能源环境约束下中国制造业价值链上游化研究

张 恒 赵尚梅

一国制造业的发展受到劳动力素质、科技水平、资金密集度等多方面因素的影响，随着经济的发展，能源环境对制造业发展的制约越来越强，国内学者已从多个角度对能源环境问题进行了较深入的探讨，能源环境约束下中国制造业价值链向上游移动的理论研究和实践探索也在不断加强。近年来，美国提出“工业互联网”发展政策，德国提出“工业4.0”的制造业智能发展规划，中国制造业也在由“中国制造”向“中国创造”转变。将能源环境指标和经济指标纳入到综合分析制造业价值链上游化的框架中，综合劳动、资本和能源环境指标，构建包括能源环境指标在内的制造业价值链上游化的综合评价体系，建立动态回归模型，对中国制造业价值链上游化的影响因素进行深入分析，更有利于找到“中国制造”的发展路径。高技术、高附加值、低污染、低排放是高端制造业的显著特征。但对中国来说，发展高端制造业不仅是实现企业技术、市场和产业等方面的竞争优势，更是根本解决发达国家掐着中国技术咽喉问题的关键。

一、国内外文献综述

(一)能源环境与制造业增长研究

能源作为一个国家进行物质生产的重要投入，对于一个国家的经济增长起着不可忽视的重要作用，并对环境产生重要的影响(吴巧生等，2008)*吴巧生、陈亮、张炎涛、成金华：《中国能源消费与GDP关系的再检验——基于省际面板数据的实证分析》，《数量经济技术经济研究》2008年第6期。。这其中对资源环境约束下的制造业发展研究，已经引起了国内理论界的重视。张艳辉(2005)*张艳辉：《资源节约型制造业的评价方法与实证分析——以上海市制造业为例》，《中国软科学》2005年第10期。认为制造业对资源与环境的依赖性更密切，其中自然资源、经济资源、社会资源、生态资源是制造业发展面临的重要约束(唐德才等，2006)*唐德才、仲凤霞、沈子琦：《我国制造业低碳经济发展状况评价分析》，《商业研究》2013年第5期。。中国制造业是在生态环境和资源双重约束下的转型升级(黄群慧、霍景东，2014*黄群慧、霍景东：《全球制造业服务化水平及其影响因素——基于国际投入产出数据的实证分析》，《经济管理》2014年第1期。；尤宏兵、许立帆，2014*尤宏兵、许立帆：《资源、环境约束与中国制造业发展之路》，《社会科学家》2014年第10期。)，环境约束和自主创新能力不强已成为中国制造业发展面临的主要瓶颈，未来中国制造业必须走“新型化”发展道路(李廉水等，2015)*李廉水、程中华、刘军：《中国制造业“新型化”及其评价研究》，《中国工业经济》2015年第2期。。因此，一些学者在制造业增长和结构转型中，开始测度中国制造业全要素能源效率。王建喜、屈小娥(2011)*王建喜、屈小娥：《资源、环境约束与制造业增长模式转变》，《人文地理》2011年第1期。通过构建既包括行业产出增长，又包括污染物排放的方向性环境技术效率评价模型，以制造业28个行业为研究对象，研究了资源环境约束下制造业的增长模式。王燕、谢蕊蕊(2011)*王燕、谢蕊蕊：《环境约束下我国制造业全要素生产率的变动趋势》，《求索》2011年第2期。采用数据包络分析方法，引入方向距离函数的概念，考察我国制造业28个行业在环境约束条件下绿色全要素生产率的变化。陈关聚(2014)*陈关聚：《中国制造业全要素能源效率及影响因素研究——基于面板数据的随机前沿分析》，《中国软科学》2014年第1期。运用随机前沿技术测度了中国制造业30 个行业的全要素能源效率，发现制造业各行业间能源效率水平差异较大，能源结构显著影响能源效率。梁敬东、霍景东(2017)*梁敬东、霍景东：《制造业服务化与经济转型:机理与实证》，《首都经济贸易大学学报》2017年第2期。利用20个主要制造业国家的数据,实证分析制造业服务化与节能减排、劳动生产率提升和服务业发展之间的关系，分析发现,制造业服务化有利于制造业节能减排,有利于提升劳动生产率和推动服务业发展。推动制造业服务化要树立现代制造业与现代服务业“双轮驱动”、融合发展的理念；推动服务业创新,提高服务业效率;完善教育培训体系,提升人力资本水平等。

