湖南省制造业绿色全要素生产率评价及影响因素研究

袁宝龙 ，王 欢 ，李 琛

（1.中南林业科技大学 商学院， 湖南 长沙 410004；2.中南大学 商学院， 湖南 长沙 410083）

习近平在2018年全国生态环境保护大会上强调，绿色发展是构建高质量现代化经济体系的必然要求。绿色发展已成为湖南省破解资源、环境约束的必然选择，更是湖南省制造业转型升级的重要方向。然而，湖南省制造业发展正面临着多重压力：其一，资源与能源供需矛盾突出。能源利用结构单一、对外依赖度较大始终是湖南省能源供给的基本面。以电力为例，水电和火电是电力供应的主要来源，占比90%以上，为维持目前供给水平，每年还需从外省进口煤炭2000万吨左右，能源自给尚需时日；其二，生态环境约束趋紧。废水、废气和固体废弃物排放量居高不下。2017年10 月下旬至11月上旬湖南出现大范围、持续性雾霾天气。因此，提高制造业绿色全要素生产率（Green Total Factor Productivity，GTFP）是关系湖南省制造业健康持续发展和生态安全的紧迫而重大的战略任务。

那么，当前湖南省制造业的GTFP水平如何？GTFP发展的内在动力是什么？影响湖南省制造业GTFP的外部因素有哪些？不同类型的环境规制对湖南省制造业的GTFP影响是否存在差异？目前还鲜有研究针对湖南省制造业进行实证研究。本文基于这些问题，首先，使用超效率DEA模型评价湖南省制造业的GTFP，并利用Malmquist指数模型分析GTFP的技术变化和效率变化；其次，构建计量回归模型，利用系统广义矩估计法分析影响湖南省制造业GTFP的因素。本文这一研究有助于科学判断湖南省制造业的绿色发展水平，准确把握促进湖南省制造业绿色发展动力，为政府推动制造业绿色发展提供决策支持。

本文的学术贡献包括两个方面：其一，本文首次评价了湖南省制造业GTFP水平。从现有研究来看，主要以中国省域或工业行业的评价为主，注重从全国范围内进行研究，而湖南省作为国家两型社会改革试验区，自2008年获批以来湖南省制造业的绿色发展水平如何，目前尚未有研究进行评价和分析。本文这一研究既是对现有关于GTFP评价文献的补充，也有助于为湖南省产业绿色发展提供决策依据。其二，本文将环境规制划分为命令-控制型、市场型和自愿型三种，探讨其对湖南省制造业GTFP的差异化影响。现有研究主要以单一指标来测量环境规制，而对于湖南省来说，已在命令-控制型、市场型、自愿型环境政策领域进行了系列改革创新，尤其是在资源能源价格、排污费、排污权交易领域进行了多种改革试验，但是，改革创新的效果如何，目前尚未有实证进行研究。本文这一研究有助于检验环境规制政策改革创新的实施效果，也为如何促进湖南制造业GTFP提供了决策依据。

一、文献综述

（一）GTFP评价研究

目前，关于GTFP的评价文献较多，主要从两个层面展开研究：其一，评价区域GTFP，研究结果普遍发现中国省域GTFP呈递增趋势，技术进步是其增长的内在动力。例如，王兵和刘光天研究发现，中国省域1999—2012年绿色全要素生产率平均增长1.33%[1]。Liu等研究发现，中国的绿色全要素生产率年均增长2.02%，而且近期增速有所下降，技术进步是绿色全要素生产率增长的主要动力[2]。Tao等以中国主要城市群为例，研究发现技术进步是城市群绿色全要素生产率增长的主要动力[3]。Xing等以长江经济带为例，研究发现，2000—2014年绿色全要素生产率呈递增趋势，而且具有明显的区域差异性[4]。

其二，评价中国产业GTFP。例如，李玲和陶锋以19个污染密集型行业为例，研究发现规模效率对绿色全要素生产率的促进作用大于技术进步[5]。李斌等研究发现，中国工业2001—2010年的绿色全要素生产率呈下降趋势[6]。Chen和Golley以中国工业行业为例，研究发现，1980—2010年工业绿色全要素生产率较低，工业行业尚未实现绿色可持续发展[7]。Li和Lin以中国36个工业行业为例，研究发现，在不考虑CO2排放的情况下，工业全要素生产率将被高估[8]。Feng等以中国有色金属行业为例，研究发现该行业的绿色全要素生产率年均增长11.52%，其中技术进步是促进绿色全要素生产率的关键动力，而规模效率和纯技术效率是阻碍有色金属行业绿色发展的主要因素[9]。Zhu等以中国采掘业为例，利用全局DEA方法研究发现，1991—2014年中国采掘业的绿色全要素生产率提高了71.7%，技术进步是主要的贡献者，规模效率和管理效率低下是阻碍绿色全要素生产率的主要因素[10]。

