投入产出模型在政策模拟分析中的应用

第1章 导论 1.1 投入产出模型简介 投入产出分析（input-output analysis）由美国经济学家列昂惕夫于20世纪30年代提出，基本思想刊登在Review of Economics and Statistics杂志（Leontief，1936）。由于在投入产出分析方面的杰出贡献，列昂惕夫于1973年获得诺贝尔经济奖。经过几十年的发展，投入产出分析已成为经济学研究中使用*为广泛的工具之一（Baumol，2000）。 投入产出模型由一组反映国民经济核算平衡的方程组成，反映了经济系统中各个产业部门间的相互关联关系。在根据实际观测编制出投入产出表的同时，反映产业部门间关联关系的理论方程也就相应推导了出来。因此列昂惕夫（Leontief，1989）认为“经济理论演绎推理的结果和实际观测结果之间的差距正威胁到经济学向经验科学妥协，而投入产出分析正是一个为缩小这一差距而设计的方法论”，即投入产出分析是一个能够使理论模型与实际观测完全吻合的经济学方法论。 1.2 投入产出分析的基本框架 投入产出表是投入产出分析的数据来源，也是投入产出模型推导的基础。一方面，它描述了国民经济中各个部门生产活动的投入情况，其中包括生产中需要的来自各部门的原材料的投入情况，还包括劳动力、资本等生产要素的投入情况。另一方面，还描述了各个部门产出品在国民经济中的分配使用情况，其中包括各生产部门产出用作中间使用的部分，还包括各部门产出用作*终使用的部分，如消费、资本形成、出口等。 一般的投入产出表的形式如表1.1所示。表1.1中的第Ⅰ象限描述了产业部门之间的相互消耗关系，每个部门的生产活动都需要各部门的产品作为中间投入品。该象限是投入产出表的核心象限，投入产出分析对产业部门之间复杂联系的刻画便体现在该象限。第Ⅱ象限描述了各部门产品用作*终使用的情况，即消费活动使用了各部门多少产品（各部门有多少产品用作消费品），投资活动使用了各部门多少产品（各部门有多少产品用作投资品）等，该象限是从支出法的角度对国内生产总值（gross domestic product，GDP）的一个刻画。第Ⅲ象限描述了各部门的*初投入情况，例如，以劳动者报酬体现的劳动力的*初投入，以固定资产折旧和营业盈余体现的资本的*初投入等。该象限是从收入法的角度对GDP的一个刻画。第Ⅰ象限和第Ⅱ象限共同描述了各部门的产出品在国民经济各种活动中的使用情况，包括第Ⅰ象限的生产活动使用和第Ⅱ象限的*终需求活动使用。第Ⅰ象限和第Ⅲ象限共同描述了各部门生产活动的投入情况，包括第Ⅰ象限的中间投入和第Ⅲ象限的*初投入。投入产出表细分部门的特点为研究国民经济中的重要经济结构问题提供了支持。 表1.1 一般的投入产出表 1.3 扩展的投入产出分析框架 一般的投入产出框架主要用于反映经济系统中各个部门生产活动的相互依赖关系。如果要进一步将其他经济活动考虑进来则需要对一般的投入产出框架进行扩充，从而产生了一系列的投入产出扩展模型，如考虑国际贸易的非竞争型投入产出模型、考虑资本占用的投入占用产出模型、考虑居民消费活动的投入产出局部闭模型等。 1.3.1 非竞争型投入产出模型 为了体现一国的国际贸易活动，需要在表1.1的基础上将国内品和进口品进行区分。区分国内品和进口品的投入产出表通常称为非竞争型投入产出表（陈锡康，2009）。该种形式的投入产出表认为国内品与进口品之间不能相互替代，从而二者之间不存在竞争，各部门要完成生产活动必须按照固定的比例对国内品和进口品进行投入。与此对应的是一般的投入产出表也称竞争型投入产出表，由于没有区分国内品和进口品，该种形式的投入产出表认为国内品和进口品是完全竞争的，它们之间没有区别，可以相互替代。非竞争型投入产出表的表式如表1.2所示。 表1.2非竞争型投入产出表 到此为止，可建立如下投入产出模型。 1.符号表示与模型推导 将投入产出表中的数据用符号表示，如图1.1所示。 图1.1投入产出表的符号表示 表示第部门产品用于第部门生产投入的数量；表示第部门产品用作*终需求的数量（消费、资本形成、出口合计）；表示第部门的总产出；表示第部门生产对进口品的使用量（进口矩阵的列和）；表示第部门生产创造的增加值 根据产品的使用去向，以下行向恒等式成立： （1.1） 其中，表示第部门产品用作中间使用的部分；表示第部门产品用作*终使用的部分；二者之和为第部门的总产出。 进一步给出直接投入系数（也称直接消耗系数）的定义式： （1.2） 其中，表示第部门生产单位产品对第部门国内品的消耗量。在投入产出模型中假定不变。从生产技术的角度来看，该假定较为合理。