技术创新对能源强度的影响——基于环境规制的中介效应.pdf

第45 卷第4期Vol.45No.4丽水学院学报JOURNAL OF LISHUI UNIVERSITY2023年7 月July 2023技术创新对能源强度的影响一基于环境规制的中介效应赵博宇1,2,赵峰1*（1.丽水学院商学院，浙江丽水32 30 0 0;2.南京航空航天大学经济管理学院，江苏南京2 1 2 0 0 0）摘要：技术创新和环境规制不仅可以直接影响能源强度，环境规制在技术创新和能源强度中间还发挥着中介效应。基于2 0 0 3一2 0 2 1 年中国省际面板数据，利用空间计量模型实证分析了技术创新、环境规制对能源强度的影响，以及环境规制在技术创新和能源强度间的中介效应。结果表明：中国不同区域的能源强度及其变化趋势存在较大差异。技术创新并未能使能源强度显著下降，在西部地区甚至还导致能源强度上升，这主要是由于技术创新偏向和能源价格较低等因素引起的。环境规制能有效降低能源强度，其对能源强度的下降效应为：东部地区 中部地区 西部地区。环境规制在技术创新与能源强度间的中介效应非常显著，且能显著改变技术创新方向，提升节能和环保领域的技术创新水平。关键词：技术创新；环境规制；能源强度；中介效应doi:10.3969/j.issn.2095-3801.2023.04.005中图分类号：F426;X22文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-38 0 1(2 0 2 3)0 4-0 0 32-0 7The Impact of Technological Innovation on Energy Intensity:Basedon the Mediation Effect of Environmental RegulationZHAO Boyul-2,ZHAO Feng0.1*(1.School of Business,Lishui University,Lishui 323000,Zhejiang;2.School of Economics and Management,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 212000,Jiangsu)Abstract:Technological innovation and environmental regulation can directly affect energy intensity,andenvironmental regulation also plays a role of mediation between technological innovation and energy intensity.Based on Chinas provincial panel data from 2003 to 2021,this paper empirically analyzed the impact oftechnological innovation and environmental regulation on energy intensity,as well as the mediation effect ofenvironmental regulation between technological innovation and energy intensity,using a spatial econometric model.收稿日期：2 0 2 2-1 1-0 2；修回日期：2 0 2 2-1 2-1 2基金项目：国家社会科学基金项目“区域一体化发展推动长三角制造业数字化转型的影响机理与路径研究”（2 2 BJY091）作者简介：赵博宇，男，河南开封人，讲师，博士在读。*通信作者：赵峰，男，河南杞县人，教授。