（二）GTFP的影响因素研究

目前，关于GTFP的影响因素研究主要研究从三个层面展开：其一，研究发现创新是促进GTFP的主要因素。例如，万伦来和朱琴研究发现，R&D投入能够促进中国工业绿色全要素生产率[11]。葛鹏飞等研究发现，基础创新和应用创新能够促进“一带一路”国家的绿色全要素生产率[12]。刘芳芳等研究发现，经济增长与碳排放已呈脱钩关系，技术进步是降低碳排放的主要因素[13]。

其二，研究发现贸易及外商直接投资是影响GTFP的主要因素，但研究结论并不一致。例如，杨世迪和韩先锋研究发现，贸易自由化能够促进中国省域绿色生产率增长[14]。但是，齐绍洲和徐佳研究发现，贸易开放对“一带一路”国家的绿色全要素生产率具有负向作用[15]。胡琰欣等研究发现，外商直接投资对中国省域绿色生产率具有长期促进效应[16]。Lin和Chen研究发现，要素市场扭曲对中国绿色全要素生产率具有显著的抑制作用[17]。

其三，研究发现环境规制或政策是影响GTFP 的主要因素。这一领域主要从区域和行业两个层面展开，例如，Zhang等以中国地区工业面板数据为例，研究发现公众参与型环境规制对东部地区绿色全要素生产率的促进作用大于中、西部地区[18]。Li和Wu以中国273个城市为例，研究发现环境规制对地区绿色全要素生产率具有促进作用，但是环境规制抑制了企业的原始技术创新[19]。Xie等以中国省级面板数据为例，研究发现命令-控制和市场型环境规制对绿色全要素生产率具有非线性促进作用[20]。

另外，Li和Lin以中国制造业为例，研究发现能源节约政策对制造业绿色全要素生产率的作用尚未达到最优水平[21]。袁宝龙和张坤以中国制造业为例，研究发现环境规制仅促进了重度污染行业的生态效率[22]。Wang和Yuan研究发现，大气污染控制强度对生态全要素能源效率具有抑制作用，在高污染行业中，所有制结构对二者之间的关系具有正向调节作用[23]。袁宝龙以中国制造业为例，研究发现环境规制能够促进制造业环境绩效[24]。

二、模型构建

（一）湖南省制造业GTFP评价模型

数据包络分析法（DEA）是评价投入—产出效率的主要工具，该方法是非参数前沿面分析，无需估计准确的生产函数，也不用对各指标集成过程中权重的分配进行精确估计，是一种通过数据本身获得投入和产出的权重。本文评价的对象是湖南省制造业的GTFP，对政策制定者而言，行业产出在短期内是很难控制，但是对投入要素可以施加控制。同时，传统的DEA模型求解得出的效率值范围为[0，1]，对于效率值为1的有效决策单元不能进一步比较效率值的高低。因此，为了进一步比较不同行业之间GTFP的高低，本文采取投入导向超效率DEA模型评价湖南省制造业GTFP水平[25]，如式（1）所示。

其中，m表示每个决策单元的投入种类，q表示每个DMU的产出种类，n表示决策单元的个数，ρ为湖南省制造业GTFP值。xij表示第j个决策单元的第i种投入，yrj表示第j个决策单元的第r种产出，S-表示投入的松弛变量，S+表示产出的松弛变量。本文将各行业的能源消费、资本投入、劳动力投入作为投入指标；将各行业的CO2排放量作为非期望产出指标，将各行业的总产值作为期望产出，具体如表1所示。

（二）Malmquist指数模型

为了进一步探讨湖南省制造业GTFP的变化，本文使用Malmquist指数模型分析GTFP的总体变动情况、效率变化情况和技术变化情况。本文将Malmquist指数分解为两个方面[26]：一是效率变化（Eff i ciency Change，EC），效率变化主要被评价的DMU与“领先”DMU相比，投入产出比例的变化，二是技术变化（Technological Change，TC），技术变化主要反映整个行业生产前沿面的变动情况。效率变化和技术变化的值可以大于1、小于1或等于1，分别表示效率同上一年相比改进、下降或不变。

