京津冀创新能力空间格局演变分析

施永昌

马歇尔理论认为集聚能够带来知识的外溢，以小空间范围内面对面传播、非贸易本地投入、熟练劳动力等方式提升一个地区的创新能力。京津冀协同发展是十八大以来中国三大区域战略之一，但协同和一体化发展可能导致京津冀内部创新的集聚程度下降，从而导致外部性减弱。本文以每万人专利授权量作为衡量地区创新能力的指标，在总结京津冀创新能力现状的基础上，通过空间基尼系数、赫芬达尔指数和泰尔指数测算了京津冀2010年-2017年创新能力的空间格局演变，发现京津冀区域内创新能力的集聚程度在2011年后呈波动下降趋势。最后本文在分析京津冀创地区新能力分散程度提高原因的基础上，提出了促进京津冀地区创新能力提升的政策建议。

京津冀一体化目的是加强环渤海及京津冀地区经济协作。京津冀地域面积21.6万平方公里，人口1.1亿，包括北京市、天津市两个直辖市和河北的石家庄、唐山、邢台等11个地级市，是中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一，在国家发展大局中具有重要战略地位。同时，在促进区域协调发展方面，赋予了京津冀地区非凡的意义。

随着京津冀一体化的推进，京津冀地区经济发展水平在不断提升，地区生产总值由2014年的6.7万亿元提升到2017年的8万亿元，人均GDP由2014年的102869元上升到2017年的128994元①。与此同时应注意到，京津冀地区在追求协调发展的同时，创新的集聚水平可能存在降低的风险。目前应用经济学前沿中重点关注的内容之一便是集聚和创新的关系，其理论基础之一便是马歇尔理论。马歇尔认为集聚在一定条件下可以带来强有力的外部性，从而促进创新的产生和发展。这可以通过三种方式实现：一是知识的外溢，这包括知识溢出和知识传播，两者都是知识扩散的方式。知识传播是知识的复制，而知识溢出则是知识的再造。具体方式如小空间范围内面对面传播等;二是非贸易本地投入，即非贸易性质的用于集聚地区的投入，如基础设施的建设等;三是熟练劳动力，同一工种或专业的劳动者在运用劳动资料、加工劳动对象的技术和经验方面有差别，生产同等数量和质量的产品时所耗费的个别劳动时间就各不相等，显出了劳动熟练程度的不同。在集聚状态下更易产生、吸引技术纯熟的劳动力，有利于创新和生产力的发展。

在强调京津冀协同发展的背景下，警惕京津冀地区由于一体化而导致的创新能力的集聚程度下降成为必要。本文以每万人专利授权量作为衡量京津冀地区创新能力的指标，先是对京津冀创新能力现状进行了初步的总结，之后通过空间基尼系数、赫芬达尔指数和泰尔指数这三种度量空间异质性的常见指标对京津冀创新能力的空间格局演变进行了测算。本文以三种指标作为测算工具，保证了测算的精确程度以及结论的可靠性。最后，分析了京津冀地区创新能力空间格局演变的原因，并提出了提升京津冀地区创新能力的政策建议。

二、文献综述

（一）对京津冀的现有研究

当前对京津冀地区的研究多集中于国内，概括起来可分为三类：一是研究京津冀地区城市化发展和城市群建设，如李磊等（2015）从智慧化水平、公共服务水平、基础设施现代化水平、生态可持续发展水平四个维度，构建了城市群城市发展质量评价指标体系，对京津冀城市群地级城市发展质量以及京津冀、长三角城市群内核心城市发展质量做了对比评价。二是在京津冀一体化背景下研究京津冀地区产业发展状况，如孙虎等（2015）认为京津冀产业协同发展存在区域发展价值取向单一、市场活力弱、河北承接转移能力差等困境，并提出未来在诸多保障措施中，应特别重视京津冀三地增量利益共享机制、环境保护和治理以及新兴产业培育等。三是对京津冀一体化发展过程中某一特定城市的研究，如孟祥林（2020）提出按照“分层+分步”的发展方式，以涿州核心区域为中心向腹地逐渐扩展，在腹地的核心区域内形成“三层次”城市环，构建“涿州—房山”“涿州—固安—廊坊”等城市链，使得涿州能够更好地受到来自保定、廊坊、北京的城市辐射。

