四川省绿色创新与经济发展关系实证研究——基于灰色关联分析

陈国庆 方子强 龙云安

（四川大学锦城学院，四川 成都611731）

（广东石油化工学院理学院，广东 茂名525000）

（西华大学经济学院，四川 成都610039）

一、引 言

自改革开放以来，我国工业快速的崛起，带来了经济的飞速发展。但无论是纺织业、煤炭工业的轻工业或重工业都带了生态污染问题。 事实上，严重的生态污染问题也危害了经济发展。 例如，我国的四大工业区之一的辽中南工业区衰落的重要原因就是技术落后，资源枯竭。环境污染、技术落后在21 世纪初已成为制约我国经济发展的重要原因。所以如资源节约、环境治理，可持续发展等理念在党的十八大被提出，党的十九大之后更加强调如何践行新发展理念，推动经济持续健康发展。 2017年9月30日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》，文件中提出要强化资源保护、环境保护治理同时建立起绿色发展的科技创新体系。 2018年10月3日中共四川省委办公厅、四川省人民政府办公厅印发了《四川省创新体制机制推进农业绿色发展实施方案》，文件中提到了建立农业绿色循环低碳生产制度、建立贫困地区农业绿色开发机制、强化资源保护与节约利用等。 各个政策导向都体现出了政府部分对绿色经济与可持续发展方面的重视与发展决心。 如今绿色创新的思想更加深入人心，绿色创新是指在通过创新得到更环保的方案，这些创新可以是产品、工艺、制度等方面（Kemp R，2010；Triguero A，2013）。 绿色创新可以带来更少的污染、更少的资源消耗，让资源得以高效率利用实现可持续发展。 资源的高效率利用是经济持续健康发展的必要前提，这使得绿色创新与经济发展之间必然存在很重要的关系，研究两者之间的关系也有很强的现实意义和经济意义。

四川省位于我国西南部，位于我国长江中上游地区，根据国家统计局数据显示，四川在2018年，人均可支配收入方面，四川省以22461 元/年排名全国21 位，排名在我国所有省份的中下游水平，四川省仍属于经济欠发达地区，绿色经济、绿色金融、绿色创新等相关产业的发展是四川省经济发展中极为重要的一环，通过调整四川省绿色创新体系、合理调整分配R&D 经费与人员投入等手段可以对四川省经济发展产生积极作用。 那么就以四川省为例，建立灰色关联分析模型，对四川省的绿色创新与经济发展关系进行研究，并为相关部门选择投入方向、提高投入效率给予一定的参考意见。

二、文献综述

关于绿色创新与绿色经济方面的研究，最早可以追溯到1987年世界环境与发展委员会（WCED）在《Our Common Future》发表的报告，报告最早提出了“可持续发展”的概念，在后来可持续发展的理念也由于环境污染问题更加深入人心。而绿色创新是改善环境污染，逐渐实现可持续发展的根本途径。绿色创新也是实现绿色经济与绿色发展的一个重要因素之一（范丹，2020），同时绿色创新还是企业在当今资源有限的经营条件和日益严苛的环境规制下取得市场竞争力中非常重要的一部分因素（Wong S K，2012；Mederiros J，2014）。 近年来，对于绿色创新的相关研究已经是学术圈的研究热点，国内外学者对绿色创新的相关领域进行了深入研究。 笔者通过对国内外绿色创新相关研究进行梳理，国内外对于绿色创新的研究主要有绿色创新的影响因素、绿色创新绩效与评价、绿色创新与可持续发展等。 在绿色创新影响因素与动力机制方面，邢丽云（2019）利用回归分析得出了外部环境规制对于绿色创新的产品与工艺有积极作用。 Zhijun Feng（2018）利用空间杜宾模型实证分析发现在缺乏环境规制约束的情况下，绿色产品创新表现出一定的促进作用，而绿色工艺创新具有显著的抑制作用。在环境规制约束下，却又表现出了相反的影响。Mailin Song（2015）实证分析了绿色创新、技术突破和外商直接投资之间的关系，总结出了如在经济快速发展地区，外商直接投资对技术发展有积极作用等结论。 在研究绿色创新影响因素方面，学者们对绿色创新影响因素已经涉及方方面面，但结合环境规制进行研究是最多的。 在研究绿色创新绩效方面，更是研究成果丰富，对绿色创新效率的研究方法各有异同，其中因子分析法（程华，2011）、模糊综合评价模型（段云龙，2007；卓志衡，2019；付帼，2016）等比较常见。

