创新型城市环保产业技术合作网络动态演化路径研究——以广州为例

林卓玲，卜姝华

(1.华南师范大学 科技处，广东 广州 510631；2.华南师范大学 化学学院，广东 广州 510006)

0 引言

习近平总书记在党的十九大报告中指出，要构建市场导向的绿色技术创新体系，壮大节能环保产业。节能环保产业是中国战略性新兴产业之一。随着资源环境承载压力不断加大，为了实现环保产业技术有效支撑区域经济社会的高质量可持续发展，创新型城市迫切需要发挥自身技术、人力资源等优势创新要素，瞄准当前迫切的生态环境突出问题和技术短板，加强推动环保产业技术研发应用力度，在技术竞争日趋激烈的态势中力争实现突破，并辐射和引领其他区域创新活力竞相迸发。跨组织合作对技术创新发挥着越来越重要的作用。关于区域新兴产业技术创新合作网络形态演化研究，Kim等[1]基于软件产业集群数据，揭示知识型产业集群合作网络结构动态变化特征。Turkina等[2]以北美和欧洲航空航天产业集群为例，分析了产业合作网络的空间分布情况。陈文婕等[3]以丰田汽车低碳技术合作创新专利数据，研究了丰田低碳汽车技术创新合作伙伴技术关联网络特征与演化过程。刘凤朝等[4]、Milojevic[5]从优先连接动态变化的角度研究合作网络动态变化机制。环保产业技术合作网络也引起了学者的关注，Huenteler等[6]利用专利被引数据，比较研究了风能和太阳能光伏创新网络演化情况，揭示产业技术生命周期的创新重点以及技术知识演化情况。叶琴等[7]从研究揭示了中国节能环保产业创新网络群体内外关系和主体合作倾向性。

目前仍很少有学者利用专利数据定量研究创新型城市环保产业技术创新合作网络。本研究基于专利数据，以国家创新型城市——广州市为例，运用社会网络分析方法，以环保产业技术创新主体为网络节点，以创新主体之间的专利合作为网络联系，构建广州市环保产业技术创新合作网络，考察广州市环保产业技术创新合作网络动态演化路径。

1 样本选择及数据处理

1.1 样本选择

选用广东省专利大数据应用服务系统作为检索数据库，根据环保产业的技术领域[8]进行专利检索分析，对应技术领域分别为城市固废治理、工业固废治理、水污染治理、大气污染治理、噪声治理、辐射环境治理、环境检测技术、土壤生态修复、废旧金属材料循环利用、废旧无机非金属材料循环利用、高分子材料循环利用、废旧家电/电子产品循环利用、农林废弃物循环利用、生活/养殖废弃物循环利用、废纸循环利用。选择发明专利和实用新型专利作为研究样本。基于数据库中“申请人”所在地址为“广州”进行筛选。检索时间范围为2005年1月1日至2017年12月31日，检索日期为2018年6月21日。

1.2 数据处理

广州市环保产业专利数据处理方法如下：(1)选取申请人为两个及两个以上单位联合申请的专利，分析两两单位合作申请专利的情况。(2)合作专利揭示了创新主体之间存在创新交流，若合作者分属于不同机构，则说明创新主体间出现了知识流动，其机构构成了创新网络中的节点，合作次数构成了节点间网络关系链的数目。(3)环保产业发展迅速，结合中国环境保护政策和创新型城市建设的推进时序，以3年为时间间隔，将2005～2016年划分为四个观测时段：2005～2007年、2008～2010年、2011～2013年、2014～2016年。

经统计，2005～2016年期间广州市环保产业合作专利样本数据共820项，其中6项为广州与国际单位合作申请的，其余的合作专利都是由广州地区与国内单位合作申请。涉及创新主体518个。2005～2007年，创新合作一直处于增速缓慢的阶段，合作专利的数量仅为21项。随后3个观测阶段的合作专利数量分别为108项、254项、437项。