假 定xt，yt和xt+1，yt+1分 别 表示 被 评 价DMUk在时期t和t+1的值，从时期t到t+1的Malmquist指数表示为：

其中，Et(xt,yt)和Et+1(xt+1,yt+1)分别是DMUk在两个时期的效率值，则效率变化如式（3）所示，技术变化如式（4）所示：

Malmquist指数可以分解为效率变化和技术变化两部分：

（三）计量回归模型

为了深入考察影响湖南省制造业GTFP的因素，本文构建以下计量回归模型。

其中，gtfpit为第i个制造业部门第t期的GTFP值，各行业的GTFP值由超效率DEA模型计算得出；cerit、merit、verit分别代表命令 -控制型、市场型和自愿型环境规制，其中，命令-控制型环境规制利用湖南省工业建设项目“三同时”环保投资额来衡量，市场型环境规制利用湖南省排污费征收额来衡量，自愿型环境规制利用湖南省环境信访数量来衡量；fdiit为第i个制造业部门第t期的外商投资水平，采用大中型企业外商和港澳台投资权益数据来衡量，投资权益越高，表明该部门的外商投资水平越高；zcfzit为第i个制造业部门第t期的行业资产负债情况，采用各细分行业资产负债率来衡量；zcgxit为第i个制造业部门第t期的行业盈利能力，采用各细分行业资产贡献率来衡量，资产贡献率越高，表明该部门的盈利能力越高；gdpit为第i个制造业部门第t期的行业规模，采用制造业各行业总产值的数据来衡量。各变量的定义与计算方法如表2所示。

表2 本文计量回归模型各变量的定义

三、数据来源与处理

（一）行业划分

国民经济行业分类（GB/T 4754-2011）将湖南省制造业两位数产业分为31个部门， 2011年之后，制造业行业中还统计了废气资源综合利用业和金属制品、机械和设备修理业。《中国环境统计年鉴》与交通运输产业相关的只有交通运输设备制造业。因此，为了数据统计分析的便利，本文在国民经济行业分类的基础上，结合《湖南省统计年鉴》等相关统计资料的行业分类，将湖南省制造业划分为28个细分部门，如表3所示。

表3 样本产业名称及代码

（二）数据来源

本文使用的数据涉及2010—2016年湖南省制造业28个细分行业，主要指标和变量的数据来源如下：各行业的能源消耗数据来自《湖南省统计年鉴》中的“主要能源按工业行业分组消费量”；各行业的CO2数据需要根据IPCC提供的计算方法进行计算获得；各行业的资本投入、劳动力投入、行业总产值、外商直接投资（FDI）、行业盈利能力、行业资产负债率等数据来自《湖南省统计年鉴》。湖南省制造业GTFP评价模型中各指标的描述性统计量如表4所示。计量回归模型各变量的描述性统计结果如表5所示。

（三）数据处理

由于CO2排放数据在统计年鉴中并未直接统计，本文利用IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）提供的国家温室气体清单指南中CO2排放量计算方法进行计算。首先，需要测算各种能源类型的CO2排放系数，可以通过各种燃料的平均低位发热量、碳排放因子、CO2转换系数、碳氧化率、能源折标准煤系数等参数进行测算（参考IPCC＜2006＞测算方法）；其次，利用各行业各种能源消费量乘以CO2排放系数，即可得到该行业的CO2排放量，如式（7）所示。

C为制造业行业部门能源消耗产生的CO2排放总量，j表示《湖南省统计年鉴》统计的16中能源形式，Ej为第j种能源转化成标准煤之后的消耗量，fj表示第j种能源的CO2排放因子。j表示《湖南省统计年鉴》统计的16中能源形式，分别为原煤、洗精煤、其他洗煤、煤制品、焦炭、其他焦化产品、焦炉煤气、高炉煤气、天然气、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、其他石油制品。

表4 湖南省制造业GTFP评价模型中各指标的描述性统计量

表5 计量回归模型各变量的描述性统计量

四、实证结果分析

（一）湖南制造业GTFP评价结果

本文运用MyDEA0.91β软件计算得到湖南省制造业28个细分行业的GTFP值，具体结果如表6所示。总体来看，湖南省制造业2010-2016年的GTFP呈递增趋势（如图1所示），即由2010年的0.511上升为2016年的0.553，增长了4.3%。尽管2010—2016年湖南省制造业GTFP有所提高，但GTFP值还未超过1，表明湖南省制造业GTFP整体处于较低水平。