关于经济发展方面，有学者从科技创新、绿色创新等方面探究与经济发展的关系，安冉（2011）通过向量自回归等方法对科技创新与区域经济增长进行研究，实证检验了经济增长溢出效应明显区域对周边地区存在长期的溢出性等。 钟小梅（2014）通过灰色关联分析与回归分析对新疆的科技投入与经济增长的关系进行研究，得出了新疆科技人员与科技经费投入对经济增长有很大积极作用、分布于科技机构、高校、企业的R&D 投入对经济增长有显著的积极作用等，肖文峰（2008）等人利用灰色关联分析模型对新疆科技投入与经济增长的关系进行研究， 得出了高等学校及企业中科研机构的R&D 经费支出与经济发展的关联度最高等结论， 肖文峰（2012）又对新疆R&D 投入、专利产出与经济增长关系进行研究，实证分析表明经济增长与专利产出关联性最强。 这三篇文章都实证分析得出了新疆地区的科技投入对经济增长有很强的积极作用。 其他类似的研究还有卓志衡等人（2019）运用向量自回归模型对湖北省绿色科技创新对实体经济发展进行互动分析，得出了专利授权数量具有时滞效应。

综上所示，现国内外文献主要集中在研究绿色创新影响因素、环境规制与绿色创新的关系、或与是选取了绿色创新的其中一个因素指标考虑对经济发展或是绿色经济发展的影响。 鲜有学者更加宏观的从绿色创新与经济发展之间的关系进行研究，对四川省的绿色创新与经济发展关系的研究目前还较少，所以本文以四川省为例进行实证研究，探究绿色创新与经济发展的关系。 在研究之前，本文参考了其他学者在研究经济与其他因素的互动分析时的主要方法有回归分析（丁志国，2014）、灰色关联分析（李懿洋，2011；顾淑红，2019）、向量自回归（郝永红，2002）等,最后综合本文选题、数据量等多个因素考虑，使用灰色关联分析对四川省的绿色创新与经济发展之间的关系进行实证研究最为恰当。

三、实证分析

区域经济的发展受到地区位置、政府政策、产业结构等诸多因素的影响。 而这些因素又受限于其他因素，可以认为区域经济是个复杂且多层次的系统。 这个系统的部分信息是已知的，部分信息是未知的，那么可以认为区域经济是一个灰色系统。 由于传统的数理统计方法（回归分析、时间序列分析等）需要有大量的数据进行统计，对样本数据也有很大的限制条件，如服从一定的概率分布、或自变量数据之间彼此线性无关。 但是我国对于绿色创新相关数据十分有限，一些以年为时间序列的数据仅统计了不到12 期，数据的灰度很大。 那么对于绿色创新与经济的关系研究很难利用传统数理统计方法。 另外由于政策引导于国家战略计划的调整，让数据存在较大的波动，没有典型的分布规律，这更让笔者倾向于利用灰色关联分析进行实证分析。

（一）指标的选取

本文指标的选取参照了郉慧超（2019）研究吉林省绿色创新与经济发展关系所选取的指标，并结合的自身需要和模型的复杂性。 建立了绿色创新与经济发展评价指标，如表1 所示。

绿色创新可以分为投入与产出， 而区域内的R&D 人员数和R&D 经费投入可以很好反映绿色创新的投入。 每年专利的授权数与环境治理项目的投资则可以分别反映“绿色”与“创新”的产出。

反映区域经济发展的一个很重要的是地区生产总值（GDP），但是也要充分强调社会的协调与人民的生活水平。 所以还应当引入居民消费水平这一指标。

（二）数据来源

本文选取了2007-2018年R&D 人员数、R&D 经费投入、科学创新产出（专利授权数）、环境治理项目投资、地区生产总值、居民消费水平的年度数据， 本文将通过此数据进行灰色关联分析建模，数据的主要来源为2019年《四川统计年鉴》。

