研发投入对中国制造业价值链攀升的作用机制研究——基于绿色技术创新的发展建议

左小明 董晓敏 康有容

(1.华南师范大学国际商学院 广东广州 510630；
2.华南师范大学珠江西岸发展研究中心 广东广州 510630)

2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上向全球做出重要承诺：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。对世界而言，推进碳达峰和碳中和体现了中国的担当；
对中国而言，这是一种新背景下的社会变革，是促进社会和产业实现转型的推动力。绿色技术创新深刻贯彻了绿色发展和技术创新两大国家发展方向，不仅推动制造业实现转型升级，也是实现制造业和环境可持续发展的重要途径。中国非常重视在研发创新上的投入，真正实现自主研发能力的提升，才是打破制造业低端锁定的核心途径。中国作为传统制造业大国，传统制造业集群高碳特征明显，资源消耗大，对环境污染较严重(张宏娟等，2016)[1]。在全球低碳发展的主旋律下，中国制造业面临一系列挑战，研究研发投入和绿色技术创新之间的关系具有非常重要的现实意义。

改革开放以来，大量跨国公司利用中国低劳动成本，将高污染、高能耗的产业转移至中国，中国制造业一直处于大而不强、缺乏核心竞争力的状况。受制于经济发展初期的要素禀赋和国外技术封锁等一系列因素，中国在全球价值链中的地位一直未能伴随经济发展而实现层级攀升(谢呈阳等，2021)[2]。

从影响价值链的攀升动因出发，在供给侧角度来看，随着中国“人口红利”带来的低劳动力成本优势丧失，创新和塑造新禀赋优势在生产投入中的作用，对改变中国制造业“低端锁定”的现状有重要意义。有许多学者研究了技术创新对制造业价值链攀升的促进作用，如林冰和蒲阿丽(2021)研究表明，技术创新能够鼓励和刺激技术密集型制造业继续向全球价值链高端升级和发展[3]。

从绿色技术创新和制造业、低碳发展的联系出发，伦尼(Rennings，2000)在可持续发展背景下，将绿色技术创新定义为能够产生新想法、新行为、新产品或新工艺流程，并有助于减少环境负担和实现生态可持续性目标的行为活动[4]。目前低碳环境的背景和能源约束的条件，对制造业提出了更高的标准，如技术标准、生产标准、环境标准等(张宏娟等，2016)[1]。宋培等(2021)实证检验了绿色技术创新对制造业全球价值链升级的影响，研究表明，对制造业整体而言，绿色技术创新跨越一定门槛后才能推动制造业全球价值链升级[5]。

鉴于此，本文基于已有理论和现实状况，先通过实证证明研发投入能够实现制造业全球价值链攀升，再说明绿色技术创新是目前中国研发投入的发展方向，从而得出绿色技术创新一定程度上能够促进制造业全球价值链的攀升。最后基于研究结果对中国制造业未来的发展方向提出对策建议。

3.1 研发投入的促进作用

研发投入是制造企业生产过程的重要环节，合理且精准的研发投入能帮助企业提高生产效率，不断更新和创新生产技术，提高产品的技术复杂度。随着中国“人口红利”减弱、资本大量累积和技术研发能力增强，中国经济增长动力转变为依靠创新驱动为核心的内生比较优势(杨蕙馨，田洪刚，2020)[6]。同时，有学者研究得出技术创新对不同类型制造业存在不同影响，如凌丹和张小云(2018)发现，非技术密集型制造业通过技术创新进行升级相比技术密集型更有效率[7]。基于中国制造业处于“低端锁定”的现状和研发投入的重要性，研究研发投入对制造业实现全球价值链攀升的作用具有重要现实意义。因此本文提出假设H1、H2。

H1：研发投入对制造业实现全球价值链攀升具有正向的促进作用。

H2：研发投入对不同技术密度制造业实现全球价值链攀升的作用存在行业异质性。

3.2 绿色技术创新水平的促进作用

在双碳计划背景下，中国要力争实现碳达峰和碳中和的目标，对各制造企业的碳排放强度实施制约。2021年2月，国务院印发的《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》提出，加快建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，体现在产业层面则是构建绿色低碳循环的制造业产业体系(樊西锋等，2022)[8]。基于国家对企业的碳排放管制严格的前提，绿色技术创新必定是研发投入的大方向(杨国忠，席雨婷，2019)[9]。而王欣欣(2021)根据各地区省级面板数据进行研究，研究结果表明，研发投入对绿色技术创新产生积极的促进作用[10]。本文基于研发投入对制造业实现全球价值链攀升具有促进作用的前提下，提出假设H3。

