长株潭城市群科技创新与区域经济耦合协调关系及障碍因子研究

易 斌, 施 可

(湖南工业大学 商学院, 湖南 株洲 412007)

前言

党的十八大以来,科技创新逐渐成为创新驱动发展战略的核心。湖南省积极响应中央政策号召,持续深化创新驱动发展,全省科技创新综合实力排在全国第11位,重点产业的关键核心技术达到世界领先水平。2021年,长株潭城市群经济体量达到1.92万亿元,占湖南省经济总量的41.6%。作为湖南省重要的经济增长极,长株潭城市群拥有全省70%以上的创业平台、60%以上的高新技术企业、80%以上的高校科研机构、70%以上的科研成果,以及60%以上的高新技术产业增加值,科技创新已经成为推进区域经济健康发展的主要力量。尽管长株潭城市群科技创新与区域经济发展均持续向好,但二者协调发展程度、发展趋势及制约因素仍不明确。因此,了解科技创新与区域经济协调发展变化,探究制约二者协调发展的因素,有针对性地提出促进二者优质协调发展的建议,对目前长株潭城市群创新驱动区域经济高质量发展转型具有重要意义。

一、文献回顾

科技创新是基于对投入科研资源的合理配置来不断实现经济效益和新技术新知识产出的活动,包括科学创新和技术创新。科技创新作为科技发展的一种形态,具有渗透性强、覆盖面广的特点。从评价体系构建来看,Pinto与Guerreiro[1]从经济结构、技术创新、人力资本、劳动力市场等四个层面构建了区域创新能力衡量体系;徐顽强和周晓婷[2]构建了基于企业、高校及科研机构、政府、区域经济产业大环境的省域科技创新体系评价模型的理论框架;大部分学者[3-6]更倾向于从科技投入和科技产出两个层面选择差异性的指标来构建科技创新评价体系。从研究方法来看,大部分学者倾向于使用DEA及其组合方法进行测算[7-10]。除常用的DEA组合方法,也有学者运用随机前沿方法测度我国不同省份区域创新效率[11-13]。此外,越来越多的研究侧重于分析科技创新与其他系统间的关联作用,在研究时通常用专利授权数或专利授权数与常住人口比值指代科技创新能力水平[14-16]。

区域经济是指一定地域空间内各种经济活动所组成的有机整体。随着贸易开放、资本流动、金融创新与新技术流通的增加,区域经济发展研究逐渐从微观层面的问题发现转向对更宏观层面困境破除的探讨[17]。国内外学者主要通过将定性构型和定量测算相结合,对区域经济发展进行实证分析并提出改善建议。Carboni和Russu[18]运用数据包络分析和Malmquist指数,调查2004—2011年意大利20个区域环境和经济效率,发现意大利北部地区效率高于南方,存在强烈的地理差异。陈乐等[19]学者通过度量2000—2013年长株潭三市经济分布和经济差距,发现长株潭一体化经济增长的空间格局是由中心逐步向外围拓展的。赵文亮[20]基于熵权TOPSIS法比较分析了2000、2005和2009年中原经济区各地经济发展水平,发现中原经济区经济发展水平存在显著的“俱乐部趋同”现象,区域差异不断拉大,两极分化趋势增强,且呈现出较为显著的空间自相关,需要通过优化空间开发格局、深化区域分工与合作,以及提升对外开放水平来促进中原经济区协调发展。张荣天[21]采用变异系数、锡尔指数分析,发现安徽县域经济发展差异日益显著,具有“阶段性”特征,且县域经济发展全局空间自相关性增强,需要从制定扶持皖北政策、合理布局县域产业及推动城镇化的发展等方面来改善县域经济差异。

国内对于科技创新与区域经济的耦合研究起步较晚。魏奇锋[22]、魏巍[23]、华坚[24]等采用灰色关联分析和耦合协调模型相结合的方法,分析科技创新与区域经济子系统间的关联影响,并基于此测算了两大系统的耦合协调发展程度,认为我国不同地区、不同省份均存在科技创新与区域经济高质量发展不协调、不平衡的现象,尽管部分区域协调发展良好,但距离优质发展仍有较大差距,因此必须贯彻全面发展理念,持续增强科技创新能力。