（三）数据预处理

2018年环境治理项目投资数据统计年鉴中并未收录，所以2018年环境治理项目投资数据存在缺失，需通过插值、拟合或预测的方法补全数据，如图1 所示。

表1 绿色创新与经济发展指标体系

本文首先利用了三次埃尔米特插值、三次样条插值进行填充缺失，但是插值算法的效果与实际背景情况存在很大出入。这是因为数据仅在最后一断缺失，并不适用于插值算法。 笔者又使用了拟合算法来填补缺失值， 综合使用了一次函数、二次函数、傅里叶逼近、指数逼近等多种函数拟合，效果都不尽如人意。 原因可能是因为环境治理项目投资在2007-2011年变化较为平稳，在2011年后存在一大段激增， 这可能取决于人为因素的政策导向与市场需求，所以不适合结合数据不适合使用拟合算法。 另一方面，由于数据的期数较少，人为因素的影响对于数据的走势影响很大，数据的灰度很大，可以认为四川省环境治理项目的投资是一个灰色系统。 又通过图1，观察数据的走势，数据在2007-2017年的走向与指数函数非常相似，而灰色预测的实质就是有条件的指数拟合。 那么本文数据结合灰色预测的方法进行预测最为合适，通过建立GM（1,1）模型，预测一期数据填充缺失值。

以下是GM（1,1）模型的建模过程,如图1、2、3、4 所示。

图1 环境治理项目投资散点图

图2 准指数规律检验图

图3 三种GM（1,1）模型预测结果

图4 残差检验与级比偏差检验

图5 灰色预测拟合结果

Step1：设x（0）=（x（0）（1），x（0）（2），…，x（0）（11））为最初环境治理项目投资的数据列，对其进行一次累加得到新的数据列x（1）=（x（1）（1），x（1）（2），…，x（1）（11）），其中再令z（1）为数列x（1）的紧邻均值数列，其中z（1）（m）=δx（1）（m）+（1-δ）x（1）（m-1），（m=2，3，…，m）一般的δ=0.5，这样做的目的是为构建的“离散”微分方程，更加的平滑，更好的近似成一个连续的微分方程。

Step2：对数据进行准指数规律检验,对于GM（1，1）模型，只需判断累加一次后的序列x（1）=（x（1）（1），x（1）（2），…，x（1）（11））是否具有准指数规律，定义序列x（0）的光滑比为需要计算除了前两期外，ρ（k）∈（0，0.5）的比例。 通过MATLAB 软件，计算出了ρ（k）如图2 所示。 从图2 中可以看出，除了前两期之外，光滑比小于0.5 的数据比例为100%，所以可以通过准指数检验。

Step4：原始数据的期数为11，为保证结果的稳健性和更小的误差，我们可以将数据分为训练组和试验组，分别使用传统GM（1，1）模型、新信息GM（1，1）模型、新陈代谢GM（1，1）模型进行拟合，通过比较误差平方和SSE 的大小，选择误差平方和最小的模型进行拟合，如图3 所示。通过计算和图3 可以看出，新信息GM（1，1）的误差平方和最小，所以最终选取它进行预测。

Step5：最后通过新信息GM（1，1）往后预测一期的结果为658.05，拟合效果如图5 所示，通过图5 可以看出，拟合曲线与原始数据能够很好的吻合，有比较好的预测效果。最后对拟合效果做评价，分别进行残差检验与级比偏差检验，如图4 所示。得到平均相对残差为0.13048，平均级比偏差为0.14084，该模型对原数据的拟合程度可以达到要求。

（四）灰色关联分析

Step1：首先将数据进行去量纲处理，即用指标的每一个元素除以指标的均值，缩小范围简化计算。 去量纲处理后的数据结果，如表2 所示。

表2 去量纲处理后的指标数据

Step2：确定第一个母序列x0（1）地区生产总值（GDP）,第二母序列x0（2）居民消费水平。确定子序列x1R&D 人力资源投入、x2R&D 经费投入、x3科技创新产出（专利数）、x4环境治理项目投资。 其中母序列x0（i）=（x0（1），x0（2），…，x0（12））T，（i=1，2），子序列xi=（xi（1），xi（2），…，xi（12））T，（i=1，2，3，4）。

四、结果与分析

通过MATLAB 软件对模型进行计算，最终得到子序列与母序列的关联度，如表3 所示。

表3 子序列与母序列的灰色关联度

通过表3 可以看出绿色创新中的四个指标无论是对地区生产总值还是对居民消费水平都存在很大的联系，从某种程度上可以说绿色创新与经济发展之间存在非常强的关联性。 其中R&D 经费投入与经济发展的关联性是最强的，灰色关联度达到了0.85 左右，其次是科技创新产出，灰色关联度在0.8 左右，人力资源投入的关联性较小，灰色关联度为0.75 左右，最弱的是环境治理项目投资，仅仅只能达到0.63 左右。 直接从数据的大小来看， 可能环境治理项目投资对经济发展不存在显著的直接影响，R&D 经费的投入对经济发展的直接影响最大。 这种关联度的大小还尝试从图形来解释结果，因为灰色关联分析的实质是根据两者序列曲线的几何形状相似程度来判断其联系是否紧密。