第4期The results show that there are great differences in energy intensity and its changing trend in different regions ofChina.Technological innovation did not significantly reduce energy intensity,and even led to an increase in energyintensity in the western region,which was mainly caused by technological innovation bias and low energy prices.Environmental regulation can effectively reduce energy intensity,and its effect on the decline of energy intensity iseastern regioncentral regionwestern region.The mediation effect of environmental regulation betweentechnological innovation and energy intensity is very significant,and it can significantly change the direction oftechnological innovation and improve the level of technological innovation in the fields of energy conservation andenvironmental protection.Key words:technological innovation;environmental regulation;energy intensity;mediation effect赵博宇,赵峰：技术创新对能源强度的影响一一基于环境规制的中介效应33一、引言能源是一个国家经济发展的物质基础。改革开放40 多年来，中国经济取得了举世瞩目的成绩，但与此同时,中国的能源消费也急剧攀升。巨大的能源消耗在引发能源安全问题的同时，也带来了严重的环境污染和高碳排放问题。能源问题引起了党和国家领导人高度重视。2 0 1 6 年9 月3日，国家主席习近平在杭州G20峰会上发表重要讲话，明确提出今后五年中国单位国内生产总值能耗下降1 5%。2 0 2 0 年9 月，中国进一步向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2 0 6 0 年前实现碳中和的目标。要实现这一目标，必须提高能源利用效率，降低单位国内生产总值能耗（即能源强度）。影响能源强度的因素很多，本文主要分析技术进步和环境规制对能源强度的影响。（一）相关研究成果综述大量研究表明，技术创新（技术进步)能够降低能源强度，提高能源利用效率。有学者发现技术进步对能源强度下降的贡献率为30%，而要素替代效应占6 6%;还有很多学者发现技术创新的能源强度效应具有明显的异质性和不确定性，不同的技术种类(或研发资金来源)对能源强度的影响存在较大差异叫。关于环境规制对能源强度的影响，现有文献研究结论也不统一。第一种观点认为环境规制不仅能减少环境负外部性，也有利于能源效率提升和能源强度下降，但可能会存在一定的滞后性，同时需要不断优化能源结构，提高清洁能源消费比重以确保能源效率改善。第二种观点认为环境规制导致了能源的非效率，且这种抑制作用可能具有长期性，有研究发现滞后三期的抑制作用仍然显著。第三种观点认为环境规制对能源效率和能源强度影响不确定或存在异质性。（二）本文的创新点现有文献分别从不同视角分析了技术创新和环境规制对能源强度的影响,研究成果非常丰富。但总体而言，现有文献尚存在一些不足之处，比如多通过单一性指标来衡量技术创新水平和环境规制强度，难以反映出技术创新和环境规制的综合性特征,对环境规制在技术创新和能源强度间的中介效应也缺乏关注，研究结论也存在较大差异基于上述，本文通过构建综合性指标，对技术创新、环境规制对能源强度的影响以及环境规制中介效应等内容进行实证研究，以期得出一些富有价值的信息。二、理论基础（一）技术创新对能源强度的影响技术创新是推动经济发展的主要因素,其对能源强度也会产生显著的影响。主要影响路径包括：其一,技术创新能力越强，生产技术工艺和生产设备越先进，生产效率就越高，因此单位产品的能源投人下降，从而能源强度越低2;其二，技术创新能力越强，对国外先进技术的吸收能力也越强，越容易生产出替代性投人品来代替高能耗、高污染投入品，减少高能耗投人品的使用，从而降低能源强度；其三，一些新型产业技术如电子商务、信34息产业等的快速发展，使交易时间缩短，也有利于降低能源消耗量，引起能源强度下降；其四，能源利用技术、低碳技术等相关领域的技术创新能直接降低能源投人，使得能源强度下降3。