數字經濟對新能源汽車產業技術創新的影響

李曉敏,張 策,李東昆

(河南大學 a.經濟學院,河南 開封 475004;b.中原發展研究院,河南 鄭州 450000)

一、引言

我國經濟發展已由高速增長階段邁向高質量發展階段,經濟社會全面綠色轉型和生態文明建設對資源與環境保護提出了新的更高的要求。大力發展新能源汽車,不僅對于我國節約化石能源消耗和確保能源安全具有重要的意義,而且有助于實現碳達峰、碳中和,達成美麗中國的戰略目標。在中央頒布購置補貼、研發補助、政府采購等一系列政策后,新能源汽車的產銷量均快速提升。根據工信部的數據,新能源汽車的年產量從2010年的0.72萬輛增長到了2022年的705.8萬輛,年銷量也從2010年的0.49萬輛增長到了2022年的688.7萬輛。但是,我國新能源汽車產業的技術創新能力與產業規模卻不匹配,過度依賴政策扶持也產生了一些問題,如騙取補貼、核心技術的研發效率不高、企業盈利困難等[1]。張陳宇等以發明專利為視角來衡量我國的技術創新質量,并認為我國存在著創新規模龐大與創新能力不足并存的問題[2]。

2020年《國務院辦公廳關于印發新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)的通知》指出,中國的新能源汽車發展面臨核心技術創新能力不強、產業生態不健全、充電基礎設施建設滯后等問題,加快提升新能源汽車產業的技術創新能力,不僅是推動新能源汽車產業高質量發展的必由之路,而且是實現“碳達峰、碳中和”目標的重要抓手。推動新能源汽車產業發展,需要把握技術創新的發展規律,為技術創新提供合適的社會環境,克服關鍵技術“卡脖子”的發展瓶頸。為推動新能源汽車產業高質量發展,中央提出深入實施創新驅動戰略,將“電動化、網聯化、智能化”作為汽車產業的發展方向,將新能源汽車作為智能網聯技術率先應用的載體。相比于其他產品,汽車必須擁有驅動、轉向、制動等執行系統,因此,對新能源汽車來說最重要的就是“三電”系統,即電池、電機、電控,這三個部件也是新能源汽車最核心的技術系統要素,直接影響產品的最終表現,也是用戶考慮選購新能源汽車的關鍵因素。

同時,汽車對數據和計算能力的要求很高,例如AEB(自動緊急剎車)輔助系統,通過探測系統與攝像頭準確識別車輛、行人等移動物體,在存在較大的碰撞風險時,系統根據車輛當前的行駛狀態做出預判,及時剎車來確保行人與車輛安全。這一功能需要對大量數據進行準確、高速的計算。因此,如何系統把握數字經濟賦能新能源汽車產業技術創新,成為當下亟待解決的現實問題。

數字經濟是以數據為生產要素,以大數據、云平臺和人工智能技術為載體實現的一系列經濟活動[3]。柏培文從數字基礎設施、數字人才和數字技術三個方面研究發現,數字基礎設施建設和數字技術均顯著提升了區域創新水平,而數字人才與區域創新呈倒“U”型關系[4]。隨著數字化水平的提高使得企業能夠通過大數據收集和信息的橫向共享來促進相關產業的創新能力。由上述文獻可見,數字經濟對推動創新能力有一定的正向影響,但未深入到新能源汽車產業。而且,大部分學者是從創新產出的專利總量來研究數字經濟對技術創新的影響,鮮有學者從創新產出的結構維度,研究數字經濟對不同類型專利數量的影響。本研究基于2011-2019年中國35個城市的面板數據,采用固定效應模型,檢驗數字經濟對新能源汽車產業技術創新的影響。相較于以往的研究,本研究的邊際貢獻主要體現在以下兩個方面:一是從新能源汽車產業的角度補充了數字經濟對技術創新的影響研究,豐富了相關的理論成果,為數字經濟賦能中國新能源汽車產業高質量發展提供了理論支撐。二是在部分發達國家對華實行技術封鎖和關鍵技術“卡脖子”的背景下,本文的研究為理解數字經濟如何提高實質性技術創新提供了來自新能源汽車產業的證據。