(二)能源环境与制造业绩效

总之，国内外学者关于能源环境约束与制造业增长、制造业绩效关系的前期研究已有较多成果，但目前相关研究中还存在如下问题：一是现有研究大多数都是从能源环境约束的角度来探讨经济增长的影响，对于制造业发展中的能源环境约束研究较少；二是直接研究能源环境约束与制造业上游化的文献相对较少，且对于能源环境与制造业的研究，大部分学者将重点放在了制造业出口对能源消耗、环境污染影响的研究上，对于能源环境约束如何作用于制造业上游化的机制分析较少。因此，本文基于能源环境对中国制造业上游化的作用机理，实证分析能源环境约束下中国制造业价值链上游化的动态效应，从而寻求中国制造业转型升级与能源环境效率改善的协同发展模式。

二、理论分析及模型扩展

(一)价值链的上游化

(1)

这里，在最后加和部分的dij是生产价值一美元j行业产出需要的i行业产出的美元数量。迭代这个恒等式，可以表达出作为一个无限期序列的i行业的产出，即(2)式中等号右侧的序列反映了对应在价值链不同位置行业的使用，以最终使用的开始。

(2)

dij对两个产业来说，1≦i，j≦N，i指在产业j的产出中生产一美元价值所使用的投入的数量。在(2)式的右边标注的第二项，获得作为投入的i的直接使用价值，即被产业j购买的作为最终使用的产出i的总价值。剩下的一项是反映作为投入i间接使用的高阶求和，当这些进入更高层次的价值链上游，至少两个生产阶段会从最终使用中分离，对于所有产业i来说，上述等式可以被写成用矩阵相加形式的等式：

Y=F+DF+D2F+D3F+…=[I-D]-1F

(3)

Y和F是N×1阶向量的第i个元素分别进入Yi和Fi，D则是N×N阶直接需求矩阵的第(i，j)个元素进入dij，记[I-D]-1通常被称为里昂惕夫逆矩阵。上游化的测度，DU_TU是作为i行业投入到其它行业的全部直接使用除以全部总使用。即等式(2)中，等式右边第二个加和的式子除以Zi，这是通过划分列向量DF的第i个元素，还有通过Y-F的第i个元素。

2.开放经济下的均衡。前述假设经济是封闭的，为了测度一个国家在国际经济中的上游化水平，将上游化测度扩展为开放经济环境是必要的。现在将恒等式(1)修正为：

(4)

这里Xi和Mi分别表示i部门产出的出口和进口。

它可能出现只要净出口Xi-Mi相对国内生产不多于或少于上游，说明国际贸易流动和上面讨论上游化测度没有关系。

(二)要素密集度

因即时配具备强大的市场发展潜力，所以吸引了很多的快递企业纷纷加进入这一新的业务领域。即时配送相较于传统快递还是有着很大的区别，某些快递企业虽然迅速组建了自己的专职配送团队，但是也仍然面临很多问题。因此，本文以开展该项新业务的某快递公司为切入点，先对快递公司的现状进行分析，发现投入运力的支出在收入中占据了极大的比重，从而确立以配送员每次配送的收入最大为目标函数，借此降低运力数量，从而提高快递公司在该项业务上的收益。

(5)

