数字经济对新能源汽车产业技术创新的影响

李晓敏,张 策,李东昆

(河南大学 a.经济学院,河南 开封 475004;b.中原发展研究院,河南 郑州 450000)

一、引言

我国经济发展已由高速增长阶段迈向高质量发展阶段,经济社会全面绿色转型和生态文明建设对资源与环境保护提出了新的更高的要求。大力发展新能源汽车,不仅对于我国节约化石能源消耗和确保能源安全具有重要的意义,而且有助于实现碳达峰、碳中和,达成美丽中国的战略目标。在中央颁布购置补贴、研发补助、政府采购等一系列政策后,新能源汽车的产销量均快速提升。根据工信部的数据,新能源汽车的年产量从2010年的0.72万辆增长到了2022年的705.8万辆,年销量也从2010年的0.49万辆增长到了2022年的688.7万辆。但是,我国新能源汽车产业的技术创新能力与产业规模却不匹配,过度依赖政策扶持也产生了一些问题,如骗取补贴、核心技术的研发效率不高、企业盈利困难等[1]。张陈宇等以发明专利为视角来衡量我国的技术创新质量,并认为我国存在着创新规模庞大与创新能力不足并存的问题[2]。

2020年《国务院办公厅关于印发新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)的通知》指出,中国的新能源汽车发展面临核心技术创新能力不强、产业生态不健全、充电基础设施建设滞后等问题,加快提升新能源汽车产业的技术创新能力,不仅是推动新能源汽车产业高质量发展的必由之路,而且是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要抓手。推动新能源汽车产业发展,需要把握技术创新的发展规律,为技术创新提供合适的社会环境,克服关键技术“卡脖子”的发展瓶颈。为推动新能源汽车产业高质量发展,中央提出深入实施创新驱动战略,将“电动化、网联化、智能化”作为汽车产业的发展方向,将新能源汽车作为智能网联技术率先应用的载体。相比于其他产品,汽车必须拥有驱动、转向、制动等执行系统,因此,对新能源汽车来说最重要的就是“三电”系统,即电池、电机、电控,这三个部件也是新能源汽车最核心的技术系统要素,直接影响产品的最终表现,也是用户考虑选购新能源汽车的关键因素。

同时,汽车对数据和计算能力的要求很高,例如AEB(自动紧急刹车)辅助系统,通过探测系统与摄像头准确识别车辆、行人等移动物体,在存在较大的碰撞风险时,系统根据车辆当前的行驶状态做出预判,及时刹车来确保行人与车辆安全。这一功能需要对大量数据进行准确、高速的计算。因此,如何系统把握数字经济赋能新能源汽车产业技术创新,成为当下亟待解决的现实问题。

数字经济是以数据为生产要素,以大数据、云平台和人工智能技术为载体实现的一系列经济活动[3]。柏培文从数字基础设施、数字人才和数字技术三个方面研究发现,数字基础设施建设和数字技术均显著提升了区域创新水平,而数字人才与区域创新呈倒“U”型关系[4]。随着数字化水平的提高使得企业能够通过大数据收集和信息的横向共享来促进相关产业的创新能力。由上述文献可见,数字经济对推动创新能力有一定的正向影响,但未深入到新能源汽车产业。而且,大部分学者是从创新产出的专利总量来研究数字经济对技术创新的影响,鲜有学者从创新产出的结构维度,研究数字经济对不同类型专利数量的影响。本研究基于2011-2019年中国35个城市的面板数据,采用固定效应模型,检验数字经济对新能源汽车产业技术创新的影响。相较于以往的研究,本研究的边际贡献主要体现在以下两个方面:一是从新能源汽车产业的角度补充了数字经济对技术创新的影响研究,丰富了相关的理论成果,为数字经济赋能中国新能源汽车产业高质量发展提供了理论支撑。二是在部分发达国家对华实行技术封锁和关键技术“卡脖子”的背景下,本文的研究为理解数字经济如何提高实质性技术创新提供了来自新能源汽车产业的证据。

