空间计量视角下技术创新与能源禀赋对省域雾霾污染的影响研究

本文根据雾霾污染情况、能源禀赋的能源自给能力和基于价值链视角的技术创新能力，基于 2006-2016 年 30 个省（直辖市、自治区）面板数据，构建相关指标体系，建立空间计量模型，分别从省域、分时段和分区域三个方面，就技术创新和能源禀赋对省域雾霾污染的影响展开分析，确定技术创新不同阶段对雾霾污染的异质性，验证雾霾污染的资源诅咒效应。

第一章 绪论

1.1 研究背景
进入 21 世纪，我国工业化进程迅速加快，社会经济高速发展，高耗能项目则在各地不断上马，形成了对能源的巨大需求，同时也为后面的空气质量埋下了问题隐患。自 2002 年到 2012 年，国内GDP从 102398 亿元飞速增长到 519322 亿元，也就是在这一段时期，我国的空气质量频繁恶化，这让公众认识了“雾霾”这个不美好的事物。世界卫生组织（WHO）发布的全球空气质量报告显示，我国每年有近 200 万人过早死亡病例与环境和室内空气中细颗粒物造成的污染有关系。也是从 2012 年起，我国正式将PM2.5列入污染物的监测名单。根据《2019 全球空气状况》报告，2017 年全球室外与室内空气污染造成人均预期寿命缩短达 20 个月。2019 年 7 月，生态环境部联合国家发展和改革委等机关引发《工业炉窑大气污染综合治理方案》（以下简称治理方案），治理方案要求，完善工业炉窑大气污染综合治理管理体系，实现工业行业二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物排放进一步下降，推动环境空气质量持续改善。面对高质量的大气治理要求，国家明确提出全民标语“绿水青山就是金山银山”，但完成这一任务还有重重困难要克服，雾霾漫城的严重情况只要一到冬季就会复发。根据此前中国气象局、中国社会科学院的研究表明，在一年的雾霾总天数中，我国冬季出现雾霾天的情况占一年的 42.3%，表现出了显著的季节性。甚至在今年初期全国处于新冠肺炎疫情防控时期，在许多企业尚未复工复产，办公选择在家远程，但雾霾天仍再次返场，大气污染物并未实质性下降。到目前为止，雾霾问题仍然是全社会关注的焦点之一。
那么雾霾是如何形成的呢？雾霾包括雾和霾，两者都是气溶胶系统，但是它们有很大的不同。雾的主要成分是悬浮在地面附近空气中的大量细小水滴或冰晶，这些物质会降低空气透明度。霾由空气中的硝酸、硫酸、灰尘、有机碳氢化合物及其他颗粒组成，会使大气浑浊。空气中直径小于等于 2.5 微米的污染物颗粒（简称PM2.5，英文全称是particulatematter（颗粒物））是加重雾霾天气污染的主要元凶。当PM2.5与两种气态污染物（二氧化硫和一氧化二氮）混合时，会形成雾霾。
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1.2 研究目的及意义
1.2.1 研究目的
研究技术创新的两阶段和能源禀赋的不平衡对雾霾的影响，不仅能够清楚了解不同阶段创新影响雾霾污染的差异，还能了解能源禀赋与雾霾污染是否长期存在关联或效应关系、能源禀赋的高低能否直接或间接影响局部地区雾霾污染以及是否长期存在溢出效应。本文运用空间相关性指数法，根据雾霾污染情况、技术创新能力和能源禀赋，以我国 30 个省（直辖市、自治区）作为环境经济学样本，分析雾霾污染、技术创新和能源自给度的空间格局演化，并建立空间面板计量模型，就技术创新和能源禀赋对雾霾污染的影响展开实证研究。本文的主要目的有：
（1）基于我国各省市的PM2.5分布情况、技术创新水平和能源禀赋情况利用全局和局部空间相关性，研究三者的空间格局及纹理重叠。（2）以省域数据、分时段样本和分地区样本分别构建了空间面板计量模型，研究技术创新和能源禀赋对雾霾污染的影响。（3）根据各个模型的研究结果，提出减轻雾霾污染的对应措施。
1.2.2 研究意义
研究技术创新和能源禀赋对雾霾治理的影响效应具有理论和实际的双重意义。
（1）理论意义：消耗能源属于产生雾霾污染的源头，自身拥有的能源禀赋是能源消费的基础，同时，能源的利用率主要决定于当地的经济发展方向和技术发展水平。因此，本文将技术创新和能源禀赋两者纳入中国雾霾污染的影响因素分析，丰富了对影响雾霾污染的成因研究。具体来说，本文遵循可持续发展理论、创新价值链视角、要素禀赋理论、空间自相关理论的理论基础，从技术创新和能源禀赋角度切入，对我国 30 个省（直辖市、自治区）的雾霾污染情况做出了相关性等实证分析，有助于拓展创新价值链和要素禀赋的研究领域，拓宽雾霾治理的研究思路，为治理雾霾的科技政策制定和实施提供了理论依据。
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第二章 理论基础

