科技创新与碳排放效率耦合协调及空间演化——以闽东北、闽西南协同发展区为例.pdf

第 卷第 期 年 月新余学院学报 ，科技创新与碳排放效率耦合协调及空间演化 以闽东北、闽西南协同发展区为例 林淑伟，关松立（莆田学院 土木工程学院；管理学院，福建莆田 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆）摘要：通过对科技创新和碳排放效率互动机理分析，构建科技创新和碳排放效率协同发展指标体系，运用耦合协调模型，测算 年闽东北、闽西南协同发展区科技创新和碳排放效率的耦合关系和耦合协调度，并对两大协同发展区的空间演化进行分析。研究发现：从耦合关系上看，两大协同发展区科技创新和碳排放效率水平基本呈上升趋势，二者相互影响、相互作用；两大系统的耦合关系可以分为五个阶段，二者相互交替上升，共同带动经济发展；两大系统的耦合协调度可以分为六个阶段，虽然中间有部分年份呈拮抗关系，但总体而言呈协调发展趋势；两大协同发展区应从空间上完善创新链条，走科技创新和区域产业协同的发展道路。研究结果表明，两大协同发展区应当立足新发展阶段，以经济社会全面绿色转型为引领，正确处理好发展和减排的关系，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。关键词：科技创新；碳排放效率；闽东北协同发展区；闽西南协同发展区中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 收稿日期：基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目（科技类）“福建省区域碳排放效率及其影响因素的空间计量研究”（）；福建省教育厅中青年教师教育科研项目（社科类）“基于产业结构视角的福建碳中和实现路径及环境政策经济效应研究”（）；福建省科技厅创新战略研究计划项目“福建两大协同发展区山海协作科技创新 飞地 新机制研究”（）。作者简介：林淑伟（），女，福建莆田人，讲师，博士，主要从事产业经济、城乡规划研究。长期以来，粗放型的经济增长方式逐渐失去了后续的发展空间，为实现科技创新和经济的高质量发展目标，福建省委十届六次全会明确提出两大协同发展区建设，其中，闽东北协同区包括福州、莆田、南平、宁德、平潭，闽西南协同区包括厦门、漳州、泉州、三明、龙岩。两大协同发展区的建设是实现“双轮驱动、南北互动、协调推进、统筹发展”的福建方案，念好“山海经”的新思路。科技创新能有效提升碳排放的效率，并进一步提高环境保护的能力，而环境质量的提高又能反作用于经济的发展和科技创新能力的提升，二者相辅相成，相互促进。科技创新和提升碳排放效率二者的动态互动和协调发展，是企业转型升级和实现碳中和的关键因素之一。根据 年 福建统计年鉴 数据统计显示，福建工业总产值占全省地区生产总值的 ，工业生产在经济发展中承担着主要角色，但同时工业生产也是主要的碳排放源头之一。而减少碳排放总量、提高碳排放效率的关键是科技创新，因此，在“双碳”战略背景下，研究科技创新和碳排放效率耦合协调，及其在闽东北、闽西南两大协同发展区的空间演化问题，具有重要的理论和实践意义。一、文献综述国内外学者主要从以下几个方面来研究科技创新和碳排放效率的关系问题：一是对科技创新、碳排第 期林淑伟，关松立：科技创新与碳排放效率耦合协调及空间演化 以闽东北、闽西南协同发展区为例 放与经济增长的关系研究。孙景兵等 以中国 个省份为研究样本，分析科技创新对碳排放效率的影响，研究经济增长与碳减排协调发展的机制；王保乾等 考察了科技创新对二氧化碳减排的成果和效益，对科技创新促进碳减排系统效率进行评价并分析其影响因素；牛宝春等 基于中国 个省份的面板数据，通过基准模型估计、异质性分析以及空间面板模型的估计，系统考察了科技创新对低碳经济的影响。