能源消费结构对城市绿色技术创新的影响研究

一、 引言

在全球气候变化与可持续发展议程的推动下，绿色转型已成为各国共同关注的战略重点。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）指出，将全球温升控制在 1.5℃以内需于 2050 年左右实现碳中和，这一目标迫切要求各国彻底改变以化石能源为主的能源消费模式。中国作为全球最大的能源消费与碳排放国，明确提出“2030 年碳达峰、2060 年碳中和”的“双碳”目标，标志着能源结构转型与绿色技术创新已成为国家战略的核心内容。

城市作为能源消费和碳排放的主要载体，同时也是创新资源集聚与绿色技术应用的关键场域。在城市化与工业化双轮驱动的背景下，不同城市因其资源禀赋、产业结构和政策导向的差异，形成了高度异质性的能源消费结构。然而，一个尚未得到系统回答的重要问题是：城市能源消费结构如何影响其绿色技术创新的绩效？是高碳结构通过环境压力产生“倒逼效应”，还是清洁能源占比提升通过“供给推动”促进创新？其内在机制是否存在非线性特征或政策门槛？

现有研究多聚焦于环境规制、金融支持等因素对绿色创新的影响，忽视了能源消费结构作为基础性约束变量的重要作用。为此，本研究立足于“能源—技术—经济”协同演化的理论视角，构建“能源系统—创新系统”分析框架，旨在系统考察城市能源消费结构对绿色技术创新的影响机制及其边界条件。研究成果不仅有助于拓展绿色创新理论与转型经济学的研究维度，也可为不同资源类型的城市制定差异化低碳政策、推动能源结构与创新政策协同提供实证依据，从而助力国家“双碳”目标的高质量实现。

二、文献综述

（一）绿色技术创新相关研究

五大新发展理念中，创新发展注重的是解决发展动力问题，绿色发展注重的是解决人与自然和谐问题，而绿色技术创新正是“绿色发展”和“创新发展”的结合。绿色技术创新研究自20 世纪中期兴起以来，已形成较为完善的理论体系。早期研究中，Braun和 Wield（1994）开创性地界定了绿色技术的概念，强调其在环境保护和可持续发展中的双重价值。这一基础性研究为后续学者提供了重要参照，王伟强（1995）在此基础上提出绿色技术创新应兼具环境友好性和经济可持续性，这一观点成为学界共识。[1]随着研究的深入，绿色技术创新的内涵不断拓展：从微观视角看，葛晓梅等（2005）将其细化为产品创新与工艺创新两个维度；中观层面，张江雪等（2018）则系统梳理了包括节能技术、绿色制造等在内的技术谱系；[2]宏观层面，2019 年中国《指导意见》将其上升为国家战略，凸显了技术创新与制度创新的协同性。

（二）能源消费结构相关研究

能源作为经济发展的核心要素，其消费结构的合理性对国家能源利用效率和经济增长具有决定性影响。近年来，国内外学者围绕能源消费结构的概念内涵、测度方法、优化路径及其与产业结构的关联性展开了系统研究。

在概念界定方面，被学界广泛接受的定义是：能源消费结构表示的是一种比例关系，即各类能源在消费总量中的占比。这一指标不仅是衡量国家绿色经济发展水平的重要标尺，更是社会文明进步程度的体现。理想的能源消费结构应以可再生能源为主导，通过提高清洁能源利用效率，逐步实现高碳能源替代。关于测度方法，定性研究方面，刘山（2002）以能源安全的角度分析我国能源结构，认为石油外交很关键。王顺庆（2006）认为我国以燃煤为主的能源结构不合理，其主要从环境污染、能耗高、生态破坏等角度进行深入分析。定量研究方面，主要有何小敏(2009)研究江西1985-2008 年的能源数据，采用各种能源占能源消费总量的比值来表示能源消费结构，研究能源消费结构与能源效率之间的关系。李国璋（2010）基于ARDL 模型的实证研究中国能源消费、能源消费结构与经济增长上三者之间的关系。文中认为，由于我国煤炭消费占比很大，采用煤炭消费量占一次能源总消费量的比重（%）表示能源消费结构。与此类似，李志学（2013）分析我国能源消费强度、结构及技术创新与碳排放直接关系，其中，能源消费结构采用各地区主要能源煤炭的消费总量表示。姜磊（2010）利用中国各省份 1996-2007 年的数据，建立煤、电力、石油、天然气四种能源消费量与经济增长的动态面板数据模型，分析了省际能源消费结构与能源效率的影响。与姜磊（2010）类似，贾云翔（2013）研究我国 1981-2010 年能源消费结构与经济增长的关系，建立计量经济分析模型，研究经济增长与四种能源消费量（煤炭、石油、电力、天然气）的关系，结果揭示四种能源消费量对我国GDP 增长都具有正向关系，并与GDP 存在着长期协整关系。[3]郭均超（2011）研究我国能源消费结构变动对产业结构影响，煤炭、石油、电力三种能源消耗占据我国能源消费总量的95%以上，故采用这三种能源的消费增长速度来表示我国能源消费结构。[4]