当且仅当投入i在所有上游化投入i已经被完成之后生产出来时，函数I(i)=1。同样假设总部服务的条款h,在承担其它任何阶段投资前，供应商已经被受雇的企业承担的边际成本Ch。在由供应商提供投资的情况下，本文假设事前的合同在总部服务不是强制的，然后排除事前转移以与本文的基准模型作对比。因为h的投资随着企业持续与供应商谈判下降，总部服务的特定关系投资不会有很大变化。当所有投入相容时，生产的价值形成m阶段：

(6)

三、能源环境约束下中国制造业价值链上游化

(一)指标选取与数据来源

本文借鉴Antràs和Chor(2012)的实证分析方法，选取1995年至2009年41个经济体单位增加值和单位产值的能源环境指标、制造业上游化、资本密集度、平均劳动报酬等指标进行分析。资本密集度指标是指资本支出与工资的比值、资本存量与工资总额的比值。平均劳动报酬指标是指高技术劳动者单位时间的平均劳动报酬。

本文所有的数据均来自WIOD数据库，其中40个国家15年的数据来自国家账户，41个经济体15年的数据来自社会经济账户。人均固定资本、资本支出与工资的比值、资本存量与工资总额的比值和平均技术劳动者薪酬占总薪酬的比重等一系列指标的数据均来自WIOD社会经济账户，能源消耗和空气排放数据均来自WIOD环境账户*申海成、孙灵：《中国与美国企业生产组织模式对比分析》，《商业研究》2017年第6期。。

(二)模型设定与变量控制

本文借鉴Antràs等(2012)的实证模型，以上游化值为因变量，建立动态面板模型：

(7)

其中，yit是各个行业的上游化值，xitk是解释变量，γi和αi分别为跨行业的和时间序列的固定效应。之所以选择动态面板，是因为对于一国的上游化水平，往往存在滞后效应，即后期的上游化水平受前期的影响。根据单位根检验的结果，一阶差分所有数据均平稳，对(1)进行一阶差分的GMM估计。

(三)实证结果分析

对中国制造业价值链上游化与log(lab)、log(cap1)、log(cap2)，以及6个能源环境指标的系数进行估计，得出R2为0.85，调整后的R2为0.83，其中，因变量的拟合诊断如图1所示。从表1可以看出，各变量的方差膨胀值均小于10，说明不存在多重共线性。 其中，airdva、airdgo分别表示单位增加值的空气排放和单位产出的空气排放，eudva、eudgo分别表示单位增加值的能源消耗和单位产出的能源消耗，euerdva、euerdgo分别表示与排放相关的单位增加值能源消耗和单位产出能源消耗。

从回归结果可以看出，中国制造业价值链上游化与单位增加值的空气排放是负相关的，且不显著，而与单位产出的空气排放是正相关的，并且在1%水平下非常显著；中国制造业价值链上游化与单位增加值的能源消耗是负相关的，且不显著，而与单位产出的能源消耗是正相关的，并且在1%的水平下非常显著；中国制造业价值链上游化与排放相关的单位增加值能源消耗是正相关的，并且在1%的水平下非常显著，而与排放相关的单位产出能源消耗是负相关的，且在1%的水平下非常显著。

图1 因变量拟合诊断图

数据来源：世界投入产出数据库WIOD(www.wiod.org)。

表1 中国制造业价值链上游化与能源环境、资本密集度和劳动报酬回归结果

续表1

VariableDFParameterEstimateStandardErrort ValuePr>|t|VarianceInflationlog(eudva)10.111680.08151.370.17221.895log(eudgo)10.3523430.12212.890.00441.354Log(euerdva)10.4473690.09674.630.00131.425Log(euerdgo)10.2736100.08713.140.00201.796Log(lab)10.5107230.24532.080.03891.658Log(cap1)10.241190.07253.330.00111.796Log(cap2)11.0834420.03562.350.02011.371