二是科技创新、碳排放与产业结构的关系研究。刘志华等 从全国和东中西区域层面分析科技创新、产业结构升级与碳排放效率的动态关系；尹迎港等 基于省际面板数据，构建空间杜宾模型，实证分析了科技创新、产业结构升级与区域碳减排的关系；郭士伊等 以主要发达国家为研究对象，剖析发达国家通过调整产业结构降低碳排放强度，对中国实现碳达峰、碳中和目标具有参考价值。三是对科技创新、碳排放和环境规制的关系研究。曾珍等 采用 方法，探讨了环境规制、科技创新对农业经济的影响；李菁等 认为环境规制是填补环境方面市场失灵的重要方法，并考察了技术创新约束下双重环境规制对碳排放强度的门槛效应和空间溢出效应。四是对科技创新、碳排放和区域空间发展的关系研究。何伟军等 基于长江经济带面板数据，考察人力资本、绿色科技创新与全要素碳排放效率之间的关系；宋敏等 分析了黄河流域的碳排放效率，并通过空间杜宾模型分析了碳排放效率的影响因素；李金铠等 探究中国八大经济区域能源碳排放效率的特征与差异性，为提高各区域碳排放效率及加快推进节能减排和协调发展提供决策参考。从现有成果来看，关于科技创新和碳排放效率的理论成果较多，覆盖面涉及经济发展、产业结构、环境规制和区域空间发展，但目前缺乏对福建两大协同发展区的具体研究，为此，本文以闽东北、闽西南两大协同发展区为研究对象，对两大协同发展区科技创新和碳排放效率的耦合协调及空间演化进行研究，为推动两大协同发展区的经济增长提供理论支撑。二、机理分析科技创新和碳排放效率二者相互影响、相互作用，二者的协同发展能够促进福建两大协同发展区经济的高质量发展。劳动效率的提升是经济发展的重要因素，因此科技创新对经济增长有着直接的推动作用，但科技创新和技术进步在推动经济增长、扩大经济规模的同时，可能还会增加能源和资源的消耗，进一步导致碳排放的增加。科技创新和技术进步会使部分行业利用机械设备来代替人力，以提高劳动生产率和降低人工成本，而大量机械设备的使用，在降低人工投入的同时还会增加能源消耗，增加碳排放。因此单纯的科技创新并不能实现经济的高质量发展，只有兼顾生态文明的科技创新，才能实现区域经济的高质量发展和绿色低碳发展，二者的关系如图 所示。图 科技创新与碳排放效率互动机理一方面，科技创新通过降低能源消耗，减少碳排放量，进而提升经济发展水平。科技创新提高碳排放效率的途径有两个，一是通过低碳技术进步，增加非化石能源的使用，进而减少碳排放；二是通过推动经济向以知识为要素投入的经济增长方式转变，减少高耗能产业在国民经济中的比重，从而实现碳排放效率的提高。另一方面，碳排放效率能够助推科技创新的发展。随着生态文明进程的推进，倒逼企业进行科技创新和技术升级来提升能源利用效率，进而促进企业创新水平的提升。新余学院学报 年三、模型构建与指标体系（一）指标选择与数据来源如前所述，科技创新与碳排放效率相辅相成，科技创新的投入能够减少碳排放总量，提高碳排放效率，二者的协调能够共同促进经济的高质量发展。参照万程成 对科技创新系统的评价指标，影响科技创新的投入产出因素有技术投入、人员投入和科技产出三方面因素。具体而言，技术投入因素主要指在技术研发阶段的技术活动情况，反映出一个地区的技术研发活跃情况，可以选取技术开发合同数和技术服务合同数来表示；人员投入因素是指进行科研的人员数量，反映了进行基础研究的科技人才投入情况，可以选取研究与试验发展人员数和研究生毕业数来表示；科技产出因素是指经过技术投入和人员投入之后能够产生多少技术进步，反映了市场化应用和产业化推广的规模化效应，可以选取专利申请数和专利授权数来表示。