中、美、日、韓新能源汽車產業競爭優勢測度與比較研究
——以鋰電池汽車為例

楊 武，宋曉晴

(北京科技大學經濟管理學院，北京 100083)

0 前言

自20世紀50年代以來，中國一直在促進燃油汽車的生產與發展，但燃油汽車大而不強的局面始終難以改變。隨著環境惡化和能源短缺問題日益加重，發達國家對關于汽車尾氣排放標準的制定愈加嚴格[1]，使得傳統燃油車技術發展逐漸趨于飽和，對中國在燃油車領域的技術創新與升級也提出了巨大挑戰。同時，中國自改革開放以來長期采取的“跟隨追趕”模式使得中國在傳統產業的生產和交易過程中受到由于各種基礎設施不健全和生產要素分配不均所導致的瓶頸約束，致使中國無法在傳統國際市場中獲取持續性競爭優勢[2]，進而被長期鎖定在以發達國家跨國公司所主導的全球價值鏈低端難以突破[3]。

自20世紀90年代開始，全球汽車工業經歷重大技術轉型，新能源汽車的發展已成必然，新能源汽車的發展必然性也為中國提供了在汽車領域實現技術跨越的“機會窗口”[4-7]?；诖?，中國逐漸將汽車產業發展重心由燃油汽車轉移到新能源汽車。2009年國務院在 《汽車產業調整和振興規劃》中強調，以新能源汽車為突破口，加強自主創新，培育自主品牌，形成新的競爭優勢，并以純電驅動為新能源汽車發展和汽車工業轉型的主要戰略取向[8]。其中，鋰離子電池以其高能量密度與低成本的優勢，已成為目前全球電動汽車最主要的動力源[9]。中國在已有鋰電池技術積累與資源優勢的情況下[10]，選擇以鋰離子動力電池為動力源的新能源汽車 (以下簡稱鋰電池汽車)作為新能源汽車的最主要發展方向，牢牢抓住鋰電池汽車賽道并取得顯著成就。因此，本文選擇以鋰電池汽車為研究對象，測度中、美、日、韓在鋰電池汽車領域的競爭優勢指數，分析中國在鋰電池汽車領域的競爭優勢，促進中國在新能源汽車獲得持續性競爭優勢。

1 文獻綜述

1.1 競爭優勢

Porter[11]于1985年首次提出“競爭優勢”概念，并重點闡述了技術與競爭優勢之間的關系，由此提出獲取競爭優勢的技術戰略制定與改進措施。在競爭優勢理論提出后，眾多學者投身于這一方向的研究，并從多方面探討了競爭優勢的形成與發展。Peteraf[12]將競爭優勢定義為一個組織維持或持續高于普遍投資回報率的能力。Barney[13]提出競爭優勢源于資源的利用效率，并從價值、稀缺性、模仿性和可替代性四個方面論證了企業資源稟賦與持續競爭優勢之間的關系。朱富強[2]從要素稟賦、技術水平和規模經濟三方面討論了產業競爭優勢形成過程中的影響因素，為不同國家在不同發展階段的需要進行組合。

隨著經濟全球化的不斷深入，越來越多的學者基于全球化背景對獲得持續性競爭優勢的影響因素進行分析。樊綱[14]指出，新興國家的競爭優勢主要集中于初級要素的持有，但因缺少優質要素而無法實現持續性競爭優勢。企業國際競爭核心已變為技術競爭，即競爭優勢的實現更多地依賴于技術創新能力、技術學習能力與技術吸收能力，其中技術創新能力及其實現取決于以知識管理能力為主的經濟體內部能力[15-17]。此外，基于技術創新所形成的品牌升級亦可以幫助新興經濟體企業在國際競爭中獲取一定優勢[18]。

