CN106952019A - 一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统及方法，其中，系统包括项目管理模块、模型构建模块、初始化模块、政策模拟模块、结果显示模块以及方程更新模块；方法包括更新方程库、判断项目是否已经存在、选择经济闭合模型和计算方法以及对内生变量的变化量结果进行展示等步骤。该经济政策分析系统及方法能够方便政府政策制定人员和相关科研人员进行政策制定和相关研究提供参考辅助，对全面掌控各个经济部门的收入变化进行预测预警及监督。

Description

一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统及方法

技术领域

本发明涉及一种经济政策模拟分析系统及方法，尤其是一种基于可计算一般均衡模型进行经济政策模拟分析的系统及方法。

背景技术

应用CGE模型进行政策模拟和分析，来源于现实的需要。现实要求经济学家们在进行经济预测的同时，研制和应用CGE模型就经济政策和冲击进行影响模拟和优化分析。

应用CGE模型进行政策模拟和分析，得到了国民经济核算体系和现代计算技术等发展的支持。根据分析问题的需要，CGE模型的基准均衡数据(benchmark equilibriumdata set)可以是投入产出表，也可以是社会核算矩阵(SAM，Social Accounting Matrix)。

投入产出表反映了国民经济产业账户的投入-产出关系；社会核算矩阵不仅包括国民经济产业账户的投入-产出关系，而且包括国民经济机构部门的收入-支出平衡关系，因此反映了整个社会的生产-分配-使用-积累全过程的产品供需平衡和收支平衡。

投入产出表的实际编制和公布、国民经济核算账户的编制和协调，为CGE模型提供了必要的数据基础。同时要考虑经济行为主体之间的税收、转移支付等，如居民对政府的所得税、政府对居民的补贴等。

更重要的是，构建和应用CGE模型不仅可以进行政策模拟和影响分析，而且可以提供政策优化组合，具有十分重要的现实意义。

这种现实意义表现在：

(1)提供一个标准形式的数据组织(如编制社会核算矩阵，即SAM表)，可以检验统计信息的一致性和系统性；

(2)提供定量估计相关政策影响的模型和范式，方便按规则进行政策影响的定量化估计而非仅仅定性化分析。

(3)通过政策影响的模拟和分析，提供相应的政策工具和影响的数量界限，检验在制度分析基础上的相关制度安排的有效性。

近年来，国际上在应用CGE模型进行政策分析、关于CGE模型的能力建设和培训方面进展迅速。其中比较有影响的，如世界银行等国际机构关于贸易政策、环境政策等方面的分析，如美国普渡大学的全球贸易分析项目(GTAP)、澳大利亚莫那什大学的IMPACT项目和比利时的ECOMOD项目在CGE模型方面的全球培训等。在中国，经济学界和政策机构在构建和应用CGE模型进行政策模拟方面也表现了空前的热情。国务院发展研究中心、中国社会科学院、国家发展改革委员会、财政部、商务部、农业部等已经或正在研制自己问题导向的CGE模型。所以有必要设计出一种经济政策模拟分析系统，以方便政府政策制定人员和相关科研人员进行政策制定和相关研究提供参考辅助，对全面掌控各个经济部门的收入变化进行预测预警及监督。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种经济政策模拟分析系统及方法，以方便政府政策制定人员和相关科研人员进行政策制定和相关研究提供参考辅助，对全面掌控各个经济部门的收入变化进行预测预警及监督。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统，包括项目管理模块、模型构建模块、初始化模块、政策模拟模块、结果显示模块以及方程更新模块；

项目管理模块，用于新建CGE模型、加载CGE模型、保存CGE模型、修改CGE模型或删除CGE模型；

模型构建模块，用于变量构建、参数构建、方程构建以及数据输入，变量分为内生变量和外生变量，参数为变量的系数值，方程是根据SAM矩阵来构建的，数据输入即输入已知变量的值；

初始化模块，用于在方程组构建完成后，选择闭合模型和计算方法，闭合模型是指不同的经济闭合模型，不同的经济状态对应不同的经济闭合模型，计算方法用来估算方程组中变量的系数值；