2.1 机理阐述
2.1.1 基于创新价值链的技术创新机理阐述
以创新价值链的概念为根据，将创新过程分解为三个部分，创意形成、创意转换以及创意传播，创新过程是一个多阶段、多要素的过程，以创新要素投入为开始，到创新产品产出，形成价值链传递[26]。从生产视角考虑技术创新过程，将R&D资源作为投入，经历研究开发过程，得到科技产出。在得到科技产出后，将科技产出作为投入，经历产业化应用阶段，得到物化产出。在得到物化产出之后，将物化产出作为投入，经历市场运作过程，得到价值产出。这样本文把技术创新过程可切分为技术开发和转化两部分进程：技术开发阶段，即技术创新从R&D作为投入到的达成技术成效的开发阶段，这反映了技术资源的创新能力；技术转化阶段，即从实现技术成果转化到最终达成技术经济应用价值的技术转化阶段，反映了技术成果的转化水平[27][28]。技术创新从价值链角度进行细化，能够更好地揭示不同阶段的技术创新对雾霾污染影响。
2.1.2 技术创新对环境污染的作用机理
技术创新既是污染排放的引发者、也是减排防治的创新者。一方面，技术进步会提升生产率，提高产能，形成规模效应，消耗更多资源，随之带来更多污染物。另一方面采用清洁型技术来替代污染型技术从而抑制环境污染的发展。基于价值链视角本文将技术创新流程切分为以下两部分进程：技术开发和技术转化，区分两个阶段对环境污染的作用有一定必要性：（1）在技术转化阶段，新技术在引入初期阶段时，由于环境问题造成的负外部性往往没有暴露，新技术使用到企业实践生产中会具有相对长的滞后性，导致新技术对企业技术实现、能源使用效率和管理效率的正向作用在短时间内难以显现，这在技术开发阶段是看不到的。（2）新技术使用到企业实践生产中常常会带来新技术和新产品的跨越式发展，进一步会引起能源回弹效应，导致新技术所形成的节省能源和降低排放效果，被生产规模壮大和资本强化所引发的后续能源消费和环境污染所吞噬。这在技术开发阶段是难以预料到的。（3）技术推广的困难等问题导致很多新技术停留在技术开发阶段，并未进入到技术转化阶段。（4）由于经济效益目标的促动，企业在科技成果转化为经济效益的生产阶段并未赋予环境保护的要求，或者降低了技术开发阶段的环保标准。
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2.2 理论基础
2.2.1 外部性理论
外部性是指一个经济个体在经济来往中对另一个经济个体产生的影响，但这两个经济个体没有发生实际的交易，外部性可以分为负外部性和正外部性，负外部性就是一些人的生产或消费使另一些人受损而前者无法补偿后者的现象，正外部性就是一些人的生产或消费使另一些人收益而无法向后者收费的现象[30]。马歇尔在 1890 年发表的《经济学原理》中提出的“外部经济”概念衍生出了外部性概念。马歇尔的学生庇古 1920 年出版的《福利经济学》中通过分析边际私人净产值与边际社会净产值的背离来阐释外部性，他指出，如果每一种生产要素在生产中的边际私人净产值与边际社会净产值相等，它在各生产用途的边际社会净产值都相等，而产品价格等于边际成本时，就意味着资源配置达到最佳状态[30]。庇古理论的具体应用在环境保护领域，具体变现为“谁污染，谁治理”的政策。例如，对于汽车废气排放所造成的大气污染就是负的公共外部性，雾霾的形成亦是外部性的。
2.2.2 要素禀赋理论
据要素禀赋理论，一个国家出口密集产品的类型是这个国家相对充裕、价格相对低廉的生产要素制造的产品，而进口密集产品的类型是这个国家相对稀缺、价格相对昂贵的生产要素制造的产品，简而言之，资本丰厚的国家相对会出口资本密集型产品，选择进口劳动密集型产品，反之，劳动富集的国家相对会出口劳动密集型产品，选择进口资本密集型产品[31]。
狭义的要素禀赋论中，采用生产要素丰缺来说明国际贸易的产生以及一个国家的进出口贸易类型，广义的要素禀赋论中，同时包含狭义的要素禀赋论和要素价格均等，狭义的要素禀赋论中，用生产要素丰缺来说明国际贸易的产生以及一个国家的进出口贸易类型,广义的要素禀赋论中，不仅包括狭义的要素禀赋论，还包含要素价格均等[31][32]。
要素禀赋理论基于几点简化的假设前提：（1）各自国家具有想同的需求条件；（2）各自国家投入同质的要素；（3）他们拥有相同的技术水平。很明显，第三条假设前提已经明确消除了国与国之间以技术差异当作贸易基础的可能性，而被认为能够发生贸易，完全是由于资本和劳动供给上产生差异[32]。