1.2 競爭優勢的測度

在競爭優勢理論分析與應用的基礎上，部分學者將各指標進行量化處理，更加客觀地反映了各指標對競爭優勢的影響程度，并對各經濟體在某一產業的競爭優勢進行比較分析。蔡躍洲等[19]利用貿易增加值方法，從多角度測算了中國各行業的比較優勢和國際競爭力。林子華等[20]應用某產業在國際市場中的出口量作為依據對競爭優勢進行測度，得出中國在資本密集與技術密集型產品出口方面的競爭優勢正不斷攀升。姜南[21]結合專利數據，對各省戰略性新興產業競爭優勢進行了測度與分析。李林等[22]利用專利數據，對美國、德國、日本、中國在先進制造技術子領域的技術優勢演化周期不同階段進行了比較分析。張貝貝等[23]通過專利IPC分類號與文本內容對專利進行篩選，并以各國在芯片制造技術子領域的專利數量作為指標來比較各國的競爭強度。

綜上所述，目前對于競爭優勢影響因素的研究，學者主要聚焦技術維度，即技術的學習、吸收與創新，對于市場維度與法律維度的研究相對較少。在競爭優勢測度中也普遍集中于單維度或雙維度的測度，無法全面地對某一產業的競爭優勢進行準確評估，且應用專利數據進行測度時普遍采用相關專利總量作為測度依據，未對高質量專利進行篩選，由此可能導致測度結果的偏差。因此，本文在已有研究的基礎之上，以innojoy大為專利搜索引擎作為專利檢索工具，從技術、經濟、法律三維度篩選出中、美、日、韓在鋰電池汽車領域的關鍵核心專利，在此基礎上對四國競爭優勢進行測度，并對四國在該領域的競爭優勢指數進行比較與分析。

2 研究設計

本文主要針對以下兩個問題進行設計與改進：一是目前應用專利數據進行測度時普遍存在測度維度單一的問題，即通常采用專利有權量、專利授權量、專利申請量等數據對各產業進行分析與比較，由于競爭優勢具有動態性與復雜性[24]，因此單一維度的測度往往難以真實反映競爭優勢形成的程度與趨勢；二是以往文獻應用全部相關專利數據進行競爭優勢測度，未對關鍵核心專利進行篩選。由于各產業的專利申請普遍存在數量多但質量參差不齊的情況，因此在應用全部專利數據進行后續計量時極易出現測度結果偏差甚至與真實狀況相悖的情況?；谝陨蟽蓚€問題，本文在楊武等[25-26]對專利高質量量化研究基礎之上構建“技術-經濟-法律”三維分析模型及核心專利識別指標體系，應用熵值-TOPSIS法對指標進行賦權與排名，劃分出關鍵核心專利?；谝押Y選出的各國關鍵核心專利相關數據，應用景氣綜合指數法計算各國在該產業的競爭優勢指數，綜合反映各國在鋰電池汽車領域的競爭優勢并進行分析與比較，從而對中國鋰電池汽車的實現程度及各國發展趨勢進行評估。

2.1 測度模型構建

本文測度模型的構建旨在選取適當指標對高質量專利進行識別，并劃分出關鍵核心專利。目前關于專利價值及核心專利識別的測度標準往往集中于技術維度[27]，但單一維度的指標往往無法準確識別高質量專利[24]，專利高質量不僅應體現其技術維度的創新性與獨享性，還應包括經濟維度的市場接受度與應用規模，以及法律維度的全面性與廣泛性?；诖?，本文在已有研究的基礎上，選取技術 (Technology)、經濟 (Economy)和法律 (Law)三個維度對關鍵核心專利進行識別，并據此構建TEL模型，如圖1所示。

圖1 TEL模型

(1)技術維度。在技術維度的指標選擇上，本文保留了常見的測度指標，即被引證數、被審查員引證數、引證專利數、引用非專利文獻數、IPC部數、IPC小類數和引證專利國別/地域數，并新增CPC (Cooperative Patent Classification)分類數作為測度指標，所應用指標共8項。其中，CPC分類相比于IPC分類更加細致，對于技術涉及領域的考察更加全面，因此加入此指標體系。

