研发投资对经济增长影响——基于异质性研发部门的动态CGE分析

郑钦月，王 铮,3，刘昌新，王利赞

(1.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190； 2. 中国科学院大学, 北京 100049； 3.华东师范大学 地理信息科学教育部重点实验室，上海 200062)

一、问题提出及文献综述

技术创新和技术扩散是推动生产率提高的重要引擎，也是中国能否跨越“中等收入陷阱”的决定性因素。十九大报告指出“创新是引领发展的第一动力”，国务院政府工作报告中也多次强调“以创新引领实体经济转型升级”。研发投资驱动技术创新进而刺激经济增长，已成为国家经济稳定发展的工作重点，其重要性不言而喻。中国在进入21世纪后，逐步加大了研究发展的投入力度，研发经费投入年复合增长率达18.8%。2017年经费投入强度(与GDP比)达到2.12%，研发投入规模仅次于美国，位居世界第二。但根据世界知识产权组织发布的2017年全球创新指数，中国排名仅为第22位。明确研发投资对宏观经济的作用机制，是保证科技政策方向和力度的前提，也是彻底解决研发经费使用效率问题的必要条件。

Arrow[1]、Lucas[2]、Romer[3]发展并完善了研发为基础的内生增长理论，从理论上支持了技术要素对经济产出的作用。从知识生产角度，研发活动可以生产新的知识，知识存量是技术进步的体现[3]，且高知识存量意味着对外部知识更强的吸收能力[4]。新增长理论的研发模型认为，研发活动能够促进水平创新即产品种类的增多和垂直创新即产品质量的提升[5]，同时驱动产品产量增加和产品成本下降[6]，提高劳动和资本的边际产出，进而加速经济增长。同时，技术变化对劳动者报酬增加有积极贡献，工资是居民收入的主要来源，因此研发活动能够改善居民福利。如考虑国际贸易，技术积累的差异是各国比较优势形成的潜在原因[7]，研发活动通过增强产品国际竞争力而刺激出口和总产出。从产业层面来看，不同产业获取知识的方式不同[8]，因此各产业的技术进步速度不同[9]，研发对不同产业的影响程度也有差异[10]。消费者对各产业产品的需求弹性不同，当收入或价格改变时，各产业消费量的变化程度不同，所以研发驱动下各产业消费和产出的增长速度也不同。同时，生产要素从生产率低的产业部门向生产率高的产业部门流动[11]，研发推动劳动力和资本在不同产业部门间重新分配[12]，这进一步扩大了研发对不同产业经济影响的差异。

研发经费由两类异质的研发部门分别执行，一类是以研究机构、高等院校为主体的公共研发部门，另一类是以企业为主体的私人研发部门。2016年中国私人研发部门的研发投资占总研发投资比重达到77.5%，已经远超55%的国际平均水平。研发投资的使用效率与其执行部门密切相关。公共研发部门承担人类认知自然现象和规律、获取新知识和方法的使命[13]，其经费主要来自政府，侧重于基础研究和应用研究。而私人研发部门主要以企业利益为导向，依托基础研究和应用研究的成果，创造新品并优化工艺[14]，其经费主要来自企业自身，研究项目类型集中在试验发展。公共研发部门是基础研究的主要承担机构，由未知驱动而非利益驱动，其成果可预见性低、独占性低且回报期长[15]。但基础研究的成功可以带来重大创新，且基础研究成果是市场应用的必要前提[9]，尤其新兴产业的兴起更是依赖相关领域的基础研究支持。柳御林[15]认为美国创新能力的领先，主要得益于20世纪基础研究的巨大投入。Nelson[16]将基础研究的产出视为公共品，但其扩散取决于知识获取方的理解能力[17]。而对于私人研发部门，一般认为研发是企业追求长期利润的自发性行为，旨在得到市场应用性强且能短期回报的成果。研发活动是工艺改进和新产品开发的必由之路，研发产出帮助企业扩展产品种类，增加产品产量，提升产品质量，降低生产成本[18-19]。随着时间推移，生产效率高的产品将逐渐替代生产效率低的产品，市场竞争、用户需求、企业未来潜力成为企业创新的动力和目的[20- 21]。但从熊彼特 “毁灭式创新”理论出发，市场的不确定性、研发的高成本、研发投入对产出的滞后性、知识的非竞争性也使得创新充满风险，可能对经济有负向效应[22-23]。

