全球价值链嵌入位置与技术进步能源偏向性

杨 博，董直庆，刘 备

引言

中国自1978年以来实现连续多年高速增长，但却以资源大量消耗与生态环境恶化为代价。工业部门过去40多年对GDP贡献仅为40%，能源消耗却占到68%，与此同时雾霾笼罩与地表塌陷等问题频发，具有典型的“高增长、高能耗、高污染”特征。技术进步是实现中国制造业结构升级与经济转型的有效手段与路径，是解决经济持续增长与环境污染之间矛盾的关键。技术进步并不总是中性的，若技术进步对某一生产要素的相对边际生产率提高更明显，则技术进步偏向于该要素，由于受要素禀赋结构、投入强度及其他因素的影响，技术进步在不同经济发展阶段、不同地区与产业中会呈现出能源使用或能源节约的不同特征，且其偏向程度具有异质性。可见，技术进步在能源与资本等要素间的偏向，会改变生产中要素配比结构，间接影响环境质量，也是能否实现经济增长与能源消耗脱钩的重要因素。

中国改革开放40年历程本质上是不断融入全球价值链的过程，全球价值链参与深度与地位提升对于中国经济增长的诸多正面效应不容否认，①裴长洪：《进口贸易结构与经济增长：规律与启示》，《经济研究》2013年第7期，第4—19页。其引起的生产与贸易方式变革也会影响中国技术进步方向。全球价值链分工使国际贸易模式由货物贸易向任务贸易转变，不同于传统贸易在国内完成全部生产流程，任务贸易要求出口中间品与全球价值链具有更高的匹配度与契合度，且中国参与全球价值链后面临更大的市场需求与竞争，国内研发机构可能为迎合海外消费者要求而对本国产品质量与研发方向做出调整。全球价值链嵌入位置不仅反映一国在国际贸易中获利能力，也可反映其国际分工地位。一般而言，发达国家科技研发水平较高，劳动力结构中熟练工人占比较大，现代服务业发展较为成熟，在国际分工中主要承担技术和资本密集型产品生产，蕴含在出口品中的国内增加值较多，处于全球价值链的高端位置；而发展中国家过去依靠丰裕的劳动力与资源优势承担了大量劳动与能源密集型生产任务，长期处于全球价值链低端环节。近年来，发达国家凭借高科技产业发展不断向全球价值链高端环节攀升。那么，中国全球价值链嵌入位置动态演变能否对技术进步方向产生影响？其作用机制如何？全球价值链嵌入引起的市场需求扩大如何改变技术进步方向？全球价值链嵌入是否促进出口企业以主动或间接方式发展能源节约型技术进步？这些问题有待于深入研究，但现有文献对于能源偏向型技术进步的研究多囿于封闭经济内，开放经济条件下的研究也局限于国际贸易的技术溢出效应，从全球价值链嵌入角度考察技术进步能源偏向性的形成机理相对匮乏。基于此，本文测算中国技术进步能源偏向性指数，探究全球价值链嵌入位置演变与技术进步方向的关系及作用机理，力求为中国出口企业进行合理的技术选择，实现企业转型升级提供理论依据。

一、文献综述

自Schumpter（1934）首次将技术进步内生于经济增长模型中，提出“创造性破坏”理论以后，大多研究都将生产函数形式设定为科布-道格拉斯型，默认技术进步为中性，即技术进步会同时并均等地提高所有要素的边际生产率。②Joseph A.Schumpeter,The Theory of Economic Development,Harvard University Press,1934,p.23.然而，技术进步并不总是表现出中性特征，其对不同要素边际生产率会产生非对称影响。Hicks（1932）在《工资理论》中提出技术进步在大多数情况下，对投入要素边际产量的提升幅度存在差异，具有偏向性特征，如果技术进步更有利于提高某种要素的边际产量，等产量线的切线将发生偏转，那么就定义这项技术偏向该要素。③John R.Hicks,The Theory of Wages,Palgrave Macmillan Press,1932,pp.179-197.