(2)經濟維度。在經濟維度的指標選擇上，本文選取剩余有效期、innojoy同族數、轉讓次數、是否三方專利 (美日歐)和新興產業分類數共5個指標，可以從多方面直接或間接反映經濟效益的好壞、市場規模的大小、對他國技術的影響強度以及獲得國家資助的程度。

(3)法律維度。在法律維度的指標選擇上，本文選取權項數、獨權數、存活期、是否PCT國際申請、主權項字數、說明書頁數和innojoy布局國家/地域數共7項指標，主要反映專利的法律保護范圍與保護強度，范圍越廣、強度越高則越有利于產品獲得持續性競爭優勢。

2.2 研究方法

本文首先應用熵值法對三級指標進行賦權，在此基礎上應用TOPSIS法對各專利進行綜合評價，從而更客觀、真實地反映各專利價值，以篩選出關鍵核心專利，在此基礎上，應用景氣綜合指數法合成產業競爭優勢指數，該方法來源于美國商務部教授提出的合成指數 (Composite Index)，在實際應用中多用于周期性波動的測度與研究，本文對所研究產業測度產業競爭優勢指數的過程中均應用時間序列數據，因此可以采用該方法進行測度，以此實現不同組織競爭優勢的比較。其中應用熵值-TOPSIS法進行綜合評價的具體計算過程見步驟 (1)至步驟 (8)。

(1)對數據進行無量綱化處理。在數據總量較多且數值差異大的情況下，為了減少特殊數值對實驗結果的影響，本文選取歸一化的方式對數據進行無量綱化處理：

(2)計算第j項三級指標的熵值ej：

(3)計算第j項三級指標的信息效用值dj：

dJ=1-ej

(4)確定第j項三級指標的權重wj：

(5)構建規范化矩陣Y=(yij)n×m，隨后對其進行加權處理，形成加權規范化Z=(zij)nm：

zij=yij×wj

(8)計算相對接近度ci，并對其進行降序排序，由此得到從優到劣的評價對象排名：

在得到上述關鍵核心專利后，應用景氣綜合指數法合成產業競爭優勢指數，具體計算過程見步驟 (9)至步驟 (13)。

(9)計算單個三級指標的對稱變化率Cit(t)：

式中，Yij(t)為第t年的第j項二級指標下第i項三級指標原始數據。

(10)為了剔除不規則影響因素，計算標準化對稱變化率Sij(t)：

(11)計算二級指標的平均變化率Ri(t)：

式中，wij為第j項二級指標下第i項三級指標權重。

(12)為了使二級指標便于比較，計算指數標準化因子Fj，在此基礎上計算標準化平均變化率Vj(t)，其中F2=1：

(13)計算二級指標的合成指數Ij(t)，在此基礎上，根據二級指標權重Wj，合成產業競爭優勢總指數，其中Ij(t)=100：

3 實證分析

3.1 數據來源

本文應用innojoy專利搜索引擎對中、美、日、韓在鋰電池汽車領域的專利進行檢索，以lithium battery vehicle、lithium ion battery、lithium cell、Li-ion為關鍵詞對專利名稱、摘要及權利要求書內容進行檢索。選取B、C、F、G、H為主分類號，并對其大類進行篩選，排除其中不相關主分類大類，即H04、B65、B23、B64、F21、B25、G08、B63、G02和F24，最后篩選出申請年度從1992年至2021年共32443項有效專利進行后續測度。

