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长三角城市群绿色创新能力评价研究
——基于主成分分析法与熵权法
内容摘要:绿色创新作为创新驱动和绿色发展两大国家发展战略的结合点,是社会发展的助力器。本文聚焦于长江经济带11个省份绿色创新能力评价,通过构建绿色创新能力评价指标体系,运用主成分分析法结合熵权法分析长江经济带11个省份的城市绿色创新能力差异及内在影响机制。研究发现:长江经济带绿色创新能力存在发展不均衡,区域发展差异较大的特点。由数据可知,江苏省、浙江省、上海市的绿色创新水平居于长江经济带的领先地位,且较其他地区存在明显的发展优势。靠近中部的湖北省、四川省、安徽省、湖南省、重庆市绿色创新发展水平居于中间水平,但是不同省份内部仍存在较大差异。贵州省、云南省、江西省的绿色创新水平在长江经济带中居于较为落后的水平,但是政策扶持等因素的协助下,借助地域特色,贵州近年来有追赶之势。江西省省内技术支撑体系不强,同时乡村产业特征不显著,区域产业布局仍旧较为传统。
关键词:长江经济带;绿色创新;主成分分析法;熵权法;评价研究
一、文献综述
党的十九大报告为中国推进生态文明建设和绿色发展指明了方向,党的二十大再次强调“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”的新型绿色发展理念。在此背景下,学术界结合中国实际,围绕绿色创新,从理论创新、战略创新、实证评价等方面开展了大量相关研究,目前,较有代表性的研究主要围绕全国、区域及省际和行业三方面来展开研究,主要内容有:
(一)基于全国层面的分析
Ming(2013)强调绿色创新能力对于解决国家资源约束和社会发展具有较大的实践意义,评估不同国家及不同地区的绿色创新能力差异及特征更是提升绿色创新水平的重要环节。鉴于此,不同学者开展相关实践。关于指标与方法选择,Martin(2012)建议采用地区生产总值的变化来测算地区经济韧性,可更好反映出绿色创新经济发展水平差异。Liu(2022)分析在中国如期实现碳达峰和碳中和目标的背景下,尝试采用熵权法等适当的主客观赋权方法,有利于客观全面评价对象特征。国内学者在借鉴相关方法的基础之上,丰富并完善相关指标内容,研究成果较为显著。如,关于全国绿色创新能力空间分布研究,张旭等(2022)发现我国高质量绿色创新水平整体呈现逐年上升趋势,空间上形成“扩散效应型”和“低速增长型”两类空间聚集区。除了相同的分布特征,不少学者也发现差异。
(二)基于区域和省际层面的分析
中国省份较多,不同省份之间的绿色创新能力呈现出较为显著的区域特点。就区域和省际绿色创新能力差异而言,李晶、刘尔斯(2021)指出我国区域绿色创新发展水平整体偏低,且区域发展差异明显,存在不平衡现象。汪凌志(2021)指出近年来浙江省、安徽省绿色创新能力逐渐处于前列,未来绿色创新水平提升空间更加广阔。就区域和省际绿色创新能力影响因素而言,Shu等(2013)利用层次分析法从创新主体视角评价区域绿色协同创新能力,发现社会经济特征可能影响区域经济发展。奥斯曼·玉散(2022)发现日益改善的绿色创新环境为绿色创新创造了良好的外部条件。
(三)基于行业层面的分析
关于行业绿色创新能力的研究较少,行业差异较大是较为明显的原因之一。已有文献较为关注发展能力较强行业的绿色创新能力的有关特征,吕洪燕、乔朋华(2020)采用DDF模型论证近年来各地区的工业绿色创新水平有所提高,但工业绿色创新水平地区间异质性明显,多数水平较高省份都位于经济发达的东部地区。关于不同行业绿色创新能力影响因素的研究,刘章生等(2017) 指出,从整体上来看,中国制造业绿色创新水平不断提升,这与政府资助增加、外商投资加大、经营环境优化、企业规模扩大和行业结构提升有着不可密不可分的关系。