以上对科技创新、区域经济及二者耦合协调分析研究多集中于全国、三大区域、八大经济区,而对省域及城市群的区域研究则较少。尽管宁启蒙等[25]学者研究发现长株潭城市群的科技创新水平和新型城镇化水平提升迅速,科技创新与人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化等方面指标间总体上存在显著正相关,但缺乏对长株潭城市群科技创新与区域经济两系统的关系协调及变化、障碍因子分析。本文基于2012—2021年长株潭城市群相关数据,利用耦合协调度模型与障碍度模型对科技创新与区域经济耦合协调关系及障碍因子进行研究,意在丰富城市群区域科技创新与区域经济耦合协调关系及影响因素分析的探究,并为长株潭城市群科技创新与区域经济耦合协调发展提供实证经验和对策思路。

二、指标构建与模型简介

(一)指标构建

科技创新系统借鉴相关研究[24],以创新投入、创新产出、创新环境为子系统,以R&D人员全时当量、R&D经费内部支出,规模以上工业企业新产品销售收入、发明专利授权数,高新技术企业数、有R&D活动企业数占比、在校大学生数为指标构建综合评价体系。其中,有R&D活动企业数占比是指规模以上工业企业中有R&D活动企业占规模以上工业企业总数的比值,反映科技创新在企业中的相对开展规模。

区域经济系统借鉴相关研究[25-27],以经济规模、经济结构、经济效益为子系统,以地区生产总值、地方一般公共预算收入、社会消费品零售总额、进出口总额、第二产业增加值占比、第三产业增加值占比、城镇化率、人均地区生产总值、城镇居民人均可支配收入、人均存款余额为指标构建综合评价体系。其中,城镇化率是指城镇年末人口与年末常住人口的比值,区域经济水平与城镇化水平呈正比。

综合以上评价内容形成的科技创新和区域经济评价体系如表1所示。同时,为保障数据的完整性和科学性,所有数据均来自2012—2022年湖南省统计年鉴,且经济数据均以2012年为基期平减。

表1 科技创新和区域经济评价体系

(二)熵权TOPSIS法

熵权TOPSIS法是在TOPSIS法(Technique of Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)的基础上,结合熵权法削减评价指标权重主观性,客观赋予指标权重,最终根据有限个评价方案与最理想方案间的贴近度确定排序,得到方案的相对优劣评价的多目标决策方法。熵权TOPSIS法具有计算简便、对样本数量要求不

大等优点,应用非常广泛,故本文选择该方法来评价长株潭城市群科技创新能力和区域经济水平。计算步骤如下:

1.构建判断矩阵。

2.标准化处理构成标准化矩阵。本文指标均为正向,故采用标准化公式为,

3.计算权重[28]。

4.构建加权决策化规范矩阵。

5.确定正理想解距离di+和负理想解距离di-:

6.计算综合得分Ui。

(三)耦合协调度模型

耦合原是物理学领域的概念,是研究两个及以上的系统或运动方式间相互作用、影响的方法,耦合度越高说明系统间的相互作用和影响越强烈。协调度模型可以判断系统之间的耦合是在高协调水平上的相互促进,还是低协调水平上的相互制约。故本文采用耦合协调度模型研究长株潭城市群科技创新与区域经济耦合情况,具体公式如下:

1.计算耦合度C。

2.计算科技创新与区域经济综合评价指数T。

T=α×U1+β×U2,且α+β,α和β分别表示科技创新和区域经济发展的贡献率,考虑到二者同样重要,故取α=β=0.5。

3.计算协调度D。

4.划分耦合协调度级别见表2,表3[24,28]。

表2 耦合度等级划分

表3 协调度等级划分

(四)障碍度模型

为了进一步探究科技创新与区域经济耦合协调发展的主要障碍,故采用障碍度模型识别两系统中的主要障碍因子。具体公式如下:

1.确定因子贡献度Fij:Fij=Wij

2.计算指标偏离度Iij:Iij=1-kij

三、实证分析

(一)科技创新与区域经济综合评价分析

运用熵权TOPSIS法计算分别得出长株潭城市群科技创新能力和区域经济水平综合得分变化情况,如图1所示。

图1 长株潭城市群科技创新与区域经济综合得分

长株潭城市群科技创新能力和区域经济水平综合得分变化显示:(1)2012—2021年长株潭城市群科技创新综合得分呈快速增长趋势,科技创新能力在快速提升。以2016年为界,2012—2016年科技创新能力提升幅度小于2016—2021年提升幅度。(2)2012年—2021年长株潭城市群区域经济水平综合得分呈波动上升趋势,区域经济水平提升速度较缓。2012—2017年区域经济水平小幅增长,虽然在2017—2018年略有回落,但在后期逐渐恢复并超过回落前的水平。