3.2 測度結果

(1)關鍵核心專利賦權。根據上述計算步驟對TEL模型中各指標進行賦值，賦值結果見表1。

表1 關鍵核心專利識別指標體系

(2)關鍵核心專利篩選與排名。選取各三級指標排名前5%的專利，應用TOPSIS法進行專利價值計算與排名，經過初步篩選，從32443項專利中篩選出14811項專利用于后續計算。應用主申請人國家作為劃分技術所屬國家的標準，取專利分數和前30%的專利作為關鍵核心專利，共從中篩選出1770項專利，占專利總量的5%。其中，中國擁有專利763項，占關鍵核心專利總數的43%，美國、日本、韓國分別擁有630項、189項、53項關鍵核心專利。

(3)產業競爭優勢比較與分析。從總體來看 (見圖2)：美國最早在鋰電池汽車領域具有競爭優勢，其競爭優勢指數自1993年開始一直到2016年均呈現穩步上升的趨勢，自2016年后發展趨于平穩，近兩年有輕微下降的跡象但并不顯著，截至2021年仍居于首位；日本作為四國中第二個取得競爭優勢的國家，其競爭優勢指數從1994年到1999年發展較為緩慢，自1999年進入發展快車道后，分別于2000年與2011年實現了兩次高速發展，于2014年達到頂峰后逐漸趨于平穩，并于2018年后呈現明顯下降趨勢，在四國中居于末位；韓國是四國中第三個取得競爭優勢的國家，其競爭優勢指數發展趨勢與日本較為接近，1998—2009年韓國呈現穩步上升趨勢，2009年后呈現階梯狀上升趨勢，分別于2010年與2013—2014年實現了兩次高速發展，并于2014年超過日本，截至2021年，韓國在四國中排名第三；中國是四國中最晚獲得競爭優勢的國家，其競爭優勢總指數在2000年至2009年呈現較為平緩的上升趨勢，于2010年開始進入快速發展階段，分別于2016年和2017年超過日、韓兩國，并于2019年到達頂峰后呈現輕微下降趨勢，截至2021年，中國的競爭優勢指數以微弱的差距落后于美國，位列第二。

圖2 競爭優勢總體指數比較

在技術維度方面，由圖3可以看出：美國最早開始在鋰電池汽車領域進行技術布局，其競爭優勢指數從1993年至1998年呈現快速增長趨勢，自1997年后發展速度趨于平緩且呈現持續上升趨勢，于2017年開始趨于平穩，無明顯上升或下降趨勢；日本和韓國的發展趨勢較為接近，兩國分別于2010年與2008年開始快速發展，均于2014年左右完成高速發展進入平緩發展階段，并于近兩年呈現下降趨勢；中國在技術維度初次獲得競爭優勢的時間最晚，其競爭優勢指數經歷了近9年的低速增長后于2010年開始高速發展，并于2017年超過日本和韓國，成為技術維度第二大優勢國，僅次于美國。

圖3 技術維度競爭優勢指數比較

在經濟維度方面，由圖4可以看出：美國最早在市場上占有競爭優勢，日本緊隨其后但發展緩慢，韓國獲取競爭優勢最晚，但發展速度較快，美、日、韓三國的競爭優勢指數于2005年基本匯于一點，在經過9年的波動上升并于2014年再次匯于一點后均呈現出緩步下降的趨勢，中國于2000年初次在經濟維度獲得競爭優勢。與技術維度測度結果相似的是，中國鋰電池汽車于2009年左右開始在經濟維度方面高速發展，并一舉超過美、日、韓，于2018年成為經濟維度第一大優勢國。

圖4 經濟維度競爭優勢指數比較

在法律維度方面，由圖5可以看出：美國最早在法律維度取得競爭優勢，發展趨勢呈現持續平穩上升狀態，于2016年達到頂峰后趨于平緩并呈現輕微回落跡象；日本較早獲得法律維度競爭優勢，但一直發展緩慢，直到1999年才呈現出明顯的上升趨勢，于2014年達到頂峰后開始下降；韓國鋰電池汽車于2000年至2012年快速發展，經過兩年的高速發展于2014年超過日本，基本與美國齊平，但此后發展平緩，無明顯上升或下降趨勢；中國于2001年初次在法律維度獲得競爭優勢，同技術與經濟維度一樣，于2009年左右開始在法律維度高速發展，分別于2016年和2017年超過日本和韓國，競爭優勢指數與美國相近，成為法律維度第二大優勢國。