二、研究设计与理论框架
(一)绿色创新能力评价指标构建
本文在依据可行性、针对性、全面性等原则,从中筛选出较直接反映各项能力的指标,形成新的绿色创新能力指标体系。利用绿色创新投入、绿色创新产出、绿色创新环境3个方面15个指标,对我国长江经济带11个主要省份的绿色创新能力进行测度,具体如下表1所示。
(二)模型介绍
关于区域绿色创新能力评价涉及多个标准,属于多属性决策问题,因此提前确定合理权重标准对于开展绿色能力创新显得尤为重要。本文选取主成分分析法结合熵权法的组合评价方法来对长江经济带11个主要省份的绿色创新能力进行评价。本文首先通过主成分分析法对原始数据进行降维,根据测算结果选择主成分,并计算各主成分的得分;然后运用熵权法对前n个主成分得分进行客观赋权;最后将各主成分得分与熵权法计算得到权重先相乘后累加。最终对综合得分进行一个排序并基于各城市最终得分做出相应的评价。
三、实证分析
(一)研究对象与数据来源
本文以2016-2020年的长江经济带11个省份为研究对象,评价长江经济带地区主要省份绿色创新能力。所选择的原始数据主要来源于各省2016-2021年的《统计年鉴》,《统计公报》等,并以各省份的新闻年度数据等为补充数据。最终确立由绿色创新投入、绿色创新产出、绿色创新环境3个层级,15个评价指标,800个原始数据构成的区域绿色创新能力评价体系。
(二)绿色创新能力的测算
为了消除由于量纲不同可能引起的不利影响,对原始数据进行标准化处理。为了检验数据是否适合进行主成分分析,本文对主成分分析的数据进行KM0检验和Barlett球形检验,结果如表2所示,KMO为0.729,大于0.7,且Sig.小于0.05,表明数据支持主成分分析。同时按照特征值大于1的原则,提取3个公因子累计方差贡献率为80.593%,故提取3个公共因子,就可以反映原变量80.593%的方差,如表3所示。
本文以主成分的方差贡献率为权重,对该指标在各主成分线性组合中的系数的加权平均的归一化,利用主成分分析方法计算指标权重,计算结果如下:
F1=0.324X1+0.347X2+0.274X3+0.288X4+0.299X5+0.292X6+0.132X7+0.318X8+0.311X9+0.282X10+0.189X11+0.122X12-0.232X13-0.058X14-0.198X15
F2=0.218X1+0.070X2-0.313X3+0.324X4+0.104X5-0.270X6-0.497X7+0.252X8+0.229X9-0.114X10-0.057X11-0.206X12+0.188X13+0.450X14+0.016X15
F3=0.086X1+0.048X2-0.130X3+0.087X4-0.124X5+0.131X6+0.176X7+0.074X8+0.208X9+0.107X10-0.141X11+0.541X12+0.418X13+0.014X14+0.595X15
从表4来看,R&D人员全时当量、R&D经费内部支出、R&D经费支出占GDP比重、电力消费量、工业污染治理完成投资额、人均GDP、专利申请量、专利授权量、技术合同成交金额在主成分1上具有较高载荷,因此将F1命名为绿色投入因子。第三产业产值占GDP的比重、人均公园绿地面积在主成分2上具有较高载荷,因此将F2命名为绿色产出因子。环境空气质量良好优良率在主成分3上具有较高载荷,因此将F3命名为绿色环境因子。依据各表可得基于主成分分析法的区域绿色创新综合得分公式:F=0.651F1+0.231F2+0.117F3。
(三)数据测算评价结果
