绿色技术创新的路径依赖与突破——基于DPSIR模型的实证分析

蒋长流，杨逸凡

(安徽大学 经济学院，安徽 合肥 230000)

中国经济高速增长在推动科技实力、综合国力快速发展的同时，也带来生态环境污染、资源瓶颈制约问题。因此,亟需培育绿色技术创新力，以科技创新引领现代化经济体系的建设，也即是要注重经济发展与生态保护间的协调平衡[1]，以绿色创新为导向充分发展绿色经济，系统性地解决经济高速增长给资源环境造成的承载压力，实现高质量的发展突破[2-3]。

高增长经济的绿色低碳转型意味着摆脱过去对高耗能技术、粗放式发展路径的依赖，意味着技术与制度的双重变迁。1975年，美国经济学家David在讨论经济学范畴内的技术变迁问题时，通过引入“路径依赖”概念解释了某项技术被广泛运用后所处的锁定状态[4]。此后,经诺思[5]将其加以推广，“路径依赖”概念进一步被引入到对制度变迁问题所做的相关探讨中。诺思认为制度的本质同技术的本质具有相似性，存在报酬递增和自我强化的机制，因此,当技术或制度进入某一路径，将具有沿既定路径发展下去的惯性。具体到绿色技术创新而言，Unruh[6]发现，由于源自化石能源结构的非清洁技术更易研发与应用,企业倾向于持续使用对化石能源依赖性高的技术,从而将阻碍新型低碳技术的研发。技术进步的这种能源偏向性将导致碳锁定现象,出现碳排放中的“马太效应”，即上一年较高的碳排放会导致下一年碳排放的进一步增加[7-8]。在传统碳基技术的基础上所形成高速增长的发展路径和体制会通过经济体系的产业布局、区域发展和开放格局等形成技术与制度的双重锁定，不利于绿色转型，从而依靠单一的市场调节难以实现产业结构的自我修复和发展路径的升级转换，政府管理的作用显得尤为重要[9-10]。因此，通过系统化的模型构建以及与之对应的实证分析来验证我国绿色技术创新可能存在的路径依赖现象及其产生机制，据此归纳梳理出相关结论，提出相应的政策建议具有一定的现实意义。本文旨在提供一个环境-经济-社会整体性框架，将绿色技术创新路径纳入目标体系，给出支撑绿色技术创新正反馈增长，突破原有路径依赖的政策建议，谋求生态文明与经济体系的有机结合与可持续发展。

1 绿色技术创新的DPSIR模型分析

绿色技术的创新过程是一定时期内社会、经济、环境系统直接或间接联系、共同作用的复杂过程。环境状况、相关政策、现有技术条件等多方面的要素在相互作用中决定了绿色技术创新的未来发展。参照由欧洲环境署最先提出，后被大量跨领域研究广泛运用的驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型[11-12]，本文构建了绿色技术创新的DPSIR模型，从系统分析的角度考察经济、社会以及环境领域的可持续发展，解析各子系统间的相互作用，模型如图1所示。

图1 绿色技术创新的DPSIR模型

在绿色技术创新的发展过程中，技术创新的驱动力(D)通过影响产业结构、生产方式对环境-经济-社会系统形成压力(P)；不同的技术条件与生产方式将会对社会中的技术存量水平以及环境污染状况造成影响，使得环境-经济-社会系统的状态(S)变化，进而对生态系统、人类活动产生影响(I)；为应对环境污染、资源消耗以及对人类生活、生产造成的长远影响，政府将作出响应(R)，实施政策调整，通过政策传导对上述环节形成反馈。

具体而言，当前经济社会中企业研发非绿色、绿色技术所能获得的商业利润是驱动其不同类型技术创新的根本动力，同时，某种技术的社会创新环境也是其研发投入的重要驱动因子。技术创新的这些驱动力在相当程度上决定了企业研发技术时的偏向，并将作为慢变量渐进地影响企业的生产方式和现有的产业结构，从而改变系统中技术存量的积累与对生态环境的污染速度，也即对环境-经济-社会系统中的技术存量、环境污染程度造成压力。而生态系统、技术存量的当前状态同时也将制约产业结构的调整以及生产方式的转换。大量的非绿色技术存量沉淀将通过学习效应、调整成本、网络外部性等因素形成技术创新的路径依赖，使得企业在进行绿色技术创新时产生额外的研发成本，从而进一步催生企业的高碳能源偏向与非绿色技术锁定。

