中国产业升级的地区差异——基于各细分行业专利数据的新视角分析

龚丽贞

（ 莆田学院 商学院，福建 莆田 351131 ）

产业是实体经济的核心命脉所在，推动实体经济高质量发展的重要举措之一就是要推动产业结构转型升级。 制造业是我国的经济命脉，其转型升级是产业结构转型升级的重中之重。 一般认为，产业升级是指产业在价值链不同区间或者不同价值链间攀升，从低技术低附加值产业向高技术高附加值产业转变，最终获得产业价值的整体提升[1-2]。 已有研究主要关注财政分权[3]、 产业政策[4-5]、 数字金融[6]、 环境规制[7]、 技术创新[8]等对产业升级的影响以及产业升级的路径等[9-10]，关于产业升级的测度及其地区差异的研究还比较有限。 张其仔基于能力的比较优势理论，采用1994—2010 年全国工业企业数据作为样本研究发现，中国存在雁阵式产业升级，但是，东部地区在向中西部地区转移产业的同时，其自身产业升级方向不明确，产业整体面临比较优势断档问题[10]。 任碧云等基于1998—2016 年中国分行业数据研究发现，该时期内中国制造业产业升级总体取得较大幅度提升，但产业升级的内生动力不足[11]。 师应来等对我国30 个省份2017 年的数据研究发现，我国各地区产业升级水平差异明显，我国产业升级水平整体较低[12]。这些研究多数基于全国或省级数据分析，并且较少从各细分行业发展的角度关注创新因素对产业升级的影响。 笔者选取2003—2021 年252 个城市的面板数据，根据国民经济行业分类方式，对各城市的产业进行进一步行业细分，结合各细分行业发明专利授权数量数据①和产业增加值数据，对各地区的跨产业升级和产业内升级进行联合测度，比较各地区产业升级的差异性，为不同地区制定相关产业政策提供依据。

一、 中国产业升级的总体情况

笔者主要从产业高度化的视角审视我国的产业升级情况。 产业结构高度化主要衡量产业从低端向高端、 从低效率向高效率转化的程度。 因此，本文不仅度量从第一、 二产业向第二、 三产业转变的跨产业升级高度，还度量了制造业从中低端迈向高端的产业内升级高度。

1. 从3 个产业增加值占比角度度量跨产业升级

首先，从3 个产业在GDP 中的占比看，如图1 所示，2003—2021 年期间中国的产业结构发生了较大的变化，第一、 二产业占比分别下降了约5、 6 个百分点，第三产业上升了约11 个百分点，产业结构由工业制造业为主导的“二、三、 一” 结构转变为服务业占主导的“三、 二、一” 结构。

图1 2003—2021 年中国3 个产业结构变化状况

常用的代表跨产业升级高度的指标有2 个:一个是不考虑农业发展，着重考察非农产业的发展，着重考量“经济服务化” 程度，通常通过第三产业增加值与第二产业增加值之比度量，简称产业服务化程度，这里记为Ucygd； 另一个是同时考虑农业和非农业发展，采用3 个产业增加值在GDP 中所占比重的加权平均值来度量，即第一产业占比*1+第二产业占比*2+第三产业占比*3，简称产业综合指数，这里记为Ucysj。 图2 显示，无论是否考虑农业发展，2003—2021 年，中国的跨产业升级高度总体呈上升趋势。

图2 2003—2021 年中国跨产业升级高度

2. 从制造业内各细分行业发明专利角度度量制造业内升级

我国拥有世界最完整的产业体系，制造业规模占全球比重约30%[13]，推动制造业的高质量发展是促进经济高质量发展的重要抓手。 在美国“技术封锁” 和“脱钩断链”、 全球产业链布局调整和贸易格局重塑的大背景下，制造业的转型升级显得尤为重要，而创新是推动制造业向高端领域和环节迈进的必然选择。 为此，本文参考傅元海等[14]的分类标准，结合国民经济行业分类（大类）标准，将制造业内各细分行业划分为低端、中端和高端三大类，而后采用高端制造业各细分行业的发明专利授权数量之和，从技术创新角度度量制造业升级，简称制造业升级指数，记为Ugdzl。

