中国绿色创新系统耦合协调发展时空演变与影响因素

王华春，张 灿

（北京师范大学政府管理学院，北京 100875）

根据2020 年OECD《绿色可持续发展研究报告》，新兴国家近年来都试图通过新一轮技术和产业革命实现经济发展跃升。建立和发展绿色创新系统对我国转变发展模式，走可持续发展道路起决定性作用［1］。提升绿色创新系统耦合协调水平可以应对能源紧缺、环境退化等困境。为了更好地推动可持续发展，测量现有绿色创新系统协调发展水平尤为重要。耦合协调起源于物理学领域，是两个或多个子系统间密切地互动和联系。耦合协调可衡量两个及以上子系统配合情况，且在不同领域取得了丰富成果，为测量绿色创新子系统协同关系提供了参考。中国绿色创新系统耦合协调程度如何？影响绿色创新系统耦合协调的因素有哪些？本文基于五螺旋理论构建指标体系，测量各省绿色创新系统耦合协调度，比较各省子系统发展差异。考虑变量在空间层面对绿色创新系统耦合协调的影响，运用空间杜宾模型探究影响绿色创新的因素，试图回答上述研究问题。

本文的主要贡献是基于五螺旋理论，衡量各省绿色创新系统耦合协调水平。研究的目的在于揭示中国绿色创新子系统耦合协调发展现状、规律和影响因素，为推进绿色创新系统协调发展提供理论依据。本研究对贯彻党中央提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念和实现区域绿色创新协同发展有现实意义。

1 绿色创新系统文献评述和问题提出

通过梳理已有文献，发现五螺旋模型全面囊括了绿色创新系统主体并反映了创新演变过程，可作为本文的理论基础。螺旋模型演进经历了三个阶段，分别是三螺旋阶段、四螺旋阶段和五螺旋阶段。三个阶段渐次演进，丰富了创新主体，推动了绿色创新系统理论的发展。

三螺旋模型是五螺旋模型的基础，Etzkowitz 等［2］认为三螺旋体现了大学、企业和政府间关系，这些主体间功能互补。大学是生产、整合以及传播知识的机构；市场主要承担设计、生产、营销、和用户互动等任务；政府负责促进大学与市场互动、协作，推动创新系统发展。每个主体都能填补另一主体专业上的空白，推动整体发展。但三螺旋模型已无法适应知识的传播特点，Carayannis 等［3］在三螺旋模型基础之上增加了媒体、文化、价值观、公众等主体，形成了四螺旋模型，他认为文化、价值观、媒体建构可以影响创新体系。四螺旋模型认为知识散落在公民个体间，民众和媒体可以进行知识创造和传播。但四螺旋模型并未将自然环境纳入其中，环境保护并未得到重视，而五螺旋模型弥补了这一缺憾。

五螺旋模型也是由Carayannis［4］等提出的，他们认为创新是在复杂环境中进行的，复杂环境由政治系统、社会系统、教育系统、企业系统以及自然环境系统共同组成。五螺旋模型强调社会和生态环境间的交互作用，注重大学-企业-政府-社会-自然环境的协同演化。Carayannis 等［5］认为政府通过资金和政策为绿色创新提供基础；企业通过提供产品和服务促进绿色创新；大学、研究机构通过项目研究和培训促进创新；社会是由公民和媒体或其他文化机构组成，主要目的是发展知识最终促进绿色创新。而创新活动处于自然系统中，必然受到自然环境的影响。五螺旋模型具有明显的跨学科和超学科性，引入了自然环境，对生态创新有重要意义，为绿色创新发展开拓了新思路。

国内外学者对螺旋模型的研究逐渐增多，但主要集中于三螺旋和四螺旋理论，聚焦于科技创新层面。何枭等［6］基于三螺旋模型，运用熵值法比较中美实验室协同创新度的差异。叶柏青等［7］根据三螺旋模型，使用发明和新型专利测量中国政-产-学间的合作关系。已有文献大多采用案例研究方法，分析四螺旋中各主体如何互动。如Prokop［8］对经合组织国家的投入和产出进行模糊集定性比较分析，确定创新生态系统有效产出路径。Malik 等［9］通过比较案例分析，认为社区是四螺旋主体之一。吴卫红等［10］提出的包含政府、产业、大学和研究机构、用户四类主体的协同创新，和Carayannis［3］提出的四螺旋模型基本一致。西桂权等［11］认为绿色创新具有知识密集、正外部性等特点，决定了其发展离不开公众素养的提升。

