天津市基础设施高质量建设的效应分析

陆定坤，高雪莲

（南开大学 a.南开大学-格拉斯哥联合研究生院；b.经济学院，天津 300071）

基础设施是城市大系统的骨骼和血脉，其高质量建设是城市经济社会健康发展的重要支撑.作为四大直辖市之一，天津市基础设施是否实现了高质量建设，其对经济社会增长的效应如何？是否满足城市经济社会发展要求和人民对美好生活的需要，还有哪些短板亟待补足？这是本文关注的主要议题.

早在20世纪四五十年代，学者们就已意识到基础设施对于经济社会增长的重要性（Rosenstein-Rodan，1943[1]；R.Nurkse，1953[2]；Hirschman，1958[3]；Rostow Whitman，1959[4]）.大量实证研究发现，基础设施投资有助于促进国家经济增长（Blanca Sanchez-Robles，1988[5]；陈盛东等，2007[6]；刘生龙和胡鞍钢，2011[7]；Greg Ekpung Edame，2014[8]）以及促进产出增加、生产率提高（Easterly和 Rebelo，1993[9]；H.S.Esfahani和 M.T.Ramırez，2003[10]；高翔，龙小宁，杨广亮，2015[11]）和缩小贫富差距（张光南，宋冉，2013[12]；刘晓光，张勋，方文全，2015[13]）.魏后凯[14]和刘伦武[15]发现基础设施的地区差异是影响区域发展不平衡的重要因素，吴玉鸣[16]的研究也表明，基础设施水平较差是造成我国中西部地区经济水平较差的原因.Spiros Bougheas等[17]指出，长期看，基础设施建设与经济增长之间存在倒“U”型关系.但当今绝大多数国家尤其是发展中国家处于关系曲线的上升阶段，即便是美国，公共基础设施投资对于国家、地区和产业生产率都有积极影响（Aschauer，1989[18]，1990[19]；Munnell，1992[20]；Motrison，Schawartz，1996[21]）.

天津是否也有这样的倒“U”型关系曲线？在天津进入高质量增长的关键期，是否需要继续加大基础设施投资力度，保障经济健康增长和发展，是本文着重关注的问题.李向春[22]使用组合评价分析方法，发现2000—2014年，天津基础设施建设的社会效益不断提高.齐岳和张颖[23]对比了天津与北京2005—2015年的宏观经济数据，发现天津市基础设施总体存量虽小于北京市，但仍受益于“一带一路”战略，整体增速明显.

本文通过以下3个方面进行分析，力图探究天津市基础设施与经济增长的协调关系.首先，在测算基础设施对城市经济贡献的基础上，构建VEC模型；其次，基于天津市各产业部门之间的投入产出关系，计算影响力系数与感应度系数；最后，运用熵值法测度天津市基础设施和经济社会发展水平之间的耦合协调度.

1 基础设施对城市经济的增长效应和协整关系

本部分首先运用科布-道格拉斯函数测算基础设施投资对天津城市经济增长的贡献.在此基础上，运用VEC模型测算基础设施对经济增长的短期和长期影响趋势.

1.1 基础设施对城市经济增长的贡献

表1是采用各基础设施部门的产出增加值占GDP增长的比重来表示基础设施的直接经济增长贡献率.2006—2016年，邮电、能源和交通等部门占GDP比重超过15%，其中邮电和能源分别占到了约7%和5%，交通部门所占比重较“十一五”期间下降较多.但这种直接比值法的指标较为简单，不能准确地反映基础设施对城市经济增长的贡献.

表1 天津市各基础设施部门对GDP的贡献率 %

继而建立生产函数讨论基础设施的经济贡献率.

Arrow and Kurz（1970）[24]最早提出将公共资本存量纳入国民收入生产函数，公式如下

Barro（1990）[25]将公共投资流量纳入总量生产函数，其所建立的生产函数形式为

借鉴这两大经典公式，本文建立科布-道格拉斯函数构建生产函数如下

式中：Y（t）表示以1985年为基期计算的天津实际GDP；K（t）表示以1985年为基期的第t年的非基础设施投资资本的资本存量；L（t）为第t年的天津市就业人口数；G（t）为以1985年为基期计算的第t年的基础设施资本存量；α，β，γ分别为非基础设施投资资本、劳动力及基础设施公共资本的产出弹性.

为进行线性回归，取对数之后的公式为

各参数估计所需要的基础数据均来自天津市统计年鉴，基础设施建设投资额，GDP和全社会固定资产投资额均使用历年CPI指数平减转化为以1985年为基期的价格.

利用Stata14.0软件进行运算，得到回归结果为

拟合优度R2为0.996.