参照徐丽笑等 对碳排放核算的理论框架，影响碳排放效率的指标可以分为投入因素和产出因素。具体而言，投入因素主要是指能源的生产和消费情况，可以选取能源生产总量、能源消费总量和人均生活能源消费量来表示；产出因素主要是指经济发展和人民生活水平的提高，可以选取工业生产总值、城乡居民人均可支配收入和规模以上工业企业利润总额来表示。指标体系构建如表 所示。表 科技创新和碳排放效率评价指标体系子系统一级指标二级指标参数单位指标属性科技创新系统（）技术投入人员投入科技产出技术开发合同数项正向技术服务合同数项正向研究与试验发展人员数人正向研究生毕业数人正向专利申请数项正向专利授权数项正向碳排放效率系统（）投入因素产出因素能源生产总量万吨标准煤正向能源消费总量万吨标准煤负向人均生活能源消费量千克标准煤负向工业生产总值亿元正向城乡居民人均可支配收入元正向规模以上工业企业利润总额亿元正向（二）数据标准化将科技创新系统和碳排放效率系统视为两个复合系统，假设科技创新系统为 ，碳排放效率系统为，复合系统在投入产出过程中的第 年的 指标的初始数据为 ，在测算的所有年份中 指标所有数据的最大值为 ，在测算的所有年份中 指标所有数据的最小值为 ，表示标准化处理后的数据。在科技创新系统中，对正指标初始数据和负指标初始数据进行标准化处理来消除量纲影响，可得：当()为正效果指标时 当()为负效果指标时（）同理，在碳排放效率系统中，对正指标初始数据和负指标初始数据进行标准化处理后可得：第 期林淑伟，关松立：科技创新与碳排放效率耦合协调及空间演化 以闽东北、闽西南协同发展区为例 当()为正效果指标时 当()为负效果指标时（）在式（）和式（）中，()，()，越接近于，说明 对 的贡献值越高。数据标准化处理结果如表 所示。表 闽东北、闽西南协同发展区科技创新和碳排放效率评价指标标准化值年份 注：以上数据均取自 福建统计年鉴 （三）权重设定采用 等 的权重设定法，运用熵值法计算各指标的权重。假设 为评价年数，为指标个数，计算第 年的 指标的比重 为：（）在 的基础上，计算系统各指标的信息熵，可得：()（）其中 ，信息熵是系统的信息有序化处理程度的重要度量。如果系统有序，信息熵值就比较低；如果系统是混乱无序的，信息熵值就较高。计算信息熵冗余度，可得：（）系统各指标权重 为：（）根据公式（）到（），得到的权重结果如表 所示。表 闽东北、闽西南协同发展区科技创新和碳排放效率评价指标体系权重科技创新系统（）权重碳排放效率系统（）权重 （四）耦合协调模型参照张虎等 的耦合协调理论构建耦合协调模型，首先统计两个子系统的综合评价值，假设科技创新系统的综合评价为()，指标权重为 ，碳排放效率系统的综合评价为()，指标权重为 ，可得：新余学院学报 年()（）()（）两个系统之间的相互关联程度用协调度指标来表示，协调度 为：()()槡()()（）协调度的程度范围 ，()，越大或接近，则表明两大系统间的协调度越高；越小或接近，则表明两大系统间的协调度越低。两个系统之间协调指数 为：()()（）其中 和 为待定权数，表示两系统对经济发展的带动能力，根据之前的分析，两系统相辅相成，共同促进经济高质量发展，因此取 。两系统之间的耦合协调度 为：槡（）耦合协调度的取值范围 ，()，越接近于 ，则说明两系统之间的耦合协调度越高；越接近于 ，则说明两系统之间的耦合协调度越低。四、实证分析（一）耦合关系根据式（）和式（）统计 年闽东北、闽西南协同发展区科技创新系统和碳排放效率系统的综合评价()和()，结果如图 所示。图 科技创新系统和碳排放效率系统耦合关系从图可知，科技创新系统和碳排放效率系统的耦合关系可以分为五个阶段：（）科技创新超前型。