绿色技术创新、碳排放与制造业升级

摘 要：基于梳理绿色技术创新与制造业升级的数理逻辑，运用2005—2021年我国30个省份的面板数据，构建双向固定效应模型，并引入碳排放这一中介变量，实证检验变量之间的影响作用。研究发现：①绿色技术创新可有效促进制造业合理化发展与高级化发展；②经过了内生性控制与稳健性检验后，结论依旧成立；③我国东、中西部地区因其经济发展、资源禀赋等因素不同，导致绿色技术创新对制造业升级的影响存在异质性；④碳排放存在中介效应，绿色技术创新可以通过削减碳排放来促进制造业升级。因此，在未来实现制造业升级过程中，要突破制造业，尤其是重污染行业绿色技术创新的瓶颈，突破“信息孤岛”，搭建绿色技术有效、安全交流平台，同时，促进制造业升级过程中要注意对环境的保护，避免通过绿色技术创新促进制造业升级过程中产生负的外部性。

关键词：制造业升级；绿色技术创新；碳排放；中介效应

中图分类号：F832.5；F425；X196；F273.1 文献标识码：A 文章编号：1671-9255（2024）03-0034-07

一、引言

党的二十大报告提出了要推进制造业的高端化、智能化和绿色化发展，很多地方都对此做出了回应，纷纷出台了高端化、智能化、绿色化发展计划，以加速制造业的转型升级。在国际竞争日益激烈的情况下，以创新为导向，将制造业推向高端领域和环节是必然趋势。制造业的可持续发展离不开绿色化发展，绿色化发展必须倚靠绿色技术的不断创新与突破，以技术创新，特别是以绿色技术创新为驱动的制造业转型，不但是重塑我国制造业竞争优势、巩固其国际地位的必经之路，也是我国今后发展战略的需要，更是顺应世界产业创新趋势、加速建设创新型国家的必然选择（肖兴志等，2022）[1]。绿色技术创新是我国推动绿色发展的重要支撑力。科技部印发了《关于进一步完善市场导向的绿色技术创新体系实施方案（2023—2025年）》，其中，绿色技术创新的需求指出要定期向各地区重点企业征集技术难点与技术需求，重点攻克专项技术，努力研发绿色技术，早日达到国际标准水平；与此同时，还需要通过发展绿色技术创新企业，强化创新平台基地的建设，激发科研院所的创新活力，推动创新主体的协同融合，让金融与绿色技术协同机制更好地发挥。推动绿色技术创新的协同，为技术创新提供更多的支持。可见，绿色技术创新已成为当下促进制造业发展的关键要素。产业结构升级主要依赖技术创新带来的碳排减实现，考虑到我国区域经济发展、科技发展、资源禀赋水平差异较大的基本国情，碳减排助力绿色技术创新促进制造业升级的效应可能会存在区域异质性（田虹和秦喜亮，2024）[2]。

基于上述背景，本文主要考察绿色技术创新对中国制造业产业升级的具体影响作用。本文试图建立模型通过统计方法深入分析研究制造业产业升级和绿色技术创新之间的影响关系，检验绿色技术创新对制造业升级的异质性影响，以及探究绿色技术创新对中国制造业升级的影响机制，并提出合理的对策建议，为我国制造业绿色技术创新的发展与进步提供理论依据。