政策模拟模块，用于选择外生变量，并对外生变量设置冲击变动值，在选定的CGE模型仿真运算后获得内生变量的变化量；

结果显示模块，用于通过表格或图像对内生变量的变化量进行展示，便于多角度分析外生变量对内生变量的影响；

方程更新模块，用于在内生变量和外生变量变化的前提下实时更新方程组。

该经济政策分析系统能够便于用户根据需求来决定此经济政策的经济效应，如对税收的冲击达到了多少百分比，或对及其经济变量产生了多少百分比等等，能够符合对当地经济发展的需求，并给出对每一个内生变量的影响的具体量化数字，但不会决定政策的优劣和取舍，以方便政府政策制定人员和相关科研人员进行政策制定和相关研究提供参考辅助，对全面掌控各个经济部门的收入变化进行预测预警及监督。

作为本发明的进一步限定方案，闭合模型包括如凯恩斯模型、约翰逊模型以及新古典模型。

作为本发明的进一步限定方案，计算方法包括Newton算法、Johansen-Euler算法以及不动点算法。

本发明还提供了一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析方法，包括如下步骤：

步骤1，若内生变量和外生变量发生变化，则更新方程库；

步骤2，判断项目是否已经存在，若项目不存在，则新建CGE模型，依次进行变量构建、参数构建、方程构建和数据输入，在进行变量构建和参数构建时，可对变量和参数进行增加、删除和修改的操作，方程是根据SAM矩阵来构建的存储于方程库中，由方程库中选择方程并指定变量和参数，最后输入已知变量的值，再进入步骤3，若项目存在，则打开已知项目，再进入步骤3；

步骤3，选择经济闭合模型和计算方法，并估算方程系数，然后进行政策模拟，选择外生变量，并对外生变量设置冲击变动值，在选定的CGE模型仿真运算后获得内生变量的变化量；

步骤4，通过表格或图像对内生变量的变化量进行展示。

本发明的有益效果在于：该经济政策分析系统能够便于用户根据需求来决定此经济政策的经济效应，如对税收的冲击达到了多少百分比，或对及其经济变量产生了多少百分比等等，能够符合对当地经济发展的需求，并给出对每一个内生变量的影响的具体量化数字，但不会决定政策的优劣和取舍，以方便政府政策制定人员和相关科研人员进行政策制定和相关研究提供参考辅助，对全面掌控各个经济部门的收入变化进行预测预警及监督。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

一个合适的CGE模型，前提需要如下技术的方法的恰当选择。

1.模型参数的“校正”方法。

进行一般均衡分析的首要任务不是均衡的求解，而是利用所构建的基期均衡数据集求出满足其一致性要求的模型参数。由于数据缺乏等原因，用计量经济学方法估计出CGE模型中的所有参数是行不通的，大多数CGE模型参数是采用“校正”方法得到的。

在CGE模型的函数形式选定后，对基期交易数据中的价格和数量进行分离。为获得均衡价格和数量两种独立信息，必须采用单位转化对其进行分解，通常采用Harberger(1962)的方法，把基期社会核算矩阵(SAM)中的交易值设为1个单位，即把均衡价格向量设为1，这样，基期SAM表中的数据即表示名义值，又表示实际值。

2.宏观闭合规则。

为避免一般均衡理论建立的模型出现过度识别的问题，需要选择破坏一个均衡条件，才能保证模型解的唯一性和一般均衡。无论选择破坏哪一个均衡条件，建模者必须面对微观和宏观相互作用和相互衔接的问题，即模型的宏观闭合。所谓的宏观闭合，实际上就是包括投资-储蓄、政府预算和国际收支均衡在内的一组均衡条件。

CGE模型包括三种宏观经济均衡：政府预算均衡、国际收支均衡和投资-储蓄均衡，宏观闭合决定上述三个宏观账户以何种方式实现均衡。CGE模型常用的宏观闭合规则有四种：凯恩斯闭合、新古典闭合、金汉森闭合和科多润闭合。选择闭合规则时，必须遵循一个规则：内生变量数与方程数相等。不同的闭合规则和参数确定方法一起，很大程度决定了模型的结果。正确的宏观闭合选择对于CGE模型的构建和模拟有着实质性的影响。