通过绘制各曲线的折线图，以图形的角度可以看出，地区生产总值和居民消费水平都是一个非常稳定增长的曲线，增长率保持在10%左右。 而四川省的R&D 经费投入也是非常稳定增长的曲线，所以两者之间有非常强的关联。科技创新产出的存在一定的“震荡”，但趋势一直是向上增长。R&D 人力资源投入的曲线存在两段“平缓”区间又有两段比较小的激增的区间，这足以说明这两者与经济发展的关联性没有R&D 经费投入这么强，且科技创新产出比人力资源投入对经济发展的关联性强一些。 而环境治理项目投资在2007-2011年都没有特别大的变化，但是在2011年之后忽然有非常猛烈的激增，这与经济的平稳增长非常不符，所以环境治理项目投资与经济发展的关联性并不高。 单从经济发展的角度来看，绿色创新的四个指标与经济发展的两个指标：地区生产总值和居民消费水平基本不存在差异，这说明了本文得出结果的稳健性。 这是因为地区生产总值（GDP）与居民消费水平的曲线形状本身就非常相似，基本上保持这相同的增长率，侧面说明了地区生产总值与居民消费水平是密不可分的。 使用这两个指标来反映经济发展更能保证结果的稳健性。

五、结论与对策

通过灰色关联分析模型的实证分析可知，R&D 的经费投入与经济发展的联系最为紧密， 同时科技创新投入、R&D 人员投入也与经济发展有很大的关联度，加大了环境治理项目投资，却没有起到良好的效果。 根据以上实证分析的结论，笔者提出了相应措施如下：

（一）加强R&D 投入

虽然目前中国经济已经开始逐渐转型向可持续发展方向推进且在绿色创新方面取得了一定的进展，但是中国目前面对的资源环境问题依旧巨大，对于四川省而言这种情况凸显的较为明显。 在资源环境压力巨大的今天，四川省政府对于绿色财政的投入却仍有不足。 从实证分析的结果来看，科学研究与试验发展无论是在经费投入还是人员投入，都对经济发展有很大的积极作用。 四川省由于地处西南，没能够很好的接受到我国沿海地区得天独有的气候条件和交通贸易便利条件，那么四川省的经济发展若想要有更高的提升，需要加强绿色创新的经费投入，发展高科技，高效能的产品或产业，因为加大R&D 的经费规模是一个国家或地区实现自主创新的基础，这样才能让地区工业不过度依赖资源，走可持续发展路线。 同时对企业和个人进行绿色创新投入进行引导和激励。 绿色创新自然少不了人才，从实证分析的结果来看，企业、高校、个人的授权发明专利数量与经济发展的关联性很强，R&D 人员投入也在很大程度上决定了绿色创新的发展的速度和质量。 但四川省的R&D 人员与其他省的版面数据比起来相对较少，这是不利于四川省进行绿色创新的，四川省需要增加R&D 人员方面投入数量。 四川省若想增加科技人员方面的投入，则需要更好的人才引进政策，补贴企业、补贴高校的人才引进、对企业创新进行减税等等。目前四川省的与科技人员有关的机制政策存在一定的局限性。这让四川省的科技人才数量对比其他省份较为稀缺，且科技人员缺乏绿色创新的积极性。 四川应该深化人才政策改革，制定相关政策促进科技人员的创新积极性、吸引更多外来人才留在高校、科研机构或企业服务四川省。 为高校、企业、科研机构人才提供资金和平台的支持，加快绿色创新的成果转化，提升科技人员绿色创新的能力与效率。 总的来说，一方面需要政府对绿色创新投入财政增加，同时鼓励和引导企业和个人对绿色创新方面的投入，企业、高校、个人的自主创新的积极性和主动性也很重要。 另一方面，需要深化科技人员有关鼓励机制。