两类异质性研发部门执行的研发投资，由于上述研究目的和实施方案的不同，导致了对部门产出、居民福利、产业结构等各个经济层面的不同影响。而目前鲜有文献对比分析两类研发部门对研发经费执行效率的差异，所以亟待一套综合方法进行研究，为决策部门优化研发投资分配提供实证支持。同时，不同产业的研发投资回报率不同，产业间存在投入产出的关联关系[24]，其科技政策不能“一刀切”，理解研发投资对各产业的不同影响，是制定最优政策的前提。

众多国内外经验性研究印证和测算了知识资本和宏观经济的联系[25- 26]。研发投资作为支持知识资本积累的重要投入要素，学者利用协整分析[27]、平滑转换回归[28]、灰色关联度[29]等多种计量方法检验了研发投入对经济增长的提升作用。以上研究均将研发投资作为一个整体，少部分研究关注了某一类研发投资执行部门。严成樑[30]、罗亚非等[31]、钟卫等[32]分别对政府科技投资、高校研发投入、企业开发费用与经济产出的关系进行了实证分析。但目前鲜有分析不同研发经费执行部门对宏观经济影响的对比研究。而研发执行部门的异质性体现在研发目的、活动类型、研发效率的不同，进而导致对经济影响的差异。因此，区分不同研发执行部门的经济影响，对进一步准确刻画科技投入对产出的拉动有十分重要的意义，也是更有效制定科技政策的基础。同时，以上文献一定程度上明确了研发投资对宏观经济的影响，但受研究方法限制，仅限于论证研发投入对某些经济变量的影响，难以反映经济各层面受到的冲击，更无法顾及产业间的联动效应和公共与私人研发部门间的相互作用。技术对经济的推动是系统过程，其影响作用于经济系统的各个环节，需要一套综合分析方法进行解释[33]。

针对上述问题，本文构建了19部门的动态可计算一般均衡模型，并改进了Cobb-Douglas生产函数，使其能够区分公共知识资本和私人知识资本投入要素，并嵌入CGE模型来进一步得到对经济各层面的影响结果。

二、模型构建与数据来源

国外用CGE方法开发的经济政策模拟器有美国普渡大学的GTAP体系和澳大利亚Monash大学的Monash体系。本文采用的模拟器为在CGE模型体系下自主研发的政策模拟系统，数据收集、模型构建、系统实现均为自主研发。本文构建的中国区域动态研发CGE模型，基于社会核算矩阵均衡建模方法[36]。该CGE模型包含19个产业部门， 产业部门的划分主要考虑行业特点和数据连接。模型包括国内、国际2个产品市场，劳动力、实物资本、知识资本3种要素，居民、企业、政府、国外4个经济主体。

图1展示了本文CGE模型的主要框架。首先，在产品市场层面，国内企业的产出供给国内市场或出口到国外市场，本文用CES(Constant Elasticity of Substitution)函数形式表示两者的替代关系。在满足价值量出清的同时最大化企业利润，以此确定国内生产产品投放于国内市场和国外市场的比例。同理，国内消费者可以选择国内生产产品或进口品，以最小化成本为目标，采用相似的方法处理国内生产产品和国外进口品的比例。进出口函数参数的取值参考Zhai和Hertel[37]的工作。其次，在要素市场层面，劳动力和实物资本在各产业的分配，分别受工资率和资本回报率影响。最后，针对各类经济主体而言，政府收入来源为各项税收，包括居民和企业的所得税、商品进口关税、间接税。企业收入来源为资本性收入和出口退税。居民收入来源为工资性收入、资本性收入、转移支付。限于篇幅限制，本文着重介绍涉及研发投资的部分。

本文在Romer[38]的研发增长模型基础上，参考吴静[39]与Buonanno[40]关于知识资本的方程。改进后的生产函数，可以区分公共研发部门知识资本和私人研发部门知识资本(方程1,2)。增加值VA受劳动力L、实物资本存量K、知识资本存量Z驱动。其中为区分公共研发投资和私人研发投资对经济影响，本文将知识资本存量分为公共研发部门的知识资本存量ZG和私人研发部门的知识资本存量ZV。根据Arrow[1]干中学的思想，工人在生产活动中的经验累积会带动工艺的进步，本文模型中将私人研发部门知识资本产出弹性和劳动资本产出弹性紧密联系在一起。知识资本存量的积累主要依赖上一期研发经费的投入，根据《2013年中国科技统计年鉴》，企业研发经费中92%为规模以上工业企业执行，所以本模型中，私人研发部门的研发活动近似仅体现在工业。

对农业、建筑业、服务业，知识资本主要由公

共研发投资驱动，增加值可表示为：

(1)

对工业，知识资本由公共研发投资和私人研发投资共同驱动，增加值可表示为：

(2)