从“十二五”到“十三五”期间,长株潭城市群紧抓创新驱动发展战略精髓,以科技创新支撑并推动经济高质量发展。长沙市充分利用其强大的创新基础和教育资源,不断加大研发投入、培育创新平台、吸引高端人才,创新能力跃居国家创新型城市前十,跻身第一方阵,成为全国创新驱动示范市。株洲市以株洲·中国动力谷引领创新升级,不断加快先进轨道交通装备世界级产业集群建设,加速高等教育和职业教育对接市特色产业发展。湘潭市大力发展精品钢材与新材料、新能源和汽车制造、军工等产业,聚力打造先进电传动与风电装备世界级产业集群。图1还显示,虽然长株潭城市群科技创新能力大幅提升,但区域经济增长反而较弱。为了解二者之间的内在协调关系,需要计算两系统的耦合协调度以作进一步分析。

(二)科技创新与区域经济耦合协调关系分析

运用耦合协调度计算公式并比照耦合协调度等级划分表,整理得出2012—2021年长株潭城市群科技创新与区域经济耦合协调关系变化情况,如表4所示。

表4 长株潭城市群2012—2021年科技创新与区域经济耦合协调度时序变化

1.测算期内,长株潭城市群科技创新与区域经济两系统耦合度在2012—2017年逐渐提升,在2017—2021年有所回落,但整体来说耦合度呈上升趋势,耦合等级从低水平耦合进入拮抗发展。结合两系统综合得分变化可以发现,拮抗发展表现为科技创新发展对区域经济增长有一定抑制,这可能是由于科技创新是高投入高产出但具有一定时滞性的活动,科技创新带来的经济效益的转化相对滞后,反映在现实数据的测算结果中,科技创新处于高速发展阶段,科技创新能力提升明显高于区域经济增长能力。

2.测算期内,长株潭城市群科技创新与区域经济两系统协调度呈持续上升趋势,二者协调关系持续向好,从2012年严重失调过渡到2018年勉强协调,最终在2021年进入初级协调。结合两系统耦合等级和综合得分变化来看,虽然长株潭城市群2013—2021年始终处于拮抗发展状态,但两系统的协调等级以2018年为转折点,实现了轻度失调—濒临失调—勉强协调—初级协调的跨越,在两系统处于失调状态向协调状态变化时,二者综合得分变化呈现了科技创新提升而区域经济增长逐渐放缓甚至略有回落的趋势。进入勉强协调阶段后,区域经济增长趋势逐渐“回春”,与科技创新共同增长,两者间的良性耦合和协调作用程度逐渐加深。

(三)障碍因子分析

前文得出2012—2021年长株潭城市群科技创新与区域经济两系统耦合协调度持续向好的结论。为更好了解影响两系统耦合协调障碍因子,运用障碍度模型公式计算整理出主要障碍因子,综合其障碍度排序和频率计算整理如表5、表6所示。

表5 长株潭城市群2012—2021年科技创新与区域经济耦合协调主要障碍因子障碍度及排序

表6 长株潭城市群2012—2021年科技创新与区域经济耦合协调主要障碍因子频率

1.2012—2017年长株潭城市群科技创新与区域经济两系统耦合协调主要障碍因子出自科技创新系统的有:R&D活动企业数占比(A6)、高新技术企业数(A5)、在校大学生数(A7)、规模以上工业企业新产品销售收入(A3)和区域经济系统的进出口总额(B4),说明早期两系统耦合协调关系的提升主要受较低科技创新能力的抑制。其中,有R&D活动企业数占比(A6)和进出口总额(B4)障碍度逐年攀升;高新技术企业数(A5)障碍度和在校大学生数(A7)先上升,然后在2016年开始下降;规模以上工业企业新产品销售收入(A3)障碍度在2014年略有波动,整体趋于下降。

有R&D活动企业数占比反映了科技创新活动在企业间自主开展的相对规模。尽管2012—2017年该比值逐年增加,但对于科技创新高速发展需求来说仍然较低,当该比值在2018年从25.41%快速提升至35.43%,并最终于2021年达到54.53%后,迅速退出主要障碍因子范畴。从2012年开始,高新技术企业被认定为重要的创新载体。高新技术企业早期增长较为缓慢,但随着国家、省市越来越重视高新技术产业发展,其规模逐渐扩大。此外,由于产业与高等教育对接逐渐紧密,长株潭城市群内高校对生源吸引力逐渐提升,在校大学生数量逐年增加,二者障碍度都在短暂上升后较快下降。