技术进步方向是价格效应与市场规模效应相互抗衡的结果。诱致性技术创新假说认为生产要素的相对价格改变会诱致技术进步方向偏向于价格相对昂贵要素，以节约昂贵要素的使用，一些研究也探讨了要素相对价格对技术创新的影响（Kennedy，1964；Ahmad，1966；Hayami和Ruttan，1970）。④Charles Kennedy,“Induced Bias in Innovation and The Theory of Distribution”,in The Economic Journal,1964,Vol.74,No.295,pp.541-547.⑤Syed Ahmad,“On the Theory of Induced Invention”,in The Economic Journal,1966,vol.76,no.302,pp.344-357.⑥Yujiro Hayami,Vernon W.Ruttan,“Factor Prices and Technical Change in Agriculture Development:The United States and Japan,1880-1960”,in The Journal of Political Economy,1970,Vol.78,No.5,pp.1115-1141.“施莫克勒-格里克斯”假说尊崇市场需求诱致理论，认为要素价格并不是影响技术进步方向的决定因素，技术进步方向受市场需求左右，当产品生产中某一要素投入较多，且这种产品的市场需求较大，那么技术进步方向将偏向于该种要素。Acemoglu（2002）沿袭了诱致性技术创新假说关于技术进步偏向性定义和决定因素观点，提出技术进步偏向理论分析框架，认为价格效应和市场规模效应共同决定技术创新利润，进而最终决定技术进步方向。技术进步更大程度上取决于何种因素与要素替代弹性有关，当要素替代弹性大于1即生产要素间呈替代关系时，市场规模效应占优，反之价格效应占优。①Daron Acemoglu,“Technical Change,Inequality and the Labor Market”,in Journal of Economic Literature,2002,Vol.40,No.1,pp.7-72.Popp（2002）测算美国1970—1994年技术进步方向发现，国际油价上涨产生的价格效应引致美国技术进步方向偏向于能源节约，而以往生产中积累的知识存量有助于企业继续进行能源节约型技术进步的研发与应用，加速了能源节约型技术发展。②David Popp,“Induced Innovation and Energy Prices”,in American Economic Review,2002,Vol.92,No.1,p.160-180.Acemoglu等（2012）发现假设清洁投入与清洁技术互补、污染投入与污染技术互补，发现初始技术水平与替代效应共同决定了技术进步方向，若初始时污染技术水平高于清洁技术，则技术进步偏向于污染要素，当清洁要素与污染要素间替代弹性大于1时，政府需要制定短期合理的政府税收与补贴政策以规避环境灾难；若替代弹性小于1，需要制定牺牲长期经济增长利益的环境治理政策以干预技术进步方向。③Daron Acemoglu,Philippe Aghion,Leonardo Bursztyn,et al.,“The Environment and Directed Technical Change”,in American Economic Review,2012,Vol.102,No.1,pp.131-166.Aghion等（2016）和Acemoglu等（2016）研究发现政府通过制定碳税政策间接提高能源相对价格可以诱致企业研发清洁技术；而生产率效应体现了技术进步方向的路径依赖特征，使得技术进步沿初始方向发展。④Philippe Aghion,Antoine Dechezleprêtre,David Hémous,et al.,“Carbon Taxes,Path Dependency and Directed Technical Change:Evidence from the Auto Industry”,in Journal of Political Economy,2016,Vol.124,No.1,pp.1-51.⑤Daron Acemoglu,Ufuk Akcigit,Douglas Hanley,et al.,“Transition to Clean Technology”,in Journal of Political Economy,2016,Vol.124,No.1,pp.52-103.