已有研究对不同行业和不同区域科技创新进行了协同度研究，但尚未有研究针对各省绿色创新系统展开研究。因此，迫切需要对全国各省绿色创新系统进行评价，以期更好地推动省域绿色创新均衡发展。通过梳理文献，发现五螺旋理论和绿色创新系统内涵契合，因此，五螺旋模型理论可作为绿色创新系统评价体系的理论基础。本文将重点放在省份层面的绿色创新系统耦合协调发展，以2008—2019 年中国30 个省份面板数据为样本，选择CRITIC 方法测量绿色创新各子系统权重和得分，测算各省绿色创新系统耦合协调水平。运用ArcGIS 方法直观展示各省绿色创新系统耦合协调关系的时空演变规律，构建空间杜宾模型并剖析影响绿色创新系统耦合协调的因素，期望本研究能为中国绿色创新系统协同发展提供思考和借鉴。

2 绿色创新系统耦合协调体系构建和测量

借鉴相关研究，结合五螺旋模型内涵，考虑数据可得性和可操作性，最终选取17 个指标，构建了由政府-企业-教育-社会-自然环境五者组成的绿色创新系统。

2.1 五螺旋绿色创新系统指标体系构建和数据来源

根据指标体系构建的科学性和系统性原则，将五螺旋模型的评价指标体系分为两层（见表1）用政府教育支出、节能环保支出和科技支出构建政府主体绿色创新评价体系；用企业新产品开发支出、收入和环保绩效构建企业主体绿色创新评价体系；用高校人数、课题数以及参与科技活动人数衡量教育主体绿色创新发展水平；用人均收入、图书数量和传媒等支出衡量社会主体绿色发展水平；用废水、工业二氧化硫和森林覆盖率衡量自然主体绿色创新发展水平。

表1 基于五螺旋理论的绿色创新指标体系构建

文中所用数据来源于《中国统计年鉴》《中经网统计数据》《中国环境统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国教育统计年鉴》、各省份统计年鉴和各省份统计公报、EPS 数据库、中经数据库。因为数据可得性问题，本研究的样本数据未含西藏和港澳台地区的数据。

2.2 Critic 客观赋权法

Critic 方法是由Diakoulaki 等［12］最先提出的，该方法结合了相关性权数和信息权数，基于评价指标间冲突性和对比强度，综合衡量指标客观权重，具有显著优越性。指标间冲突性可用相关系数衡量，若两个指标间有较强的正相关关系，冲突性越小，其权重越低。对比强度是同一个指标各评价方案间取值差距的大小，用标准差衡量，若标准差越大，说明波动越大，权重越高［12］。首先对各指标进行无量纲化处理，正向指标和逆向指标处理如下：

2.3 耦合协调方法

耦合度只能说明各系统间耦合强弱程度，不能说明五个子系统共同协调发展水平。因此，引入耦合协调模型。根据王成等［13］做法，定义绿色创新子系统耦合协调度。具体计算如下：

式（8）（9）中：CCD 是绿色创新系统耦合协调度；C是子系统间耦合度，两者取值范围都为［0,1］；UN、US、UC、UE、UG分别是自然子系统、社会子系统、企业子系统、教育系系统和政府子系统评分；分别是各子系统功能待定系数，本文认为五个子系统同等重要，所以将其都赋值为1/5。

3 绿色创新系统耦合协调水平的时空分布

耦合是协调与发展齐头并进，是判断地区可持续发展的重要指标。耦合度越强说明子系统间相互作用、相互影响越强。协调是要素或主体相互作用达到均衡的过程。耦合协调数值能表明各子系统间是高水平促进还是低水平制约关系［14］。可通过评价绿色创新系统中不同子系统间的耦合协调关系，明确未来绿色创新发展方向。

图1 中国各省份绿色创新系统耦合协调度分布

在空间维度，各省耦合协调度呈“东高西低”特征，经济发达程度和绿色创新耦合协调亦正向相关。绿色创新系统耦合协调度空间分异特征明显，东部地区绿色创新系统耦合协调水平始终处于全国前列，随时间推移，高耦合协调区域从东部向西部和北部扩散。2008 年只有东部几个省份耦合协调水平高于全国平均水平。其中，北京处于勉强协调水平，子系统间积极和消极作用抵消。天津、江苏和浙江处于濒临失调的耦合协调水平，相互间消极影响出现。辽宁、上海、福建、山东和宁夏耦合协调度处于轻度失调水平，相互间消极互动显著，大部分省份耦合协调水平处于中度失调状态。2012 年，天津、江苏和浙江耦合协调程度均变为了勉强协调，相互间积极和消极作用牵制抵消。辽宁、上海、福建、山东、重庆和宁夏耦合协调水平也上升了一个层级，变为了濒临失调状态，相互间消极影响出现。大部分省份耦合协调处于轻度失调状态。2016 年，北京和江苏耦合协调水平跨入了初级协调阶段，福建耦合协调水平也上升了一个层级，与天津、浙江一同处于勉强协调阶段。此时，大部分省份进入了濒临失调状态，只有贵州一省处于中度失调状态。2019年，上海绿色创新系统耦合协调水平超越北京和江苏，变成中级协调，各子系统相互间积极作用占据主导地位。天津、浙江和广东也步入初级协调阶段，相互间积极带动作用显现。大部分省份位于濒临失调阶段和轻度失调阶段。