由以上公式,代入各省份相关数据,可计算如下表5所示各省份绿色创新能力综合得分结果。同时结合熵权法,计算出各个因子的权重,因子1的权重为0.523,因子2的权重为0.142,因子3的权重为0.335,由此得出综合得分并进行排序,结果如表5所示:
(四)长江经济带主要省份绿色创新能力评价分析
由主成分分析法计算结果可知,在2016-2020五年期间,长江经济带绿色创新能力存在发展不均衡,区域发展差异较大的特点。江苏省、浙江省、上海市的绿色创新水平居于长江经济带的领先地位,且较其他地区存在明显的发展优势。靠近中部的湖北省、四川省、安徽省、湖南省、重庆市绿色创新发展水平居于中间水平,但是不同省份内部仍存在较大差异。贵州省、云南省、江西省的绿色创新水平在长江经济带中居于较为落后的水平,但是政策扶持等因素的协助下,借助地域特色,贵州近年来有追赶之势。江西省省内技术支撑体系不强,同时乡村产业特征不显著,区域产业布局仍旧较为传统。
四、进一步分析
江苏、浙江、上海位于“长三角”战略城市发展群的核心位置,具有较大的绿色创新优势。在地理位置上,靠近东部沿海地区且相互毗邻的地理位置有助于三省共同吸引外商投资,加剧绿色创新资源的集聚。同时三省位于下游地区制造业产业起步早,对技术创新和科技发展比较重视。在战略实施上,较早实施可持续发展战略,在保持经济持续快速增长的同时,坚持把绿色创新放在重要位置,进一步加强了对人才的培养和引进。在经费投入上,增加了财政对绿色创新的投入,增加高校科研经费等开支,努力推动绿色与经济的结合,使得地区绿色发展速度明显加快,地区可持续发展发展的能力大大增强。但不难发现,上海与江苏和浙江的绿色创新发展能力仍具有一定的差异,其绿色创新优势不突出。这主要是因为上海的区域合作多以联盟式、松散式为主,载体尚未实现实体化,且政府在其中发挥主导作用。同时上海当前缺乏针对绿色创新领域的专门的风险资本,缺乏鼓励绿色创新的经济与金融激励机制。
湖北、四川、安徽、湖南、重庆五地的发展水平差异较小,且位于中部地带领先地位。湖北省高校数量多,科技人才集聚,科技人员和科技支出作为创新资源投入对于湖北省绿色创新产出有着显著的正向作用,便于实施科技转型发展,且湖北省生态资源较好,拥有较好的绿色生态环境创新基础。四川省是全国科教大省、军工大省,创新资源丰富,创新基础扎实,较高的创新资源基础和较早的环境保护意识,是拉动本省绿色创新快速发展的关键基础。但相较于沿海省份,湖北、四川及安徽的投入产出比较低,R&D经费支出占GDP比重较低,创新驱动效率并不十分显著。安徽省近年来大力落实了科教兴省战略和人才强省战略,加大科技创新投入,注重环保可持续发展理念,同时也位于“长三角”战略发展区域,受区域辐射力的影响,近年来绿色创新发展水平逐步提高。湖南省、重庆市两省虽同时位于较为中部的地区,但其绿色创新能力却远不及同中部地区的其他各省,一方面是由于绿色创新基础较差,长期传统化的发展模式使得这些省份给过度依赖传统产业,产业结构单一,产业升级缓慢,缺乏转型发展的有效基础,另一方面是创新投入水平较低,资金、人力、物力等投入相对较少,R&D研究经费占GDP的比重也较少,缺乏实现绿色创新的动力,难以在短期内提升区域绿色创新水平。
贵州省与云南省的地理位置基本位于西部地区,经济发展基础较差,缺乏有力的人才优势,导致绿色创新资源薄弱,同时缺少核心地区的辐射带动,绿色创新的水平整体偏低,且研究发现区域绿色创新特色也不明显。但是可以发现,贵州近年来的科研经费等投入逐渐增多,逐渐注重人才引进,同时大力宣传绿色环保的发展理念,其绿色创新水平也在逐步提升。江西省技术支撑体系不强,乡村产业发展特色不显著,且绿色品牌运营能力弱,传统产业很难在短时间内转型,城市绿色创新的发展难度较大。
五、结论及政策启示
(一)加大创新资源投入力度,夯实绿色创新基础