非基础设施投资资本的产出弹性为0.437，基础设施投资的产出弹性为0.535.

1.2 变量协整关系检验

DF 检验得到 lnYt，lnKt，lnLt，lnGt的 P 值分别为：0.998 8，0.959 3，0.999 1，1.000 0，说明 lnYt，lnKt，lnLt，lnGt都为非平稳序列.一阶差分得到 ΔlnYt，ΔlnKt，ΔlnLt，ΔlnGt，其 DF 检验的 P 值分别为：0.0701，0.0071，0.1757，0.3454，为较平稳序列.利用 VAR 模型对ΔlnYt，ΔlnKt，ΔlnGt进行滞后阶数检验，发现3个变量之间存在一阶滞后关系，且三者之间只存在1个协整关系.使用Johansen方法进一步进行DFGLS稳健性检验，确定只存在1个协整关系.

使用LR检验方法寻找哪一组变量之间存在协整关系，发现只有ΔlnYt和ΔlnGt之间存在协整关系，并通过Wald检验进行稳健性检验（见表2）.

表2LR检验和Wald检验

通过 VAR检验的FPE，AIC，QIC和BIC 4个标准，均显著确定ΔlnYt与ΔlnGt存在一阶滞后关系.

利用一阶滞后关系对ΔlnYt与ΔlnGt进行VEC模型检验，构建VEC模型验证ΔlnYt与ΔlnGt之间的协整关系.ΔlnYt与ΔlnGt的估计误差修正模型为

式中：D.dlnYt代表GDP增长率的差分；θ为调整速度；（c0+dlnYt-1+beta·dlnGt）为协整方程，表示长期均衡关系；（D.dlnYt-j+D.dlnGt-j）为短期均衡关系；p为滞后阶数.

模型估计结果为

协整方程为

由于基础设施可以在很长的时间跨度上发挥作用，特别是基础设施投入使用的前几年可以增加其他经济部门的便利性，减少其他经济部门的成本，正外部性明显.公式（7）中dlnGt系数为正，表示长期内天津的基础设施建设对经济增长有着显著的正向促进作用.-0.382 2的调整速度显示了基础设施投入和经济增长还有一定的相互牵制.GDP增长速度过快时，若基础设施投入增速跟不上GDP增速则经济增长将会受到影响，而基础设施投入水平的不足正是近年来天津市经济增速放缓的原因之一.

图1为此协整方程图以及此协整方程的白噪声检验和正交冲击反应图像.

如图1所示，使用IRF冲击反应函数进行脉冲响应分析依然证实天津基础设施投资对经济的长期促进作用.来自基础设施投资增长dlnGt上的一单位正向冲击会使得经济增长dlnYt上升约0.125，且冲击长期有效（本模型持续了20期）并在第四期后收敛.可见，dlnGt对dlnYt有一个显著的、平稳的长期影响.

综上：短期内，基础设施对于天津城市经济增长存在扰动；长期来看，基础设施对于经济增长具有平稳的、显著的促进作用.

图1 ΔlnYt与ΔlnGt预测的协整方程、白噪声检验及正交冲击图

2 基础设施的影响力系数与感应度系数

影响力系数主要用于产业间的后向关联分析，感应度系数主要用于产业间的前向关联分析.本文采用刘起运[26]的影响力系数与感应度系数计算方法，根据天津市2002年、2007年和2012年投入产出表以及2005年和2010年投入产出增补表计算天津市基础设施建设的影响力系数与感应度系数.

图2为基础设施各部门影响力系数与感应度系数折线图.由图2可以看出，交通部门的影响力系数保持在1左右，说明交通部门对其他部门的拉动作用与社会平均水平相一致.但交通部门的感应度系数较高，2007年达到了4的水平.较高的感应度系数水平说明其他部门经济活动的增加对于交通基础设施的需求在乘数效应的作用下将会变得很高.这也意味着，若交通部门的发展相对滞后，将会大幅度制约经济社会的发展.能源部门与交通部门影响力系数大体相同，其感应度系数维持在2左右，说明能源部门基础设施的落后仍可能对经济发展造成阻碍，未来仍应积极开展能源类基础设施建设.2007年之前，水务设施的影响力系数与感应度系数都维持在1左右，与社会平均水平相当.但2012年，两系数均有大幅度地上升，感应度系数更是变为2007年的3倍.这说明，天津市水务基础设施建设需要进一步加强，否则会制约上游与下游产业的发展，进而影响天津城市经济的增长.邮电软件部门的影响力系数基本维持在1以上，感应力系数在0.5左右波动.邮政部门更多地是影响上游企业，而电信业则更多地是受到其他经济部门增长时的需求影响.这与天津市的城市化、现代化的快速发展相吻合.