虽然随着时间推移，各省份绿色创新系统耦合协调水平呈上升趋势，但由于初始发展水平不同，东部＞中部＞西部＞东北，且各省份平均耦合协调水平上升速度不同，东部＞中部＞西部＞东北，所以各省份绿色创新系统耦合协调水平发展具有棘轮效应，造成各省份耦合协调水平呈高-高，低-低分布态势。为了改变绿色创新系统耦合协调水平发展不均衡的情况，有必要研究影响耦合协调度的因素。

4 绿色创新系统耦合协调影响因素

4.1 影响因素构成与衡量

通过空间自回归检验发现绿色创新系统耦合协调存在空间自相关，所以传统的OLS 回归并不适用本研究，故本文采用空间计量方法。借鉴彭文斌等［15］的研究，将影响绿色创新系统的因素归纳为创新、制度和经济。各因素通过影响子系统发展水平促进绿色创新系统发展。其中创新因素用开放度衡量，具体用取对数后的外资投资额表示；制度因素用财政分权水平衡量，参照陈硕等［16］、李斌等［17］的测量方法，因为本文中考虑的是地区间差异的面板数据，所以用财政自主度衡量财政分权水平，具体采用地区本级预算内财政收入与本级预算内财政总支出比值表示；经济因素采用产业结构高级化水平、市场化水平和城镇化水平衡量。产业结构高级化采用付凌晖等［18］做法衡量；市场化水平采用樊纲和王小鲁等测量的结果；城镇化水平用各省份城镇人口数与全省总人口数的比值表示。

4.2 基础模型构建和实证结果

依据上文，中国绿色创新系统耦合协调度存在空间相关性，将耦合协调发展度作为被解释变量，通过引入空间反距离矩阵反映地区间空间上的相互影响。空间反距离矩阵是N×N的对称矩阵，对角线上的元素是0。根据研究结果，Wald 空间滞后值为28.89，Wald 空间误差值为34.4，且都通过了显著性检验。LR 空间滞后检验值为22.61，LR 空间误差检验值为25.84，均通过了显著性检验。因此，本文选取空间杜宾模型分析绿色创新系统耦合协调发展。当样本由特定个体或者样本为总体时，固定效应模型更为合适。所以本文最终选取双向固定效应的空间杜宾模型，设定模型10 如下：

表2 双固定空间杜宾模型估计结果

绿色创新系统耦合协调度的空间自回归系数rho在10%的水平上显著为正。说明耦合协调存在显著的正向空间溢出效应。

直接效应是本地区自变量对绿色创新系统耦合协调水平的影响。市场化水平对耦合协调产生显著的正向影响，一方面，市场化水平提升有助于促进要素市场成熟，提升市场资源配置效率［19］。另一方面，市场化水平高的地区，企业和政府的利益共同体联系强度减弱，企业不得不在高度竞争的市场中找寻发展机会，提升绿色创新水平；对外开放度对耦合协调的直接效应为0.006，且在1%水平上显著，说明对外开放水平能有效提升本地区绿色创新系统耦合协调水平。因为外资流入会创造更多就业岗位，同时给本地区带来资本、技术和管理经验，对本区域绿色技术创新产生溢出效应。另一方面，对外开放水平提升可加剧本地区内部竞争，进一步促进绿色创新水平提升；城镇化水平对绿色创新耦合协调水平的直接影响效应为0.191，且影响显著。推进城镇化水平可促进专业化分工，企业能加速实现技术突破，同时，城镇化能拉近研究人员的地理距离，便于知识的交流和学习，加速创新产出，所以正向显著影响绿色创新系统耦合协调水平。