二、理论分析与提出假设

(一)数字经济与新能源汽车技术创新

随着人工智能、大数据、云平台等数字技术在汽车行业的广泛应用,数字经济在推动新能源汽车产业的发展方面发挥着重要作用。例如,数字化平台能够让用户了解附近的充电桩位置,对降低用户充电焦虑、提高新能源汽车普及起到了积极作用。数字经济能够整合企业内部业务,实现企业内部高效运转;打通产业链壁垒,实现供给侧、需求侧高效协同;开放融入各类外部资源,构建车企数字业务的新生态。例如,2019年成立的智慧车联产业生态联盟(ICCE),通过联合国内外车企开展移动终端和汽车互联的相关应用场景,推进技术、产业与应用研发相结合,形成良好的合作氛围及协作机制。数字经济对新能源汽车技术创新的影响主要体现在消费者需求、外部资源、企业内部业务这三个方面。第一,数字经济影响了信息的流动,使信息从传统的定向流动变为不定向流动[5],从而激发消费者的多样化需求。在数字经济时代,消费者不再满足新能源汽车仅仅是一种单纯的交通工具,而希望它是一种集智能驾驶、绿色出行、车网互联的移动终端[1]。随着消费者对新能源汽车需求的多样化发展,新能源汽车市场也呈现种类和数量的爆发增长,这是新能源汽车技术创新的基础。第二,数字经济提高了创新要素在区域的流动性和匹配度,促进了企业或科研单位间的研发合作,从而提高创新活跃度。数字经济依托平台整合与提升了重组创新能力,从而提高了新能源汽车产业的创新能力[6]。第三,数字经济对新能源汽车数字技术应用具有创新效应。数字技术和新能源汽车产业的融合为新技术的研发提供良好的条件,促进了数字化在产业中的创新溢出。李健等研究发现,数字化转型提高了企业各个业务层面的创新与优化,有利于提升企业绩效与价值[7]。因此,本文提出:假说1:数字经济有利于推动新能源汽车产业的技术创新。

(二)数字经济与实质性创新

实质性创新是指对现有技术进行根本性变革的创新,渐进性创新是指以外观设计创新为代表的非核心技术创新[8]。相比于渐进性创新,实质性创新通常需要更多的投入、更广泛的知识储备,以及承担更多的风险,然而从产业高质量发展的角度来说,实质性创新的作用更大。现有研究认为,创新主要受两方面因素的影响,分别是外源性和内源性。外源性因素包括产业政策、创新环境和消费者偏好等,内源性因素包括产业规模、产业机构和管理能力等[2]。在产业政策的影响下,企业为了获得更多政策优待会倾向于选择渐进性创新;而当市场环境竞争激烈,消费者偏好产生根本性变化时,为了获取更多的利润,企业会倾向于选择实质性创新[8]。数字经济能提高产业的集聚程度,从而使市场的竞争更加激烈[9]。同时,在数字经济时代,消费者的行为习惯和生活方式发生了巨大的改变,消费者的需求是产生实质性创新的基本条件,为了应对愈加激烈的市场竞争环境,迎合消费者的需求,新能源汽车企业只有加大自身的技术水平才能在市场占据一席之地[10]。因此,本文提出:假说2:数字经济对新能源汽车产业的实质性创新有更大的推动作用。

(三)数字经济在试点与非试点城市的影响效果

为推动新能源汽车产业发展,我国实行了试点城市政策,相比于非试点城市,试点城市的起步更早,并受到财政的支持,因此新能源汽车产业更为成熟且具备规模。数字经济具有网络外部效应,数字基础设施作为信息传播的载体,数字用户越多,所能获取的信息就越多[11]。信息具有共享与再生原理,即信息可以在同一时间被多人共享和实用,并且信息的价值不会随着使用者的增加而减少,反而会随着使用者的增加而增加[12]149。在新能源汽车的研发过程中,需要大数据的支持。例如,在新能源汽车进行量产和销售之前,要通过大量的台架试验、实际道路试验等来确定各项参数的设置。然而设计和试验的最佳参数不一定与用户的实际运行参数吻合。车联网大数据可以通过分析,确定实际运行的最佳参数。因此,在新能源汽车产业更成熟的地区,车企能获得越多的研发信息,数字经济也更有利于信息的再创造,对新能源汽车技术创新的外部效应就越显著。因此,本文提出:假说3:相比于非试点城市,数字经济在试点城市对新能源汽车技术创新的推动作用更大。