图3 显示，2003—2021 年间，我国高端制造业的发明专利授权数量基本呈持续增长趋势，其中，2020—2021 年发明专利授权数量有一定程度的下降，当时新冠疫情影响了技术创新、 拖延了发明专利的申请和授权。 总体上，2003 年以来的制造业发明专利授权数量变化显示我国的高端制造业创新持续推进，说明制造业内部升级不断深入。

图3 2003—2021 年全国高端制造业发明专利授权数量②

二、 中国各地区产业升级的聚类分析

1. 聚类分析法

聚类分析是根据研究对象间的相似性对其进行分类，如根据变量测度样本点之间的客观“距离” 对样本进行分类，或者根据样本测度变量间的相似系数对变量进行分类。 样本间的“距离” 可以用多种不同的方法来测度，如欧式距离、 平方欧式距离、 Minkowski 距离等。 变量间的相似系数的测度方法有夹角余弦、 Pearson相关系数等。 实际分析中常用的聚类方法有层次聚类、K-均值聚类和两步聚类法等。 本文的聚类分析采用层次聚类法，并以Ward 法计算不同类别间的距离，以平方欧氏距离计算同一类别中各样本点间的距离。

2. 变量和样本

选取252 个城市③2003—2021 年的数据作为研究样本。 选择代表跨产业升级的2 个变量（Ucygd、Ucysj）和代表产业内升级的变量Ugdzl，以各城市上述3 个变量在2003—2021 年间的平均值进行聚类分析。 此外，由于各变量间存在数量级的差异，因此，在聚类分析前，先对各变量进行标准化处理。

3. 聚类分析结果

聚类分析提供了分类的多种可能，根据实际情况，本文把所有样本分为6 类，具体分类结果如表1 所示。 表2 列出了各类别在3 个变量上的均值（标准化得分的均值），结果显示不同类别在各个变量上的取值存在较大差异。 进一步，对不同类别在每个变量上的均值是否相等进行检验，结果如表3 方差分析表所示，3 个F检验统计量都在1%水平上显著，说明不同类别在各变量间的取值确实存在统计上的显著差异，验证了把252 个城市分成6 类的合理性。

表2 各类别变量标准分的平均值

表3 Ward 方法方差分析表

第1 类城市只有1 个，北京市。 表2 显示，北京市的Ucygd、Ucysj和Ugdzl的标准分均远大于0，说明北京市这3 个变量的取值都远超全国平均水平。 2003—2021 年，北京市的3 个产业增加值占比均值为0.94 ∶23.52 ∶75.55，其中，2021年北京市第三产业增加值占比高达81.67%，遥遥领先于其他地区，显示其经济服务化程度特别高。 同时，2003—2021 年，北京市的高端制造业发明专利授权数量平均为55 147 件，说明该地区制造业创新程度非常活跃，尽管其制造业规模相对较低，但是，凭借其作为首都的政治文化地位和经济综合实力，作为高校、 科研院所、 企业研发中心、 高端人才的聚集地，其创新活跃程度远非其他一般城市可比，甚至远超其他一线城市。 综上，北京市的跨产业升级程度和制造业升级程度都非常高，处于全国领先水平，是6 类城市中产业升级程度最高的。

第2 类城市包含以下8 个: 上海市、 南京市、 杭州市、 武汉市、 广州市、 深圳市、 成都市和西安市，都是一线或准一线的中心发达城市。这类城市3 个变量的标准分均值都大于0，仅次于第1 类城市。 2003—2021 年，这8 个城市3 个产业增加值占比平均为2.68 ∶41.5 ∶55.82，高端制造业发明专利授权数量平均高达16 738 件，说明这类城市的工商业都异常发达，是制造业创新高度集中的区域，创新程度仅次于北京。 事实上，这些城市都是周边城市群内的中心城市，是人才、 资本、 信息、 技术等生产要素的集聚地，易于催生知识技术密集、 创新驱动和高效益的新兴产业，如信息技术、 新材料、 节能环保、 大数据、 工业互联网、 高端装备等产业，而高端制造业通常也会促进现代生产性服务业的快速发展，如上海的金融业、 广州的物流业、 深圳的互联网产业等。 因此，这类城市的跨产业升级程度较高，制造业内部升级程度也较高，总体产业升级程度较高，仅次于第1 类城市。