技术进步方向的形成因素不只局限于一国范围内，在各国深度参与全球价值链条件下，生产工序分散在世界各地，一国参与全球价值链主导下形成的垂直专业化、产品内分工甚至任务分工中的任何环节都可能对技术进步方向产生影响。张友国（2009）发现中国1987—2006年间出口品中含能量与含硫量远大于进口品，市场规模增大使出口含能量与含硫量增加了12.09千万吨和15.12千万吨，全球价值链嵌入使技术进步偏向于能源。⑥张友国：《中国贸易增长的能源环境代价》，《数量经济技术经济研究》2009年第1期，第16-30页。Liu等（2010）与黄敏和刘剑锋（2011）使用SDA两级分解法分别在中国1992—2005年及2002、2005和2008年样本中得出同样结论。⑦Xianbing Liu,Masanobu Ishikawa,Can Wang,et al.,“Analyses of CO2 Emissions Embodied in Japan-China Trade”,in Energy Policy,2010,Vol.38,No.3,p.1510-1518.⑧黄敏、刘剑锋：《外贸隐含碳排放变化的驱动因素研究——基于I-O SDA模型的分析》，《国际贸易问题》2011年第4期，第94-103页。一般而言，发达国家对产品质量与环保要求普遍高于发展中国家，在参与全球价值链过程中，发达国家会对发展中国家各环节产品提出较高的质量要求，倒逼发展中国家进行技术升级并发展能源节约型技术进步，以满足发达国家在价值链各环节中对产品质量的要求。Coe和Helpman（1995）发现一国技术进步率受贸易伙伴国研发资本的影响，资本品贸易是研发资本存量跨国流动的载体和形式。⑨David T.Coe,Elhanan Helpman,“International R&D Spillovers”,in European Economic Review,1995,Vol.39,No.5,pp.859-887.林毅夫和任若恩（2007）、赵志耘等（2007）与黄先海和刘毅群（2016）发现中间品贸易不仅可以为进口国带来蕴含于资本品中的物化型技术进步，还可以带来技术先进国的生产经验、管理观念与操作手法等非物化型技术进步。①林毅夫、任若恩：《东亚经济增长模式相关争论的再探讨》，《经济研究》2007年第8期，第4—12，57页。②赵志耘等：《资本积累与技术进步的动态融合：中国经济增长的一个典型事实》，《经济研究》2007年第11期，第18-31页。③黄先海、刘毅群：《物化性技术进步与我国工业生产率增长》，《数量经济技术经济研究》2006年第4期，第52—60页。景维民和张璐（2014）发现不同维度衡量的对外开放程度对技术进步能源偏向性具有截然不同的作用效果，进口产品中蕴含的绿色技术进步不仅为国内绿色技术研发提供了可供模仿的样本示范，其引起的竞争效应也促进国内企业研发有助于提升产品市场竞争力的绿色技术；而出口产品则表现出较强的产品结构效应，阻碍绿色技术进步。④景维民、张璐：《环境管制、对外开放与中国工业的绿色技术进步》，《经济研究》2014年第9期，第34—47页。李强（2014）将企业全球价值链嵌入类型分为“贸易型”和“产业型”两类，发现“产业型”嵌入方式更有利于企业向高能效与高技能方向转型，促进技术进步偏向于能源节约方向。⑤李强：《企业嵌入全球价值链的就业效应研究：中国的经验分析》，《中南财经政法大学学报》2014年第1期，第28—35，59页。

能源是重要的生产要素，与劳动和资本要素不同，能源要素的不合理使用会引起环境污染等负外部性，是经济可持续发展的重要影响因素。上述研究可以发现，技术进步偏向理论对能源要素关注度不足，大多文献专注于探究一国范围内能源偏向型技术进步的形成机制及相关政策效果，为数不多的基于开放经济条件下的研究，也主要集中于考察传统国际贸易影响，且仅限于探究最终产品贸易对技术进步方向的作用，较少涉及全球价值链嵌入位置演变对能源偏向型技术进步的影响及作用机理。

二、理论假设

伴随着新技术应用和经济全球化的深入发展，国际分工格局也发生变化，各国在全球价值链中所处的位置呈现动态演变特征。各国在全球价值链的不同嵌入位置中承担的国际分工任务迥异，全球价值链嵌入位置变动会使得企业技术进步方向也发生变化。一方面，企业嵌入全球价值链过程中面临中间品国际卖家与买家的双向要求，与价值链中其他国家的企业形成竞争协作双重关系，要求本国产品与上下游生产环节高度契合。不同嵌入位置所面临的上下游合作对象不同，对本国产品性能与技术含量要求不同，随着嵌入位置变化，国内生产企业需要迎合上下游合作伙伴要求调整本国产品种类、属性、品质以及研发的方向；另一方面，一国嵌入全球价值链，国际分工中上下游合作伙伴技术进步的偏向属性，会通过产业链影响出口企业的生产技术，进而改变一国技术进步方向（Coe和Helpman，1995）①。因此，本文提出如下理论假说：