圖5 法律維度競爭優勢指數比較

4 結論與啟示

本文基于專利信息，構建“技術-經濟-法律”三維模型及其指標體系，識別出關鍵核心專利，在此基礎上應用景氣綜合指數法合成產業競爭優勢指數，以此形成中、美、日、韓的競爭優勢指數發展趨勢。通過對四國在鋰電池汽車領域競爭優勢的測度與分析，可以得出以下結論。

(1)四國在鋰電池汽車領域的競爭態勢已基本趨于穩定，并于近年逐漸呈現下降趨勢。具體來看，中、美、日、韓的總體競爭優勢指數分別于2019年、2016年、2014年、2014年基本停止上升，并呈現平穩發展態勢，近兩年開始出現下降趨勢，其中，日本與韓國的下降趨勢最為明顯，通過兩國頒布的政策與條例可以發現，兩國正在將研究方向轉向更為清潔的氫燃料電池。例如，日本政府于2014年明確將戰略方向轉向加速建設“氫能社會”，并發布了 《氫能/燃料電池戰略發展路線圖》；韓國新能源汽車目前正處于補貼退坡階段，但相對來說，對氫燃料電池汽車的補貼力度仍遠高于其他類型新能源汽車[28]。

(2)美國獲得競爭優勢時間最早且指數發展趨勢最為穩定，連續多年穩居第一。中國獲得競爭優勢時間最晚，但指數發展速度最快，截至2021年末，中國總體競爭優勢指數與美國齊平，遠超日、韓兩國。究其原因，一是中國政府調整了產業結構，并頒布了相關補助政策，例如，政府于2009年左右開始對汽車產業結構進行戰略調整，于2010年開始施行對部分新能源汽車進行相關稅費減免的政策等；二是中國在汽車領域通過技術學習、企業并購等方式，已做好充分的前期技術鋪墊，具有良好的研究基礎[29]，例如，為計算機和消費電子行業制造鋰電池的技術專長等[30]；三是擁有全球稀土元素和其他戰略礦產儲備的大量份額[31]，可為中國在鋰電池汽車領域發展提供資源儲備。

(3)在三維度的比較中可以發現，中、美、日、韓在技術維度的下降幅度相較于經濟與法律來說最小，其中，美國無明顯下降趨勢。由此表明，雖然各國政策逐漸轉向氫燃料電池的開發，但對鋰電池汽車技術的研究并未懈怠，其競爭優勢指數的下降也主要源于鋰電池汽車政府補貼的退坡。因此，中國在大力發展氫燃料電池汽車的同時仍需在現有技術水平上進一步克服已知困難，保持現有競爭優勢，獲得持續性競爭優勢。

新能源汽車發展預示著汽車領域必將經歷多次系統性的變革，也是中國從汽車大國發展為汽車強國不可多得的機遇。但是，由于氫燃料電池存在的成本高、技術難度大、安全性低等問題尚未得到完全解決，鋰電池汽車在未來很長一段時間內仍會是各國的主流新能源汽車類型。同時，基于中國所具備的資源、技術等方面的積累，在鋰電池汽車領域有望在未來很長一段時間內仍占據持續性競爭優勢。

需要指出的是，由于鋰電池本身的特性，鋰電池汽車對鋰礦與稀土資源的高需求量，以及報廢所產生的廢料仍會對環境造成一定程度的污染，目前還無法做到完全的清潔與環保?；诖?，可以預測氫燃料電池汽車在克服技術難題后極有可能成為未來發展的主流方向，因此中國仍需持續推進氫燃料電池汽車技術的學習與研發，以獲取未來在汽車產業中持續性的競爭優勢。