二、理论分析与研究假设

（一）绿色技术创新对制造业升级的影响

绿色技术创新是经济实现绿色发展的重要路径（Ghisetti and Quatraro 2017）[3]，也是推动产业升级的重要手段。绿色技术创新主要通过提高企业生产效率，节能减排和优化资源配置，满足消费者新型绿色产品需求，催生新的绿色化产业，来实现制造业的转型升级。首先，绿色技术创新能够提高企业的生产效率，降低成本，并在市场机制的作用下，使得低生产率企业退出市场，高利润企业吸引更多的劳动力，促进产业升级（郭艳萍等，2022）[4]。绿色技术创新存在资源导向功能，绿色技术创新的“倒逼效应”和“诱导效应”共同促进产业升级，与此同时，其典型的“绿化”功能会推动绿色升级，改善“两高”产业情况和生产技术水平，进而驱动产业升级（韩先锋等，2023）[5]。其次，推行绿色创新策略，可以提升公司的资源利用效率，促使发展方式向集约型和知识型转变，从而实现公司的可持续发展（WANG et al.，2021）[6]。原毅军等（2019）[7]通过理论模型分析企业绿色技术创新降低其边际成本主要是新设备提高绿色制造能力，实现节能减排，以及国家政策的大力支持与补贴，并且随着社会经济的发展，居民对于绿色产品的偏好加快了制造业的转型。节能减排的实现和资源要素利用率的提高使得落后产能被淘汰，实现产业的结构合理化与高端化发展。与此同时，产业结构升级也会反向推动绿色技术创新。产业结构升级主要通过节能减排效应和资源优化配置效应来提高绿色全要素生产率，产业结构的优化会使得企业劳动与资本密集型逐渐转向技术密集型，碳排放降低、企业绿色化发展、资源优化配置，进而促进绿色技术创新（郑素兰等，2024）[8]。最后，绿色技术创新通过将绿色技术应用到对企业生产的三个环节实现对产业结构的正向作用，在初级阶段聚焦生产技术与设备的绿色化改进，在加速阶段由绿色创新催生的新产品与工艺满足了消费者高层次的绿色消费需求，到了成熟阶段，新的环保型产业被催生和激发，并与上下游产业相互关联，共同绿色化发展（徐盈之等，2021）[9]。

有一些学者指出地区间的绿色金融水平有所不同，绿色技术创新对产业升级的影响也有所不同。各地区由于经济金融发展水平、资源禀赋、地理位置、环境政策等一系列因素的不同，使得绿色技术创新对制造业升级的影响存在异质性。张峰和刘家悦（2023）[10]研究指出，资本密集型、劳动密集型和技术密集型制造业对劳动力和资源要素投入等方面的需求不同，前两类型制造业并不需要较高的绿色技术创新水平，后者的生产要求有更高的技术与清洁特征，所以更加重视绿色技术创新。逯进和李婷婷等（2021）[11]研究发现产业结构升级与技术创新在“领先型”“追赶型”“落后型”三种不同分类模式下，对绿色全要素生产率的影响存在异质性。基于以上分析，提出本文的研究假设：

假设1：绿色技术创新会有效促进地区制造业升级。

假设2：绿色技术创新对制造业升级的影响存在异质性。

（二）绿色技术创新、碳排放与制造业升级

一方面绿色技术创新通过其带来的技术进步、学习效应和技术积累效应会直接影响碳排放效率；另一方面，绿色技术创新会通过环境规制水平的提高产生“虹吸效应”进而促进区域城镇化，使得产业集群、规模效应与产业协同效应得到提高，以及其溢出效应推动产业结构高级化带来的“结构红利”间接影响碳排放效率（邵帅等，2019）[12]，与此同时，低碳试点政策可有效利用产业结构升级的“结构红利”，实现节约生产成本、提高资源利用率、环境改善等效用进而综合实现绿色全要素生产率的提升（干春晖等，2011）[13]。

碳排放是绿色技术创新促进产业结构转型升级的重要机制，部分学者对碳排放与产业升级的关系进行了探讨与研究。陈忱和高然（2023）[14]利用2011年碳排放权交易试点政策作为其研究的准自然实验，研究碳排放权交易试点对各省产业结构的影响情况，结果表明碳排放权交易对地区产业结构升级存在正向促进作用。张静等（2023）[15]实证发现，碳排放交易虽然会显著促进产业结构合理化发展，但是对产业结构高级化发展有一定的抑制作用。也有部分学者研究发现，碳排放与产业机构升级相互影响存在异质性，王钊和王良虎（2019）[16]总结得出产业结构升级对碳排放的影响存在两种观点：一是产业结构升级会显著降低碳排放量，尤其是提升其高端化水平；二是相较于产业升级的作用技术进步与替代性能源对于减少碳排放的作用会更明显。基于上文的文献梳理，发现削减碳排放可以助力绿色技术创新促进产业升级。碳排放强度和策略是否适宜与科学可能会直接影响绿色技术创新对产业升级的作用。基于此，提出本文的研究假设3。