假说1：出口国参与国际分工中其全球价值链嵌入位置变化会引致技术进步方向转变。

全球价值链嵌入实际上扩大了一国出口品的市场范围，产生市场规模效应。这种市场规模效应对不同产品需求规模并不均等，可以直接增加价值链上部分产品市场需求，而其余产品市场需求变动只能通过间接的上下游产业关联实现，变化幅度较小。一般而言，一国在全球价值链中承担的生产任务与本国比较优势相一致，发展中国家的劳动与能源密集型产品具有比较优势，加之承担了部分发达国家为避免国内高环境规制而沿价值链转移过来的高能耗生产工序，并在国际分工中主要生产和出口能源含量较大的产品，因此全球价值链嵌入引起的市场需求规模增加，会使国内企业多使用能源偏向的技术。虽然近年来中国在高铁、航天、核电和信息通信等高科技领域取得重大突破，但尚未在国际市场和全球价值链中树立稳定地位，中国作为“世界工厂”仍承担大量劳动力与资源密集型生产任务，在此背景下的全球价值链嵌入位置提升，实际上是通过扩大劳动与能源密集型产品输出来增大出口产品中国内增加值比重引起的。基于此，本文提出如下理论假设：

假说2：全球价值链嵌入引起的市场规模效应使技术进步偏向于使用能源。

中国嵌入全球价值链会通过直接或间接方式获取技术进步，进而改变技术进步方向，使技术进步趋于偏向发达国家的技术类型，即能源节约型技术。一方面，全球价值链嵌入位置提升使得一国面临更激烈竞争与更高产品质量要求，为满足世界市场对产品质量与技术含量要求，需要积极从发达国家获取技术专利与技术授权，提高企业生产率与产品质量，以直接购买技术方式实现技术进步；另一方面，全球价值链位置提升会通过间接渠道产生技术溢出，发展能源节约技术。企业融入竞争激烈的世界市场时，在国际专业化分工中通过“干中学”实现技术进步，既节约生产成本与时间，又可获取“干中学”人员交流带来的规模报酬收益（马野青等，2017）①马野青、张梦、巫强：《什么决定了中国制造业在全球价值链中的地位?——基于贸易增加值的视角》，《南京社会科学》2017年第3期，第28—35页。。同时，国内企业也可以通过新建或并购海外研发机构，吸引海外先进研发人才以获取智力与研发资源；进口技术先进国中间品进行加工与生产，在生产期间可以对中间品进行逆工程化的模仿学习与二次创新，实现技术提升（Gereffi和Lee，2012）②Gary Gereffi,Joonkoo Lee,“Why the World Suddenly Cares About Global Supply Chains”,in Journal of Supply Chain Management,2012,Vol.48,No.3,pp.24-32.。基于此，本文提出如下理论假设：

假说3：全球价值链嵌入形成的技术溢出效应使技术进步偏向于节约能源。

三、实证研究

（一）中国技术进步能源偏向性指数演变趋势

本文借鉴Hicks（1932）和Acemoglu（2002）对技术进步偏向性的定义③John R.Hicks,The Theory of Wages,Palgrave Macmillan Press,1932,pp.179-197.④John R.Hicks,The Theory of Wages,Palgrave Macmillan Press,1932,pp.179-197.，设定双层嵌套CES生产函数测算中国技术进步能源偏向性，生产函数设定如下：

其中，L、E和K分别为劳动、能源和资本要素投入，At、Bt和Ct分别表示三者生产效率，α和β为劳动与能源在生产中份额，ε和σ为能源与资本及资本与能源聚合后与劳动间替代弹性。

将能源偏向型技术进步定义为：

其中，TRSL表示能源与资本要素相对边际产出。使用能源与资本要素边际报酬之比表示要素边际产出之比，经整理得出技术进步能源偏向性指数：

若其值大于0，则技术进步偏向于能源方向，即多使用能源而节约资本；反之，技术进步偏向于资本方向，即多使用资本而节约能源。

图1 中国2000—2015年技术进步能源偏向性指数

利用四方程标准化系统方程，运用广义非线性最小二乘估计法估算各要素替代弹性，测算出中国2001—2015年技术进步能源偏向性指数变动趋势。数据来源于《中国能源统计年鉴》与《中国统计年鉴》等，计算结果如图1所示。由图1可以看出，中国技术进步能源偏向性在2001-2015年间整体表现为资本偏向性，但具有越来越偏向于能源的趋势。中国加入WTO以来积极融入全球价值链谋求经济发展，但在技术研发过程中主要考虑技术进步在融入全球价值链过程中的速度与效率，利用本国能源与劳动丰裕优势向中间品中注入附加值，将大量高能源含量产品输出至国际市场，使得中国技术进步越来越转向能源使用。