模型通过研发经费投入、实物资本积累、劳动力结构调整连接前后两期，实现动态化。对实物资本，t+1期第j个部门的实物资本存量Kj,t+1等于t期的实物资本存量Kj,t扣除折旧部分后加上t期实物资本投资额Isj,t。同理对于知识资本，t+1期第j个部门的公共知识资本存量ZG,t+1、私人知识资本存量ZVj,t+1，分别等于t期的公共知识资本存量ZG,t、私人知识资本存量ZVj,t，扣除折旧部分后，分别加上t期公共研发投资RG、私人研发投资RV(方程3-5)。

利用稻草秸秆为主料的内置式反应堆技术能有效的提高棚内温度、地温和二氧化碳浓度，从而加快植株的生长发育，提高作物品质，亩产量提高10%以上，是设施农业生产值得推广应用的一项好技术。

Kj,t+1=Isj,t+(1-δj)Kj,t

(3)

ZG,t+1=RG,t+(1-δjG)ZG,t

(4)

ZVj,t+1=RVj,t+(1-δjV)ZVj,t

(5)

模型基年为2012年，数据来源于依据《2012年中国投入产出表》编制的2012年社会核算矩阵(Social Accounting Matrix, SAM)。研发投资数据取《中国科技统计年鉴》的R&D经费内部支出；各项税收取自《中国统计年鉴》的财政数据；劳动力数据来自《中国劳动统计年鉴》，其中制造业劳动力根据城镇单位就业人数估算；农村和城市居民工资性收入、资本性收入及政府对居民转移支付，根据《中国统计年鉴》中对居民家庭情况的调查，按比例计算而得；国外投资者收益，运用《中国统计年鉴》资金流量表国外部门财产收入的来源与运用之差计算。其他无法直接从年鉴中获得的数据，如企业的资本收入、国外储蓄等作为余项处理，居民工资率、进口品和出口品的世界价格指数等采用校准法计算。知识资本存量初值和实物资本存量初值，用永续盘存法计算[35]。本文模拟时段为2013-2025年。

图1 研发CGE模型框架图

三、情景设计和模拟结果

为考察研发投资对宏观经济和产业经济的影响，并进一步对比公共研发部门和私人研发部门的研发投资对经济增长拉动效应的差异。本文设定了三种情景，①基准情景，此情景中研发经费投入强度按照基准年的实际情况设定。②公共情景，此情景用来模拟公共研发部门研发投资对经济的影响。此情景中，在基准年公共研发部门研发投资相比基准情景增加1%。③私人情景，此情景用来模拟私人研发部门研发投资对经济的影响。此情景中，在基准年私人研发部门研发投资相比基准情景增加1%。根据模拟结果观察公共情景和私人情景各经济变量相对于基准情景的动态变动情况。

(一)对经济整体影响

表1呈现了增加公共研发部门或私人研发部门投资的两种情景下，中国各宏观经济变量相对同期基准情景的变动。结果显示研发投资可以显著提升经济产出，这与Guellec[41]、李兵等[26]的研究结论一致。研发投资对经济的积极影响会随着时间推进逐渐减弱，且整体上公共研发部门的研发投资比私人研发部门的研发投资对经济的拉动效果更明显。增加1%的公共部门研发投资，至2025年的年均GDP相对基准情景提高0.029%。增加1%的私人研发部门研发投资，对年均GDP的提升效果为0.005%。研发投资的加大使得研发部门有更多的经费聘用有更高知识水平的研发人员，采购更先进的科研设备探索新产品和新工艺，或引进和吸收外部技术。通过技术创造和技术复制使得研发部门技术水平提升，进而促进生产率，推动成本曲线右移动，提高劳动资本和实物资本的边际回报率。关于联想集团的案例研究也说明了上述过程[42]。一方面，研发投资直接带动了经济产出的增长，另一方面，总产出增加后，下一期的实物资本投资和研发投资基数增多，能够进一步刺激经济增长，形成良性循环。

同时，得益于工艺的改进，产品质量更高、产出更加多元化、生产成本更低，从而刺激国内消费的增加。公共情景和私人情景下，总需求的年均涨幅分别为0.021%和0.008%。研发活动的增多，也使得国内产品有更强的比较优势，在国际市场更具竞争力，进而吸引大量的海外订单，拉动出口的增加[43]。如表1所示，两种情景对比下，研发投资对出口的拉动效应在私人情景下衰减得更快。其原因在于技术的非排他性和非竞争性，私人研发部门的研究成果相比于比公共研发部门的研发成果，其技术复制门槛更低。企业的技术优势在较短时间内被国外同行追赶，使得技术优势消失[44]，最终导致私人研发部门投资对出口的冲击效应迅速减弱。

