。

技术交易水平Techi,t用30个省份的技术市场交易额来度量，在模型估计时取自然对数，交叉项Maggi,t× ln(Techi,t)描述了技术市场交易额的对数与制造业就业密度的互动机制。

变量Yi,t表示以1978年为基期的实际人均GDP，在模型估计时取对数。为确定环境库兹涅茨曲线的形状，将实际人均GDP的平方项加入模型。

3.3 控制变量

为了控制其他因素的影响，控制变量Contri,t从产业结构、经济开放程度、能源利用效率三个方面考虑，产业结构Indi,t用第三产业增加值占地区生产总值比重度量，经济开放程度FDIi,t用实际利用外资占地区生产总值比重度量，来验证“污染避难所”的假设，能源利用效率Enefi,t用地区实际GDP与能源消费总量之比来衡量。表1为各个变量的描述性统计结果。

表1 变量的描述性统计结果

4 实证分析

4.1 整体回归结果

首先，利用模型（1）进行整体估计，通过Hausman检验，结果不显著，所以采用随机效应进行回归估计（本文的样本时间维度T=15，横截面维度n=30，短面板数据可以不做单位根检验）。从表2可知，第一，制造业就业密度对碳排放的正向影响显著。第二，人均收入及其二次项的回归系数也均在1%的水平上显著，随着人均收入的增长，地区碳排放量存在先增加后减少的规律，符合碳排放的环境库兹涅茨曲线。第三，第三产业比重对碳排放的影响不显著。第四，经济开放程度对碳排放效应的负向影响在1%的水平上显著。第五，地区能源效率对碳排放效应的负向影响在1%的水平上显著。

然后，加入制造业就业密度与技术交易额的交互项，通过Hausman检验结果不显著，采用随机效应进行整体估计，表2的模型（2）报告了结果。第一，制造业就业密度与碳排放呈正向相关关系，且在5%的水平上显著，说明制造业集聚程度越高，越不利于碳减排；第二，增加制造业就业密度与技术交易额的交互项，制造业集聚和技术交易的交互项对碳排放的影响均不显著，可见增加了技术交易的因素后，无助于制造业节能减排效应；第三，人均收入及其二次项的回归系数依然在1%的水平上显著；第四，产业结构对碳排放的影响依然不显著；第五，经济开放程度FDI的系数在5%的水平上显著为负；第六，地区能源效率对碳排放效应的负向影响在1%的水平上显著。

表2 全国层面产业集聚、技术交易与二氧化碳排放模型回归结果

4.2 异质性检验

由于区域经济发展不平衡，东部城市、中部城市、西部城市在产业集聚和技术交易方面存在较大的差距。还需要对东、中、西部三大区域分别进行异质性检验。本文所指东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、广西和海南等12个省份，中部地区有9个省级行政区，分别是黑龙江、吉林、内蒙古、山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南，西部地区包括的省级行政区共9个，分别是陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、重庆、四川、云南、贵州。

比较东、中、西部各省份的实证结果（表3），可以发现：首先，东部地区制造业就业密度对碳排放的影响显著为正，制造业就业密度每增加1%，碳排放增加12.1%。制造业就业密度和技术交易的交互项对碳排放影响显著为负，可见在东部地区技术交易促进了产业集聚的技术溢出，从而有助于碳减排效应。其次，在中部地区，碳排放效应受制造业就业密度和技术交易交互项的正向影响，即制造业就业密度和技术交易交互项的值越高，碳排放的值就越高，可见加入了技术交易后，中部地区的制造业并没有产生碳排放减少的效应。此外，FDI占地区生产总值的比重越高，碳排放值越低。再者，在西部地区，制造业集聚对碳排放的正向影响在10%的水平上显著，技术交易的交互项对碳排放的影响不显著，碳排放与人均GDP呈显著正向关系，与其二次项呈现显著的负向关系，即人均GDP对碳排放的影响是倒“U”型的二次函数。最后，在东、中、西部三大区域，地区实际GDP与能源消费总量之比对碳排放的负向影响均在1%的水平上显著，这说明提高能源利用效率有显著的碳减排效应。

表3 区域层面产业集聚、技术交易与二氧化碳排放模型回归结果

5 主要结论与启示

5.1 主要结论

本文运用2003—2017年中国30个省份的面板数据，分析了制造业集聚对碳排放的影响，以及增加了技术交易和制造业就业密度交互项后对碳排放的效应。主要结论如下：首先，从全国数据看，无论是否加入技术交易的影响，制造业集聚都带来了碳排放的增长，这验证了假说1。其次，在加入了技术交易这一交互项后，未呈现显著的碳减排效应，可知从全国范围来看，技术交易与制造业集聚的交互作用对碳减排没有促进作用，未能验证假说2。但是，三大区域面板模型估计结果说明，东中西之间存在较大的异质性，在技术交易市场额度较大的东部地区，其制造业集聚和技术交易的交互项能够显著促进碳排放的减少，这说明技术交易额体现了科技创新的经济效益，能够反映一个地区科技创新能力，在加入“创新”因素的影响后，制造业集聚带来正向外部性，由此可验证假说3。此外，中部地区制造业集聚对碳排放的影响有限，未发挥出重要作用，但是对技术交易敏感度很大，这说明西部处于发展初始阶段，技术还表现出对碳排放的抑制作用，因此，要在中部地区重视经济与环境的协调，鼓励制造业提高技术含量，扩大开放程度、提高能源利用率。在西部地区，与碳排放效应相关的仅有制造业集聚、人均GDP和平方项、能源利用效率，一方面意味着传统EKC假说是成立的，另一方面说明还处在工业化的早期阶段，技术交易不发达，没能为制造业集聚带来溢出效应。

5.2 启示

（1）在全国建立技术创新与扩散的机构与机制。一方面，通过支持研发机构和技术服务与中介机构的建设，构建支撑性的技术创新网络，促进技术在产业集群内扩散。另一方面，建立集群技术服务体系，尤其是要在经济较为发达的东部地区，围绕共性、关键技术的研发建立技术平台，并实现技术平台的不断升级，为集群内的企业提供技术支持，为其他区域提供可交易的技术服务商品。

（2）中部地区要在发展经济的同时注重和实现资源节约和环境友好，由于“中部崛起”战略的深入实施，基础建设规模大，中部地区应该通过调整经济发展结构，扶持“低能耗、低排放、低污染”的战略性新兴产业成为区域内的主导产业，发挥低碳经济的杠杆作用。

（3）西部地区需要尽快加大对技术的投资和鼓励，进一步提高技术能力对排放与污染的遏制作用。西部地区生态环境良好同时又极为脆弱，要在投资的早期就应该注重生态投资、绿色投资、低碳投资，要从东部和中部的发展中吸取经验，探索低碳经济与产业集聚的路径，构建技术进步、环境友好、产业优化的区域经济构架，从早期发展就注重可持续性。

本文论证了在产业集聚与技术交易互动机制下的区域“减排效应”，在已有的关于经济集聚与二氧化碳减排效应研究基础上，引入了“技术交易”市场这一代表技术进步的关键变量，并利用30个省份的面板数据进行实证检验，是对现有研究的补充和扩展。但是，本文仅仅是从经验的角度研究二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线，技术交易市场的内涵丰富，其规模、流向、领域、主体等差异巨大，是否能够完全地代表技术进步水平及技术外溢程度，其与产业集聚的内在理论关系如何，是值得进一步深化研究的问题。