假设3：绿色技术创新通过削减碳排放从而促进制造业升级。

三、变量说明与模型构建

（一）模型构建

为检验绿色技术创新对中国制造业升级的影响作用，构建如下面板模型：

（1）

模型中MFUGit代表i地区制造业第t年的升级水平；GTIit代表i地区第t年的绿色技术创新水平；X代表控制变量；Tt代表时间固定效应；Zi代表地区固定效应；Ɛit代表随机扰动项。

为了分析绿色技术创新驱动中国制造业升级的作用机制，将碳排放量CEit作为中介变量加入回归模型进行相关检验分析，具体模型构建如下：

（2）

（3）

（二）变量选取

1．解释变量：绿色技术相关概念由Ernest等最先提出，参考已有文献周肖肖等（2023）[17]的做法，本文以绿色专利申请数量来度量绿色技术创新，以地区每万人绿色专利申请量（GTIa）来衡量指标，从中国研究数据服务平台（CNRDS）获得申请数量并整理。为了保证本研究的稳健性，参考王洪庆和张莹（2020）[18]做法采用地区每万人绿色专利授权量（GTIb）作为稳健性检验指标。

2．被解释变量：本文借鉴宋晓玲和李金叶（2022）[19]、傅元海等（2014）[20]的研究，将制造业划分为高端产业、中端产业和低端产业。用制造业合理化和制造业高级化两个指标衡量制造业升级，其中，制造业合理化指标采用泰尔指数表示，制造业高级化指标选用高端产业与中端产业主营业务收入之比来衡量。

（1）制造业合理化

采用韩峰和杨立高（2020）[21]、傅元海等（2014）[20]和干春晖等（2011）[13]学者的做法，使用泰尔指数衡量省级层面制造业升级过程中的合理化水平，公式如下：

（4）

其中，MFUGIR为制造业合理化指数， 、 、 分别代表高端、中端和低端制造业的主营业务收入， 、 、 分别为三种制造业的就业人口，Y代表三种制造业主营业务收入之和，L 代表就业人口总和。

（5）

一般而言， 的取值应该是0，即MFUGIR的取值越接近0，说明制造业合理化水平越高；反之则说明该地区的制造业结构不合理。

（2）制造业高级化

本研究借鉴宋晓玲和李金叶（2022）[19]和傅元海等（2014）[20]使用高端制造业与中端制造业的主营业务收入之比来衡量各个省份地区的制造业高级化水平。具体公式为：

（6）

其中，Y1与Y2的含义与上一小节的一样。MFUGIH指数值越大，代表制造业高级化水平越高。

3．其他变量

（1）中介变量：碳排放量（CE）。从中国碳排放数据库（CEADs）获取测算的碳排放数据进行整理，并对碳排放总量取对数处理。

（2）控制变量：参考已有文献，选用如下指标：研发强度（rds）、外商直接投资（fdi）、工业化水平（il）、政府支持（gs）、受教育水平（el）、就业密度（ed）、城镇化水平（ul）。

（三）数据来源与描述性统计

本文利用 2005—2021年30个省（市、自治区）（由于香港、澳门、台湾和西藏数据可得性不高，故剔除样本）的面板数据进行分析。数据主要从《中国统计年鉴》、国家知识产权局、《中国科技统计年鉴》《中国工业统计年鉴》、中国研究数据服务平台（CNRDS）、国家统计局网站、中国碳核算数据库（CEADs）、《中国教育统计年鉴》《中国人口和就业统计年鉴》以及各省（市、自治区）国民经济和社会发展统计公报等查找整理。通过描述性统计分析，各变量的标准差都比较小，粗略分析来看比较稳定，可以继续用此数据进行实证分析。