三、理论分析与研究假设

本文基于低碳经济理论、波特假说与绿色技术创新理论三大理论基础，为分析能源消费结构与绿色技术创新的内在联系提供了坚实的理论支撑。

1.低碳经济理论

低碳经济理论强调通过能源结构转型、技术创新与能效提升，实现经济增长与碳排放的脱钩，是应对气候变化、实现可持续发展的核心路径（庄贵阳，2005）。该理论的核心在于，降低经济对化石能源的依赖，并非意味着牺牲经济增长，从长期看，清洁低碳的能源系统与产业结构反而能培育新的经济增长点，实现经济与环境的双赢。本研究将能源消费结构优化视为实现低碳经济发展的关键手段，探讨其如何通过激发绿色技术创新这一核心引擎，推动城市高质量发展。

波特假说

波特假说（Porter Hypothesis）认为，恰当设计的环境规制并非必然是企业

的成本负担，反而能够通过“创新补偿”效应激发企业进行技术创新，从而部分或完全抵消合规成本，甚至提升企业竞争力（Porter & van der Linde, 1995）。在本研究中，以清洁能源占比提升为标志的能源结构优化，可被视为一种隐含的、结构性的环境压力。这种压力会倒逼高耗能、高污染企业通过绿色技术革新来适应新的能源成本与环境标准，从而验证“规制-创新-竞争力”的传导机制。

3.绿色技术创新理论

绿色技术创新理论是可持续发展与创新管理理论的交叉领域，其核心观点是，技术创新是解决经济增长与资源环境矛盾的根本出路。绿色技术创新并非单一的技术活动，而是一个涵盖技术驱动、市场响应、政策支持与数字化赋能的协同系统（Braun &Wield, 1994）[5]。它不仅包括末端的污染治理技术，更包括源头的清洁能源技术、过程的能效提升技术及循环利用技术。本研究中，城市绿色技术创新水平是最终的产出结果，其受到能源系统转型（技术驱动与市场响应）和政府政策（政策支持）的综合影响。

基于上述理论，本文构建了一个系统的分析框架，剖析能源消费结构优化影响城

市绿色技术创新的多重机制。

（1） 产业结构升级的促进机制。能源消费结构优化通过成本驱动、需求拉动与环境规制倒逼三大效应，推动区域产业结构向高级化、绿色化转型，进而为绿色技术创新提供市场空间与要素支持。

（2）人才集聚的促进机制。人才是创新的第一资源。能源消费结构优化通过改善城市环境质量、塑造绿色宜居形象、催生绿色产业就业岗位，能够吸引并集聚高素质的科技研发与管理人才。

四、研究设计

（一）变量定义与数据说明

为探索能源消费结构对城市绿色技术创新的影响，本文将 2010-2023 年中国 277个地级市作为研究对象进行实证检验，主要变量的定义及数据来源如下：

1.被解释变量

绿色技术创新（GR）。考虑到绿色专利已实现对绿色技术创新产出更为直观的可量化，因此本文参考董直庆和王辉(2019)的做法，利用绿色专利的产出数量来衡量绿色技术创新。又考虑到专利从申请到成功授权存在时间上的滞后性，企业在申请专利时创新活动就己经开始。因此，本文选取绿色专利申请数量作为衡量绿色技术创新的指标，专利申请数量越多表示绿色技术创新能力越强。具体而言，通过搜集国家知识产权局公布的所有专利申请信息，并根据世界知识产权组织(WIPO)提供的绿色专利清单和国际分类编码，将其中的绿色专利申请量加总至城市层面并予以对数化处理。

2. 解释变量

能源消费结构（ES）。以低碳能源消费占比下降为标志的能源消费结构优化，是提升绿色创新的重要途径。本文参考王许亮和王恕立的做法，利用天然气与电力消费量之和占能源消费总量的比值来测度能源消费结构。数据来源《中国城市统计年鉴》。