三、实证研究设计

(一)变量选取及含义

中国自2009年起采取新能源汽车的试点推广政策,先后确定北京、上海、重庆等25个城市为试点城市。本文选取我国35个城市为研究对象,样本区间为2011-2019年。这些城市包括25个新能源汽车试点城市以及10个非试点城市。

1.被解释变量

专利申请数量可以及时地反映资源投入和创新活力[8],本文采用专利申请数量来衡量新能源汽车技术创新能力。专利的授予需要时间和缴纳费用,相比于专利申请量具有更大的不稳定性和时滞性,因此专利申请数量比授权量更适合衡量技术创新能力[12]。中国的专利分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利3种,根据《专利法》的定义:发明专利指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案,包括新的工业制品以及加工方法,在审核时需要具备“突出的实质性特点和显著的进步”;实用新型专利也是一种技术方案,但比专利发明的适用范围更窄,审核较为宽松,只限于有一定形状的新产品,具备“实质性特点和进步”;外观设计专利指适用于工业产品的形状、图案等外观设计。参考黎文靖、周煊等人的研究,本文认定这三种专利的技术水平从高到低依次为发明专利、实用新型专利、外观设计专利,将发明专利申请数量作为实质性创新能力的代理变量[8,13]。

专利的申请数据主要来自于国家知识产权局。为精准地识别与新能源汽车相关的技术,本文参照国家知识产权局发布的《战略性新兴产业分类与国际专利分类参照关系表(2021)》,根据其中新能源汽车产业部分的国际专利分类号(IPC)进行搜索,得到新能源汽车的相关专利申请数量,记为Innovation。

2.核心解释变量

本文的核心解释变量为数字经济水平,对于数字经济水平的衡量,目前学界还没有一个统一的标准。但常见的衡量方法包括直接衡量和间接衡量。前者是对数字产业化和产业数字化产生的直接经济收益进行测度,后者是通过能反映数字经济发展水平的各方面数据建立指标体系。一般受限于数据获取的难易程度,大多学者都采用构建数字经济指标体系的方法来衡量,因此本文采用的是间接衡量方法。参考相关研究,选用互联网普及率、相关从业人员数量、相关产出情况、移动电话普及率以及数字普惠金融这5个指标[14]。本文将以上5个指标的数据经过标准化处理,通过主成分分析法,得到数字经济水平指数,记为DEI。表1列出了数字经济水平指数的指标体系。

表1 数字经济水平指标体系

3.控制变量

根据现有研究,影响技术创新的重要因素还包括经济发展水平、人口密度、产业结构、科研投入、产业规模等[15,16]。为了控制相关变量对实证结果的影响,本文选择人均GDP、人口密度、第二产业增加值占GDP比重、科学技术公共预算支出、规模以上工业企业单位数作为控制变量。

被解释变量的数据来源于国家知识产权局,解释变量的数据来源于《中国城市统计年鉴》、北大数字金融研究中心。中介变量和控制变量的数据来源于EPS数据平台、《中国工业统计年鉴》、Wind数据库、《中国城市统计年鉴》。表2列出了所有变量的英文名称和含义。

表2 变量选取与含义

(二)模型构建

针对上文研究假设,为了验证数字经济对新能源汽车技术创新的影响,参考相关做法,构建如下固定效应计量模型[17]:

Innovationit=α1+α2DEIit+α3Xit+λt+μi+εit

(1)

式(1)中,i表示城市,t表示年份,Innovationit表示城市i在t年度的新能源汽车产业专利申请数量,DEIit表示城市i在t年度的数字经济水平,Xit表示控制变量,λt表示时间固定效应,μi表示城市固定效应,εit表示随机误差项。α2的正负和显著性是本研究关注的重点,α2越大,说明数字经济的水平越高,新能源汽车技术创新的能力越强。