例如，生产1辆汽车需要1台发动机和4个轮胎，生产2辆汽车则需要2台发动机和8个轮胎，1发动机/汽车、4轮胎/汽车这一生产技术是不变的。由式（1.2）进一步可得 （1.3） 将式（1.3）代入式（1.1）得 （1.4） 将式（1.4）进一步表示为矩阵形式： （1.5） 其中，表示直接投入系数矩阵；表示*终需求向量；表示总产出向量。 求解式（1.5）得 （1.6） 其中，表示单位矩阵。式（1.6）即为经典的列昂惕夫投入产出模型。给定一篮子*终品，通过投入产出模型即可计算得到为生产该一篮子产品所需要的各部门的产出量。该模型的重要参数为列昂惕夫逆矩阵 ，但从直观来看逆矩阵的经济含义较难解释。若将列昂惕夫逆矩阵展开成式（1.7），其经济含义便清楚了。 （1.7） 其中，的元素表示生产单位部门产品所直接消耗的部门产品的数量，是部门生产对部门产品的直接需要量，体现为部门对部门的直接影响。的第行第列元素表示生产单位部门产品通过中间部门（）对部门产品产生的一次间接需要量。因为部门生产过程中需要使用来自部门的产品，而其所需要的部门产品的生产过程中需要使用来自部门的产品，部门的需求上升后会通过中间部门对部门的产出产生间接影响。的第行第列元素表示生产单位部门产品通过中间部门（）和（）对部门产品产生的二次间接需要量。与一次间接需要量相比，二次间接需要量通过两个中间部门产生。部门生产过程中需要使用来自部门的产品，其所需要的部门产品的生产过程中需要使用来自部门的产品，而所需要的部门产品的生产过程中需要部门的产品，因此部门需求上升后会通过中间部门和对部门的产出产生间接影响。随着中间部门个数的增加，进一步可以得到生产单位部门对部门后续几轮的间接需要量。式（1.7）的**项为单位矩阵，主对角线为1，其他元素为0。因此单位矩阵只对部门对本部门的需要量产生影响，由于考察的是部门生产单位产品对本部门产出的需要量，除了生产该单位产品对本部门产品的消耗以外，该单位产品显然也是部门需要生产出的产品。 综上，列昂惕夫逆矩阵中的元素满足： 其中，表示生产单位部门*终品所完全需要的部门产品的数量，也被称为完全需要系数。从列昂惕夫逆矩阵的经济含义可以看出投入产出模型的优势在于不仅可以计算一个部门对另一部门的直接影响，还可以通过产业链中部门之间的关联关系计算得到一个部门对另一部门的间接影响。越大表示部门与部门的后向关联越强。 2.投入产出模型的基本假定 从构建过程来看，投入产出模型有两个重要的基本假定。 假定1：比例性假定。 各部门生产过程中，中间品的投入必须按照固定的比例进行，投入品之间不存在替代关系。在该假定下部门的产出由列昂惕夫生产函数决定： 对于列昂惕夫生产函数的理解可参考以下简化的例子。假设汽车的生产需要投入发动机和轮胎，并且1辆汽车需要1台发动机和4个轮胎。在汽车生产过程中，发动机和轮胎的投入必须满足1∶4才能生产出完整的汽车。如果给定1台发动机和8个轮胎，此时能够生产出的汽车的数量满足辆。 如果把各部门的投入看成一种固定不变的生产技术或一种生产配方，那么比例性假定有一定的合理性。但在一些情景下，不允许替代的假定就有些过强了。例如，石油价格上涨后，生产部门可能会提高对天然气的使用比例而降低对石油的使用比例。新的生产技术的出现也会打破原有的投入比例，例如，塑料技术取得突破之后，生产部门会用塑料包装瓶来代替玻璃包装瓶。短期之内价格通常具有黏性，生产技术的突破也是一个长期的过程。因此，对于短期问题的研究，生产的比例性假定较为合理。 假定2：同质性假定。 在投入产出模型中，各部门的生产只对应一组直接投入系数。这里隐含的假定是各部门只有一种生产技术，凡是属于该部门的生产单位都采用相同的投入结构进行生产，所生产的产品同质。在投入产出部门分类足够细的情况下，这一假定具有合理性。如果部门分类较粗，该假定就不合理了。例如，广义的农业部门包含种植业、林业、畜牧业和渔业，种植业生产过程中需要化肥的投入，而畜牧业的生产并不使用化肥。在大的农业部门下要求这些子部门有相同直接投入系数的假定过强。因此，要想满足同质性假定只能对投入产出部门尽可能细分。 1.3.2 投入占用产出模型 各部门进行生产以前，必须占有或掌握相应科学技术和管理技能的劳动力、固定资产、流动资金及自然资源等。各部门生产的规模和效益在很大程度上是由占用品的数量和质量所决定的，而在一般的投入产出分析中并没有体现各部门的占用情况。为解决这一问题，Chen（1990）、Chen等（2005，2008）、陈锡康和杨翠红（2011）提出了占用的概念，并在此基础上提出了投入占用产出模型，更加完整地反映了经济系统中各部门的生产活动。因为在投入占用产出分析方面所做出的杰出贡献，陈锡康被授予国际投入产出学会研究员。投入占用产出表的格式如表1.3所示。