进出口总额一定程度上反映了长株潭城市群的开放程度。在把握“十三五”时期“一带一路”新商机后,长株潭城市群对外交流合作的水平和层次步入新高度,进出口总额增长明显,在后期退出主要障碍因子。2012—2017年,长株潭城市群大力发展高新技术产业,加强产业与高等教育联结,越来越多的工业企业重视开展自主创新,创新环境逐渐改善,科技创新快速发展。

2.2018—2021年长株潭城市群科技创新与区域经济两系统耦合协调主要障碍因子出自区域经济系统的有:第二产业增加值占比(B5)、地区生产总值(B1)、人均地区生产总值(B8),说明后期两系统耦合协调关系的提升主要受区域经济高质量转型发展的抑制,且三者障碍度逐年攀升,人均地区生产总值(B8)超过地区生产总值(B1),最终第二产业增加值占比(B5)和人均地区生产总值(B8)甚至都突破了20%。

第二产业增加值占比能反映经济结构变化趋势,是实体经济发展水平和工业化水平的经济表现之一。对于以制造业为重大发展战略产业的长株潭城市群而言,第二产业增加值占比自2012年的57.40%一直下降到2019年的41.05%,然后慢慢回升到2021年的42.58%。人均生产总值障碍度一跃超过地区生产总值障碍度,从一定程度上表明新时期的区域经济不再简单关注经济总量这一绝对值增长,更要深入分析人均增量这一相对值的变化。2018—2021年长株潭城市群地区生产总值在增加的同时,人均地区生产总值却在下降。结合第二产业增加值占比增长式微的现状,长株潭城市群需要投入更多精力调整产业结构,大力发展以制造业为主的第二产业并推进产业转型升级,淘汰旧生产方式,充分发挥实体产业对人才的吸引和对就业的支撑,在实现第二产业高质量经济收益的同时,注重劳动生产率的提高。

此外,社会消费品零售总额(B3)和人均存款余额(B10)后期连续出现,但相对第二产业增加值占比、人均生产总值和地区生产总值,障碍度较低。后疫情时期的长株潭城市群应该重视在保障居民安居的同时,刺激居民消费对社会经济的贡献。

四、总结与建议

前文基于2012—2021年长株潭城市群相关数据,构建了科技创新与区域经济系统评价体系,并运用熵权TOPSIS法、耦合协调度模型和障碍度模型,分别测度了两系统的综合得分和耦合协调关系的时序变化,最后分析了测算期内影响两系统耦合协调关系的障碍因子,得出结论如下:(1)测算期内,长株潭城市群科技创新能力大幅提升,区域经济增势较弱。(2)两系统迅速跨越低水平耦合进入较长拮抗时期,但二者良性耦合程度不断加深,从严重失调上升至初级协调。(3)在2012—2017年间,制约两系统耦合协调的主要障碍因子有:R&D活动企业数占比、高新技术企业数、在校大学生数、规模以上工业企业新产品销售收入和进出口总额;在2018—2021年间,制约两系统耦合协调的主要障碍因子有,第二产业增加值占比、地区生产总值、人均地区生产总值。