二、理論分析與提出假設

(一)數字經濟與新能源汽車技術創新

隨著人工智能、大數據、云平臺等數字技術在汽車行業的廣泛應用,數字經濟在推動新能源汽車產業的發展方面發揮著重要作用。例如,數字化平臺能夠讓用戶了解附近的充電樁位置,對降低用戶充電焦慮、提高新能源汽車普及起到了積極作用。數字經濟能夠整合企業內部業務,實現企業內部高效運轉;打通產業鏈壁壘,實現供給側、需求側高效協同;開放融入各類外部資源,構建車企數字業務的新生態。例如,2019年成立的智慧車聯產業生態聯盟(ICCE),通過聯合國內外車企開展移動終端和汽車互聯的相關應用場景,推進技術、產業與應用研發相結合,形成良好的合作氛圍及協作機制。數字經濟對新能源汽車技術創新的影響主要體現在消費者需求、外部資源、企業內部業務這三個方面。第一,數字經濟影響了信息的流動,使信息從傳統的定向流動變為不定向流動[5],從而激發消費者的多樣化需求。在數字經濟時代,消費者不再滿足新能源汽車僅僅是一種單純的交通工具,而希望它是一種集智能駕駛、綠色出行、車網互聯的移動終端[1]。隨著消費者對新能源汽車需求的多樣化發展,新能源汽車市場也呈現種類和數量的爆發增長,這是新能源汽車技術創新的基礎。第二,數字經濟提高了創新要素在區域的流動性和匹配度,促進了企業或科研單位間的研發合作,從而提高創新活躍度。數字經濟依托平臺整合與提升了重組創新能力,從而提高了新能源汽車產業的創新能力[6]。第三,數字經濟對新能源汽車數字技術應用具有創新效應。數字技術和新能源汽車產業的融合為新技術的研發提供良好的條件,促進了數字化在產業中的創新溢出。李健等研究發現,數字化轉型提高了企業各個業務層面的創新與優化,有利于提升企業績效與價值[7]。因此,本文提出:假說1:數字經濟有利于推動新能源汽車產業的技術創新。

(二)數字經濟與實質性創新

實質性創新是指對現有技術進行根本性變革的創新,漸進性創新是指以外觀設計創新為代表的非核心技術創新[8]。相比于漸進性創新,實質性創新通常需要更多的投入、更廣泛的知識儲備,以及承擔更多的風險,然而從產業高質量發展的角度來說,實質性創新的作用更大?，F有研究認為,創新主要受兩方面因素的影響,分別是外源性和內源性。外源性因素包括產業政策、創新環境和消費者偏好等,內源性因素包括產業規模、產業機構和管理能力等[2]。在產業政策的影響下,企業為了獲得更多政策優待會傾向于選擇漸進性創新;而當市場環境競爭激烈,消費者偏好產生根本性變化時,為了獲取更多的利潤,企業會傾向于選擇實質性創新[8]。數字經濟能提高產業的集聚程度,從而使市場的競爭更加激烈[9]。同時,在數字經濟時代,消費者的行為習慣和生活方式發生了巨大的改變,消費者的需求是產生實質性創新的基本條件,為了應對愈加激烈的市場競爭環境,迎合消費者的需求,新能源汽車企業只有加大自身的技術水平才能在市場占據一席之地[10]。因此,本文提出:假說2:數字經濟對新能源汽車產業的實質性創新有更大的推動作用。

(三)數字經濟在試點與非試點城市的影響效果

為推動新能源汽車產業發展,我國實行了試點城市政策,相比于非試點城市,試點城市的起步更早,并受到財政的支持,因此新能源汽車產業更為成熟且具備規模。數字經濟具有網絡外部效應,數字基礎設施作為信息傳播的載體,數字用戶越多,所能獲取的信息就越多[11]。信息具有共享與再生原理,即信息可以在同一時間被多人共享和實用,并且信息的價值不會隨著使用者的增加而減少,反而會隨著使用者的增加而增加[12]149。在新能源汽車的研發過程中,需要大數據的支持。例如,在新能源汽車進行量產和銷售之前,要通過大量的臺架試驗、實際道路試驗等來確定各項參數的設置。然而設計和試驗的最佳參數不一定與用戶的實際運行參數吻合。車聯網大數據可以通過分析,確定實際運行的最佳參數。因此,在新能源汽車產業更成熟的地區,車企能獲得越多的研發信息,數字經濟也更有利于信息的再創造,對新能源汽車技術創新的外部效應就越顯著。因此,本文提出:假說3:相比于非試點城市,數字經濟在試點城市對新能源汽車技術創新的推動作用更大。