3.价格基准选择。

新古典CGE模型的需求和供给，在均衡条件下是零阶齐次函数。即在优化条件下的需求和供给行为，是货币中性的，只依赖于相对价格，因此需要外生设定某价格水平或指数为价格基准，其他价格都是价格基准的相对值。

对于新古典CGE模型，由于模型对于价格是零阶其次的，所以选择任何一种商品规定其价格作为价格基准都是没有问题的。对于结构主义CGE模型，其拟合结果依赖于价格基准的选择，对于固定价格的结构主义CGE模型，由于该设定破坏了古典CGE模型中零阶齐次条件，其拟合结果对价格基准的选择有很强的依赖性。

如图1所示，本发明提供的基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统，包括项目管理模块、模型构建模块、初始化模块、政策模拟模块、结果显示模块以及方程更新模块；

其中，

项目管理模块，用于新建CGE模型、加载CGE模型、保存CGE模型、修改CGE模型或删除CGE模型，它是整个系统的基础，模型构建模块和初始化模块的操作过程和结果都将保存在CGE模型中；

模型构建模块，用于变量构建、参数构建、方程构建以及数据输入，变量分为内生变量和外生变量，参数为变量的系数值，方程是根据SAM矩阵来构建的，数据输入即输入已知变量的值，SAM矩阵根据经济均衡的定义，前提是供给和需求相等，基本内容包括：消费者在预算约束下追求效用最大化所形成的对各种商品和服务的需求，生产者在生产函数所确定的生产技术约束下追逐利润最人化所形成的对生产要素(劳动力和资本)的需求，以及商品和服务供需平衡、生产要素供需平衡等；

初始化模块，用于在方程组构建完成后，选择闭合模型和计算方法，闭合模型是指不同的经济闭合模型，不同的经济状态对应不同的经济闭合模型，计算方法用来估算方程组中变量的系数值，闭合模型包括如凯恩斯模型、约翰逊模型以及新古典模型，计算方法包括Newton算法、Johansen-Euler算法以及不动点算法；

政策模拟模块，用于选择外生变量，并对外生变量设置冲击变动值，在选定的CGE模型仿真运算后获得内生变量的变化量；

结果显示模块，用于通过表格或图像对内生变量的变化量进行展示，便于多角度分析外生变量对内生变量的影响；

方程更新模块，用于在内生变量和外生变量变化的前提下实时更新方程组。

根据实际情况，不同的经济情况，用户根据不同的需求，设定各种不外生变量，对内生变量的冲击情况各异。根据用户的需求来决定此经济政策的经济效应。如对税收的冲击达到了多少百分比，或对及其经济变量产生了多少百分比等等，能够符合对当地经济发展的需求。本系统会给出对每一个内生变量的影响的具体量化数字，但不会决定政策的优劣和取舍。

在进行SAM矩阵配平时，以SAM矩阵构建的方程组满足社会核算系统的借贷平衡原则，利用最小二乘法、RSA法或直接交叉熵法对方程组中的数值进行校正，使得每行的汇总要等于相应列的汇总，即数学上满足表平衡的限制条件。

如果SAM表有n行的话，它是一个正方形的n×n的矩阵。矩阵的每个元素即SAM表的每个单元格，用Q_ij表示。将SAM表的原始数据记为相应的SAM矩阵的数学记法为：

SAM表必须遵循社会核算系统的借贷平衡原则，每行的汇总要等于相应列的汇总。数学上满足：

其中，i表示产业部门，k表示生产要素，j＝1,2,…,k，Q_ik表示所有产业部门的汇总值，Q_kj表示所有生产要素的汇总值。

但实际结果是，SAM通常是不会平衡的，即每行的汇总数值和每列的汇总数值通常不相等。因此要对数值进行校正，使同一行列的汇总值平衡，这个过程中做SAM表平衡。SAM表平衡主要有如下三种方法：最小二乘法、RSA法和直接交叉熵法。利用最小二乘法对方程组中的数值进行校正时，先将校正后的数值记为X_ij，设定目标函数为：