H3：绿色技术创新对制造业实现全球价值链攀升具有正向的促进作用。

4.1 实证模型

根据已有文献，本文先探究研发投入对制造业实现全球价值链攀升的理论机制，构建了如下研究模型：

式(1)中：GVCi,t代表i行业第t年在全球价值链中的地位；
表示i行业第t年的研发投入；
其余变量作为控制变量，分别是外商直接投资(FDIi,t)，行业规模(Si,t)以及行业资本产出比(capitali,t)。μi作为难以捕捉不可观测的个体效应，γt代表与时间效应，itε作为回归中的随机误差项。

4.2 变量说明及描述性统计

根据表1可以发现，全球价值链地位指数(GVC)的最小值是-0.13，最大值是0.09，表明中国制造业不同行业在2005—2014年的全球价值链中的地位差距比较明显，中位数为-0.02，没有明显左偏或右偏，表明位于价值链低端的制造业行业和位于价值链高端的制造业行业分布相对均匀。但通过均值可以看出，中国绝大多数制造业行业仍处在全球价值链的低端；
研发投入的最小值为1.69，最大值为7.52，表明制造业不同行业间的研发投入差距较为显著，中位数为5.24，更偏向于最大值，表明大部分制造业行业的研发投入相对较高。

表1 描述性统计

对于控制变量的衡量指标，行业规模的标准差较大，表明中国制造业各行业的规模波动性较大；
而外商直接投资和行业资本产出比在制造业各行业间差距相对较小，波动性也相对较小。

全球价值链地位指数(GVC)：本文借鉴库普曼等(Koopman等，2010)提出的全球价值链地位指数进行测度[11]，其计算公式为：

研发投入(RD)：研发投入是指企业在研究开发领域所实现的投入，当制造业有更高的研发投入，将有利于企业改进生产技术，优化生产流程，提高产品的技术复杂度，能够有效实现制造业全球价值链的攀升。本文借鉴谢呈阳等(2021)[2]用规模以上工业企业技术改造经费来衡量。

选取以下3个变量作为控制变量。

(1)外商直接投资(FDI)：本文借鉴刘磊等(2018)用中国制造业不同行业外商投资和港澳台商投资工业企业资产与产业总资产的比值来衡量[12]。

(2)行业规模(S)：本文借鉴刘宇等(2022)用行业总产出的对数来衡量[13]。

(3)行业资本产出比(capital)：本文借鉴刘宇等(2022)用行业固定资本存量与行业总产出之比来衡量。[13]

本研究所使用的被解释变量全球价值链分工地位数据，主要使用OECD数据库中投入产出表作为原始数据，使用库普曼等(Koopman等，2010)[11]、库普曼等(Koopman等，2014)[14]的方法，运用WWZ出口分解框架计算2005—2014年中国制造业各行业的GVC地位指数。本文考虑数据可获得性并综合不同划分标准，将制造业划分成了13个细分行业(13个制造行业分别为食品、饮料和烟草制造业，纺织、纺织品、皮革及鞋类制品制造业，木材加工及其制品业，纸制品及印刷业，焦炭、炼油及核燃料，化学原料及其制品业，基本药物制剂制造业，橡胶及塑料制品业，其他非金属矿物制品业，基本金属和金属制品业，计算机、电子和光学产品制造业，机械设备制造业，交通运输设备制造业)。核心解释变量研发投入的技术改造经费支出来自《中国科技统计年鉴》，在实证分析中取对数处理；
外商直接投资的数据来自《中国工业统计年鉴》，其中年鉴缺少2011年的数据，本文取前后一年的数据作平均处理；
行业规模数据来自WIOD数据库中SEA社会经济账户；
行业资本产出比数据也来自WIOD数据库中SEA社会经济账户。

本文实证检验分为三个部分，分别是基准回归、稳健性检验和按照技术密度的分样本检验，实证检验结果如下。

6.1 基准回归

根据前面的研究假设和计量模型，利用Stata软件，对数据进行基准回归分析，实证结果如表2所示。

表2 基准回归结果

从回归结果来看，研发投入对中国制造业价值链攀升存在正向影响，而且引入控制变量后系数仍然为正，并且存在显著性。原因可以解释为当制造行业加大研发投入，会提升产品的生产质量和产品生产率，从而提高制造业所处的价值链地位，但同时也可以看出，中国需要加强自主研发的强度，以打破制造业低端锁定的现状。