针对以上结论,未来长株潭城市群科技创新与区域经济两系统要实现更高水平耦合协调,就需要兼顾科技创新稳步提升和创新驱动区域经济高质量增长。

1.科技创新方面,要紧跟“三高四新”(1)“三高”是指国家重要先进制造业高地、具有核心竞争力的科技创新高地和内陆地区改革开放高地。“四新”是指新路子、新作为、新担当和湖南新篇章。习近平2020年9月在湘考察时,勉励湖南着力打造国家重要先进制造业、具有核心竞争力的科技创新、内陆地区改革开放的高地,在高质量发展上闯出新路子,在构建新发展格局中展现新作为,在推动中部地区崛起和长江经济带发展中彰显新担当,奋力谱写新时代坚持和发展中国特色社会主义的湖南新篇章。战略指导思想,加速打造长株潭科技创新高地。第一,坚持人才优先发展。长株潭城市群各级政府与各地企业需要充分认识到人才优先发展的战略必然性,深入学习湖南省“十四五”期间人才工作有关会议、文件精神,高站位谋求人才布局。长株潭各市需要加大科技人才一体化发展规划实施力度,联结高校、企业、科研机构和人力资源服务机构,集思广益,通力打造人才引、培、育、留“政策包”,不断创新人才工作举措。高度重视高等院校在人才吸引、储备、培养方面的作用,对接长株潭产业群,加大特色学科、专业群建设,出台相关政策,为优质生源成长为储备人才、中青年科技人才自我提升提供教育保障。第二,加快各类创新平台布局。长株潭城市群需要依托长株潭国家自主创新示范区、国家创新型城市建设,加快国家在长株潭布局国家重点实验室、大科学装备等创新平台与设施进程,鼓励境内企业积极开展自主创新和自主研发活动。长株潭各市需要加大对高新技术产业的财政与政策支持力度:一方面,扶持与引进并重,持续扩大高新技术企业规模;另一方面,鼓励本市高新技术企业与城市群乃至全国范围内的优质科创企业、高校、研发中心等创新平台缔结项目合作,进行技术交流,提高科研成果落地转化率,推动各类创新平台提质升级。第三,健全协同创新机制。为更好发挥协同创新能效,长株潭城市群需要健全协同创新机制,围绕重大创新项目实施和关键核心技术突破,在资源共享、政策互认、平台共建、绩效评价等方面打破壁垒,加强区域系统性、集成式的体制机制创新,促进创新要素尤其是人才与技术的跨区域流动,共同建设区域创新共同体。第四,完善技术创新服务。长株潭城市群要加快建设科技创新与成果转化一体化服务链,打破科研服务行政化僵局,加快发展一批集研究开发、技术转移、创业孵化、科技咨询、技术交易等为一体的综合服务平台,提供个性化、专业化服务。此外,长株潭城市群要深入剖析科技型企业尤其是高新技术企业存在的成长周期长、投入高、风险高等特点,拓展技术创新投融资渠道,推出更多科技保险、成果转化贷款风险补偿、产权抵押担保等方面金融产品,以缓解企业技术创新资金和风险压力。

2.区域经济方面,紧扣高质量发展主题,加速创新驱动产业结构调整和实体经济崛起。第一,深耕产业协同发展。长株潭城市群要创新性实施“3+N”(2)2021年4月10日,长株潭一体化发展第三届市委书记联席会议,通过了《关于深入实施“三高四新”战略全面推进长株潭重大产业协同发展的意见》,提出将全力打造“3+N”先进产业集群,即打造世界级工程机械智能制造、轨道交通、航天航空产业三大产业集群,打造先进电传动及风电装备产业、先进储能材料产业、食品及农产品加工产业、汽车及零部件产业、生物医药产业等N个先进产业集群,提升湖南的全球竞争力,力争到2025年,长株潭三市10条重点产业链总产值达到29 700亿元。先进产业集群方式,共同推动十大产业链协同发展。一方面,要坚持“产业同兴”,依托主导产业和产业集群加速建设一批专业化、高端化特色园区,以差异化布局形成分工协作、优势互补、独具特色的协调融合发展格局;另一方面,探索打造优质工业产品联盟,凭借高质量工业产品口碑立足产品市场,持续扩大市场占有率,切实提高产品销售收入,助力实体经济增长。第二,强化金融赋能实体经济发展。持续深化湖南金融中心“持牌金融+基金小镇+金融科技+配套服务机构”四柱支撑产业格局,加强湘江基金小镇建设,探索放宽金融服务业市场准入,健全金融监管体系,吸引各类金融机构及相关企业,优化私募基金、创投基金发展环境,开发多元化金融产品与服务以支持工业、制造业的自主创新与转型升级,激发实体经济发展活力。第三,坚持“走出去”加强外贸交流。长株潭城市群要争创长株潭要素市场化配置国家综合改革试点,各市要积极投入“一带一路”倡议,在招商引资、跨境电商、外贸物流等方面加大协同合作水平,完善交通基础设施建设,加快长株潭一体化跨境电商人才培养孵化基地建设,共同建设“走出去”调研—设计—销售—售后综合服务平台。第四,以新消费加速释放内需潜力。长株潭城市群要加速开发由新信息技术、新业态、新模式共同培育的新消费,大力开发与湖湘文明巧妙融合的个性文创、户外休闲、健康疗养等新消费活动,坚持以品质引领,促进各类产品、服务消费线上线下相结合,健全相关法律法规体系,为人们提供更优质消费体验,以新消费持续释放内需潜力。