强大的资源基础是区域绿色创新的基本动力。江苏、浙江、上海三地依据强有力的创新资源,加大创新经费投入、注重打造人才队伍,同时加大创新环境的营造,快速提升本区域绿色创新能力并打造专属的发展优势,使其处于长江经济带中较为领先的位置。相反,贵州、云南、江西等地创新资源较为薄弱,因而在短时间内难以实现绿色创新发展的有效转变。因此,国家、政府及相关企业要加强地区创新资源的投入,且重点偏向于绿色创新发展较为落后的区域,尽量补缺绿色创新资源投入不足的城市在创新驱动发展中的短板,为创新活动提供强大的支撑。
(二)注重环境治理,提高区域绿色创新能力
加强地区环境治理,加大环境保护的力度,有助于城市减少环境污染、节约资源,有利于营造有利的绿色创新环境。采用绿色环保技术从而节约资源、减少污染,这在一定程度上从侧面体现出城市绿色创新能力的强弱。因此,在推动地区绿色创新转型发展时,应在资源节约、绿化水平及环境质量改善方面采取相应的治理与保护措施,进一步加大对于环境治理的投入,保护城市环境,并运用先进的生态环保技术等手段节约资源,尽量实现对资源的二
次利用,为城市开展绿色创新活动提供良好的环境基础(汪玉洁,2020)。
(三)依据地域特色,调整绿色产业发展结构
在“碳达峰”的背景下,各省市应当持续推进产业结构和能源结构调整,大力发展可再生能源,推动城市产业的绿色化转型发展,同时在环境资源基础较差的地区,依据地域特色,因地制宜发展节能型产业,提高能源的利用水平,努力兼顾经济发展和绿色转型同步进行,在减少环境污染的基础之上,调整绿色产业的发展结构,逐步塑造具有地域特色的优势绿色产业,打造地域绿色核心竞争力。
(四)充分发挥核心城市的辐射作用,打造区域绿色创新合力
江浙地区的创新资源密集,创新优势显著。要借助较好的绿色创新能力和经济发展优势,在国家创新系统保持先进发展水平的同时,辐射带动长江经济带创新系统,给予周边地区相关的人力、物力以及技术支持,拉动区域绿色创新能力的提升,打造区域绿色创新合力,整体提升长江经济带绿色创新水平,逐步缩小区域绿色创新能力发展不平衡、不均衡局面。
参考文献
[1]汪凌志,2021:《长三角地区绿色发展水平评价及比较分析》,《湖北理工学院学报(人文社会科学版》第1期。
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[4]Liu Yang,2022,“Evaluation of New Power System Based on Entropy Weight-TOPSIS Method”,Mathematical Problems in Engineering, 1(1),51-63.
[5]张旭、魏福丽、袁旭梅,2020:《中国省域高质量绿色发展水平评价与演化》,《经济地理》第2期。
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[10]奥斯曼·玉散、胡嘉男,2022:《绿色创新能力评价及影响因素实证分析——以新疆为例》,《新经济》第10期。
[11]吕洪燕、乔朋华,2020:《中国工业绿色创新效率地区差异及其驱动因素分析》,《华东经济管理》第1期。
[12]王倩、陈捷淇、庄浩伟,2022:《珠三角自主创新示范区创新能力研究——基于主成分分析法》,《现代商业》第17期。
[13]汪玉洁,2020:《基于创新指数的区域绿色创新能力评价及影响因素分析》
基金项目:
武汉工程大学第十四届研究生教育创新基金资助项目“长三角城市群绿色创新能力评价研究——基于主成分分析法与熵权法”(基金编号:CX2022299)。
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