观察控制变量的回归结果发现，外商直接投资对制造业全球价值链攀升存在不显著的正相关关系，在逐步引入其他控制变量后，回归系数为负且显著增加，原因可能是跨国公司带来的技术含金量并不高，非核心技术对中国技术的提升作用并不明显，或者中国在利用跨国公司带来的技术的学习效应和技术外溢效应均存在限度。行业规模对制造业全球价值链攀升存在负向影响，原因可能是盲目扩大行业规模存在资源浪费的现象，并没有带来实质性的行业技术提升。行业资本产出比对制造业全球价值链攀升存在不显著的正相关关系，说明行业资本产出比对制造业全球价值链攀升并无作用。

6.2 稳健性检验

6.2.1 替换被解释变量的衡量指标

对于研发投入的指标度量，除了使用规模以上工业企业技术改造经费来衡量，本文借鉴康淑娟(2018)，用企业R&D经费内部支出占主营业务收入的比值来衡量[15]。回归结果如表3的第(2)列，研发投入的回归系数仍然为正且系数变大，其他控制变量的回归结果也与基准回归结果保持一致，说明研发投入对制造业全球价值链攀升的实证结果具有一定的说服力。

6.2.2 内生性问题

内生性问题是指自变量与误差项之间存在关系，本文借鉴何玉梅和孙艳青(2011)处理内生性问题的方法，采取将内生解释变量的滞后一期作为工具变量，再进行回归分析[16]。回归结果如表3的第(3)列，研发投入和其他控制变量的回归结果显著性明显增加，而且回归系数也均与基准回归结果保持一致，因此可以进一步验证基准回归的结果具有稳健性。

表3 稳健性检验

6.3 按照技术密度的分样本检验

研发投入的程度对不同技术密度的制造业可能会产生不同影响，这对制造业实现全球价值链攀升存在研究意义。本文将制造业分为低技术密度制造业、中技术密度制造业和高技术密度制造业(其中，低技术密度制造业有食品、饮料和烟草制造业，纺织、纺织品，皮革及鞋类制品制造业，木材加工及其制品业，纸制品及印刷业；
中技术密度制造业有焦炭、炼油及核燃料，橡胶及塑料制品业，其他非金属矿物制品业，基本金属和金属制品业；
高技术密度制造业有化学原料及其制品业，基本药物制剂制造业，计算机、电子和光学产品制造业，机械设备制造业，交通运输设备制造业)，再进行回归分析，回归分析结果如表4所示。

表4 区分不同技术密度制造业的回归结果

从表4的回归结果可以看出，研发投入更有利于高技术密度制造业和中技术密度制造业。原因可能是低技术密度制造业的技术含量较低，以确保企业正常的生产活动为前提而不需要大量的研发投入。随着人口红利带来的低劳动力成本优势的丧失，通过提高制造行业的技术水平才是帮助中国制造业实现全球价值链攀升的核心途径。

对于其他控制变量，外商直接投资对高技术密度制造业有正向影响但并不显著，而对中、低技术密度制造业均有负向影响。原因可能是高技术密度制造业的技术更新较快，通过利用跨国公司的技术外溢效应更为明显，有利于中国跟紧技术更新方向及形成模仿效应；
行业规模对高、中技术密度制造业均存在负向影响，而对低技术密度制造业有正向影响。原因可能是对于高、中技术密度制造业来说，更为重要的是产品自身的技术含量和技术复杂度，而不在于单纯扩大行业规模且可能会产生资源浪费的现象；
行业资本产出比对高、低技术密度制造业均存在正向影响。原因可能是对于技术含量低的低技术密度制造业，当企业形成规模效应，就可以实现投入较少的资本而获得相对较多的产出，而对于高技术密度制造业，技术水平相对较高，在生产过程中，技术能够起到节约资本的作用，即在同样资本投入的情况下，高技术能带来更多的产出。

7.1 2005—2014年的制造业绿色技术创新水平分析

本文借鉴王锋正、陈方圆(2018)用研发投入与能源消耗量的比值来衡量绿色技术创新(GTI)[17]，数据来源于《中国科技统计年鉴》《中国工业统计年鉴》。2005—2014年，区分低技术密度制造业、中技术密度制造业、高技术密度制造业的绿色技术创新水平变化趋势如图1所示。