（二）对集聚和创新的现有研究

国内对创新和集聚的研究主要集中于以下几个方面：一是对集聚和创新关系的研究，如俞立平等（2019）将创新集聚、创新速度与创新成果置于同一框架下，基于面板联立方程模型、面板平滑转换模型、贝叶斯向量自回归模型综合研究它们之间的关系，认为创新集聚具有创新质量提升机制。郑飞虎等（2010）在跨国公司对外直接投资理论基础上，结合新经济地理学理论与战略管理理论，就跨国公司海外R&D投资集聚与创新构建了理论框架，揭示了海外R&D集聚与创新的关系;二是探究集聚、创新与经济增长的关系，如徐彬等（2019）以中国30个省级面板数据为基础，运用固定效应模型和两步差分法对三者之间的关系进行估计，发现人才集聚、创新驱动对经济发展的影响存在滞后效应;三是研究集聚通过什么样的机制促进创新，张萃（2010）通过梳理相关的文献，认为产业集聚作用于区域创新本质上通过知识溢出机制和集聚企业互动机制两种微观机制进行。彭向等（2010）将产业集聚影响创新归结于知识溢出和企业竞争两个层面，知识溢出机制主要分为MAR外部性和Jacobs外部性，分别代表产业内知识溢出和产业間知识溢出;企业竞争方面，则从产业互补性的角度进行了表述。

可以看到目前对京津冀地区的研究缺乏从创新能力和集聚角度的切入，而在集聚和创新角度的研究也缺少针对京津冀地区的研究。鉴于此，本文针对创新能力的空间分布变化，探究京津冀创新能力的集聚程度是否能随一体化发展保持较高的水平，从而为区域经济、创新的发展提供强有力的动力。

三、京津冀创新能力现状及空间格局演变分析

（一）京津冀总体创新能力分析

随着中国创新驱动战略以及京津冀城市群、雄安新区等一系列具体化到本区域的国家重大区域战略的实施，京津冀的创新能力总体呈上升趋势。2019年河北省印发《河北省县域科技创新跃升计划（2019-2025年）》，提出“六个一”的发展思路，结合县域科技创新实际需求，省、市、县三级协调联动，精准发力，推动区域科技创新能力快速跃升;北京市出台《北京创新型总部经济优化提升三年行动计划（2018-2020年）》等文件，推动创新型总部经济减量集约、提质增效发展;天津市颁布《天津市人民政府关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版若干措施的通知》等文件，致力于打造“双创”升级版。截至目前，京津冀地区共有2个国家自主创新示范区，4个国家创新型城市;将分中心计算在内，约23%的国家工程研究中心分布在京津冀地区;国家重点实验室约34%分布在京津冀;到2017年底京津冀地区共有384家科学研究与开发机构，技术市场成交额达4740.33亿元。此外，京津冀地区规模以上有R&D活动的企业数达3539家，腾讯、阿里巴巴、国家电网等世界500强有59家在京津冀地区布局，为全国之最。研发人员方面，京津冀地区2017年共有研究与实验发展人员271642人;研究成果方面，2017年京津冀地区专利申请量达294628件，专利授权数2017年较2016年增长6.94%;教育方面，京津冀地区高等学校数量达270所，占全国10.26%②。

本文接着选取较有代表性的R&D经费支出、专利授权量和技术市场成交额三项指标来具体评述京津冀创新能力。数据均来源于北京、天津和河北各年度的统计年鉴。

1.R&D经费支出。京津冀地区的R&D经费支出呈稳定且显著的上升态势，年均增长率达10.97%。2017年中国R&D经费支出达到17606.1亿元，京津冀地区可占到全国的14.23%。此外京津冀13个城市的R&D经费支出在一体化战略提出后增速呈现出差异化。其中廊坊市年均增速最快，达到31.16%，邢台市和沧州市位列之后，分别达到15.89%和14.88%。13个城市中只有张家口市和天津市年均增速为负，分别为-10.88%和0.32%。一体化战略的推进对各区域的影响表现出一定差异，廊坊市发挥后发优势正迎头赶上，而承德市、唐山市等地虽有增长，但增速较缓;天津市尤其是张家口市在发展中仍需重视创新要素的投入。将一体化前后两段的年均增速比较可以发现，一体化之前六年的年均增速为13.53%，之后为5.18%，可见一体化战略对R&D经费的投入力度带动不明显。