2 广州市环保产业技术创新合作网络特征分析

2.1 合作网络的整体结构特征

基于上述合作专利样本数据，运用UCINET测量广州市环保产业技术创新整体网络的规模、密度、中心度、聚类系数、距离等网络结构指标，结果如表1所示。

表1 广州环保产业技术合作网络整体特征参数

网络规模表征广州环保产业技术创新合作网络中包含的全部创新主体数量，网络规模为440个。广州环保产业技术创新合作网络密度为0.004 2，表明随着创新主体数量的增加，新增的联系不断增加，创新主体之间的关联关系度并不高。网络中心度为2.39%。结合标准度数平均值及其标准差指标数据，说明创新合作网络中创新主体各自联结松散。

广州环保产业技术创新合作网络的聚类系数为0.643。由网络效率测算得出，网络中任意两个创新主体的平均距离为2.419，说明在网络中两个创新主体的联结应平均经过3位创新主体搭桥才得以实现。网络紧密度为0.007，创新主体之间联系不紧密，环保产业技术知识在整体网络中的传播速度缓慢。聚类系数和网络密度的结果表明广州环保产业技术创新整体合作网络创新主体之间连接效率较低，但新增的创新主体以及创新主体之间的联结逐渐增加。

2.2 网络主体位置特征分析

对广州市环保产业技术创新合作网络中创新主体的位置特征(点度中心度、接近中心度、中介中心度)进行测度，鉴于篇幅限制，仅列示位置特征参数排名前10位的创新主体，结果如表2所示。

由点度中心度分析结果可知，广州市环保产业技术创新合作网络中度数最大的创新主体是华南理工大学，度数为16.856。排名靠前的创新主体均为高校和科研机构，说明在广州市环保产业技术创新合作网络中，高校和科研机构拥有较多的联结，在环保产业基础知识创新、新技术研发等环节发挥支撑作用，在网络中处于核心地位，带动广州市环保产业专利技术的发展。企业参与数量多，但研发优势不突出。

由接近中心度分析结果可知，广州市环保产业技术创新合作网络中，有29个创新主体的接近中心度均达到最高值，为0.351。这些行动涉及高校(如华南理工大学、中山大学等)、科研机构(如珠江水利委员会珠江水利科学研究院、广州机械设计研究所等)和企业(如广州德工明信环保科技有限公司、广州环标园环保科技有限公司、广州三祥多层电路有限公司等)。

表2 广州市环保产业技术合作网络创新主体位置特征分析(前十名)

由中介中心度分析结果可知，广州市环保产业技术创新合作网络中介中心度最高的创新主体是华南理工大学，其后依次为广东省微生物研究所、广东环凯微生物科技有限公司、中国科学院广州地球化学研究所、广东工业大学、中山大学、广州有色金属研究院、暨南大学、广州市污水治理有限责任公司和广州朗洁环保科技有限公司。上述创新主体处于许多其他创新主体相互联系的捷径上，可能起到重要的中介作用，控制和影响其他创新主体之间的联结合作。中介中心度值大小代表环保产业创新主体对技术知识信息传递和扩散的控制能力的强弱。华南理工大学中介中心度最高，具有促进不同创新主体在环保产业技术创新合作的桥梁作用。据测算，合作网络的中间中心度大于0仅有69名创新主体(占15.7%)，其他创新主体中间中心度均为0(占84.3%)，说明多数创新主体不能控制影响其他创新主体，处于合作网络的边缘。整个合作网络的标准化中间中心势为1.09%，该指数值较低，表明广州市环保产业技术创新合作网络向某个点集中的趋势不明显。

3 广州市环保技术创新合作网络结构动态演化路径

3.1 广州环保产业技术创新合作网络结构分阶段动态演化路径分析

采用UCINET软件分别绘制广州环保产业技术合作网络4个观测阶段的演化图谱，并计算4个观测阶段合作整体网络的网络结构指标。节点代表创新主体，节点越大，表示该节点所代表的创新主体联结越多，反之则越少。图1～图4分别展示了4个观测阶段广州环保产业技术合作网络图谱(2008～2010年、2011～2013年、2014～2016年仅显示联系次数大于3的节点名称)，结构指标的计算结果如表3所示。