或针对有时SAM表的不同元素数据之间的规模单位差异太大的情况，比如劳动力个数和总产出，由于单位量纲的不同，数值成万倍的差异，目标函数也可以用：

其中，SAM矩阵要调整的平衡变量记为Q_ij，为原始SAM矩阵数据。

利用RSA法对方程组中的数值进行校正的具体步骤为：

步骤1，从列方面调整逼近，将原始SAM矩阵中的元素除以列总值，然后乘以列目标总值，从而得出新的元素值为：

其中，为列目标总值；

步骤2，再从行方面调整逼近，将原始SAM矩阵中的元素除以行总值，然后乘以行目标总值，从而得出新的元素值为：

其中，为行目标总值；重复步骤1和2进行反复迭代，直到SAM矩阵的行列总数和已知的可靠目标总值误差在允许范围内。

依此类推迭代，直到最后收敛。RAS方法一般可以做如下表述：在已知新的矩阵的行和与列和的情况下，通过行乘数和列乘数分别左乘和右乘初始矩阵，生成一个具有相同维度的新矩阵。RAS方法用公式可以表示成如下形式：

其中，k表示迭代收敛的次数，代表第k步时的行乘数矩阵，代表第k步时的列乘数矩阵，行乘数矩阵和列乘数矩阵均为对角矩阵；分别代表给定的SAM行向量和与列向量和；代表第k步SAM系数矩阵中各数据项；代表初始的SAM的列和。

利用直接交叉熵法对方程组中的数值进行校正，假如s有限制条件，如初限制在[0,0.3]的范围内，可以看到，在满足限制条件的前提下，在s₁＝0.3时达到最小值，同时可以发现，这是s₁和先验概率p₁＝0.7在满足限制条件下最接近的位置。从同一思路出发,Robinson,Cattaneo和E1-Said将预期熵作为SAM表平衡方法，称为交叉熵法。具体步骤为：

将SAM矩阵要调整的平衡变量记为Q_ij，而原始流量数据记为全加总值为：

将SAM矩阵各个流量和总数相除，得到相应参数为：

待最小化的交叉熵目标函数z为：

因此，直接交叉熵平衡法是在满足平衡和非负数条件下将目标函数z最小化：

Q_ij≥0,i＝1,2,…,n,j＝1,2,…,n

目标函数的是常数，不直接影响最优对Q_ij的选择，H是选择变量Q_ij的函数，因此也是间接的选择变量，在运行算法中要将H的数值限定范围。

利用Johansen-Euler法对方程组中变量的系数值进行估算，均衡是指需求和供给处于相等时的状况，用公式表示为:Q^D＝Q^S，具体步骤为：

设定一般均衡模型包含m个方程个n个变量，具体形式为：

再进行线性化，得到一个线性方程组为：

式中，变量是(x₁,x₂,…,x_n)′的变化，变化的形式为绝对变化、百分比率变化或对数变化，采用对数变化后的方程形式为：

式中，A(X)为m×n阶矩阵，其形式为：

式中，为n×1维向量，且再对方程在初始解X＝X⁽⁰⁾处进行赋值，得到如下的方程组：

再按照外生变量和内生变量进行分块运算，为此将上式写成分块矩阵的形式：

式中，A(X⁽⁰⁾)为m×n的矩阵，m为系统中方程的个数，即方程中内生变量的个数；n为系统中外生变量和内生变量的总和，因此外生变量的个数就是n-m；A_a(X⁽⁰⁾)是A(X⁽⁰⁾)的一个子矩阵，为m×m阶矩阵；A_b(X⁽⁰⁾)是A(X⁽⁰⁾)的另一个子矩阵，为m×(n-m)阶矩阵，是向量X＝(x₁,x₂,…,x_n)′的扰动，为一个n维列向量，即n×1阶矩阵；进而将上式写为如下形式：