年的()()，表明科技创新系统对区域经济的带动作用比碳排放效率系统对区域经济的带动作用要强，年和 年的科技创新和碳排放效率均呈良好上升趋势。在这两年内，福州、厦门、泉州、龙岩四城市入选“中国外贸百强城市”，海峡两岸首条直通光缆建成，年厦门龙岩铁路正式开通运营等一系列重大成果，表明两大协同发展区科技创新能力增强，创新成果显著，同时科技创新也降低了碳排放量，提高了碳排放效率，二者共同带动了区域经济的快速发展。（）碳排放效率超前型。的()()，表明碳排放效率系统对区域经济的带动作用比科技创新系统对区域经济的带动作用要强。在这一年内，福建出台了主要污染物减排工作的意见，要求化学需氧量（）、氨氮（）、二氧化硫（）、氮氧化物（）排放总量分别比 年减排 ，并健全减排推进机制，完善督查督办制度。碳减排机制的确立，不仅加速了科技创新工作的推进，也为福建推进生态省建设、建设资源节约型和环境友好型社会打下了基础。（）科 技 创 新 和 碳 排 放 效 率 交 叉 同 步 型。年的()()，表明科技创新系统和碳排放效率系统的发展水平基本一致，二者相互促进，共同促进区域经济的发展。自 年的减排政策实施以来，这两年福建两大协同发展区的核心区第 期林淑伟，关松立：科技创新与碳排放效率耦合协调及空间演化 以闽东北、闽西南协同发展区为例 福州、平潭和厦门出台了一系列的科技创新优惠措施，且 年平潭综合实验区正式封关运作，年中国（福建）自由贸易试验区正式挂牌运行，为科技创新和绿色经济发展提供了良好的发展平台。（）碳排放效率再次超前型。年的()()，表明碳排放效率系统对区域经济的带动作用再次超过科技创新系统对区域经济的带动作用。年是“十二五”的收官和“十三五”的开启之年，福建省获批建设全国首个国家生态文明试验区，厦漳泉实施大都市区同城化发展，莆田城乡一体化综合配套改革也取得了突破，因此这一年是福建两大协同发展区发展的重大转折点，也是生态文明建设取得新成效的一年，在科技创新和政策支撑的双重驱动下，碳排放效率得到了进一步提高。（）科技创新再次超前型。年的()()，表明科技创新系统对区域经济的带动作用重新超过碳排放效率系统对区域经济的带动作用。年福建省坚定不移贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，综合实力不断提升，数字经济占 比重不断增加，科技创新环境指数不断攀升。科技的创新必然会进一步改进生产工艺和技术，提升能源利用效率，减少碳排放总量，进而提高经济发展水平，同时，科技的创新也有利于提高政府监管部门对企业环境的治理监管水平，进一步促进产业结构的优化。从上述分析可以看出，闽东北、闽西南两大协同发展区科技创新发展水平基本呈上升趋势，碳排放效率水平也基本呈上升趋势，科技创新可以提高碳排放效率，而碳排放效率可以助推科技创新，二者相互交替带动经济发展。（二）耦合协调度根据式（）（）和（），计算 年闽东北、闽西南协同发展区科技创新系统和碳排放效率系统的协调度、协调指数 和耦合协调度，对两大系统之间的耦合关系进行评价，并参照廖重斌 协调度协调等级归类，结果如表 所示。表 闽东北、闽西南协同发展区科技创新和碳排放效率耦合关系年份协调度 协调指数 耦合协调度 耦合评价 严重失调 中度失调 中度失调 轻度失调 濒临失调 勉强协调 勉强协调 初级协调 初级协调 初级协调从表可知，科技创新和碳排放效率两大系统存在交互耦合关系，且耦合协调度 保持稳步上升的趋势，虽然协调度 总体上不高，但两大系统从 年的严重失调到 年的初级协调，已经呈现了良好的协调发展趋势。从整体来看，两大系统的耦合协调度可以分为六个阶段：（）严重失调期。