第3 类城市有45 个，包含2 个直辖市（天津、 重庆）、 18 个省会城市、 4 个计划单列市以及其他一些重要节点城市，大部分属于经济相对发达城市，许多是二线城市。 这类城市3 个变量的标准分均值也都大于0，但远低于第1 类城市，也低于第2 类城市。 2003—2021 年，45 个城市3 个产业增加值占比平均为7.35 ∶44.21 ∶48.44，高端制造业发明专利授权数量平均为2 550件，说明这类城市的第二、 三产业相对发达，但制造业创新程度一般，高于全国平均水平。 作为经济相对发达的城市，它们的技术创新虽然落后于北上广等一线城市，但是，凭借着上下游和产供销配套相对完整、 交通相对发达的都市圈区位、 成本低于一线城市的优势，往往能够促进这些创新技术的产业化，从而培育出一些颇具影响力的产业集群，如苏州的电子信息、 装备制造、 生物医药和先进材料四大产业集群。 综上，第3 类城市的跨产业升级程度中等，制造业内部升级程度中等，仅次于第1、 2 类城市。

第4 类城市包含以下5 个: 佳木斯市、 黑河市、 绥化市、 张家界市和海口市，均属典型的“无工业” 城市。 表2 显示这类城市Ucygd的标准分均值高达4.15，而其他两个变量的标准分均值均低于0。 佳木斯市、 黑河市、 绥化市都是黑龙江省的农业大市、 产粮大市，拥有大量的肥沃耕地和粮食产能，商品粮产量极高，是我国重要的粮食主产区之一，2021 年这3 个城市的农业增加值比重均在45%左右，而工业增加值均不超过15%。 张家界市和海口市都是典型的旅游城市，2021 年两个城市的第二产业增加值占比均在15%左右，第三产业增加值占比分别为72%和79%，是典型的城市化超过工业化的城市。 此外，2003—2021 年，这5 个城市的高端制造业发明专利授权数量平均仅为137 件，是各类别城市中最低的一个。 综上，这类城市的跨产业升级程度中等偏高，制造业内部升级程度极低，总体产业升级程度仅略高于第5 类城市。

第5 类包括61 个城市，大部分是中东部城市，这类城市总体上是以工业为主导。 表2 显示这类城市Ucygd和Ugdzl的标准分均值都低于0，仅Ucysj的标准分均值大于0。 2003—2021 年，这61个城市3 个产业增加值占比平均为7.62 ∶53.48 ∶38.90，高端制造业发明专利授权数量平均仅为985 件，说明这类城市的工业制造业规模较大，但制造业创新程度较低，虽高于第6 类城市，但低于全国平均水平。 许多这类城市受益于京津冀、 长三角、 珠三角等核心城市的产业外溢，以广东佛山为例，作为珠三角地区典型的工业强市和制造业中心，受益于深圳市的研发创新能力和该地区完整的上下游产业链，佛山产业集群化特征明显，装备制造和泛家居两大产业集群规模甚至超过万亿。 综上，这类城市的跨产业升级程度中等偏低，制造业内部升级程度也偏低，总体产业升级程度仅略高于第6 类城市。

第6 类包括132 个城市，基本不含发达城市，包含很多中西部地区城市。 表2 显示这类城市3 个变量的标准分均值都小于0。 2003—2021年，这132 个城市3 个产业增加值占比平均为17.83 ∶46.29 ∶35.88，高端制造业发明专利授权数量平均仅为245 件，说明这类城市第一、 二产业相对发达，第三产业发展相对滞后，制造业创新程度较低，远低于全国平均水平。 这类城市农业资源较丰富，工业则多集中于要素驱动、 劳动力密集的传统中低端制造业，因而无法带动第三产业、 特别是生产性服务业的发展。 此外，由于这些城市拥有土地和劳动力等成本优势，工业基础较良好，在东部地区为促进产业升级进行腾笼换鸟时，这些城市通常就成为它们产业转移的目的地，如陕西咸阳和四川泸州承接了不少东部地区纺织产业的转移。 综上，这类城市的跨产业升级程度偏低，制造业内部升级程度也偏低，是6 类城市中产业升级程度最低的一类。