3. 控制变量

考虑到其他影响城市技术创新能力的因素，参考学者的研究成果，为增强计量模型说服力,本研究选取城市层面的经济特征作为模型里的控制变量：经济发展增速(GDP增长速度），经济发展程度（LNGDP，国内生产总值的对数值），人口规模(LNPEO，常住人口的对数)，政府科研投入(SCI），政府教育投入（EDU）。

4.机制变量

产业结构调整（IS）。产业结构升级在淘汰传统高污染、高能耗产业的同时，也为绿色技术创新带来新的需求与市场空间。能源消费结构优化有助于降低企业成本、激发绿色创新活力，并推动产业向服务型、高附加值方向转型，进而促进产业结构高级化。根据配第—克拉克定理，产业升级体现为第二、三产业在国民经济中占比的提升。因此，本文采用第二产业和第三产业增加值之和与GDP 的比值作为产业结构升级的衡量指标，以反映经济发展方式的转变。

（二）模型构建

为了验证能源消费结构对城市绿色技术创新是否存在影响,本文构建如下基准回归模型：

GRi,t=α0+α1lnESi,t+α2Ki,t+µt++i,t（1）

其中方程中，i 表示样本城市,t 表示年份。GRi,t 为被解释变量,代表城市 i 时期 t 的绿色技术创新水平， ES_i,t 为核心解释变量,代表城市 i 时期t 的能源消费结构, 本文用天然气和电力消费占比(%)来衡量;Ki,t 为控制变量，包括经济发展增速(GDP 增长速度），经济发展程度（LNGDP，国内生产总值的对数值），人口规模(LNPEO，常住人口的对数)，政府科研投入(SCI），政府教育投入（EDU）；µt 和表示面板数据中年份固定效应和城市固定效应;Ɛ 表示模型中的随机干扰项。

五、研究结论与启示

本文以中国城市层面数据为基础，刻画了“能源消费-绿色创新”之间的的关系并探析其中符合经验逻辑的经济解释，得出以下的主要结论：

第一，清洁能源消费比重的提升对绿色技术创新具有显著正向作用，但影响幅度较小。反映我国当前清洁能源转型仍处于初期阶段，技术溢出效应或市场规模效应尚未充分释放。异质性分析结果显示能源消费结构对中、西部地区的绿色技术创新水平均具有显著的正向影响。然而，东部地区的影响不显著。能源消费结构对大城市的影响较弱，对中小城市存在显著正向外部性。重工业城市和其他城市能源消费结构优化对城市技术创新产出均有促进作用，但重工业城市的促进作用更大些。环境规制较强地区的能源消费结构优化对绿色技术创新影响较大，而环境规制强度较弱地区影响系数小很多。

第二，产业结构升级和人才聚集在能源消费结构升级推动绿色技术创新的过程中发挥促进作用。能源结构升级可以在一定程度上以加快产业结构升级和人才聚集的方式来促进绿色技术创新。

本研究为我国坚持创新驱动发展和绿色可持续发展提供了经验证据，具有较强的启示作用和政策意涵。

1、政府实施差异化环境规制施策。对不同行业不同城市实行“阶梯式”碳定价等政策，对高耗能行业或重工业城市提高碳价容忍度，进一步放大清洁能源对技术创新的拉动作用，倒逼技术升级，对人口稠密城市需额外配套绿色转型支持。同时需警惕“高碳锁定”风险，避免技术升级路径单一化。

2、优化科研投入政策。实施差异化科研激励，对研发基础弱的城市加大中央财政转移支付，对新能源企业提供研发税收抵免政策，定向支持能源技术中试平台建设，促进新能源企业发展。短期内应持续加大绿色技术专项研发投入，同时优化教育资源配置以提升人力资本与绿色创新的匹配度。为城市绿色技术创新的发展提供金融支持，设立能源转型基金，支持企业低碳技术攻关。

参考文献:

[1]王伟强,盛敏之.中国企业绿色技术创新实证研究[J].科学管理研究, 1995, (03):48-53.

[2]张江雪,张力小,李丁.绿色技术创新:制度障碍与政策体系[J].中国行政管理,2018,(02):153-155

[3]贾云翔,郭丕斌.我国能源消费结构与经济增长的关系研究[J].经济与管理科学,2013(01)

[4]郭均超．我国能源消费结构变动对产业结构影响[D]．硕士学位论文，中国政法大（2011）．

[5]Braun E, Wield D. Regulation as a means for the social control of technology[J].Technology Analysis Strategic Management,2007,6(3):259-272.