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第三章 实证设计和初步检验..............................14
3.1 变量选取及数据来源.......................14
3.1.1 变量选取..............................14
3.1.2 数据来源及数据处理..............................16
第四章 技术创新和能源禀赋对雾霾污染影响的空间计量检验 ..................................29
4.1 技术创新和能源禀赋对雾霾污染影响的全样本计量............................29
4.1.1 全样本模型选择检验.................................29
4.1.2 全样本空间计量检验............................30
第五章 总结与展望........................45
5.1 结论与启示...................................45
5.1.1 主要结论...........................45
5.1.2 启示.....................46

第四章 技术创新和能源禀赋对雾霾污染影响的空间计量检验

4.1 技术创新和能源禀赋对雾霾污染影响的全样本计量
4.1.1 全样本模型选择检验
在估计模型参数之前，首先对比LM-Lag和LM-Error检验值，LM检验值更显著的模型更合适，如果两者都通过检验，就进一步比较稳健Roubust LM检验值来选择模型。对于表 8 中显示的大部分回归模型，Roubust LM检验的多数分析结果相应的p值低于0.01，SEM的Robust LM-error检验值在 1%的水平上显著，SLM的Robust LM-lag检验时间固定效应与空间和时间固定效应的值并不显著，从而表明SEM要优于SLM。但是，根据Lesage & Pace的建议，基于LM检验拒绝了非空间模型，接受了空间滞后模型或者空间误差模型，须谨慎选择两者之一，建议同时考虑空间杜宾模型（SDM）[36]，所以在这里我们同时考虑空间杜宾模型（SDM）。
由于本文所采用的数据时序范围 11，低于数据截面范围 30，可归类为“短面板”，可考虑假设独立同分布，仅探究个体效应，即随机效应和固定效应模型择其一。在技术开发阶段，横截面固定效应LR检验结果 26.4606， 30 个省（市）的自由度p值大于0.1，这说明原假设无法排除，可见横截面固定效应无法排除。同样，时间固定效应LR检验结果 213.9729，11 个年份的自由度p值小于 0.01，说明可以排除原假设，即时间固定效应不存在的原假设，在技术转化阶段，横截面固定效应LR检验结果 27.6286，p值大于 0.1，时间固定效应LR检验结果 231.2703，p值小于 0.01，因此同理，空间固定效应存在的原假设无法排除，故使用空间随机效应和时间固定效应[44]。

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第五章 总结与展望

5.1 结论与启示
5.1.1 主要结论
本文以空间视角出发，以空间相关性为理论依据，确切把握雾霾污染的空间分布特征及演变规律，论证省域雾霾污染、技术创新和能源禀赋的空间聚集性，根据雾霾污染情况、能源禀赋的能源自给能力和基于价值链视角的技术创新能力，基于 2006-2016 年 30 个省（直辖市、自治区）面板数据，构建相关指标体系，建立空间计量模型，分别从省域、分时段和分区域三个方面，就技术创新和能源禀赋对省域雾霾污染的影响展开分析，确定技术创新不同阶段对雾霾污染的异质性，验证雾霾污染的资源诅咒效应，最终得到以下结论：
（1）雾霾污染、技术创新和能源自给度在研究期内总体空间关系格局未发生过巨大的转变，三者的集聚区在部分地区有重叠效应，东部沿海地区技术创新优势突出，中部地区易成为雾霾输入地，雾霾污染具有明显的正向空间溢出效应。雾霾热点集聚区主要出现在京津冀和长三角之间；空间聚集效应明显且长期稳定。技术创新高值集聚区域聚合在东部沿海地区，低值集聚区聚合在东北华北西北和西南地区，广东、北京、天津、四川等省份自身较高的创新水平并未产生空间溢出性，处于中部地区的河南、湖北、湖南和安徽跃迁区域最多，尤其是在技术创新的转化能力方面，很容易被其他地区溢出效应影响。能源自给度高值集聚区域汇集在北部地区。同时低值集聚区域明显的分布在沿海地区。华东地区处在技术创新高值集聚、PM2.5浓度高值集聚重叠和能源自给度低值集聚区重叠区域。能源自给度高值集聚区单独与PM2.5浓度高集聚区重叠的省份有部分年份的山西。技术创新低值集聚区与PM2.5浓度低值集聚区重叠的省份有黑龙江、云南、贵州、吉林、辽宁、内蒙古以及部分年份宁夏、青海。其中内蒙古、黑龙江与能源自给度高值集聚区重叠。能源自给度低值集聚区与PM2.5浓度低值集聚区重叠的在一些东南地区。
（2）我国省域雾霾污染存在资源诅咒现象，技术创新加剧雾霾污染并存在溢出效应，第二产业占比和人口密度增大刺激雾霾污染，外商直接投资降低雾霾污染浓度。从全国样本估计分析，技术创新开发阶段和转化阶段、能源自给度、产业结构、人口密度对雾霾污染都有促增作用，我国省域雾霾污染存在资源诅咒现象，我国各省的雾霾污染和经济增长逐步进入正相关阶段，外商直接投资提高能降低我国雾霾污染强度。技术创新在技术开发和转化两个阶段明显刺激本地区和其他地区雾霾浓度升高。
参考文献（略）