此外,技术创新对能源强度下降的作用往往不是独立的，还可以通过影响其他因素来调节能源强度。如技术进步会影响能源需求结构和需求总量，进而影响能源价格，并通过能源价格进一步影响到产业结构变化，这些因素都会引起能源强度下降。基于上述，本文提出如下假设(H1)：H1：技术创新能有效降低能源强度。(二)环境规制对能源强度的影响政府的环境规制手段非常灵活，包括命令性环境规制（通过法律、制度等约束）激励性环境规制（通过市场机制激励）和自愿性环境规制（通过环保意识和习惯引导)等。环境规制对能源强度的直接影响包括对企业和地方政府两个方面。一方面，环境规制会增加企业利用能源的机会成本。在环境规制政策下，企业增加能源消费和污染物排放势必会增加其环境成本，包括污染性罚款、能源使用费和丧失节能减排补贴等，因此企业为了内化环境成本，必然通过各种途径提高能源利用效率，减少化石能源投入从而降低能源强度。另一方面，中央政府不断加大对地方政府的环境污染和高碳排放问责力度，强化对官员的环境考核力度（甚至实施环境污染“一票否决制”）,地方政府为了完成环境目标,势必出台各项政策和制度提高能源利用效率，降低经济增长过程中的碳排放和能源强度。基于上述,本文提出如下假设(H2)：H2：环境规制能有效降低能源强度。（三)环境规制在技术创新与能源强度下降关系中的中介效应前文已述，技术创新和环境规制均能引起能源强度下降。本文以为,环境规制除了直接对能源强度产生影响外，还可能在技术创新与能源强度下降之间产生一定的中介效应。其作用机理可理解为：当环境规制方式和强度趋于合理化时，环境规制将倒逼企业进行技术改进，企业通过增加研发投入，改善研发条件，积极进行产品生产和能源丽水学院学报利用等各种领域的创新，提高能源利用效率和降低能源投人，从而引起能源强度下降。基于上述，本文提出如下假设（H3）：H3：环境规制在技术创新与能源强度下降关系中发挥中介效应。（四）其他因素对能源强度的影响还有一些因素可能会对能源强度产生影响，主要包括：（1)产业结构。与农业和服务业相比较，工业部门能源投人规模更大，因此产业结构中，如果工业部门增加值占GDP比重越大，则能源强度越高。（2)外商直接投资。外商直接投资在影响产业布局的同时，也会产生较强的技术溢出效应，有利于提高产业全要素生产率，使能源强度下降。（3)城镇化。城镇化的影响是双向的，一方面引起经济总量扩大，导致能源的需求量增加，另一方面有利于规模经济的形成，进而提高能源利用效率。（4)人口受教育程度。人口受教育程度高，可以为技术创新和产业发展提供大量人才储备，同时环保意识的增强，能有效限制高污染高能耗产业发展，有助于能源强度下降间。基于上述,本文提出如下假设(H4):H4：产业结构、外商直接投资、城镇化和人口受教育程度等因素会影响能源强度。三、变量选择、模型构建及数据来源(一)变量选择1.被解释变量能源强度(EI)：指单位产出量（或实现量）所消耗的能源量，通常用单位GDP能耗（宏观领域）或单位产品能耗（微观领域)表示。本文研究的是某一地区的能源强度,因此利用单位GDP能耗来表示，即EI=能源消费总量/GDP。2.核心解释变量技术创新（TI)：关于技术创新水平，现有文献主要基于两类指标进行衡量。其一是投入指标，如企业科技活动经费内部支出占工业总产值的比例、研发投入经费、R&D资本存量等；其二是产出指标，如新产品销售比重、专利申请数等。本文认为，技术创新水平是一个综合性指标，单独基于投人或产出指标进行衡量可能并不全面，同时还应2023年第4期考虑到持续创新能力。因此，本文拟从技术创新投人、技术创新产出和技术创新可持续性3个维度进行评价，其中技术创新投入用R&D支出表示，技术创新产出用专利授权量表示，技术创新可持续性用每万人中在校大学生人数表示，再通过值法确定权重，进行加总得出综合性指标来衡量技术创新水平。环境规制强度（ER）：关于环境规制强度，目前学术界选择的衡量指标和视角各不相同。主要包括：（1)基于污染物排放密度视角，通过环境污染物排放量与产值的比重来衡量；（2)基于治污费用视角，通过“三废”处理费用、污染治理投资占企业总收入比重等指标来衡量；（3）基于环境政策视角，通过环境法律法规的数量及其实施后“三废”减排量等指标来衡量；（4）基于综合性指标视角，通过对不同的单项指标按照一定权重计算得出的综合指标来衡量。