四、实证结果与分析

(一)基准回归检验

表3展示了本研究的基准回归结果,表3的第(1)(2)列是以所有专利申请数量为被解释变量的回归结果,第(3)列到第(8)列分别是以发明专利、实用新型专利和外观设计专利作为被解释变量的回归结果。从结果来看,在控制了时间和城市固定效应之后,无论是否引入控制变量,系数都在1%水平上显著为正。验证了本研究的假说1,即数字经济对新能源汽车技术创新有显著的正向影响。第(3)列到第(8)列的结果显示,发明专利的系数最大,实用新型专利次之,外观设计专利最小。数字经济降低了厂商的信息搜索和交流成本,同时也有利于用户反馈,加强了供需双方的信息交互,进而提高专利回报率,为实质性创新提供了基本条件。因此,数字经济对实质性创新的正向影响效果更大,验证了本研究的假说2。

表3 基准回归结果

(二)异质性分析

1.基于是否为新能源汽车试点城市的异质性分析

新能源汽车试点城市是我国为扩大新能源汽车消费,加快汽车产业结构调整,推动节能与新能源汽车产业化而实行的政策。中央以财政扶持试点城市率先发展新能源汽车产业,鼓励在公交、出租、公务等公共服务领域购置新能源汽车,并且购买新能源汽车予以补助。本研究基于是否为新能源汽车试点城市将样本分为两组进行异质性分析,结果如表4第(1)(2)列所示。

表4 异质性分析

根据表4所示的结果,数字经济对新能源汽车试点城市的技术创新具有显著的正向影响,但对非试点城市的有负向影响。产生这种结果的原因可能是,非试点城市的新能源汽车用户较少,产业还没有形成一定的规模。根据熊彼得的创造性破坏理论,创新活动伴随着技术和生产体系的更迭,因此在新的经济模式产生初期会产生破坏性影响。建设基础设施和培养数字人才需要投入大量的成本,并且需要淘汰旧的生产设备,因而产生资源浪费的情况。数字经济只有在产业具备一定的规模的情况下才有利于创新绩效[18]。试点城市自2009年起受到财政政策的扶持,促使新能源汽车产业快速发展,到2011年已经具备一定的规模。因此试点城市的系数显著为正,非试点城市的系数为负,验证了本文的假说3。

2.基于电机、电控、电池的异质性分析

通过分析新能源汽车的技术分布,发现新能源汽车专利主要集中在以下几个领域:电动车辆的动力装置(B60L)、车辆控制系统(B60W)、电池组技术(H01M),以上领域的专利申请数量占专利申请总数的80%以上。动力装置、控制系统、电池技术又被称为“三电”,即电机、电控、电池。电池是新能源汽车的动力来源,直接影响新能源汽车的续航里程;电机、电控是传统汽车发动机功能的替代,其性能直接决定电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。根据工信部的报告,在新能源汽车的成本构成中,电池占40%,电机占15%,电控占12%。在2021年世界新能源汽车大会上,清华大学汽车产业与技术战略研究院院长、世界汽车工程师学会联合会终身名誉主席赵福全表示,在智能网联汽车时代,新能源汽车的核心技术依旧是“三电”系统,即电池、电机、电控系统。因此,本文将“三电”认定为新能源汽车的核心技术,将上述专利的申请数量分别作为被解释变量引入基准回归模型,结果见表4。第(3)到(5)列分别表示电机、电控、电池这三类技术创新的实证回归结果,从中可以看出,数字经济对这三者的回归系数均为正,对电机和电池的回归系数在1%的水平上显著,对电控的回归系数在10%的水平上显著。其中,电池技术创新的系数最大,其次是电机,最后是电控。说明数字经济对这三类核心技术的促进作用从大到小依次是电池、电机、电控。

产生这种结果的原因可能是,电池作为新能源汽车的通用部件,受到行业标准和产业政策的影响,需要不同企业的研究人员合作研发,而电机和电控技术一般为企业自主研发,使生产的新能源汽车各具特色,从而提高市场竞争力,现有研究表明数字经济对多领域合作创新的模式有更大的正向影响。数字经济具有网络外部效应,不仅提高了信息的传播效率,而且有利于信息的共享[11]。信息具有共享与再生原理,即信息可以在同一时间被多人共享和实用,并且信息的价值不会随着使用者的增加而减少,反而会随着使用者的增加而增加,因此在需要合作研发的电池领域更容易受到数字经济的影响[12]。