模拟结果显示，公共研发部门的研发投资产出弹性高于比私人研发部门，两类研发投资对GDP影响的差距尤其明显，达到五到七倍。这与Amon等[45]，Akcigit等[46]得到基础研究比应用研究对经济增长贡献更大的结论相似。同等幅度研发投资冲击下，研发经费投入在公共研发部门可以获得更大的经济回报。Bush[47]提出基础研究、应用研究、产品开发的线性创新模式，公共研发部门承担的基础研究是私有研发部门试验发展研究项目的前提。企业技术应用所依赖的基础性原理和产业核心技术的突破，均依赖于基础研究的投入[15]。实证研究也证明基础研究投入显著影响着企业的全要素生产率[48]。

表1 不同情景下宏观经济变动情况(%)

同时，上述结果也侧面反映了私人研发部门对研发经费使用的相对低效性。《中国科技统计年鉴》统计的研发经费内部支出由两项目构成，分别为日常性支出和资产性支出。其中日常性支出包括人员工资和日常行政管理，资产性支出主要用于仪器设备的采购。所以研发活动带来的增加值，同样受研发相关人力和研发相关实物资本驱动[35]。首先从人力投入角度，公共研发部门研究人员受教育程度普遍高于私人研发部门。公共部门硕士及以上学历的研发人员占比54.8%，而这个比例在私人研发部门仅为8.4%。科技研究是智力活动，极度依赖科研人员的知识储备和创新能力。史欣向等[49]的研究也证明了科研人员学历水平与科研产出贡献成正比。其次，从实物资本投入角度，公共研发部门将更多的经费用于购买科研设备，而先进的科研设备是高技术产出的基础和助推器。公共研发部门将23.0%的研发经费用于资产性支出，而私人研发部门的资产性支出比例仅为11.8%。私人研发部门的研发经费结构中，日常性支出严重挤出了资产性支出，也导致了同等研发投入下私人研发部门的技术回报比公共研发部门低。再者，从人员考核机制角度，公共研发部门以论文和专利为导向，而私人研发部门对研发人员的产出难以用短期业绩指标进行合理的量化考核[50, 51]。也侧面反映了私人研发部门产出低效的可能性。最后，为了鼓励企业的研发积极性，政府出台研发经费支出抵扣企业所得税的相关政策，也不排除企业为了避税而将无关费用计入研发经费，从而造成了私人研发部门经费额的虚高。

(二)对产业经济影响

公共研发部门或私人研发部门研发投资的增加，对各产业产出均有正向影响。与GDP的变动情况相似，公共研发投资比私人研发投资对各产业产值的提升效应更明显。尤其对农林牧副渔产业、建筑业、服务业，公共部门的研发优势更加明显。第一产业、第三产业由企业资金支持和执行开发的研发项目较少，主要依赖科研机构和高等院校主导其产业科技创新。

公共研发部门的研发投资对农林牧副渔业、基本金属及制品业、建筑业的产值拉动效果最明显，至2025年涨幅均超过0.020%。其次为采矿业、造纸印刷和文教体育用品业、化学及化工制品业、交通运输设备业、电器电子和光学设备业、仪器仪表制造业、电力燃气及水的生产和供应业，产值将增长0.015%左右。整体上，其提升效果与产业自身原有增速呈负相关关系。发展水平越高的行业，其各项投入要素包括知识资本的边际产出更低，弱化了单位研发投资带来的经济回报。私人研发部门的研发投资对采矿业、纺织服饰制鞋业、木材加工品和家具业、造纸印刷和文教体育用品业、电器电子和光学设备也的经济产出的正向作用最显著，提升比例达到0.005%以上。上述行业目前多为劳动密集型或资本密集型，自身技术水平基础较差，尚未出现明显的拖出效应[52]，所以研发投入的边际产出更高。

在增加公共研发投资或私人研发投资的情景下，各产业工资率均将增加。追加研发投资带动的技术进步提高了人力资本积累和劳动生产率，使得单位劳动要素的投入能够得到更多的产出，直接体现为劳动力工资率的提高[53]。所以，公共研发部门的研发投资比私人研发部门的研发投资，能更明显地促进工资率的上涨。公共情境下，技术进步更快，劳动生产率提高更多，工资率上升亦更快。工资性收入是居民收入的主要来源，工资率的上涨将直接带动居民收入和居民储蓄的提高。居民收入提高，能够进一步刺激劳动力的生产积极性，有利于更多的产出。