对环境与自然资源造成的直接影响又会在长期进一步对经济、社会系统产生负面影响，因此政府需作出相应的政策响应，对上述环节实施反馈调节。政策响应包括环境规制、区域协同战略等。征收排污费等环境规制可以内化企业应承担的环境治理成本，从而减少企业的污染排放；除征收排污费外，环境规制也可采取绿色补贴的形式进行，给予进行绿色技术创新或是积极使用绿色技术的企业相应的激励，从而补偿其研发成本和生产方式转换成本，助力企业的绿色转型。此外，依托战略响应，如区域协同战略，能够促进区域内的绿色技术集聚与对技术溢出的共享。通过上述政策响应支撑驱动力与压力的改善，实现绿色技术创新的路径优化与突破。

2 绿色技术创新的数理模型分析

基于对绿色技术创新的DPSIR模型分析，绿色技术创新的主要动力源于企业自身利润，压力则来自于在现有结构下进行绿色技术创新所引致的额外的研发成本与调整成本。企业的绿色技术和非绿色技术的创新行为将会对社会的技术存量以及环境的污染程度造成不同影响，而政府基于不同的社会、环境影响将对企业的技术创新与应用过程做出政策响应，为这样一个完整反馈过程中所涉及到的重要变量与要素进行数理建模处理，进一步厘清绿色技术创新的发展趋势以及政府政策响应的具体效果。

假设企业主体在当前的t时期和未来的t+1时期这两个时期内进行生产，本期产出水平为Qt，下一期产出水平为Qt+1。企业产出由企业现有的非绿色技术存量A和绿色技术存量GA产生。假设两种技术的生产率p(p>0)相同但成本不同。此外，Mancusi[13]和Shapiro[14]的研究表明，企业外部的知识、技术溢出也将对企业产出造成重要影响。因此企业在t时期的产出为

Qt=p(At+GAt+SAt+SGAt),

(1)

式中，A和GA分别为非绿色技术存量和绿色技术存量；SA和SGA分别为外部非绿色技术溢出和外部绿色技术溢出。

鉴于绿色技术积累相较于成熟的非绿色技术积累需要更多的投资成本，因而假设非绿色技术存量的提升等于企业对非绿色技术的投资，而绿色技术则存在投资与技术存量提升间的系数ζ(ζ>1)以体现其更高的投资成本。此外，当企业引入新的绿色技术时，技术调整将会产生调整成本，如技术同企业现有资产、设备等要素的协作方式改变，借鉴刘盛宇等[15]对资本调整成本的研究，假设企业绿色技术的调整成本ACt为

(2)

因而企业对非绿色技术和绿色技术的总投资成本Ct为

(3)

企业在生产、经营过程中不仅会得到期望产出，同时也将产生污染物等非期望产出，污染物的排放则会造成一定程度的环境破坏。考虑到绿色技术、非绿色技术存量将以不同的排放系数对环境造成不同程度的污染破坏，因而采用不同类型的技术存量与排放系数综合表征环境污染。EPt表示t时期内企业在生产、经营活动中排放污染物造成的环境污染，有

EPt=γAt+δGAt，

(4)

式中，非绿色技术存量At和绿色技术存量GAt的排放系数分别为γ和δ，γ>δ≥0。

企业生产过程中的环境污染行为会受到政府监管，政府通常采取征收环境保护税的方式约束企业的污染行为，内化企业应该承担的环境治理成本。环境保护税的征收通常采取企业污染量越大、征收税费上升越快的办法，企业应缴的环境污染费与其环境污染量往往成非线性关系，本文假设为b(γAt+δGAt)2,b为征收强度。同时，政府通常给予引领绿色技术研发、减排力度大的企业以绿色补贴来激励企业进行环保技术创新以改善环境质量。假设绿色补贴的额度与该绿色技术的减排效果以及绿色技术的存量提升正相关，为c(γ-δ)(GAt+1-GAt)，c为补贴强度。因此，企业通过政府的环境规制缴纳或收到补贴的总金额为