五、稳健性检验

(一)替换新能源汽车技术创新的测度方法

参考黄勃等的做法,通过关键词搜索得到数字技术专利申请数,本文通过关键词搜索得到新能源汽车产业专利申请数量[19]。关键词包括新能源汽车、纯电动汽车、混合动力汽车等。在基准回归中,使用关键词搜索得到的专利申请数据来替换通过国际专利分类号(IPC)得到的专利申请数据。具体结果见表5,在第(1)(2)列中数字经济水平的系数仍然在1%的水平上显著为正,与基准回归的结果一致。

表5 稳健性检验

(二)对解释变量做滞后一期处理

考虑到数字经济对技术创新的影响可能存在时滞效应,参考相关做法[17],对解释变量做滞后一期处理,再引入基本回归模型中进行回归,结果如表5第(3)列所示。结果仍然显著为正,与基准回归结果一致。

(三)增加控制变量

影响区域创新能力的因素还包括交通便利水平和对外开放水平[16]。为了避免遗漏变量造成结果的偏误,本研究用人均公路面积衡量交通便利水平,记为Road,用外商直接投资衡量对外开放水平,记为FDI,将上述变量引入基本回归模型,结果如表5第(4)列所示。结果仍然显著为正,与基准回归结果一致。

六、结论与建议

数字经济已经成为赋能产业高质量发展的重要引擎,在我国实行创新驱动战略的背景下,数字经济是否能够切实推动实质性技术创新是学者们关注的热点,本研究提供了来自新能源汽车产业的证据。本文以2011-2019年的35个城市为样本,探究了数字经济发展对新能源汽车技术创新的影响。研究发现:(1)数字经济显著提升了新能源汽车产业的技术创新,与实用新型专利、外观设计专利相比,数字经济对发明专利的促进效果更明显。(2)相比于非试点城市,数字经济在试点城市对新能源汽车技术创新的推动作用更大。(3)数字经济对电池、电机、电控的技术创新均有正向影响,其中对电池技术影响最大,电机技术次之,电控技术影响最小。本文从新能源汽车产业的视角检验了数字经济对技术创新的作用,对推动新能源汽车产业的高质量发展有重要的现实意义。基于研究结论,本文提供以下政策思路及建议。

对于地方政府或相关政策制定部门来说,首先,在国际保护主义抬头,中国面临核心技术“卡脖子”的背景下,创新不仅要寻求高产出,而且应该寻求实用性和突破性。利用数字经济带来的数据资源和信息优势推动新能源汽车产业的技术突破是大势所趋,政府应充分发挥引导作用,尝试搭建数据创新协作平台,为科研人员的沟通交流提供便利,积极推动数据、知识和技术的积累,努力提升中国新能源汽车企业的基础科研能力和颠覆性技术创新能力,早日摆脱关键技术受制于人的困境。其次,根据异质性分析的结果,为推动新能源汽车产业的健康发展,政府部门应该实行差异化的策略。在新能源汽车产业发展相对落后的地区,相关部门应先着重于新能源汽车的推广,并在发展初期给予一定的财政扶持;在新能源汽车产业产值较高的地区,相关部门的重点应该放在通过数字经济整合产业链上下游企业进行协同创新,实现新能源汽车技术的快速迭代,从而提高产业竞争力。

对于新能源汽车企业来说,最重要的是,根据所处区域的特点选择适合自身的数字化转型策略,持续投入,培养一批具备多学科背景的复合型科研人才。例如,电池领域的企业应更注重数字化转型,充分利用数字经济的网络效应提高企业自身的研发能力,早日通过技术创新提升产品竞争力,推动产业创新。除关键技术领域之外,新能源汽车企业还应充分利用大数据、云平台和人工智能等数字技术,在商业应用领域积累新知识,开创新模式,实现新能源汽车的“电动化、网联化、智能化”,以满足消费者多样性的需求。