三、實證研究設計

(一)變量選取及含義

中國自2009年起采取新能源汽車的試點推廣政策,先后確定北京、上海、重慶等25個城市為試點城市。本文選取我國35個城市為研究對象,樣本區間為2011-2019年。這些城市包括25個新能源汽車試點城市以及10個非試點城市。

1.被解釋變量

專利申請數量可以及時地反映資源投入和創新活力[8],本文采用專利申請數量來衡量新能源汽車技術創新能力。專利的授予需要時間和繳納費用,相比于專利申請量具有更大的不穩定性和時滯性,因此專利申請數量比授權量更適合衡量技術創新能力[12]。中國的專利分為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利3種,根據《專利法》的定義:發明專利指對產品、方法或者其改進所提出的新的技術方案,包括新的工業制品以及加工方法,在審核時需要具備“突出的實質性特點和顯著的進步”;實用新型專利也是一種技術方案,但比專利發明的適用范圍更窄,審核較為寬松,只限于有一定形狀的新產品,具備“實質性特點和進步”;外觀設計專利指適用于工業產品的形狀、圖案等外觀設計。參考黎文靖、周煊等人的研究,本文認定這三種專利的技術水平從高到低依次為發明專利、實用新型專利、外觀設計專利,將發明專利申請數量作為實質性創新能力的代理變量[8,13]。

專利的申請數據主要來自于國家知識產權局。為精準地識別與新能源汽車相關的技術,本文參照國家知識產權局發布的《戰略性新興產業分類與國際專利分類參照關系表(2021)》,根據其中新能源汽車產業部分的國際專利分類號(IPC)進行搜索,得到新能源汽車的相關專利申請數量,記為Innovation。

2.核心解釋變量

本文的核心解釋變量為數字經濟水平,對于數字經濟水平的衡量,目前學界還沒有一個統一的標準。但常見的衡量方法包括直接衡量和間接衡量。前者是對數字產業化和產業數字化產生的直接經濟收益進行測度,后者是通過能反映數字經濟發展水平的各方面數據建立指標體系。一般受限于數據獲取的難易程度,大多學者都采用構建數字經濟指標體系的方法來衡量,因此本文采用的是間接衡量方法。參考相關研究,選用互聯網普及率、相關從業人員數量、相關產出情況、移動電話普及率以及數字普惠金融這5個指標[14]。本文將以上5個指標的數據經過標準化處理,通過主成分分析法,得到數字經濟水平指數,記為DEI。表1列出了數字經濟水平指數的指標體系。

表1 數字經濟水平指標體系

3.控制變量

根據現有研究,影響技術創新的重要因素還包括經濟發展水平、人口密度、產業結構、科研投入、產業規模等[15,16]。為了控制相關變量對實證結果的影響,本文選擇人均GDP、人口密度、第二產業增加值占GDP比重、科學技術公共預算支出、規模以上工業企業單位數作為控制變量。

被解釋變量的數據來源于國家知識產權局,解釋變量的數據來源于《中國城市統計年鑒》、北大數字金融研究中心。中介變量和控制變量的數據來源于EPS數據平臺、《中國工業統計年鑒》、Wind數據庫、《中國城市統計年鑒》。表2列出了所有變量的英文名稱和含義。

表2 變量選取與含義

(二)模型構建

針對上文研究假設,為了驗證數字經濟對新能源汽車技術創新的影響,參考相關做法,構建如下固定效應計量模型[17]:

Innovationit=α1+α2DEIit+α3Xit+λt+μi+εit

(1)

式(1)中,i表示城市,t表示年份,Innovationit表示城市i在t年度的新能源汽車產業專利申請數量,DEIit表示城市i在t年度的數字經濟水平,Xit表示控制變量,λt表示時間固定效應,μi表示城市固定效應,εit表示隨機誤差項。α2的正負和顯著性是本研究關注的重點,α2越大,說明數字經濟的水平越高,新能源汽車技術創新的能力越強。