当A_a(X⁽⁰⁾)可逆时，上式写为：

当对外生变量进行冲击，也即对变量进行赋值后，通过上式就能得到内生变量的变化值，即

由于CGE模型的方程是非线性的，只作一步近似计算往往效果不理想，为使计算结果接近实际值，实际计算中通常进行多步计算，其计算思路如下：

已知模型初始值为X⁽⁰⁾，外生变量的变化值为将其n等分，则每一等分为记为这里下标1,n表示n步Johansen-Euler法的第1步；由的计算公式可得：

于是可得：

则：

式中，X_1,n表示由n步Johansen-Euler法第1步所得到方程组的解，令则由的计算公式可得：

从而得到再令X⁽⁰⁾＝X_2,n，从而得到如此进行下去，最后经n步Johansen-Euler法第n步可得由n步得到Johansen-Euler法所得到的X_n,n。

如图2所示，本发明提供的基于可计算一般均衡模型的经济政策分析方法，包括如下步骤：

步骤1，若内生变量和外生变量发生变化，则更新方程库；

步骤2，判断项目是否已经存在，若项目不存在，则新建CGE模型，依次进行变量构建、参数构建、方程构建和数据输入，在进行变量构建和参数构建时，可对变量和参数进行增加、删除和修改的操作，方程是根据SAM矩阵来构建的存储于方程库中，由方程库中选择方程并指定变量和参数，最后输入已知变量的值，再进入步骤3，若项目存在，则打开已知项目，再进入步骤3；

步骤3，选择经济闭合模型和计算方法，并估算方程系数，然后进行政策模拟，选择外生变量，并对外生变量设置冲击变动值，在选定的CGE模型仿真运算后获得内生变量的变化量；

步骤4，通过表格或图像对内生变量的变化量进行展示。

Claims (4)

1.一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统，其特征在于，包括项目管理模块、模型构建模块、初始化模块、政策模拟模块、结果显示模块以及方程更新模块；

项目管理模块，用于新建CGE模型、加载CGE模型、保存CGE模型、修改CGE模型或删除CGE模型；

模型构建模块，用于变量构建、参数构建、方程构建以及数据输入，变量分为内生变量和外生变量，参数为变量的系数值，方程是根据SAM矩阵来构建的，数据输入即输入已知变量的值；

初始化模块，用于在方程组构建完成后，选择闭合模型和计算方法，闭合模型是指不同的经济闭合模型，不同的经济状态对应不同的经济闭合模型，计算方法用来估算方程组中变量的系数值；

政策模拟模块，用于选择外生变量，并对外生变量设置冲击变动值，在选定的CGE模型仿真运算后获得内生变量的变化量；

结果显示模块，用于通过表格或图像对内生变量的变化量进行展示，便于多角度分析外生变量对内生变量的影响；

方程更新模块，用于在内生变量和外生变量变化的前提下实时更新方程组。

2.根据权利要求1所述的基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统，其特征在于，闭合模型包括如凯恩斯模型、约翰逊模型以及新古典模型。

3.根据权利要求1所述的基于可计算一般均衡模型的经济政策分析系统，其特征在于，计算方法包括Newton算法、Johansen-Euler算法以及不动点算法。

4.一种基于可计算一般均衡模型的经济政策分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，若内生变量和外生变量发生变化，则更新方程库；

步骤2，判断项目是否已经存在，若项目不存在，则新建CGE模型，依次进行变量构建、参数构建、方程构建和数据输入，在进行变量构建和参数构建时，可对变量和参数进行增加、删除和修改的操作，方程是根据SAM矩阵来构建的存储于方程库中，由方程库中选择方程并指定变量和参数，最后输入已知变量的值，再进入步骤3，若项目存在，则打开已知项目，再进入步骤3；

步骤3，选择经济闭合模型和计算方法，并估算方程系数，然后进行政策模拟，选择外生变量，并对外生变量设置冲击变动值，在选定的CGE模型仿真运算后获得内生变量的变化量；

步骤4，通过表格或图像对内生变量的变化量进行展示。