ERt=-b(γAt+δGAt)2,

(5)

ERt+1=-b(γAt+1+δGAt+1)2+c(γ-δ)(GAt+1-GAt)。

(6)

则企业收益可以表示如下：

It=Qt-Ct+ERt,

(7)

将式(1)、(3)、(5)、(6)代入式(7)，分别求解It和It+1。建立关于At和GAt的拉格朗日函数：

MaxZ=Max(It+It+1)=p(At+GAt+SAt+SGAt)-(At+1-At)-ζ(GAt+1-Gt)-

b(γAt+1+δGAt+1)2+c(γ-δ)(GAt+1-GAt)。

(8)

-1+p-2bγ(γAt+1+δGAt+1)=0,

(9)

(10)

由式(10)可知，环境税的征收强度b越大，非绿色技术的新增研发越少，同时，高减排效果的绿色技术研发能够抑制非绿色技术研发。

(11)

将式(10)代入式(11)得

(12)

观察式(11)、(12)，绿色技术创新增量依赖于现有绿色技术存量。当前绿色技术积累越多，下期新增的绿色技术将越多，同时，绿色技术的高投资成本将成为其研发阻碍，调整成本也将削弱绿色技术的增长幅度，从而使得绿色技术创新表现出路径依赖特征。如果政府不能提供充足的绿色补贴，提供配套设施与政策降低绿色技术的投资与调整成本，可能会导致绿色技术研发停滞，或者仅保持低水平增长。

命题1 当前绿色技术积累越多，下期新增的绿色技术将越多，绿色技术创新增量依赖于现有绿色技术存量，非绿色技术创新亦如此，二者均表现出路径依赖特征。

命题2 环境规制的强度(排污费的征收强度、绿色补贴的补贴强度)越高，企业绿色技术创新增量越多，同时环境规制强度越高，对企业非绿色技术创新增量的抑制越强。

命题3 外部技术溢出对于企业技术创新具有重要影响，外部绿色技术溢出越高，企业越愿意进行绿色技术创新。

鉴于环境、经济社会的复杂性，以中国2012～2019年的面板数据实证检验上述命题。

3 研究设计与实证分析

3.1 研究设计

前文通过构建绿色技术创新的DPSIR模型及数理模型，分析了企业技术创新受制于现有绿色技术存量以及非绿色技术存量积累，企业的绿色技术创新表现出路径依赖的特征，同时进一步分析了政府政策响应的效果，环境规制的强弱将对不同类型的技术创新产生驱动或抑制效应。下文将通过对2012～2019年中国省级面板数据的实证分析进一步验证猜想。数据来源为2012～2019年度的《中国统计年鉴》《中国环境统计年鉴》及佰腾专利检索系统。

实证分析中的变量测度如下所示：

(1)技术存量。由Peri[16]的研究，专利技术存量可用式(13)进行表征：

KPATit=(1-δ)KPATz,it-1+PATz,it，

(13)

式中，PATit为i地区在t时间的专利技术增量；KPATit为i地区在t时间的专利技术存量；δ为折旧率，一般以15%计算；z∈{GA,A}。

(2)技术溢出。为衡量外部绿色技术与非绿色技术的空间溢出效应，本研究选取省域间地理距离指标作为衡量依据。已有诸多研究表明了地理距离与知识、技术溢出的相关性[17-18]。地理距离指标的具体测度方式为标准化处理各省份省会城市间的距离，算式如下：

(14)

式中，i和j分别表示两个不同的区域。

以地理距离指标为依据，则其余各省对某省的外部技术存量溢出可如式(15)计算：

(15)

式中,spillit表示其他各省份技术溢出到第i个省份的技术存量。

(3)环境规制。环境规制的强度可以通过多角度、多方面的指标进行衡量，既可采用环境保护税费，亦可以采用能源价格、环境污染治理支出等指标进行衡量。一般来说，学界常常选取环境污染治理支出也即环境污染治理投资进行度量[19-20]。基于指标的完善性角度，本文选取全国31个省市的环境污染治理投资来表征环境规制强度，该指标在反映环境规制的同时亦能够体现监测和执行的力度。