目前我国制定的环境政策范围较广且影响是综合性的，而单纯基于污染物排放密度、治污费用、环境政策等视角的测度方法相对比较单一8,因此本文拟选择综合性指标来衡量环境规制强度，根据废水排放达标率、二氧化硫去除率、烟尘去除率、粉尘去除率和固体废弃物综合利用率5 个指标，通过熵值法确定权重，进行加总得出综合性指标来衡量环境规制强度 9。上述两项核心解释指标均为综合性指标，其采用的值法基本步骤为：设X，为第i个省份的第j个指标的数值(i=1,2,n;j=1,2,m)。首先对各项指标进行归一化处理,具体方法为：x,-min(xi,x,)max(xy,x-min xy,w再计算第个指标下第i个省份占该指标的比重，即p,=x/x；然后计算第个指标的值，i=1即e,=-kZp,ln(p;),其中k=1/n(n);然后计算信1息熵穴余度,即d,=1-e,；然后计算各项指标权重，赵博宇,赵峰:技术创新对能源强度的影响一一基于环境规制的中介效应j=13.控制变量此外，本文还引入产业结构（IND）外商直接投资(FDI)、城镇化(UR)和人口受教育程度（EDU）等4个指标以增强模型的解释力度。其中：产业结构用各地工业部门增加值占GDP的比重来表示；外商直接投资用各地区外商直接投资占GDP的比重来表示；城镇化用各地区城镇人口占年末总人口的比重来表示；人口受教育程度用各地区就业人员中大专及以上学历人员的比重来表示 1 0 。(二)模型构建为检验前文所提出的研究假设，本文分别构建3种基本面板数据模型模型I为技术创新对能源强度的影响模型，其形式为：EI,=o+,EIi-+,TI,+,IND,+4 FDI;+,UR,+,EDU,+0,(1)模型为环境规制对能源强度的影响模型，其形式为：EI,=o+,EIit-1+,TI,+,IND,+4 FDI,+,URit+,EDU,+Pa o(2)模型为环境规制的中介效应模型，其形式为：EI,=%o+,EIi-1+,TI,+,(ER,TI,)+4 IND;+,FDI,+,UR,+,EDU,+0(3)上述模型中：EI为被解释变量,ER和TI分别为核心解释变量,IND、FD I、U R 和EDU为控制变量。考虑到现实中能源消费和产业结构等的变化具有一定的路径依赖特征，某一区域能源强度在一定程度上会受到过去能源强度的影响，即存在一定“惯性,因此在模型中加人被解释变量的一阶滞后项作为解释变量。i、t 分别表示省份和年份，、分别表示回归系数,i,为残差项,用来反映其他因素对能源强度的影响。35即,=d/;最后根据归一化后的指标及相应权mj=1重可得出各省份综合性指标X=Z（d x，）。36(三）数据来源本文所需原始数据中：GDP、工业部门增加值、人口、在校大学生等原始数据来源于历年中国统计年鉴。其中，GDP相关数据按照1 9 7 8 年价格折算为实际GDP；城镇化率按照城镇人口与年末总人口的比例测算；每万人中在校大学生人数按照在校大学生人数除以总人口数得到；就业人员中大专及以上学历人员的比重按照大专及以上学历毕业生总量除以就业人员总量得到。能源消费量数据来源于历年中国能源统计年鉴；废水排放达标率、二氧化硫去除率、烟尘去除率、粉尘去除模型I指标东部地区0.289*0.367*EI(3.402)-0.101TI(-1.118)(-1.085)ERER TIINDFDIUREDUR2DW注：、*分别表示在1 0%、5%和1%显著性水平下通过t检验。由表1 可知,所有的面板模型R都比较接近1,DW值显示随机误差项不存在自相关,说明模型总体拟合较好。根据模型I回归结果，东、中部地区技术创新丽水学院学报率和固体废弃物综合利用率等数据来源于历年中国环境统计年鉴；R&D支出、专利授权量等数据来源于历年中国科技统计年鉴；外商直接投资数据来源于各省商务厅数据及相关公报。由于西藏很多数据缺失，因此本文数据范围为中国大陆除西藏外的30 个省（自治区、直辖市)2 0 0 3一2 0 2 1 年的相关数据 2 。四、空间计量估计结果及分析根据所确定的模型形式，利用Eviews8.0进行估计，结果如表1 所示。表1 模型估计结果模型中部西部地区地区0.438*(3.923)(4.441)-0.0780.055(0.822)0.178*0.149*(2.312)(2.118)-0.087*-0.069(-1.786)(-1.230)(-0.966)0.153*0.118*(3.485)(3.120)-0.194*-0.152*(-4.192)(-3.600)0.9130.9401.7951.9122023年模型东部中部地区地区0.303*0.445*(2.228)(4.350)-0.233*0.201*.