2.专利授权量。从总体上看，京津冀地区2017年专利授权量达到184048件，年均增速达19.94%。可以看到专利授权量2015年较之前有了大幅的提升，可以确定的是这与京津冀一体化战略的出台有着重大的关联，但后三年的年均增速仅4.49%，可见京津冀一体化并未持续促进专利授权量增速上涨，一体化战略在此方面带动能力有限。

3.技术市场成交额。自2008年以来京津冀技术市场交易额呈显著上涨趋势，在2017年达到5540.29亿元。技术市场十年间年均增速为17.22%，在京津冀一体化战略提出后年均增速为11.50%，一体化战略对京津冀地区技术市场的扩大作用不明显。

（二）京津冀创新能力空间格局的演变

针对本文的研究对象——京津冀地区的创新能力，分析其空间格局的演变需要对其进行量化。在之前的研究中学者们大多采用专利申请量作为衡量一个区域创新能力的指标，这主要是从数据的可得性和代表性上考虑。但是值得注意的是专利申请量这一指标在对创新能力的衡量上不够精确，其中存在一定数量的专利并不能真正反映一个区域的创新能力。可以看到长期以来专利申请量约为专利授权量的两倍，因此如果采用专利申请量作为衡量一个区域创新的指标，可能会存在高估一个地区创新能力的问题。再考虑到每万人专利授权量又比专利授权的绝对量更具代表性，所以本文采用每万人专利授权量作为衡量京津冀地区创新能力的指标，数据由河北省、北京市和天津市三地各年度的统计年鉴中的专利授权量和人口规模计算得到。由于以专利作为衡量指标存在一定的滞后性，2017年的每万人专利授权量反映的是2016年的创新能力，因此本文以2010-2017年的专利授权量来衡量京津冀2009年-2016年的创新能力，从而综合考虑了数据的可得性和代表性，以及准确性和滞后性。

为保证估计结果的准确，本文采用区域基尼系数、赫芬达尔系数和泰尔系数三个指标来综合测算京津冀创新能力的空间格局演变情况。三个指标都是空间计量经济学中测度空间异质性的常见指标③，以三个指标来进行综合测算目的是保证得出的结论更加准确。

空间基尼系数由克鲁格曼在1991年时提出，是衡量产业空间集聚程度指标的一种。空间基尼系数的取值范围为0到1，越接近1表示一个区域集聚程度越高;反之越接近0表示集聚程度越低。空间基尼系数的公式为：

其中Gini表示空间基尼系数，Sij为j地区城市i地区创新能力占j地区比值，而Xj为j地区创新能力占全国的比重。

赫芬达尔指数可应用于测量一个区域创新能力的离散程度，当创新能力完全集聚时，该指数等于1，当创新能力完全分散时，该指数等于1/n，故这一指标在1/n-1之间变动，数值越大，表明创新能力集聚程度越高。赫芬达尔指数的公式可表示为：