(4)企业绿色技术和非绿色技术创新。绿色技术和非绿色技术创新为该研究的被解释变量。对企业创新而言，其获得授权的专利数在相当程度上反映出企业的理论技术创新及其成果转换能力，因此现有研究广泛采用专利数量来衡量企业的技术创新能力[21-22]。已有权威的国际专利分类(International Patent Classification，IPC)对广泛的各专业技术领域进行了细致划分，鉴于该分类没有单独列出绿色环境技术专利，因此通过《技术领域与IPC分类号对照表》，将对应绿色环境技术领域的专利数目加总计算衡量绿色技术创新，以发明专利和实用新型专利授权总量与绿色技术创新的专利数目之差来衡量非绿色技术创新。

3.2 模型构建

构建回归分析模型来验证不同类型技术的存量积累、环境政策响应以及外部不同类型的技术溢出对绿色技术、非绿色技术创新路径的影响。具体研究参照Ahuja 等[23]的负二项式回归法，建立如下模型：

PATc,jt=exp(α+βc,0ERit+βc,1lnGAit+βc,2lnAit+βc,3lnSGAit+βc,4lnSAit)+δc,it,

(16)

式中,PATc,jt为区域i内企业第t年绿色技术专利数；ERit表示区域i内企业第t年的环境规制强度;GAit为区域i内企业第t年的绿色技术存量；Ait为区域i内企业第t年的非绿色技术存量；SGAit为区域外部企业在第t年对区域i的绿色技术存量溢出；SAit为区域外部企业在第t年对区域i的非绿色技术存量溢出。同理，对非绿色技术实证研究的计量模型为

PATd,jt=exp(α+βd,0ERit+βd,1lnGAit+βd,2lnAit+βd,3lnSGAit+βd,4lnSAit)+δd,it,

(17)

式中,下标c指代绿色技术；下标d指代非绿色技术。

3.3 实证结果分析

不同类型的技术存量积累、环境政策、外部技术溢出对企业绿色技术与非绿色技术创新路径的影响的回归分析结果如表1、2所示。

表1 因变量为绿色技术创新的负二项回归分析结果

表1中的因变量为企业绿色技术创新。模型1刻画了区域内现有绿色技术存量积累和非绿色技术存量积累对企业新增绿色技术创新的影响。结果表明，区域内累积的绿色技术存量显著地促进了企业绿色技术创新；而区域内非绿色技术存量对绿色技术创新则并不存在明显的抑制或促进作用。上述结果体现了企业绿色技术创新遵循路径依赖的特征，即过往累积的绿色技术存量越多，企业越愿意进行绿色技术研发，新增绿色技术创新越多，命题1得到支持。

通过在模型1基础上加入区域外部绿色技术和非绿色技术溢出对区域内部企业绿色技术创新的影响，得到模型2。可以看到，外部绿色技术存量和外部非绿色技术存量的回归系数分别为0.000 327和-1.52E-06，均在P<0.05的条件下统计显著，显示出外部绿色技术溢出对企业绿色技术创新的显著促进作用，而外部非绿色技术溢出将抑制企业绿色技术创新。上述结果体现出外部技术溢出的重要性，外部的绿色技术溢出越高，企业越倾向于进行绿色技术创新。这可能是由于近年来我国绿色技术创新的推广和共享效果较好，企业逐渐注重对绿色技术的使用，因此绿色技术溢出较为显著。命题3得到支持。

在模型2中加入环境规制强度，构建模型3。结果进一步表明区域内绿色技术存量积累以及外部绿色技术溢出均会促进企业绿色技术创新，且环境规制的回归系数为0.002 19，在P<0.05的条件下统计显著，表明了规制强度提高促进了企业绿色技术创新，命题2得到支持。这也说明了我国的环境规制是促进绿色技术创新驱动力的有效政策响应，应充分发挥其支撑作用。表2的因变量为企业非绿色技术创新。其中，模型4刻画了绿色技术存量积累、非绿色技术存量积累与企业非绿色技术创新的关系。在模型4中，非绿色技术存量和绿色技术存量的回归系数分别为0.000 780和0.000 021，均在P<0.01的条件下统计显著，这表明无论何种类型的技术存量积累均会促进非绿色技术创新。这可能是由于我国企业此前过多地在非绿色技术上进行投资与生产，形成了规模化的专用性资产，因而企业偏好于成本更低、更易于应用的非绿色技术，过往技术存量均会促进企业非绿色技术的研发生产，产生了严重的路径依赖现象。因此，命题1得到支持。