对大部分制造产业部门，私人研发部门研发投资的增加，能够提高经济效率，进而降低国内产品成本，有效控制物价，并抑制通货膨胀发生的可能。但对于采矿业、石油炼焦产品和核燃料加工品业、非金属矿物制品业、电力燃气及水的生产和供应业为代表的能源相关行业价格出现涨幅。中国目前正在向绿色经济转型，近年来大力探索和推广使用清洁能源，此类创新不仅仅是以经济价值导向，且相关问题的突破需要大量人力财力的投入。在这种转型过程中一定程度上以牺牲相关产品价格为代价，将部分研发成本转嫁到有消耗关系的相关产业和终端产品消费者，而公共研发投资会削弱此类转嫁情况，并未带来价格上升。

表2 2025年不同情景下产业经济变动情况(%)

增加公共研发部门投资的情景下，国内制造业产品价格均比私人情景下更低，这得益于公共研发部门的知识资本产出弹性更高。但对农林牧副渔业和服务业，在公共情景和私人情景下，商品价格的变动却有着方向上的不同，两种情境下农产品价格的差异尤其巨大。私人情景下，农产品价格将紧缩0.003%，服务产品价格将下降0.001%。而公共情景下，农产品价格将上涨0.031%，服务产品价格将增加0.007%。一方面，相比于其他工业行业，农业和服务业更加依赖劳动力，公共情景下劳动力的工资率上涨更快，也将推动农产品和服务产品的成本上升，进一步推高产品价格。另一方面，公共情景下技术进步更快，也加速了中国工业化进程，使得更多农村居民和低端服务业从业人员转向工资率更高的制造业[54]，劳动要素供给的下降将进一步加剧农产品和服务产品的价格压力。

四、研究结论及政策建议

本文改进的知识型生产函数可以区分公共知识资本和私人知识资本，并将其嵌入动态CGE模型，分别对公共研发部门和私人研发部门的研发投资进行正向冲击，分析其对宏观经济和产业经济的影响。研究结果表明：(1)研发投资对宏观经济有显著的正向作用，推动总产值增长、降低物价水平、拉动内需和出口、提升居民福利。(2)公共研发部门和私人研发部门执行的研发经费对经济贡献存在差异，公共研发投资比私人研发投资对经济增长的影响更明显，如对GDP 拉动效果的差异达五倍。(3)研发投资对不同产业的作用不同，采矿业、造纸印刷和文教体育用品业、基本金属及制品业等低知识密度行业，在两类研发部门投资下增长更明显。

本文研究表明，研发经费的投入对经济增长有突出的正向作用，研发投资应得到国家战略层面的支持。进一步通过技术革新，使更多的国内消费者从进口品转为品质更高、价格更低的国内产品，从而有效拉动内需。用生产率的提高加强本国产品的比较优势，实现从依赖人口红利的劳动密集型行业出口优势向依靠技术壁垒的知识密集型行业出口导向的转变[55]。只有全要素生产率的提高，才能使中国在劳动成本日趋上升且资本回报率逐渐下降的不利环境下，避免陷入中等收入陷阱与比较优势陷阱[56]，顺利完成工业化进程，并迈入发达国家行列。

本文研究发现，公共研发部门的投资回报率明显高于私人研发部门。中国的科技战略强调以应用为导向[57]，目前的公共研发占比严重低于国际平均水平。政府对基础研究投入尤其薄弱，投入强度不及发达国家的三分之一，而基础研究是创新源头和知识基础，有孕育新兴行业的巨大潜力。对基础研究的忽视，将制约中国经济的长期持续发展。因此，研发经费的部门配置结构亟待调整，政府对高等院校和研究机构财政支持力度的进一步加强是十分必要的。鼓励企业对公共研发部门进行资金支持，实现资源的有效配置和成果的合理转化。能够有效提高单位研发经费的全社会总回报，为经济增长提供长期发展的驱动力。

同时，针对私人研发部门的产出低效问题。一方面应提升企业研发部门人力资源质量，可以通过聘用高学历人才的直接方式，也可以通过与高校、研究所合作的间接方法[58]。另一方面，借助财税政策引导企业调整其研发经费的内部支出结构，避免研发人员工资挤出资产性支出的现象。同时推进企业研发人员的量化考核体系，使新产品和新技术更加市场导向化。

不同产业对研发投资的敏感度不同，对两类研发部门知识资本的产出弹性表现亦有差异。从经济回报角度，不应忽视对农林牧副渔业、采矿业、造纸印刷和文教体育用品业、基本金属及制品业、建筑业的科研投入。低知识资本密度行业中研发投入带来的经济产出更高。同时，不同产业倾向的研发投资分配政策如何影响整体经济和产业经济，值得进一步研究。