其中H表示赫芬达尔指数，Xi表示区域内各城市的创新能力，X表示区域整体的创新能力。

泰尔指数也是可用于衡量地区间创新能力差异的指标，泰尔指数大于等于0，且数值与与区域创新能力差距成正比。其计算公式为：

其中N为区域内城市数量，Xi为本区域i城市创新能力，X为本区域所有城市创新能力的平均值。

三类指标2010-2017年的具体变化趋势如图1所示：

图1  2010-2017年京津冀创新能力三类指标

从图中可以看出空间基尼系数、赫芬达尔指数、泰尔指数三者变化趋势和波动情况基本一致，都随时间的增长呈波动下降的态势，表明京津冀13个城市创新的集聚程度逐渐降低，区域创新能力渐趋均等化。同时可以看到以2014年为分界点，前后水平差距较大。在京津冀内部，北京和天津仍处于创新能力的领头羊地位，2017年每万人专利授权量分别达到49件和27件，为接近排在第三位的秦皇岛市的5倍和3倍，2010年时北京每万人专利授权量约为秦皇岛的8倍，天津约为4倍，可以看到京津地区的影响力在减弱，各区域差距在缩小。从三个指标上来看，2017年空间基尼系数、赫芬达尔指数和泰尔指数分别为0.22、0.21和0.14，空间基尼系数和赫芬达尔指数均达到历史最低，而泰尔指数仅高于2015年。因此可以看出京津冀地區创新集聚度达到历史最低水平，区域创新能力集聚水平可能面临持续下降的危险。

四、京津冀创新能力空间格局变化的原因及提升集聚程度的政策建议

（一）京津冀创新能力空间集聚程度下降的原因

1.区内各节点城市的加速发展。2017年京津冀区内13个城市有10个城市的创新水平超过全国平均值，区域内诸多原本创新能力弱的节点城市纷纷加速发展是京津冀地区创新能力集聚程度下降的重要原因。在此消彼长的情况下，京津冀地区内创新能力的集聚程度呈逐年下降的态势，长期保持这种态势突破一个临界值后可能会导致区内外部性明显减弱，不利于创新水平的进一步提升。

2.京津冀一体化战略的推行。京津冀一体化战略的推行是京津冀地区创新能力集聚度下降的关键原因。京津冀一体化致力于建立便捷高效的交通联系，支持中关村科技创新资源有序转移、共享聚集，推动部分优质公共服务资源合作，在强调一体化和协调的过程中自然而然地减弱了集聚的程度。在一体化战略推行后，尽管专利总量还在不断攀升但京津冀地区随着创新能力集聚度的下降，年均增速仅4.49%，比按十年时间计算的年均增速低了15.45%。因此迫切要协调一体化和集聚的关系。

3.京津冀发展的阶段性原因。京津冀发展过程中伴随着城市化和城市群建设的推进，城市群建设的阶段性特征是导致集聚程度变化的深层次原因。城市群发展可以分为初期、中期和成熟期三个阶段。目前区域内各城市间缺乏必要的分工与合作机制，导致创新战略的发展具有一定的无序性。区域内中心城市和节点城市的互动程度有待提高，并且需要寻找能够推动京津冀地区突破到下一阶段的路径。

（二）京津冀提高创新能力集聚程度的政策建议

1.采取差异化的创新驱动战略。京津冀发展过程中提出建设一核双城三轴四区多节点的发展格局，因此可将京津冀划分为三个层次：第一层次为北京、天津;第二层次为石家庄、唐山、保定、邯郸;第三层次为张家口、承德、廊坊、秦皇岛、沧州、邢台、衡水、定州、辛集、安阳等。第一层次中着重推进创新驱动发展战略;第二层次推行创新驱动战略的同时兼顾资本和勞动力的投入;第三层次注重对第一层次和第三层次产业的承接，并寻找自身比较优势，发展一般制造业和农业。

2.建立完善的区域协调机制。提高区域创新集聚程度，需要各地区明确定位，建立完善的区域协调机制。具体可从以下三个方面入手：一是突出京津冀合理化发展的目标和定位;二是建立高层协调机制;三是正确处理政府与市场的关系。

3.加快京津冀向第三阶段迈进。立足于京津冀尚处于区域加速发展阶段的实际，可从以下三个方面加快向第三阶段——成熟阶段迈进：一是破除行政藩篱，转变传统发展思维模式;二是推动设施互联互通。需尽快出台明确的文件，保障区内各地方人才、资本等要素的自由流动，使创新要素向最适合其发展的地域聚集;三是加大对创新人才的重视。

注释：

①北京、天津、河北三地2017年和2018统计年鉴

②河北省统计局.河北统计年鉴2018[J].北京：中国统计出版社，2019年;北京统计局.北京统计年鉴2018[J].北京：中国统计出版社，2019年;天津统计局.统计统计年鉴2018[J].北京：中国统计出版社，2019年。

③刘睿.粤港澳大湾区创新能力的空间集聚及溢出效应[D].安徽财经大学，2019。