表2 因变量为非绿色技术创新的负二项回归分析结果

进一步考虑外部技术溢出的影响，在模型4中加入外部绿色技术与外部非绿色技术指标，从而构建模型5。结果显示，外部的非绿色技术会助长企业进一步追加非绿色技术创新，而外部的绿色技术则无法显著改善企业的非绿色技术创新情况。

在模型5中加入环境规制强度，构建模型6。据模型6回归结果显示，过往的非绿色技术存量积累显著促进了企业非绿色技术研发，同时绿色技术存量积累也在一定程度上促进了企业非绿色技术研发。而环境规制强度对于企业非绿色技术创新的影响不显著。综合对模型3的结果分析，表明环境规制强度增加对于绿色转型的支撑作用主要在于促进绿色技术创新。过去几十年里，我国有很多企业主要投资在非绿色技术创新领域，随着环境规制强度的提高，一些企业迫于非绿色技术使用成本的升高开始转向研发、使用绿色技术，同时一部分企业受限于路径依赖的惯性，仍在继续追加使用非绿色技术。

4 结论及政策建议

通过构建绿色技术创新的DPSIR模型和数理模型，完整分析了现有绿色技术存量以及非绿色技术存量对企业新增绿色技术创新以及非绿色技术创新的影响作用，发现企业绿色技术创新由于具有路径依赖的特征可能仅保持低水平增长，而政策响应会对企业绿色技术创新产生驱动效果。之后通过31个省市自治区的面板数据实证分析验证了相关命题，即绿色技术存量的积累将导致企业绿色技术创新意愿的提升，非绿色技术存量的积累将导致企业非绿色技术创新的意愿提升。环境规制强度提高以及外部绿色技术溢均有助于促进企业绿色技术创新。

正是由于绿色技术创新存在路径依赖效应，因此必须依靠有力的政府政策响应才能促使非绿色技术创新向绿色技术创新转型，突破路径依赖，实现技术变迁。在顶层设计上，中央政府需要以长期发展规划和统筹安排，摒弃对地方政府官员的单一政治考核标准，将生态环境指标纳入地方政府政绩考核体系之中，明确绿色发展的政策导向。政策措施的安排要注重与企业自身能动性的深度融合，通过积极主动的政策调整实现企业利润激励与绿色科技创新的协调统一。

首先，政府应加大环境规制强度，明确企业自身污染治理的职责和义务，同时要充分利用绿色补贴、税收减免、金融帮扶等政策措施支撑企业的绿色技术转型，缓解中小企业融资难问题，提高直接融资在绿色投融资中的比例。通过提高激励性政策的强度帮助企业突破绿色技术创新的高投资成本，调整成本制约。

再者，政策响应要全方位培育绿色技术创新的驱动力，明晰产权，强化对绿色专利的保护。同时政府应推动建设更广泛、高效的绿色科技配套基础设施，在人工智能、物联网、新能源、新材料、智能装备制造、绿色智能建筑、海洋科技等相关前沿领域加强研发与投入，建设与国家科技规划、布局相符的配套基础设施[24]。通过驱动力对压力的传导作用促进产业结构的优化升级，同时通过相关基础设施的建设为企业绿色技术创新降低投资门槛，助力绿色技术创新的成果转化，熨平调整成本。

此外，应充分发挥绿色技术溢出对企业的正外部性，政府应统筹规划，坚持区域协同战略，加强地区间绿色技术的合作研发、配套设施的开放共享，充分发挥知识、技术的正外部性以及规模化效应支撑绿色技术创新的正反馈循环，使得我国各地区间形成有效的分工协作机制，产业内形成自主投资绿色技术研发的发展路径，从而实现绿色技术创新的正反馈增长和对绿色低碳发展的可持续驱动。