（二）中国全球价值链参与度与嵌入位置演变趋势

根据使用最普遍的Koopman等（2010）贸易附加值分解方法，设定中国全球价值链前向参与率指数为，后向参与率指数为，参与率指数为，全球价值链嵌入位置指数为。①Robert Koopman,William Powers,Zhi Wang,et al.,“Give Credit to Where Credit is Due:Tracing Value Added in Global Production”,NBER WorkingPaper,No.16426,2010.

其中，IV指中国总出口中国内增加值部分，包括在国内加工后又出口至第三国的中间产品，FV指中国总出口中国外增加值部分，包括隐含于出口最终品与中间品中的外国增加值部分，E指总出口。若一国处于全球价值链上游位置，那么该国中间品出口重要性大于进口重要性，在全球价值链中主要出口原材料或中间品供他国生产，GVCposition指数为正，反之，若一国处于全球价值链下游位置，则GVCposition指数为负。使用UIBE_GVC数据库相应指标计算中国2000—2014年上述指标结果见表1所示。

表1 中国2000-2014年全球价值链嵌入指标

由表1可以看出，中国全球价值链前向参与度具有明显阶段性变化，2000—2007年前向参与度指数一直在增大，在2007年达到峰值0.53，2008年后持减小趋势。究其原因，2001年中国加入WTO以后，利用国内丰裕的原材料与资源优势向国际市场大量输出中间产品，中国经济与世界经济一齐进入繁荣阶段；2008年爆发的世界经济危机使得全球大范围国家经济低迷，生产与需求大幅减少，其他国家对中国出口中间品的需求锐减，导致中国全球价值链前向参与度持续下降。但后向参与度总体波动幅度不大，在2008—2009年呈现短暂下降趋势。2011年后，由于《关于促进加工贸易转型升级的指导意见》出台，国内加工贸易技术含量和附加值增大，对国外进口增加值形成很强的替代性，因此2011—2014年全球价值链后向参与度下降。将前向与后向参与度结合来看，中国全球价值链参与度受前向参与度影响较大，总体以2007年为分界线，形成先增大后减小的变动趋势。中国全球价值链嵌入位置指数在2000—2014年均为正，在全球价值链中大支出与上游位置，其变化大致可以分为四个阶段：2000—2004年下降，2005—2007年上升，2008—2012年下降，2012—2014年又上升。在中国加入WTO初期，中国与发达国家技术差距较大，出口中间产品蕴含的附加值与技术含量较低，全球价值链位置下降，随着中国全球价值链参与度加深，技术溢出效应提高了中国出口技术水平，全球价值链位置提升，但受经济危机影响，2008-2012年嵌入位置指数又下降，在2012年后得以复苏。

（三）全球价值链嵌入位置对能源偏向型技术进步作用及机制研究

表2 全球价值链嵌入位置对技术进步能源偏向性影响及作用机制

全球价值链嵌入位置差异可能对能源偏向型技术进步产生异质性作用，为检验中国全球价值链嵌入位置对技术进步方向的影响并探究其作用机制，本文将计量模型设定如下：

其中，TB为中国技术进步能源偏向性指数，由上文计算方法算得；GVCposition为中国价值链嵌入位置，M为中国参与全球价值链嵌入位置对能源偏向型技术进步的作用机制，包括上文提及的市场规模效应，用国民生产总值表示，以及技术溢出效应，用全要素生产率表示。X为控制变量，包括经济规模es、能源投入e、研发水平rd、外商投资水平fdi和市场化水平mark，分别使用国民生产总值、能源消费额、R&D从业人员数、外商直接投资额与市场化指数表示。数据来源于《中国能源统计年鉴》、《中国人口和就业统计年鉴》与《中国统计年鉴》等。选取2001—2015年数据，为避免时间序列数据可能存在的自相关，使用OLS方法和Praise-Winsten AR(1)方法进行回归，回归结果见表2。