图2 基础设施部门影响力系数与感应度系数

3 基础设施与城市经济社会的协调发展水平

本文采取较成熟的耦合协调度指标测量评价天津市基础设施建设与经济发展的协调关系.采用申农（Shannon，1948[27]）的信息熵方法，使用熵值法给予每个指标以综合评价指数.各个评价系统及代表性的评价指标见表3.本文根据所选指标计算出天津市2005—2015年间的基础设施和经济社会发展指数（见图 3）.

从图3中看出，天津市的基础设施投资相对落后于经济社会发展，基础设施的综合指数维持在1.5左右，而经济社会指数从2005年开始稳步上涨，从综合指数为1.0.增长至2015年的2.0.2008年开始天津的经济社会发展增长迅猛，导致基础设施指标落后，与经济社会发展的差距逐步加大.

图4为天津市各基础设施部门综合发展指数.从2005年至2015年间，各类基础设施发展水平都有所提高，但各部门发展水平存在很大差异.其中环保设施和交通设施增长最为明显，能源设施发展水平增长较小，水务设施最近几年发展水平呈下降趋势.

表3 基础设施与经济社会综合评价指标体系

图3 天津市经济社会与基础设施综合发展指数

图4 天津市各基础设施部门综合发展指数

表4为协调度等级划分标准，表5为天津市各基础设施与经济社会发展协调度.由表5可以看出，在2011年以前，天津的基础设施部门以及各部门子系统与经济社会发展之间极度不协调，协调度基本维持在0.13至0.20之间.2011年至2016年底，基础设施建设与经济社会发展的协调度有所好转，但仍处于严重失调状态.造成这种不协调的原因一方面是由于经济快速发展吸引了大量外来人口，加大了对基础设施的需求，人均可利用基础设施大大降低.天津人均供电能力与人均供水能力近十年间都没有显著增加，远远落后于北京上海等城市.人均公共资源的不足，必然导致市民生活水平下降，甚至是社会发展的不协调，最终阻碍经济社会的正常健康发展.另一方面，天津基础设施老旧严重，更新换代速度跟不上经济社会信息化、现代化发展的需求.基础设施与社会发展的协调程度不单反映在基础设施的量上，更应是质的提升和飞跃.天津基础设施建设应在提供人民基本生活资料的基础上，致力于满足人民的美好生活需要，向高质量、高标准和高水平的城市建设迈进.与北京相比，2005年至今，北京市各个基础设施部门与经济社会发展的协调度由轻度或中度失调逐渐变为中度协调，其中交通、能源、邮电设施与经济社会发展已经达到高度协调，高水平城市建设的经济效应明显（史雅娟，2016[28]）.上海市基础设施建设的经济效益在四大直辖市中最高，与天津相比其协调度也更好（赵琳慧，2016[29]）.

表4 协调度等级划分标准

4 结论及政策建议

由上述计量分析，可以得出如下结论.

（1）基础设施投资对天津市经济增长有显著贡献.1985—2016年，基础设施投入每增长0.535个百分点，GDP就增长1个百分点.运用VEC方程测算二者的协整关系发现，基础设施投资对于GDP的贡献不仅反映在投资的短期，长期贡献也同样存在.天津并不存在基础设施投资过度，远未出现倒“U”关系曲线的下降趋势，还处在贡献良性增长的上升阶段.

（2）基础设施投资对天津市上、下游产业发展带动明显.基础设施的影响力系数和感应度系数较高，与上、下游产业关联明显，交通设施、能源设施与水务设施的带动作用最强.而邮电通讯和软件基础设施的感应度系数较低，无法满足信息化的现代化要求，需要加快发展.

（3）基础设施投资远远落后于经济社会发展需要.两者之间的耦合协调度严重不协调，交通、水务、环境、能源和邮电通讯及软件设施等各个部门的协调度普遍很低，还处在低水平发展阶段，需要全方位高水平建设发展，给居民创造更舒适的生活环境和高效的工作环境，促进经济社会进步.

（4）基础设施高水平高质量建设是政策实施的着眼点.投资完善轨道交通网络系统，升级现有道路体系，打通断头路，缓解交通拥挤，降低居民出行和拥堵成本；水务设施应重点解决管网老化严重，漏损率高的问题；能源部门应注重新型能源设施的开发利用，落实绿色发展理念，提高绿色能源使用率；电信软件部门尽快投资开发云计算、云平台、云系统集成、云应用开发、云服务等高科技产业链，培育经济发展的新动力.