(-3.188)(-3.562)(-2.310)0.126*0.166(1.811)(1.009)-0.053-0.107*(-2.166)(-1.688)0.123*0.188*(2.971)(4.108)-0.170*-0.221*(-3.884)(-2.112)(-2.308)0.9280.9462.2152.013西部地区0.575*(3.931)-0.130*0.126*0.114*(1.774)(1.805)-0.084*-0.110(-0.922)0.164*0.260*(3.329)(5.009)-0.160*-0.133*(-3.345)0.9600.9721.8852.166变量系数为负，而西部地区为正,但在1 0%显著性水平下均未通过t检验。这说明3个地区技术创新并未能显著促进能源强度下降，西部地区甚至一定程度上刺激了能源强度上升,H1假设并未得到东部地区0.342*0.388*(3.828)(4.121)-0.219*-0.173*(-4.052)(-3.388)(-3.017)-0.168*0.124*(-3.461)(-3.005)(-2.404)0.200*0.105(2.302)(1.414)-0.133*-0.092*(-2.200)(-1.693)0.205*0.166*(5.304)(3.339)-0.262*-0.208*(-4.661)(-4.005)0.9410.9752.1181.902中部地区0.460*(4.833)-0.122*-0.108*0.118*(1.850)-0.115*(-2.156)0.178*(4.008)-0.175*(-3.590)0.9201.889西部地区第4期实证结果支持，这似乎违背了我们的认知常识。笔者认为，出现这种结果可能有3个方面原因:其一，投资规模快速扩张。在现有财政分权管理和官员考核体制下，地方政府往往具有强烈的投资冲动，通过各种优惠政策（如税收优惠、土地优惠等）鼓励企业进行投资，导致化石能源等生产要素的市场需求量不断攀升，使能源强度有所增加，也引发了“产能过剩”“重复投资”等众多问题。其二,能源价格偏低。虽然近年来能源定价体制不断改革，但以国家管制下的非市场化定价为主的模式并未根本改变，导致能源价格长期扭曲且严重偏低，企业往往愿意增加能源投入来替代其他更加昂贵的生产要素，因此制约了能源强度下降。其三，节能领域技术创新滞后。企业是最重要的技术创新主体之一，在利润最大化驱动下,其创新的主要方向是节约成本和提高产品质量，以提升市场竞争力，而对能源领域的创新往往关注不够。同时，偏低的能源价格进一步弱化了技术创新的节能偏向，而投资规模扩张则进一步强化了技术创新的耗能偏向。上述几方面原因的共同作用，导致技术创新未能显著降低能源强度，这将会严重制约经济社会的可持续发展。根据模型回归结果，东、中、西部地区环境规制变量系数均显著为负，说明环境规制能有效降低区域能源强度,H2假设得到了验证。究其原因，除了前文所述环境规制会直接导致企业和地方政府减少化石能源投入外，环境规制还会通过其他途径来降低能源强度,如优化产业结构。为了防止生态环境恶化，政府实施严格的环境规制标准，尤其是对一些高污染、高能耗产业进行限制，甚至强制重污染企业退出，产业结构清洁化特征日益凸显，导致能源投人下降。从东、中、西部地区比较看，东部地区环境规制系数最大，其次为中部地区，西部地区最小，说明环境规制对能源强度下降效应为：东部地区 中部地区 西部地区。这可解释为：政府实施环境规制会为区域经济发展提供新的发展契机，东部地区由于市场经济比较发达，市场主体商业嗅觉更加敏锐，往往更容易抓住机会，率先通过技术创新和产品研发，利用现代化赵博宇,赵峰：技术创新对能源强度的影响一一基于环境规制的中介效应这样也会弱化技术创新的节能效率。其他影响因素方面,除个别模型外,能源强度一阶滞后项、产业结构、外商直接投资、城镇化和人口受教育程度的回归系数均在不同显著性水平下通过t检验，H4假设得到了验证。值得说明的是,模型I、中,能源强度一阶滞后项系数均显著为正，其大小呈现规律性特征，即东部地区 中部地区 西部地区。笔者认为这可能是由于东、中、西部地区环境规制强度存在差异引起的。