年的耦合协调度只有 ，此时科技创新和碳排放效率水平相对不高，科技还处在高速发展中，二者的失调表明科技创新对两大协同发展区经济发展的带动作用要高于碳排放效率所能带来的经济效用。（）中度失调期。年的耦合协调度在 到 之间，耦合协调度均接近 ，此时两大协同发展区的耦合协调程度趋好，碳排放效率系 新余学院学报 年统的评价值()一直呈上升趋势，但这两年间科技创新系统的评价值()却呈波动下降趋势，年的综合评价()相比 年反而下降了 ，年又缓慢上升，可见两大系统还处在磨合期，相互作用所能发挥的作用尚不明显。（）轻度失调期。年的耦合协调度为 ，这一年科技创新系统的评价值()为 ，碳排放效率系统的评价值()为 ，这一年内两大系统的综合评价值较为接近，两个系统互补作用不断增强，其中碳排放效率系统的发展动力更为强劲。（）濒临失调期。年的耦合协调度为 ，这一年两大系统的综合评价值相比前一年 增 长 不 高，其 中 科 技 创 新 系 统 的 评 价 值()为 ，碳排放效率系统的评价值()为 。年的耦合关系为两大系统交叉同步型，因此两个系统的互补作用继续增强且趋于平衡，其中科技创新系统的发展动力更为强劲。（）勉强协调期。年的耦合协调度在 到 之间，从 年的 增加到 年的 ，两大系统的综合评价在这两年内均呈上升趋势，两大系统的整体综合评价较高，尤其是全国首个国家生态文明试验区的落地，使得两大系统在经济发展中所起的作用越来越协调。（）初级协调期。年的耦合协调度在 到 之间，耦合协调度在这三年内增加了 ，且两大系统的综合评价也呈上升趋势。在这三年内，科技创新系统的评价值()均大于碳排放效率系统的评价值()，耦合关系为科技创新再次超前型，说明绿色经济的发展凸显科技创新的力量，会进一步促进碳排放效率的提高。综上，年期间，闽东北、闽西南协同发展区科技创新和碳排放效率的耦合协调度虽然中间有部分年份呈拮抗关系，但总体而言呈协调发展趋势，且在绿色经济理念的加持下，科技创新可以进一步提高碳排放效率。（三）空间演化福建两大协同发展区是在总结提升闽东北、闽西南经济协作区等经验做法的基础上提出的，打破了传统的闽东南、闽西北的区域划分。根据 福建统计年鉴 的相关数据，年福建生产总值能耗相比 年下降 ，其中，位于两大协同发展区核心区域的福州和厦门 年的生产总值能耗同比分别下降 和 ，但规模以上工业万元增加值能耗同比反而上升 ，生产总值电耗则同比上升 。可见两大协同发展区的区域产业协同发展作用发挥不够充分，闽西南协同发展区中的漳州和泉州作为厦漳泉都市圈的重要组成部分，在重视经济发展的同时碳排放总量也相对龙岩和三明更高；而作为闽东北协同发展区核心区域的福州的能耗也相对较高，说明沿海地区对区际产业转移重要性认识不足，产业承接、配套能力不强，尚未形成相对完整的产业链，区域合作较为松散，跨区域协同机制尚未形成。伴随着闽东北、闽西南协同发展区的山海协作和结构调整，经济的转型升级进入了攻坚阶段，在新的内外部条件下，高碳扩张性发展已经不适应时代要求，绿色低碳发展不仅不会妨碍经济社会更好更快发展，而且是今后发展的重要行动力。闽东北、闽西南协同发展区应从空间上完善创新链条，走科技创新和区域产业协同的发展道路，围绕山海协作和区域产业链需求，构建从源头创新到创新成果转化应用的创新链条，将科技创新成果转化为现实生产力，助力科研创新“最后一公里”。同时，两大协同发展区应优化产业链生态环境，集聚产业链上下游企业、壮大战略性新兴产业、加快传统产业转型升级，两大协同发展区应结合各自比较优势，配套较为完善的激励政策，为企业与市场主体创造良好的创新环境。五、结论与政策启示通过分析闽东北、闽西南两大协同发展区耦合协调及空间演化，可以得出如下结论。