四、實證結果與分析

(一)基準回歸檢驗

表3展示了本研究的基準回歸結果,表3的第(1)(2)列是以所有專利申請數量為被解釋變量的回歸結果,第(3)列到第(8)列分別是以發明專利、實用新型專利和外觀設計專利作為被解釋變量的回歸結果。從結果來看,在控制了時間和城市固定效應之后,無論是否引入控制變量,系數都在1%水平上顯著為正。驗證了本研究的假說1,即數字經濟對新能源汽車技術創新有顯著的正向影響。第(3)列到第(8)列的結果顯示,發明專利的系數最大,實用新型專利次之,外觀設計專利最小。數字經濟降低了廠商的信息搜索和交流成本,同時也有利于用戶反饋,加強了供需雙方的信息交互,進而提高專利回報率,為實質性創新提供了基本條件。因此,數字經濟對實質性創新的正向影響效果更大,驗證了本研究的假說2。

表3 基準回歸結果

(二)異質性分析

1.基于是否為新能源汽車試點城市的異質性分析

新能源汽車試點城市是我國為擴大新能源汽車消費,加快汽車產業結構調整,推動節能與新能源汽車產業化而實行的政策。中央以財政扶持試點城市率先發展新能源汽車產業,鼓勵在公交、出租、公務等公共服務領域購置新能源汽車,并且購買新能源汽車予以補助。本研究基于是否為新能源汽車試點城市將樣本分為兩組進行異質性分析,結果如表4第(1)(2)列所示。

表4 異質性分析

根據表4所示的結果,數字經濟對新能源汽車試點城市的技術創新具有顯著的正向影響,但對非試點城市的有負向影響。產生這種結果的原因可能是,非試點城市的新能源汽車用戶較少,產業還沒有形成一定的規模。根據熊彼得的創造性破壞理論,創新活動伴隨著技術和生產體系的更迭,因此在新的經濟模式產生初期會產生破壞性影響。建設基礎設施和培養數字人才需要投入大量的成本,并且需要淘汰舊的生產設備,因而產生資源浪費的情況。數字經濟只有在產業具備一定的規模的情況下才有利于創新績效[18]。試點城市自2009年起受到財政政策的扶持,促使新能源汽車產業快速發展,到2011年已經具備一定的規模。因此試點城市的系數顯著為正,非試點城市的系數為負,驗證了本文的假說3。

2.基于電機、電控、電池的異質性分析

通過分析新能源汽車的技術分布,發現新能源汽車專利主要集中在以下幾個領域:電動車輛的動力裝置(B60L)、車輛控制系統(B60W)、電池組技術(H01M),以上領域的專利申請數量占專利申請總數的80%以上。動力裝置、控制系統、電池技術又被稱為“三電”,即電機、電控、電池。電池是新能源汽車的動力來源,直接影響新能源汽車的續航里程;電機、電控是傳統汽車發動機功能的替代,其性能直接決定電動汽車的爬坡、加速、最高速度等主要性能指標。根據工信部的報告,在新能源汽車的成本構成中,電池占40%,電機占15%,電控占12%。在2021年世界新能源汽車大會上,清華大學汽車產業與技術戰略研究院院長、世界汽車工程師學會聯合會終身名譽主席趙福全表示,在智能網聯汽車時代,新能源汽車的核心技術依舊是“三電”系統,即電池、電機、電控系統。因此,本文將“三電”認定為新能源汽車的核心技術,將上述專利的申請數量分別作為被解釋變量引入基準回歸模型,結果見表4。第(3)到(5)列分別表示電機、電控、電池這三類技術創新的實證回歸結果,從中可以看出,數字經濟對這三者的回歸系數均為正,對電機和電池的回歸系數在1%的水平上顯著,對電控的回歸系數在10%的水平上顯著。其中,電池技術創新的系數最大,其次是電機,最后是電控。說明數字經濟對這三類核心技術的促進作用從大到小依次是電池、電機、電控。

產生這種結果的原因可能是,電池作為新能源汽車的通用部件,受到行業標準和產業政策的影響,需要不同企業的研究人員合作研發,而電機和電控技術一般為企業自主研發,使生產的新能源汽車各具特色,從而提高市場競爭力,現有研究表明數字經濟對多領域合作創新的模式有更大的正向影響。數字經濟具有網絡外部效應,不僅提高了信息的傳播效率,而且有利于信息的共享[11]。信息具有共享與再生原理,即信息可以在同一時間被多人共享和實用,并且信息的價值不會隨著使用者的增加而減少,反而會隨著使用者的增加而增加,因此在需要合作研發的電池領域更容易受到數字經濟的影響[12]。