财政自主度对绿色创新系统耦合协调度影响为负，但并不显著。财政自主度对绿色创新系统的耦合协调应当放置在官员晋升体制中理解，地方政府为了政绩考核，追求短期经济增长，更偏好能短期促进经济增长的产业发展，不愿投入人力、财力到收益慢的教育、环境治理和创新领域，所以财政自主度对绿色创新系统耦合协调发展水平影响不显著；产业结构高级化对绿色创新耦合协调水平起负向影响作用。钱纳里认为产业结构调整具有复杂效应，当经济结构调整的创造效应大于破坏效应时，经济获得快速发展，当破坏效应大于创造效应时，经济发展受到抑制。随着产业结构高级化的推进，生产要素从经济增长速度高的第二产业向生产率较低的第三产业调整。一方面，中国目前服务业生产率水平不高，另一方面，重工业市场需求降低，占用了资本、技术等生产要素，以上两个方面造成了产业结构高级化的破坏效应大于创造效应。所以，产业结构高级化对绿色创新系统耦合协调水平显著为负。事实上，产业结构调整的潜力尚未释放，面对高质量市场需求，中国正在致力于推动互联网、大数据和传统制造业结合，促进制造业转型升级。未来，产业结构高级化的结构红利会得到进一步释放，进而绿色创新系统耦合协调水平的提升。

间接效应反映的是自变量对周边地区的影响，也称之为溢出效应。从表中可以看出，本地市场化水平对邻省绿色创新系统提升的影响系数大小为0.079，且在1%的显著水平上。说明市场化水平越高，开放性、竞争性特征越显著，越能带动周围省份绿色创新水平提升；本地城镇化水平上升对邻近省份绿色创新系统耦合协调影响系数为1.655，且在1%水平上显著。城镇化过程伴随着产业从农业向工业、服务业转移过程，提升了劳动力集聚水平，同时加速知识生产和向周边扩散，带来周边地区经济发展和创新水平提升，进而提升绿色创新系统耦合协调水平。而本地的产业结构高级化水平、财政自主度水平、对外开放水平对邻近省份绿色创新系统耦合协调水平也无显著影响。总效应反映的是直接效应和间接效应对绿色创新系统耦合协调水平的综合影响程度。市场化水平、城镇化水平、对外开放度对绿色创新系统耦合协调产生正向显著影响。产业结构高级化和财政分权对绿色创新系统耦合协调水平提升并无显著影响。因此，继续推进城镇化进程和扩大对外开放有利于我国绿色创新系统高水平协调发展。

4.3 稳健性检验

因篇幅限制，此处省略了稳健性检验（感兴趣者可向作者索要）。通过更换因变量测量方法和更换矩阵方法对空间杜宾模型估计结果进行稳健性检验。采用熵值法对绿色创新系统耦合协调水平进行测量，R2为0.627，Spatial rho 值为0.190，且在10%的水平上显著，结果和基准模型符号和大小基本相同；然后再采用空间临界权重矩阵进行稳健性检验，Spatial rho 值为0.119，在10%的水平上显著。R2为0.620，拟合效果较好，结果也和基准模型符号和大小基本相同。说明基准模型通过了稳健性检验，设置的基准模型基本是科学合理的。

5 结论和政策启示

5.1 结论

绿色创新系统与五螺旋理论内涵契合，由政府、企业、高校、社会、自然等主体构成。在时间维度，样本各省份绿色创新系统耦合协调水平逐年稳定上升。在空间维度，总体呈现东部＞中部＞西部＞东北的特征。由于各省份绿色创新耦合协调水平上升速度不同，导致省份间绿色创新系统耦合协调水平差距拉大。多数省份耦合协调水平处在濒临失调和中度失调状态。绿色创新系统耦合协调水平存在空间自相关性，呈现高-高集聚和低-低集聚特征。运用空间杜宾模型发现市场化水平、城镇化水平和对外开放水平对绿色创新系统耦合协调度有正向显著作用。东部发达地区在上述三个层面优于其他区域，这在一定程度上解释了东部绿色创新系统耦合协调水平和其他区域间存在差距拉大现象。同时，研究发现，本地区市场化水平和城镇化水平对其他省份有正向溢出效应。

5.2 政策启示

中国东部发达省份应坚持市场导向，完善市场导向的绿色创新体系。政府鼓励企业进行独立研究，通过引进、消化、再吸收，保持竞争力和技术领先水平。同时加大与国外绿色创新实验室交流，促进企业走出去，吸收别国先进绿色创新经验。破除省份间市场壁垒，促进绿色创新资源自由流动，辐射周边省份，带动中部、西部和东北区域省份协同发展；推动中部六省的一体化发展，鼓励其借助区域重大战略优势，和东部发达省份加强合作，形成高质量发展态势；东北三省加快产业转型升级，强化升级传统制造业。可凭借地理优势，深化和东北亚国家合作，利用自身比较优势嵌入国际分工的产业链；对于西部生态资源丰富、脆弱的省份，应充分利用自然资源优势，将绿色技术创新融入脱贫攻坚和乡村振兴行动中。将优质资源嵌入绿色创新发展链条中，形成绿色创新的长期动力。进一步深化西部对外开放，利用一带一路建设工程，提升与其他国家贸易合作水平，推动西南和西北协调发展。