由于中国实施非均衡发展战略，东部地区经济得到率先发展，但同时能源、环境等问题也更为突出,因此政府环境规制政策也最为严厉，高能耗高污染企业面临淘汰危机，因此对企业节能减排技术创新推动作用也最强。中、西部地区环境规制则相对宽松，对企业节能减排的约束力度不够，一定程度上抑制了企业技术创新的节能偏向。同时，由于环境规制强度不够，会吸引部分高能耗高污染企业迁人中、西部地区，38中部地区 西部地区。这说明东、中、西部地区能源强度均存在较强的“惯性”，上一期的能源强度会对本期能源强度产生较大影响，且西部地区“惯性”最强，其次为中、东部地区。笔者认为主要原因是各地区能源结构、产业结构等相对固化，具有较强的“能源锁定”效应，因此导致能源强度变化呈现较强的路径依赖性，西部地区尤其如此。五、结论与政策启示企业技术创新偏向、地方政府投资驱动和能源价格偏低等原因，导致技术创新对能源强度的影响效应并不显著，但环境规制却能有效降低能源强度,并且能发挥中介效应,改变技术创新对能源强度的影响。不同区域环境规制对能源强度的影响效果不同，可能是由于不同区域环境规制强度差异所引起的。并且由于产业结构、能源消费结构等相对固化,各区域能源强度均存在显著的“惯性”特征。根据本文的研究笔者提出如下政策建议：（一）加强节能和环保领域技术创新降低能源强度的关键在于提高能源利用效率，降低化石能源投入。但企业为了追求利润最大化，在技术创新时往往更多聚焦于降低成本和提升产品质量，对节能和环保技术关注不够。这种技术创新偏向非常不利于降低能源强度，甚至会刺激能源强度增加。因此,政府应出台相关政策,加大对企业在节能和环保领域技术创新的支持力度，引导企业技术创新的“纠偏”。(二)严格实施环境规制政策环境规制能有效降低能源强度，同时能促使企业改变技术创新方向，增加节能和环保领域的技术创新。目前中国各区域环境规制强度差异较大，中、西部地区相对宽松，应逐步提高规制强度。同时，为了避免严格环境规制对中、西部地区经济造成冲击，国家应加大财政和技术支援力度，实施环境税收返还、节能技术补贴等激励政策，激励市场主体在节能环保领域进行技术创新。当然，在制定环境规制制度时，也应综合考虑当地经济、环境状况，因地制宜建立合理的环境规制体系。丽水学院学报（三）充分发挥市场机制在能源定价中的作用长期以来，中国能源定价以非市场化模式为主，导致能源价格严重偏低，诱导企业增加能源投人来替代其他生产要素，不利于能源强度下降。因此，应充分发挥市场机制在能源定价中的作用，使能源价格能正确体现市场供求关系，推动企业节能减排。（四）强化对地方政府官员的节能环保考核要改革官员考核体系，弱化GDP增长权重，强化节能环保等指标权重。同时，进一步优化财政分级管理体制，缓解地方政府财政压力，这样可以约束地方政府的投资冲动,降低能源消耗。参考文献：1董直庆，赵景.不同技术来源、技术进步偏向性与能源强度 J.东南大学学报（哲学社会科学版）,2 0 1 7,1 9（5）：102.2季书涵，朱英明，张鑫.产业集聚对资源错配的改善效果研究 J.中国工业经济,2 0 1 6(6)：7 3.3赵峰.创新扩散、创新群集机理分析及运用 J.中国工业经济,2 0 0 4(1 2):5 5.4李翠，王夏欢.环境规制对全要素能源效率的作用效应与能源消费结构演变的适配关系研究 J.中国人口资源与环境,2 0 1 8,2 8(4):9 8.5朱建平.环境约束下电力行业能源效率研究 J.中国人口资源与环境,2 0 1 5,2 5(3)：1 2 0.6王腾，严良，何建华，等.环境规制影响全要素能源效率的实证研究：基于波特假说的分解验证 J.中国环境科学,2 0 1 7,37(4):1 5 7 1.7王锋正,郭晓川.政府治理、环境管制与绿色工艺创新J.财经研究,2 0 1 6,42(9):30.8陈永伟，胡伟民.价格扭曲、要素错配和效率损失：理论和应用 J.经济学（季刊）,2 0 1 1（4)：1 40.9赵峰.长三角地区产业转移推动区域协调发展的动力机理与区位选择 J.经济学动态,2 0 1 1(5):2 6.10范剑勇，石灵云.产业外部性、企业竞争环境与劳动生产率 J.管理世界,2 0 0 9(8)：6 5.11王玲，魏晓平.能源的“波特假说”效应存在吗？?J.中国人口资源与环境,2 0 1 4，2 4(1 1)：33.12郭培丽.FDI投资动机、环境规制与中国工业能源强度J.产业经济评论，2 0 1 9(9):9 4.2023年