第 期林淑伟，关松立：科技创新与碳排放效率耦合协调及空间演化 以闽东北、闽西南协同发展区为例 第一，从耦合关系上看，闽东北、闽西南两大协同发展区科技创新发展水平基本呈上升趋势，碳排放效率水平也基本呈上升趋势，科技创新可以提高碳排放效率，而碳排放效率可以助推科技创新，二者相互影响、相互作用，二者的协同发展能够促进福建两大协同发展区经济的高质量发展。第二，科技创新系统和碳排放效率系统的耦合关系可以分为五个阶段，分别为科技创新超前型、碳排放效率超前型、科技创新和碳排放效率交叉同步型、碳排放效率再次超前型和科技创新再次超前型，二者相互交替上升，共同带动经济发展。第三，科技创新系统和碳排放效率系统的耦合协调度可以分为六个阶段，分别为严重失调期、中度失调期、轻度失调期、濒临失调期、勉强协调期和初级协调期，虽然中间有部分年份呈拮抗关系，但总体而言呈协调发展趋势，且在绿色经济理念的加持下，科技创新可以进一步提高碳排放效率。第四，两大协同发展区应从空间上完善创新链条，走科技创新和区域产业协同的发展道路，围绕山海协作和区域产业链需求，构建从源头创新到创新成果转化应用的创新链条，同时，两大协同发展区应优化产业链生态环境，集聚产业链上下游企业、壮大战略性新兴产业、加快传统产业转型升级。本研究的政策启示是：从耦合关系上看，虽然科技创新和碳排放效率均呈上升趋势，但总体来看碳排放效率上升速度较慢，尤其是近三年，科技创新的上升速度均高于碳排放效率，但这并不意味着二者的失衡。如前所述，科技创新提高碳排放效率的途径有两个，一是通过低碳技术进步，二是通过推动经济向以知识为要素投入的经济增长方式转变。因此在可预见的未来，科技创新可以进一步促进碳排放效率的提升，减少碳排放总量。闽东北、闽西南协同发展区应当立足新发展阶段，以经济社会全面绿色转型为引领，以能源绿色低碳发展为关键，深化国家生态文明试验区建设，正确处理好发展和减排的关系，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路，奋力谱写全面建设社会主义现代化国家福建篇章。参考文献：孙景兵，薛倩 科技创新提高碳排放效率了吗？生态经济，（）：，王保乾，徐睿 科技创新促进碳减排系统效率评价及其影响因素 工业技术经济，（）：牛宝春，崔光莲，张喜玲 科技创新对低碳经济的影响研究：基于省际面板数据的实证分析 技术经济与管理研究，（）：刘志华，徐军委，张彩虹 科技创新、产业结构升级与碳排放效率：基于省际面板数据的 分析 自然资源学报，（）：尹迎港，常向东 科技创新、产业结构升级与区域碳排放强度：基于空间计量模型的实证分析 金融与经济，（）：郭士伊，刘文强，赵卫东 调整产业结构降低碳排放强度的国际比较及经验启示 中国工程科学，（）：曾珍，韩纪琴，吴义根 环境规制、科技创新对农业经济影响的实证检验 统计与决策，（）：李菁，李小平，郝良峰 技术创新约束下双重环境规制对碳排放强度的影响 中国人口资源与环境，（）：何伟军，李闻钦，邓明亮 人力资本、绿色科技创新与长江经济带全要素碳排放效率 科技进步与对策，（）：宋敏，邹素娟 黄河流域碳排放效率的区域差异、收敛性及影响因素 人民黄河，（）：，李金铠，马静静，魏伟 中国八大综合经济区能源碳排放效率的区域差异研究 数量经济技术经济研究，（）：万程成 我国科技创新与实体经济协同发展评价研究 技术经济与管理研究，（）：徐丽笑，王亚菲 我国城市碳排放核算：国际统计标准测度与方法构建 统计研究，（）：，：新余学院学报 年 ，（）：张虎，尹子擘，薛焱 新型城镇化与绿色发展耦合协调水平及其影响因素 统计与决策，（）：廖重斌 环境与经济协调发展的定量评判及其分类体系：以珠江三角洲城市群为例 热带地理，（）：（责任编校：刘慧），（，）：，；，；，；，：；