从图1折线图的趋势可以看出，三个技术密度制造业在2005—2007年间的绿色技术创新水平都以相对稳定的速度增加，在2007—2008年间的增幅更加明显，但到2009年时，绿色技术创新水平大幅度下降，其中低技术密度制造业绿色技术创新水平降至2005年以下，而中、高技术密度制造业也降至接近2005年水平。原因可能是2008年全球爆发金融危机，环境的不确定因素对企业研发投入产生重大影响，导致了研发投入的大幅降低，所以绿色技术创新也产生了大幅度减值。但从2010年开始，各技术密度制造业的绿色技术创新水平开始迅速提高，到2014年时已经远高于初始2005年的绿色技术创新水平。

图1 分技术密度制造业绿色技术创新水平变化趋势

7.2 2014—2017年的制造业绿色技术创新水平分析

本文借鉴郭捷和杨立成(2020)利用环境友好型专利数量来表征绿色技术创新水平[18]。

通过《中国绿色专利统计报告(2014—2017年)》可以得知，从中国绿色专利申请量看，2014—2017年，绿色技术创新活动非常活跃，其中，中国绿色专利申请量累计达24.9万件，年均增速高达21.5%，超过中国发明专利整体年均增速3.7个百分点。

从中国绿色专利主要技术领域申请量来看，2014—2017年，中国绿色技术的创新活动主要活跃于四个领域：污染控制与治理、环境材料、替代能源、节能减排。其中，2017年污染控制与治理的专利申请量达3.1万件。

7.3 小结

综上，2005—2017年，从两种不同测度的视角可以得出中国的绿色技术创新水平呈现大幅增长趋势，侧面也反映出中国对绿色技术创新领域的重视程度。从环境保护的角度看，绿色技术创新能够改善制造企业生产排放，从源头降低其对环境的污染；
从资源配置角度看，绿色技术创新能够优化制造企业生产流程，实现资源的合理配置。在“绿色化、可持续化”发展意识深入人心的时代背景下，提升绿色技术创新水平成为实现制造业低碳转型的重要途径。

8.1 结论

本文通过实证模型证明研发投入对制造业实现全球价值链攀升具有正向的促进作用，而且存在行业异质性，而杨国忠和席雨婷(2019)指出，在国家加强对环境污染监管的背景下，制造业创新的方向必然是朝着绿色技术方向发展的，即创新投入的增长在一定程度上能反映绿色技术创新发展水平的提高[9]。这也可以说明，中国制造业加大在绿色技术创新水平的投入，一定程度上能够使制造业实现全球价值链的攀升。

8.2 对策建议

本文结合实证分析和绿色技术创新的现状分析，针对当前中国制造业的情况，提出以下对策建议：

8.2.1 重视研发投入的作用，合理配置企业研发投入经费

随着中国“人口红利”带来的低劳动力成本优势的丧失，中国制造业嵌入全球价值链高端的动力转变为依靠创新驱动带来产业升级和比较优势，所以制造业企业应重视研发投入的作用，提升自主研发的能力，摆脱制造业全球价值链低端锁定的现状。同时，制造业企业需合理地配置研发投入经费，避免重复建设和盲目扩大生产规模等问题而造成资源浪费。

8.2.2 针对不同技术密度制造业，制定针对性的研发投入发展方向

根据产业异质性分析结果，可以看出研发投入对不同技术密度制造业的影响程度不一致。因此，不同类型应在明确自身价值链地位的基础上，最大化地利用研发投入。首先，对于低技术密度制造业而言，应充分利用研发投入，激发企业创新活力并提高企业生产效率；
其次，对于中技术密度制造业而言，可以充分利用国家政策等方式提供的支持，积极应对企业创新瓶颈和风险，培育自主研发能力；
最后，对于高技术密度制造业而言，应充分利用科研人才的创造优势，加强对新兴技术的学习和对外交流，保持技术培育和创新的热情，实现中国科研技术的突破。

8.2.3 完善鼓励企业绿色技术创新的政府政策并加强政策引导

由于市场存在外部性的特征，制造企业出于追求生产规模的目的，可能会对环境造成一定的污染。因此，政府应充分利用政策的干预和指导作用，鼓励企业积极加大绿色技术创新的投入。在优化资源配置方面，政府可以鼓励企业优化生产流程从而缩减成本，实现从终端治理环境污染，在促进制造企业发展的同时促进生态的可持续发展。

8.2.4 积极向民众宣传绿色发展的意识，加大对技术创新人才的培养力度

在碳减排的大背景下，政府应积极通过各种宣传手段提升民众的环保意识，同时加大创新领域的人才培养力度，充分调动创新型人才在绿色领域的创造热情，营造良好的绿色创新环境。

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