四、绿色技术创新影响制造业升级的效果检验

（一）基准回归

具体回归情况如下：首先，分别检验绿色技术创新对制造业合理化和制造业高级化水平的影响效应，即表1列（1）、（3）结果说明：绿色技术创新每提高1单位会使制造业合理化水平降低0.008单位，使制造业高级化水平提高0.134单位，且均在1%的水平上显著，可见绿色技术创新会有效促进制造业合理化与高级化发展；然后，加入控制变量后继续做回归，得到表1列（2）、（4）的结果，核心解释变量系数未发生变化，结果仍在1%的水平上显著，可见，是否加入控制变量均不会影响绿色技术创新对制造业升级的显著促进作用，本文的研究假设1得以验证。

（二）内生性检验

为防止自变量与因变量间的相互因果及其他原因引起的内生性，本文拟选择核心解释变量的滞后二期为工具变量，利用2SLS法与解释变量和控制变量均滞后一期进行回归分析。在工具变量的选取上，选取了核心解释变量的滞后二期，因此，工具变量和被解释变量的关联程度很高，没有弱工具变量，也就符合了相关性的约束。另外，选择这一工具变量，当前的干扰因素不能对其产生作用，符合外生性的约束。估计结果如表2所示。从表2控制了内生性问题之后的估计结果来看，绿色技术创新的滞后二期，以及变量滞后一期对制造业合理化水平和制造业高级化水平的影响系数至少在5%的水平上显著且系数正负向未改变，与上文回归结果一致，再次验证了本文的研究假设1，绿色技术创新对制造业升级存在显著促进作用。因此，本文实证模型和数据通过了内生性检验。

（三）稳健性检验

为使实证结果更具说服力，本文选择通过替换核心解释变量、重选时间区间及对所有变量进行1%的缩尾处理后继续进行回归分析以检验其稳健性。表3表示加入控制变量后，绿色技术创新对制造业合理化和制造业高级化的影响效应至少在10%的水平上显著，且系数符号未变化，与上文回归结果一致，验证了本文的研究假设1。

（四）异质性检验

本文按照国家统计局划分标准将样本分类为东部、中部和西部三类，分别考察不同地区绿色技术创新对制造业升级的影响情况，同时检验本文的假设2。表4列（1）、（2）是东部地区的异质性检验结果，影响系数正负号未改变且至少在5%水平上显著，说明东部地区绿色技术创新仍显著促进制造业升级。表4列（3）、（4）是中部地区的异质性检验结果，影响系数至少在5%的水平上显著但系数符号均发生变化，其影响系数分别为0.016、-0.197，即中部地区绿色技术创新每提高1单位会使中部地区制造业合理化水平降低0.016、高级化水平降低0.197，即阻碍中部地区制造业升级。表4列（5）、（6）是西部地区的异质性检验结果，绿色技术创新对制造业合理化水平的影响系数不显著，但对制造业高级化水平的影响系数在1%水平上显著且系数为正，说明西部地区绿色技术创新会显著促进制造业高级化发展。综合东、中、西部的异质性检验情况来看，绿色技术创新对制造业升级的影响具有异质性，即验证了本文的假设2。

（五）碳排放的中介效应检验

参照温忠麟和叶宝娟（2014）[22]的研究，本部分主要在前文基础上对碳排放影响绿色技术创新对制造业升级的中介机制进行检验[23]，进行三步法逐步回归。从表5列（1）、（2）得到绿色技术创新对碳排放（CE）的影响系数为-0.063和-0.033且均在1%水平上显著，加入控制变量也不会影响其作用效果，同时在表5列（4）、（6）中得到绿色技术创新对制造业合理化和制造业高级化水平影响系数的显著性和正负号均未改变，且碳排放（CE）对制造业合理化水平影响系数显著为正，对制造业高级化水平影响系数显著为负，可见绿色技术创新通过削减碳排放促进制造业合理化和高级化的促进效果显著，从整体分析来看上述验证了碳排放的中介效应，即绿色技术创新能够通过削减碳排放促进制造业升级，即验证了本文的研究假设3。进一步地验证碳排放在绿色技术创新影响制造业升级的中介效应，继续进行Sobel检验和Bootstrap检验，具体结果见表6。中介效应的Sobel检验对制造业合理化的影响通过10%的显著性检验，对制造业高级化的影响通过1%的显著性检验，Bootstrap检验均满足置信区间不包含零的假设，中介效应成立，与上文分析基本一致。