表2模型1—2显示，全球价值链嵌入位置提升促进中国技术进步向能源节约方向发展，假设1得到验证。近年来中国在智能手机、太阳能光伏产业等高技术附加值行业迅猛发展，技术研发自主性增强，降低了对能源要素依赖性，逐渐实现经济增长与能源“脱钩”，技术进步向节约能源方向转变。模型3—4中经济规模es系数为负，经济规模es越大，企业有更多利润与资本考虑长远发展，注重研发应用节能技术。但es与全球价值链嵌入位置交互项es·GVCposition系数却为正，究其原因，中国在全球价值链中仍出口大量高能耗与低附加值中间产品，能源密集产品更具比较优势，全球价值链位置攀升引起的市场规模效应使得技术进步偏向于能源使用方向。模型5—6中全要素生产率tfp系数为正，而与全球价值链嵌入位置交互项tfp·GVCposition系数为负，表明全球价值链嵌入位置的提升有助于中国技术转型升级，中国在全球价值链中通过主动与被动方式获取发达国家先进能源节约技术，通过技术溢出效应使技术进步朝节约能源方向转变。因此，全球价值链嵌入位置提升对节能技术形成负向的市场规模效应与正向的技术溢出效应，假设2与假设3均得以验证。此外，控制变量能源投入e越多，技术进步越偏向于使用能源。节能技术相对于能源偏向技术的研发难度更高，对研发机构与人员要求越高，研发水平rd越高，技术越偏向于节能。外商直接投资fdi与市场化程度mark使技术进步偏向于能源使用，可能由于发达国家通过跨国公司等外商直接投资方式将能源使用工序转移至中国，在现有技术水平下，能源使用型技术市场利润更高，因此市场化程度促进了能源偏向型技术发展。

四、结论与启示

本文将全球价值链纳入技术进步方向的理论框架内，探讨中国制造业全球价值链嵌入位置对能源偏向型技术进步的作用机理，丰富和拓展了技术进步偏向性的理论研究，为中国技术转型提供了经验依据和政策启示。研究结果表明：第一，中国技术进步逐渐朝着使用能源方向发展，中国技术研发过程中主要考虑技术进步的速度与效率，而对技术进步方向有所忽视，利用本国能源丰裕优势将大量高耗能产品输出至国际市场，致使技术进步越来越偏向于能源；第二，总体而言中国在全球价值链中大致处于上游位置，全球价值链位置指数具有明显阶段性特征，在加入WTO初期，中国与发达国家技术差距较大，出口中间品蕴含的附加值与技术含量较低，全球价值链嵌入位置较低，随着参与全球价值链深度加深，中国出口技术水平与全球价值链嵌入位置得以提升，但受到经济危机的短暂影响；第三，整体而言，全球价值链嵌入位置提升有利于中国技术进步朝着节约能源方向发展。其中全球价值链嵌入位置提升引起的市场规模效应使技术进步偏向于能源使用，而技术溢出效应有利于中国主动获取或吸收技术先进国家沿价值链溢出的能源节约型技术。

本研究获得如下启示：第一，加强与世界各国生产合作，增强全球价值链嵌入深度与广度。全球价值链嵌入位置提升有助于中国技术进步朝着能源节约方向转变，实现技术升级与产业结构优化，逐步完成经济增长与能源消耗的“脱钩”。尤其在当前智能革命浪潮下，应利用中国人工智能迅猛的发展势头及锋而试，在新一轮全球产业分工中占据有利形势，形成技术升级与价值链攀升的良性循环。第二，营造有利于技术获取及消化吸收的政策环境与市场环境。全球价值链是重要的技术溢出渠道，国际任务分工中的任一环节都可能发生技术溢出及技术进步偏向性的传递。政府应制定激励企业引进节能技术的财税政策，加速科技成果转化；并建立良好的融资机制，积极引进外商投资与鼓励国际研发合作从而丰富技术溢出渠道；同时注重建立公平竞争的市场环境，引导企业立足于长远发展将生产利润投入于技术升级与生产结构优化，而不是追逐短期利益进行简单的规模扩张。第三，加大研发资本投入与提高研发人员积极性。当前中国科研经费投入不足，且存在科研绩效评价体系僵化与科研人员工资扭曲等问题，应对科研人员在创新产出中的边际贡献给予充分肯定，加大科研经费投入，尤其注重为能源密集型行业配备足够科研资金与人员，帮助其技术转型，并提高科研绩效评定的灵活性与多样性，激发创新潜力。