从湖南省制造业28个细分行业来看（如图1所示），2010—2016年期间，各行业的GTFP平均值并未超过1，这表明湖南省制造业“十二五”以来绿色发展水平并不高。但是，相对而言，GTFP相对较高的行业主要包括石油加工业、烟草制品业、黑色金属制品业、文教体育用品业、有色金属制品业等，GTFP相对较低的行业主要包括皮革制品业、服装纺织品业、纺织业、通信设备制造业。

为了更好地分析湖南省制造业GTFP的变化趋势，本文运用2010—2016年湖南省制造业28个行业的面板数据，利用Malmquist指数模型计算行业的效率变动值（如表7所示）。

总体来看，2010—2016年期间，湖南省国制造业Malmquist指数均值为1.051，其中年均增长率为5.11%。从Malmquist指数分解来看，技术变化年均增长率为12.65%，效率变化年均增长率为-5.68%，这表明湖南省制造业GTFP的提高主要依赖于技术进步的动力，而效率的降低是阻碍湖南省制造业GTFP的主要内部因素。其中，烟草制品业、文教体育用品业、石油加工业、通信设备制造业、纺织服装业、仪器设备制造业和专用设备制造业的Malmquist指数增长率相对较高，均在10%以上，相反，木材加工业、皮革制品业、农副产品加工业、家具制造业、非金属矿业、化学原料制品业和通用设备制造业等7大行业的Malmquist指数增长率为负值。

表6 湖南省制造业2010-2016年GTFP值

图1 2010-2016年湖南制造业细分行业GTFP变化

表7 2010-2016年湖南省制造业28个细分行业年均Malmquist指数及其分解

湖南省制造业2010—2016年Malmquist指数的发展动态如表8所示。总体来看，除2014—2015年之外，湖南省制造业Malmquist指数值均大于1，表明湖南省制造业GTFP总体呈递增趋势。从分解因素来看，2010—2011、2011—2012、2012—2013、2013—2014、2014—2015年 的 效率变化为递减趋势，增长率分别为-10.16%、-5.23%、-16.78%、-2.27%、-8.44%，2015—2016年的效率变化呈递增趋势，增长率为8.84%；2010—2016年的技术变化为递增趋势，增长了12.65%。综合而言，2010—2016年湖南省制造业Malmquist指数的增长主要由技术变化引起。

表8 湖南省制造业各年份平均Malmquist指数及其分解

（二）计量回归结果

1. 数据的平稳性分析

在进行计量回归分析之前，首先对数据进行平稳性检验。本文采用Levin，Lin和Chu（LLC）、ADF-Fisher、IPS检验三种方法进行单位根检验，检验结果显示所有变量都是一阶平稳序列（表9）。

表9 单位根检验结果†

2. 计量回归结果分析

表10是对方程（6）的估计结果。为了避免内生性问题，检验湖南省制造业GTFP的动态特征，本文使用系统广义矩估计（SYS-GMM）法进行回归。检验结果发现，AR（1）拒绝原假设而AR（2）接受原假设，其统计量不显著也说明了残差项不存在二阶序列相关的原假设成立，同时，Sargan检验接受原假设，表明工具变量并不存在过度识别约束。为了消除异方差的干扰，本文对变量取对数后回归。进一步考察方差膨胀因子，结果显示所有解释变量的VIF值均不超过10，表明本文选取的解释变量不存在严重的多重共线性问题。

表10中的模型（1）是命令-控制型环境规制对湖南省制造业GTFP的计量回归结果。命令-控制型环境规制对湖南省制造业GTFP的估计系数为-0.037，且在1%的水平下显著，表明以行政命令为主的环境规制对湖南省制造业GTFP具有显著的抑制作用。模型（2）是市场型环境规制对湖南省制造业GTFP的计量回归结果。市场型环境规制对湖南省制造业GTFP的估计系数为0.514，且在1%的水平下显著，表明以排污费为主的环境规制对湖南省制造业GTFP具有显著的促进作用。模型（3）是自愿型环境规制对湖南省制造业GTFP的计量回归结果。自愿型环境规制对湖南省制造业GTFP的估计系数为0.168，且在1%的水平下显著，表明以环境信访为主的自愿型环境规制对湖南省制造业GTFP具有显著的促进作用。由此可见，环境规制能否促进GTFP与规制工具的异质性紧密相关，在以湖南省制造业为样本的研究中，只有市场型和自愿型环境规制显著促进了制造业GTFP。