第一阶段，2005～2007年：环境产业技术合作网络规模仅为19个，关系数量为15，网络连接次数是21，合作网络规模小，结构简单，创新主体间的合作网络复杂程度较低。网络密度为0.016 4，平均度数达到8.772，网络中心度为8.43%，网络紧密度为0.053，聚类系数为0.317，相对后面三个观测阶段而言，均为最高值。其中，华南理工大学等充当了合作网络中的“信息桥”角色。在此期间，国家对环保产业发展尚未提出具体的发展政策，但政府注重把节能减排作为约束性指标，强化各级部门的环境职责，为控制工业企业污染物排放量，推动了环保产业技术的起步发展。

图1 2005～2007年广州环保产业技术合作网络

第二阶段，2008～2010年：环保产业技术合作网络规模为94个，关系数量为67，网络连接次数为108，在第一阶段的基础上得到了初步的发展，创新合作网络规模开始扩大，创新主体间的合作网络趋于复杂。网络密度0.012 4，平均度数1.487，网络中心度5.81%，网络紧密度0.013，网络聚类系数降至0，这与网络创新主体进退数据量变动有关，持续的合作关系仅为2，消失的合作关系为13，新增合作关系为65，新增的广州有色金属研究院，以及诺卫环境安全工程技术(广州)有限公司、广州市佳境水处理技术工程有限公司等企业替代了多数原有的创新主体。合作网络从第一阶段“点对点”的简单联系方式开始转向多层次网络结构演化。但环保产业技术合作网络整体仍处于起步发展阶段，创新主体的研发能力薄弱，主体之间技术交流的机会成本大，创新主体之间的互动交流频率低，使得网络密度、平均度数、中心度、紧密度和聚类系数显著减小，网络凝聚力降低。

图2 2008～2010年广州环保产业技术合作网络

第三阶段，2011～2013年：环保产业技术合作网络规模为163个，关系数量为141，网络连接次数为252。国家层面，2010年发布《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》；2013年国务院出台了《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》和《大气污染防治行动计划》。广东省层面，2012年广东省政府出台了《广东省战略性新兴产业发展“十二五”规划》。广州市层面，广州市政府于2011年印发了《广州国家创新型城市建设总体规划(2011～2015年)》，从科技创新、产业创新等方面对广州建设创新型城市作出全面规划部署；2012年发布了《广州市战略性新兴产业基地认定和扶持办法(试行)》。国家和地方政府对环保产业的支持政策激发了环保产业快速发展，除了华南理工大学，中山大学和广东电网公司电力科学研究院、中交四航工程研究院有限公司、广州港湾工程质量检测有限公司等创新主体参与合作日益活跃。相比第二阶段，创新合作网络规模持续发展扩大。网络密度为0.009 5，平均度数为1，网络中心度为2.97%，网络紧密度为0.009，而网络聚类系数提升至0.726。表明随着创新主体数量的增加，新增的联系不断增加并替代了部分消失的联系。合作网络继续向多层次的网络结构特征演化。同时，网络中心度逐步下降，网络平均度数也呈现逐步下降趋势。随着创新合作网络规模扩大，网络中心度和平均度数的变化趋势相反，说明随着环保产业技术发展，网络技术资源趋于平均化，各个节点知识交流和技术资源利用的效率得到提升。