三、 结论和建议

1. 结论

基于全国3 个产业增加值数据的初步统计发现: 2003—2021 年，我国的产业高度化总体呈上升趋势，跨产业升级持续推进，基于制造业发明专利授权数量的统计发现，我国的制造业内部升级不断拓展。

进一步，采用252 个城市为研究样本，联合代表跨产业升级的2 个变量（产业服务化程度Ucygd和产业综合指数Ucysj）和代表产业内升级的1个变量（制造业升级指数Ugdzl）进行聚类分析。研究发现: 各地区产业升级存在明显差异，区域发展不平衡现象较为突出，总体上，东部地区产业升级程度领先于中西部地区。 具体而言，252个城市可以分为6 类，根据总体产业升级程度由高到低，分为: 跨产业升级和制造业升级程度都非常高的第1 类城市（北京），跨产业升级和制造业升级程度都较高的第2 类城市（一线或准一线的8 个城市），跨产业升级和制造业升级程度都属中等的第3 类城市（多是二线、 经济相对发达的45 个城市），跨产业升级程度中等偏高、制造业升级程度极低的第4 类城市（典型的农业或旅游业大市的5 个城市），跨产业升级程度中等偏低、 制造业升级程度偏低的第5 类城市（大部分位于中东部、 工业相对主导的61 个城市），跨产业升级和制造业升级程度都偏低的第6 类城市（多位于中西部、 一、 二产业主导而三产业落后的132 个城市）。

2. 建议

第一，建设和完善多元化的科技激励机制，最大程度地激励科技创新、 特别是企业技术创新，从而促进产业创新升级。 当前，中国的产业发展已进入从规模增长向质量提升、 从要素驱动向创新驱动、 从制造大国向制造强国优化转型的重要阶段，而国内很大一部分城市（如上述第5类和第6 类城市）的技术创新程度仍处于较低水平，从而抑制了产业转型升级，特别是影响了部分关系国家安全和经济长远发展的高端制造业的发展。 为此，建议多措并举，共同推动产业升级和经济高质量发展: 在企业激励层面，既可以通过发放创新研发补助、 减免税等方式降低企业创新成本，也可以通过政府采购的优先购买等方式为创新技术和产品提供市场，为企业创新保驾护航； 在人才激励层面，着重提高一线技术研发人员的薪酬待遇，加大对有突出贡献的科技创新人才的支持和奖励力度。

第二，引导地区间实现良好的产业分工合作，促进区域间协调发展。 上述研究显示，多数位于中西部地区的第6 类城市的跨产业升级和制造业内升级都远落后于第3 类城市，更不用说它们与总体产业升级程度较高的第1、 2 类城市之间的巨大差异。 为降低区域不平衡程度，中西部和相对不发达地区应拓展产业发展思路，融入新发展格局。 一方面，中西部地区要提高接受产业转移的能力和动力，在充分挖掘自身资源禀赋和比较优势的基础上，明确自身在产业链上下游布局中的定位，做好东部发达地区产业转移的承接工作； 另一方面，三、 四、 五线城市可以探索“飞地” 合作发展模式，与城市群内的核心城市合作发展，融合利用城市间的产业资源、 空间资源、 人力资源等多种要素，通过“市场主导+政府引导” 模式，推动产业有序转移和区域协调发展。

注释:

①本文用“发明专利授权数量” 来衡量制造业内部升级水平，主要是从技术升级角度来度量产业内部升级。 在面临逆全球化思潮和外部技术封锁的情况下，中国制造业自身的技术发展显得尤为重要，而发明专利授权数量可以很好地度量其技术创新和发展程度； 本文度量制造业内部升级，主要侧重其技术升级程度。 总体上，拥有发明专利较多的制造业，其技术升级程度也较高。

②专利统计时，由于每个专利可能归属于多个不同的细分行业，所以细分行业后加总的专利数量会超过地区实际专利数量，因此这里看到的高端制造业发明专利授权数量会超过国家知识产权总局公布的发明专利授权数量。

③研究样本选择这252 个城市的原因: 首先，在全国所有地级及以上城市的基础上，剔除部分在样本期间内发明专利授权数量为0 的城市，留下自2003 年起发明专利授权数量均大于0 的城市； 其次，剔除数据大量缺失或为0 的城市，如新疆的克拉玛依、 甘肃的金昌和嘉峪关等城市。