表10 环境规制对GTFP的计量回归结果†

表10中的模型（4）是其它变量对湖南省制造业GTFP的估计结果。GTFP滞后一期对当期的估计系数为0.094，且在1%的水平下显著，表明湖南省制造业的GTFP具有正向累积效应。外商直接投资对湖南省制造业GTFP的估计系数为0.010，且在1%的水平下显著，表明湖南省在制造业领域引进的外商投资能够促进本地行业的GTFP。资产负债率对湖南省制造业GTFP的估计系数为-0.093，且在1%的水平下显著，表明行业资产负债率显著抑制了湖南省制造业的GTFP。盈利能力对GTFP系数为0.171，且在1%的水平下显著，表明行业盈利能力能够显著促进湖南省制造业GTFP。行业规模对湖南省制造业GTFP的估计系数为0.224，且在1%的水平下显著，表明行业规模对湖南省制造业GTFP具有显著的促进作用。

五、研究结论与政策启示

（一）结论

第一，总体来看，湖南省制造业GTFP呈递增趋势，但是仍处于相对较低的水平。分行业来看，GTFP相对较高的行业主要包括石油加工业、烟草制品业、黑色金属制品业、文教体育用品业、有色金属制品业等；GTFP相对较低的行业主要包括皮革制品业、服装纺织品业、纺织业、通信设备制造业。

第二，湖南省制造业Malmquist指数年均增长率为5.11%，技术变化年均增长率为12.65%，效率变化年均增长率为-5.68%，表明湖南省制造业GTFP的提高主要依赖于技术进步的动力，而效率的降低是阻碍湖南省制造业GTFP的主要内部因素。分年度来看，2010—2011、2011—2012、2012—2013、2013—2014、2014—2015年的效率变化为递减趋势，2015—2016年的效率变化呈递增趋势；2010—2016年的技术变化为递增趋势。

第三，命令-控制型环境规制对湖南省制造业GTFP具有显著的抑制作用，市场型和自愿型环境规制对湖南省制造业GTFP具有显著的促进作用。由此可见，在以湖南省制造业为样本的研究中，只有市场型和自愿型环境规制显著促进了湖南省制造业GTFP。另外，外商直接投资、行业盈利能力、行业规模能够显著促进湖南省制造业GTFP，但是行业资产负债率显著抑制了湖南省制造业的GTFP。

（二）政策启示

第一，技术进步是促进湖南制造业绿色发展的重要动力，因此提高制造业企业低碳环保技术自主创新能力是解决湖南省制造业绿色发展困境的重要途径。湖南省应不断强化制造企业的低碳环保技术研发的主体地位，鼓励制造业企业自身加大低碳环保技术的改造和研发投入，尤其在非金属矿业、化学制品业、黑色金属业、造纸制品业、纺织业等行业中加快建设一批低碳环保技术创新平台。

第二，市场型和自愿型环境规制能够促进制造业GTFP，因此，加快完善湖南省市场型环境规制政策，积极探索更为高效的排污权交易机制、资源价格机制和环境税收机制，利用价格机制和市场交易机制促进制造业企业环境负外部性成本内部化。进一步拓展以生态标识、环境质量认证、公众参与等自愿型环境保护机制，充分发挥社会力量的辅助作用，共同引导制造业向绿色发展转型[27]。

第三，加快对外开放力度，充分利用湖南省的科技优势和产业特色，积极引进外商直接投资，主动承接来自沿海地区和国外的清洁型产业，加速利用外资对本地制造业进行工艺改造和技术创新。加快产业结构转型升级，充分利用互联网、大数据和智能制造技术提高制造业附加值和盈利能力，促进制造业期望产出的提高。围绕优势特色产业链，加快制造业行业的并购，提高行业集中度，释放制造业发展的规模效益。

第四，加快修订行业环境保护标准、环保立法，充分利用大数据技术实现对制造业企业资源消耗和污染物排放的有效监测，为环境保护标准和相关制度设计提供准确的决策依据。加速湖南省制造业去杠杆的力度，降低制造业资产负债率。