图3 2011～2013年广州环保产业技术合作网络

第四阶段，2014～2016年：环保产业技术合作网络规模为242个，关系数量为203，网络连接次数为435。网络密度为0.007 5，平均度数为0.669，网络中心度为2.27%，网络紧密度为0.004，而网络聚类系数为0.602，呈现波动变动。在污染防治控制方面，国务院于2015和2016年陆续印发了《水污染防治行动计划的通知》和《土壤污染防治行动计划》；广东省也出台了《广东省水污染防治行动计划实施方案》等文件，广州市印发了《广州市生态文明建设规划纲要(2016～2020年)》等文件，政府高度重视切实推进污染防治工作，深入实施生态文明建设和绿色发展战略发展。在战略性新兴产业政策方面，2014年，广东省出台了《广东省关于促进节能环保产业发展的意见》，广州市也出台了《关于加快培育和发展环保产业意见》。2016年，广州市人民政府办公厅印发了《广州市战略性新兴产业第十三个五年发展规划(2016～2020年)的通知》。财政部、国家发展改革委《战略性新兴产业发展专项资金管理暂行办法》，广州市发展和改革委员会、广州市财政局《广州市战略性主导产业发展资金管理暂行办法》；2013年，广州市发展和改革委员会、广州市财政局《广州市战略性新兴产业示范工程专项资金管理暂行办法》等，对战略性新兴产业注入扶持保障资金。在科技创新政策方面，2016年，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，强调“在环境领域，形成由单一污染治理转向区域综合治理的系统技术解决方案”。同年，环境保护部、科技部印发《国家环境保护“十三五”科技发展规划纲要》。广东省、广州市在各类科技研究计划中也将节能环保领域列为重点资助领域。由于国家、省、市各级政府产业扶持政策、环境规制政策和科技创新政策多维度的支撑和推进作用，广州市环保产业技术创新合作发展迅速。合作网络创新主体的结网行为按照优先链接和“路径锁定”的规律，华南理工大学持续处于网络中心位置。广东工业大学凭借工科优势，超过广州地区其他高校成为环保产业合作网络的重要支点。广东建科节能环保科技有限公司与其他创新主体的合作频次快速增长，替代了中交四航工程研究院有限公司等企业，作为企业的主要代表，与华南理工大学、广东工业大学、广东电网公司电力研究院、中国科学院广州地球化学研究所等均成为合作网络的核心。网络节点数量不断增加，创新合作网络向规模更庞大、关系更复杂的方向发展。当创新网络内部的知识技术资源被扩散和共享后，创新主体之间的技术创新能力势差缩小，创新主体之间的原有关系逐步断裂，网络聚类系数随之减小，网络凝聚力降低。

图4 2014～2016年广州环保产业技术合作网络

3.2 广州市环保产业技术创新合作网络演化特征参数分析

从广州创新主体进出网络的动态变化指标看，新增创新主体数量从第二期的87个增长到第四期的199个，新增合作关系从第二期的65个增长到第四期的169个，合作网络中各期的新增创新主体数量远多于持续创新主体数量，网络规模迅速扩大。

表3 广州市环保产业技术创新合作网络演化特征

同时，消失合作关系变化较大，而持续合作关系增长缓慢，而参与合作的创新主体进入和退出变化大。因此，导致了网络中心度和网络密度持续降低。从高校、科研机构和企业3类创新主体看，合作网络高度集中于高校和科研机构，企业在创新合作网络中进入和退出变化大。参与合作网络的企业数量多、程度较弱，多数位于合作网络的边缘位置。随着国家环保产业政策的实施，有效地激活了广州市环保产业技术创新合作，加入创新合作网络的企业迅速增加。但环保产业创新主体进出网络的动态变化大，合作网络中创新主体之间的相互联系不稳定，创新网络未达到稳定平衡发展。

4 结论与讨论

本研究选取广州市为例，基于专利数据计量分析，研究创新型城市环保产业技术创新合作网络动态演化路径。得出结论如下：第一，广州市环保产业技术创新合作网络中的创新主体之间联结松散，创新主体之间连接效率较低。华南理工大学、广东电网有限责任公司电力科学研究院、广州有色金属研究院、中山大学、广东工业大学等是合作网络的核心主体，企业创新能力相对乏力。第二，不同观测阶段创新网络呈现不同特点，广州市环保产业技术创新合作网络的演化路径表明创新合作发展迅速，合作网络从“点对点”的简单联系方式向多层次网络结构演化。创新主体进出网络的动态变化大，合作网络中创新主体之间的相互联系不稳定，创新网络未达到稳定平衡状态。

面对国家深入实施创新驱动发展战略、全面推进粤港澳大湾区建设的重大机遇，广州市作为创新型城市，应从优化技术创新环境建设和打造国际产业技术竞争新优势的角度，将环保产业技术创新融合广深港澳科技创新走廊深入推进等区域重要创新发展战略中，充分利用港澳丰富的知识技术资源开展关键核心技术联合攻关，加快培育广州环保产业技术国际竞争新优势。强化产业技术创新合作网络开放链接状态，在创新源头上强化高校和科研院所的基础能力，鼓励吸引多样化创新主体参与产业技术创新。增强企业在创新网络中的核心位置，建立以产业市场为导向，重点加强企业研发机构建设，带动周边城市(如深圳、佛山等)之间形成环保产业可持续发展的新格局。