五、穩健性檢驗

(一)替換新能源汽車技術創新的測度方法

參考黃勃等的做法,通過關鍵詞搜索得到數字技術專利申請數,本文通過關鍵詞搜索得到新能源汽車產業專利申請數量[19]。關鍵詞包括新能源汽車、純電動汽車、混合動力汽車等。在基準回歸中,使用關鍵詞搜索得到的專利申請數據來替換通過國際專利分類號(IPC)得到的專利申請數據。具體結果見表5,在第(1)(2)列中數字經濟水平的系數仍然在1%的水平上顯著為正,與基準回歸的結果一致。

表5 穩健性檢驗

(二)對解釋變量做滯后一期處理

考慮到數字經濟對技術創新的影響可能存在時滯效應,參考相關做法[17],對解釋變量做滯后一期處理,再引入基本回歸模型中進行回歸,結果如表5第(3)列所示。結果仍然顯著為正,與基準回歸結果一致。

(三)增加控制變量

影響區域創新能力的因素還包括交通便利水平和對外開放水平[16]。為了避免遺漏變量造成結果的偏誤,本研究用人均公路面積衡量交通便利水平,記為Road,用外商直接投資衡量對外開放水平,記為FDI,將上述變量引入基本回歸模型,結果如表5第(4)列所示。結果仍然顯著為正,與基準回歸結果一致。

六、結論與建議

數字經濟已經成為賦能產業高質量發展的重要引擎,在我國實行創新驅動戰略的背景下,數字經濟是否能夠切實推動實質性技術創新是學者們關注的熱點,本研究提供了來自新能源汽車產業的證據。本文以2011-2019年的35個城市為樣本,探究了數字經濟發展對新能源汽車技術創新的影響。研究發現:(1)數字經濟顯著提升了新能源汽車產業的技術創新,與實用新型專利、外觀設計專利相比,數字經濟對發明專利的促進效果更明顯。(2)相比于非試點城市,數字經濟在試點城市對新能源汽車技術創新的推動作用更大。(3)數字經濟對電池、電機、電控的技術創新均有正向影響,其中對電池技術影響最大,電機技術次之,電控技術影響最小。本文從新能源汽車產業的視角檢驗了數字經濟對技術創新的作用,對推動新能源汽車產業的高質量發展有重要的現實意義?；谘芯拷Y論,本文提供以下政策思路及建議。

對于地方政府或相關政策制定部門來說,首先,在國際保護主義抬頭,中國面臨核心技術“卡脖子”的背景下,創新不僅要尋求高產出,而且應該尋求實用性和突破性。利用數字經濟帶來的數據資源和信息優勢推動新能源汽車產業的技術突破是大勢所趨,政府應充分發揮引導作用,嘗試搭建數據創新協作平臺,為科研人員的溝通交流提供便利,積極推動數據、知識和技術的積累,努力提升中國新能源汽車企業的基礎科研能力和顛覆性技術創新能力,早日擺脫關鍵技術受制于人的困境。其次,根據異質性分析的結果,為推動新能源汽車產業的健康發展,政府部門應該實行差異化的策略。在新能源汽車產業發展相對落后的地區,相關部門應先著重于新能源汽車的推廣,并在發展初期給予一定的財政扶持;在新能源汽車產業產值較高的地區,相關部門的重點應該放在通過數字經濟整合產業鏈上下游企業進行協同創新,實現新能源汽車技術的快速迭代,從而提高產業競爭力。

對于新能源汽車企業來說,最重要的是,根據所處區域的特點選擇適合自身的數字化轉型策略,持續投入,培養一批具備多學科背景的復合型科研人才。例如,電池領域的企業應更注重數字化轉型,充分利用數字經濟的網絡效應提高企業自身的研發能力,早日通過技術創新提升產品競爭力,推動產業創新。除關鍵技術領域之外,新能源汽車企業還應充分利用大數據、云平臺和人工智能等數字技術,在商業應用領域積累新知識,開創新模式,實現新能源汽車的“電動化、網聯化、智能化”,以滿足消費者多樣性的需求。