五、主要结论与政策建议

（一）主要结论

通过实证分析本文得出以下研究结论：

1．核心解释变量绿色技术创新对制造业合理化水平和制造业高级化水平的影响系数均显著，说明绿色技术创新会有效促进制造业合理化发展和制造业高级化升级，即使加入控制变量也没有影响绿色技术创新对制造业升级的显著影响作用。

2．本文对主要结论在经过了2SLS、解释变量和控制变量滞后一期回归分析，以及替换核心解释变量、重选时间区间和缩尾处理后继续稳健性检验，得到结果与上文一致且仍旧显著，再次验证了绿色技术创新有效促进制造业升级。

3．异质性检验得出，我国东部地区包括多数经济发达地区，资源丰富，技术发达，高技术人才丰富，吸收技术研发资金投入的渠道和机会多，绿色技术创新对制造业升级的作用更明显；绿色技术创新会显著抑制中部地区制造业升级发展，而西部地区由于要素缺乏，以及其本身的经济水平较落后于其他省份，绿色技术创新对制造业合理化发展的影响作用不显著。

4．通过三步法逐步回归、Sobel检验与Bootstrap检验碳排放的中介效应，中介效应存在，即绿色技术创新可以通过削减碳排放来促进制造业升级。

（二）政策建议

1．突破制造业尤其是重污染行业绿色技术创新的瓶颈。一方面，政府要制定更多有关绿色技术创新的优惠政策，鼓励企业多进行绿色技术创新活动；另一方面，政府要配套制定关于鼓励绿色技术创新政策的监管政策，使绿色技术创新的数量与质量同时得到提升。

2．突破“信息孤岛”，搭建绿色技术有效、安全的交流平台。政府要制定和健全有关的法律、法规，制定相应的政策，进行数据中心的建设，制定一个统一的数据规范，并搭建一个完整的信息数据库，并且还要注重信息的安全性，不让一些关键的科技资料被泄漏出去。

3．促进制造业升级过程中要注意对环境的保护。对于那些违反环境法律的公司，政府要给予相应的惩罚。通过对民众进行宣传，提高他们的环保意识，营造绿色发展的氛围。制造行业是一个全球性的竞争性行业，需要各国政府与企业加强合作，促进国际环保合作，形成全球性的环保标准。

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Green technology innovation， carbon emissions and manufacturing upgrading

Zhang Longxia

（School of Economics， Capital University of Economics and Business， Beijing 100070）

Abstract： Based on the mathematical logic of green technology innovation and manufacturing upgrading， a bi-directional fixed-effect model was constructed using panel data of 30 provinces in China from 2005 to 2021， and carbon emission as a mediator variable was introduced to empirically test the influence of the variables. The findings are as follows： （1） Green technology innovation can effectively promote the rationalization and advanced development of manufacturing industry; ② After the endogenous control and robustness test， the conclusion of this paper is still valid; （3） The impact of green technology innovation on manufacturing upgrading is heterogeneous in the eastern and central regions of China due to their different economic development and resource endowment. （4） Carbon emissions have an intermediary effect， and green technology innovation can promote the upgrading of manufacturing industry by reducing carbon emissions. Therefore， in the process of upgrading the manufacturing industry in the future， it is necessary to break through the bottleneck of green technology innovation in the manufacturing industry， especially in the heavily polluting industry， break through the "information island"， and build an effective and safe exchange platform for green technology. At the same time， it is necessary to pay attention to the protection of the environment in the process of promoting the upgrading of the manufacturing industry， and avoid negative externalities in the process of promoting the upgrading of the manufacturing industry through green technology innovation.

Key words： Manufacturing upgrading; Green technology innovation; Carbon emissions; Mediating effect