数据来源：世界投入产出数据库WIOD(www.wiod.org)。

综合来看，在5%的显著性水平下，中国制造业价值链上游化与单位产值的空气排放量、单位产值的能源消耗量、排放相关的单位增加值能源消耗量显著正相关，而与单位增加值的空气排放、单位增加值的能源消耗显著负相关。另一方面，在5%的显著性水平下，中国制造业价值链上游化与资本存量与工资总额的比值、平均劳动报酬显著正相关；而与资本支出与工资的比值在1%的显著性水平下负相关。

总之，单位增加值的空气排放量与单位增加值的能源消耗量对中国价值链上游化约束不强，而单位产值的空气排放量与单位产值的能源消耗量对中国价值链上游化约束较强，与排放相关的单位增加值能源消耗量、与排放相关的单位产值能源消耗量对中国价值链上游化有显著的约束。

四、结论与对策建议

(一)结论

通过实证分析可以看出，中国制造业价值链上游化与单位增加值的空气排放是负相关的，且不显著，而与单位产出的空气排放是正相关的，并且在1%水平下非常显著，说明单纯从产值数量上来看，中国制造业与空气排放的具有正相关的关系，但从增加值效率上来看，中国制造业价值链上游化与空气排放呈不显著的负相关关系。

中国制造业价值链上游化与单位增加值的能源消耗是负相关的，且不显著，而与单位产出的能源消耗是正相关的，并且在1%的水平下非常显著；中国制造业价值链上游化与排放相关的单位增加值能源消耗是正相关的，并且在1%的水平下非常显著，而与排放相关的单位产出能源消耗是负相关的，且在1%的水平下非常显著。说明单从产值数量上来看，中国制造业价值链上游化与能源消耗具有显著的正相关关系，而与20种能源使用相关排放的单位产出呈显著负相关关系；从增加值效率上来看，中国制造业价值链上游化与单位增加值的能源消耗具有不显著的负相关关系，而与20种能源使用相关排放的单位增加值呈显著正相关关系。

总体来看，单位增加值的空气排放量与单位增加值的能源消耗量对中国价值链上游化约束不强，而单位产值的空气排放量与单位产值的能源消耗量对中国价值链上游化约束较强，与排放相关的单位增加值能源消耗量、与排放相关的单位产值能源消耗量对中国价值链上游化有显著的约束。

(二)对策建议

1.强化低能耗和环保意识，大力推进产业低碳化。通过能源环境约束下制造业上游化的分析可以看出，中国制造业低碳经济发展水平总体不高。为了促进我国制造业的低碳经济发展，尽早实现产业低碳化，一方面，应树立低碳经济、低碳发展的意识，深刻认识低碳经济的内涵；另一方面，行业发展低碳经济应以能源结构的优化、能源利用效率的提高为重点，可从产业结构的优化以及产业链、价值链上游化移动的战略高度准确定位，提高能源利用效率，从源头上解决中国制造业能源环境约束问题*唐德才、仲凤霞、沈子琦：《我国制造业低碳经济发展状况评价分析》，《商业研究》2013年第5期。。

2.加大科技研发力度，完善能源环境数据监测和追踪。制造业质量和经济价值是工程师的核心任务，但在技术上应考虑可持续发展。一方面，应充分利用新的优化建模和算法改进传统的制造工艺材料，优化制造过程控制决策，制造更多能源环境消耗低的产品，提高再制造产品的质量；另一方面，缺乏能源环境数据监测和追踪阻碍了生命周期分析的发展制造，使得先进制造工艺和传统制造工艺之间“无缝链接”难度加大。工业4.0是目前制造业自动化和数据交换的趋势技术，充分利用智能制造业和工业4.0的能源环境数据，深入分析制造业生命周期，可以为传统制造工艺转变成先进制造业工艺更好地决策。先进的制造工艺改进应该是处理过程参数优化，应该涵盖与制造相关的所有企业功能并且贯穿整个供应链。更好地理解先进的制造工艺将有助于刺激供应连锁合作伙伴共同致力于改善可持续性。