（二）环境治理项目仍需投资

虽说从环境治理项目与地区生产总值、居民消费水平两个指标的灰色关联均较低，环境治理项目投资了大量的资金，确没能得到比较好的回报。 但这并不可以直接得出绿色环境治理项目对经济发展没有特别大的贡献。 事实上，这两者的灰色关联度较低的其中一部分原因是环境治理项目是对污染的治理在短期难以对经济发展产生很大的效应，但是对环境治理的投资这对地区的经济长远的健康发展与生态环境保护却有重要意义，从这一方面考虑的话，地方政府与民营企业对环境治理项目的投资是具有深远意义的，环境治理项目的投资或许对实体经济发展存在时滞性，或许后续学者可以通过向量自回归模型等方法探究环境治理投资与经济发展之间的关系，是否存在时滞效应，是否存在一定的促进作用等。 所以笔者认为不能直接否定环境治理项目投资对经济发展的作用，还是需要加强环境治理项目的投资，但是也还是需要对项目进行一定的优化，让项目能够产生一定的短期受益，这样才能吸引到更多企业对环境治理项目的投资。 另一方面，也有可能是由于对环境治理项目的投资太少，对经济发展的促进作用只能是仅仅的“量变”，而未能够达到“质变”的过程，也许更加大量的投资后，环境治理项目的投资会逐渐加快对经济发展的促进作用，从这一方面考虑，也应该继续加强对环境治理项目的投资。 绿色技术的创新离不开绿色经济体系的构建，能够让企业和个人进行投资，并获得盈利对于绿色创新与绿色经济市场都是有很大积极作用的。

（三）健全相关政策

在目前，我国绿色创新领域遇到诸多障碍，其中包括绿色创新体制落后、知识产权的健全、企业创新能力不足、缺乏创新人才等，所以对绿色创新相关方面的制度健全刻不容缓。 国家的政策与方针对行业有很强的导向作用，健全绿色创新相关制度对促进绿色经济、绿色发展、绿色创新都有非常大的意义。 绿色创新离不开绿色金融体系，绿色创新体系的构建需要围绕着绿色金融，以金融为根基，以市场作为目标导向，将绿色创新产出（发明专利等）尽快转化为资源和盈利。 另一方面在我国创新企业还没有完全形成市场，导致企业缺乏创新的主动性，科技人才从事科研创新工作积极性下降，需要政府、企业、科研院所提供资金与平台支持，增加激励机制、动力机制。 建立绿色创新投资与融资机制，促成多元化、多渠道的绿色创新融资格局，引导企业与投资方对绿色创新人员和经费的投入，让绿色创新真正落实到应用，尽快建设和完善我国绿色金融市场的建设。 增加对绿色科技创新项目的立项情况，并且对更加具有前瞻性、商业性、优质的项目加大科研经费的资助，提高绿色科技创新项目的竞争力，对绿色科技创新的投入增加也促进绿色经济的发展。 其次我国知识产权相关制度仍不健全，近年来，频繁的出现版权纠纷问题，这让企业与个人承担了版权纠纷的风险。 这需要改善知识产权制度，建立清晰的产权制度，让企业和个人能在绿色创新中成为受益者，这也是保障绿色创新产业稳定发展的基础。 在维护好企业和个人的专利版权的基础上，还需要让企业和个人可以通过专利获得收益，推动和加速科技服务业的发展。 政府需要从财政、金融、税收等角度加大对科技服务业的支持力度。 绿色发展可以保护和改善生态环境是未来的大趋势。 创新是经济发展的趋势，两者的结合便是经济的可持续发展，绿色创新的思想非常重要。 国家应当对污染严重的企业给予更大力度的打击，鼓励绿色发展的企业资金支持，这样可以逐渐淘汰掉污染严重的企业，让绿色发展成为一种趋势。 其次政府应该鼓励企业和高校进行自主研发创新，研究出更加环保，更少耗能，更高效率的产品是非常重要的。 同时四川省还应当建立绿色科技金融服务平台，拥有平台的支持，政府部分可以给企业及科研机构提供制度保障和政策支持、科研机构内部与企业之间可以获得能力培养机制，对四川省提高绿色创新能力，促进绿色经济的发展有重要意义，同时绿色科技金融服务平台服务于企业和科研机构，让绿色创新金融平台逐渐成长，推动加速构建绿色资本市场，形成绿色经济相关产业，促进绿色经济各个产业的结合。 绿色经济市场、绿色金融体系的发展构建又能反向继续促进绿色科技创新平台的继续发展与改进，形成良好的正向循环。