能源沖擊與中國宏觀經(jīng)濟波動：基于存量流量一致性投入產(chǎn)出模型的數(shù)值實驗

周潮 郭衛(wèi)香 孫慧

摘要 結合后凱恩斯主義經(jīng)濟學的存量流量一致性（SFC）模型、投入產(chǎn)出表（IO）分析、生態(tài)宏觀經(jīng)濟學和離散動力系統(tǒng)的相關理論，基于我國的實際數(shù)據(jù)，提出存量流量一致性投入產(chǎn)出（SFC-IO）分析框架建模方法，把經(jīng)濟和環(huán)境作為統(tǒng)一的宏觀經(jīng)濟-生態(tài)系統(tǒng)來進行研究，將能源使用和環(huán)境保護納入宏觀經(jīng)濟學模型之中，同時對金融體系中的貨幣流、實體經(jīng)濟中的商品流及自然環(huán)境中的物質流進行數(shù)值模擬分析。研究發(fā)現(xiàn)：一是能源價格加成上升將導致能源價格上漲，能源消費減少導致能源需求減少，而能源需求減少又推動了工資下降，進而使得總消費減少，通過投入產(chǎn)出表各部門之間的相互聯(lián)系，乘數(shù)效應發(fā)揮顯著作用，放大了由于能源價格沖擊而導致的經(jīng)濟衰退的負面影響。二是能源投入回報（EROI）上升使得能源部門的中間投入增加以及能源價格上漲，居民對能源的相對消耗增加，由于部門之間的相互關聯(lián)，向居民和政府銷售的能源和產(chǎn)品數(shù)量下降，導致中間產(chǎn)品在總產(chǎn)量中所占的比例增大，導致能源總消耗增加，最終需求下降。三是模擬計算出我國能源效率提高的總回彈效應為34.2%，發(fā)現(xiàn)通過技術進步，使得能源消費節(jié)省水平提高50%，但是通過回彈效應模擬，發(fā)現(xiàn)能源消費總量并沒有預期減半，普通品價格下降4.2%，能源品價格下降12.4%，實際上會導致能源消費增加，使得能源投入減少，導致直接的回彈效應。

關鍵詞 后凱恩斯主義經(jīng)濟學;生態(tài)宏觀經(jīng)濟學;存量流量一致性模型;投入產(chǎn)出分析;能源價格沖擊

如何在尊重“地球生態(tài)邊界”的前提下，找到破解能源約束難題的有效途徑，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，是全球面臨的重要問題[1]。習近平總書記指出，科技是國家強盛之基，創(chuàng)新是民族進步之魂[2]，因此要全力推動能源部門的技術變革，但是技術進步是否可以降低人類活動對環(huán)境造成的影響，長期以來并沒有標準答案。盡管我國能源生產(chǎn)和供應體系已較為完善，能源對外依存度、市場開放度和能源價格改革都在不斷深化提高，但是在能源消費總量處于世界首位、能耗強度高于世界平均水平、對外依存度不斷提高和國際能源價格波動劇烈、地緣政治等情形下，能源問題可能會影響經(jīng)濟波動，極端情況下甚至導致經(jīng)濟衰退。由于傳統(tǒng)宏觀經(jīng)濟學模型在解釋真實經(jīng)濟現(xiàn)象的時候，長期忽略環(huán)境和能源等因素，因此，該研究結合后凱恩斯主義存量流量一致性（stock-flow consistent model，SFC）模型、投入產(chǎn)出表分析（IO）和物理學尤其是熱力學的各種要素，將能源使用和環(huán)境保護納入宏觀經(jīng)濟學模型之中，嘗試構建以金融為核心、具有后凱恩斯主義特征的存量流量一致性投入產(chǎn)出（SFC-IO）分析框架建模方法，同時對金融體系中的貨幣流、實體經(jīng)濟中的商品流及自然環(huán)境中的物質流進行數(shù)值模擬，分析我國的能源價格沖擊和回彈效應。

1 研究綜述

重點從三個層面梳理文獻，一是存量流量一致性（SFC）模型發(fā)展及國外研究，二是國內存量流量一致性（SFC）模型的研究現(xiàn)狀，三是我國能源沖擊與宏觀經(jīng)濟波動的重點文獻。

存量流量一致性（SFC）模型是一種以細致而嚴謹?shù)臅嫳磉_關系為基礎的后凱恩斯主義學派結構性宏觀經(jīng)濟學模型，運用國民賬戶中的存量和流量資金表形成社會核算矩陣（social accounting matrix，SAM）來發(fā)展宏觀經(jīng)濟模型，是在20世紀70年代由英國劍橋大學的Godley和美國耶魯大學的Tobin構建的[3]。目前將SFC方法應用于能源經(jīng)濟學研究的國外文獻極少，Ponta 等[4]通過構建自主體（agent-based modeling，ABM）建模-存量流量一致性（SFC） 框架的歐洲共同體宏觀經(jīng)濟模型，研究了可再生能源產(chǎn)能投資的上網(wǎng)電價政策機制對經(jīng)濟的影響，發(fā)現(xiàn)上網(wǎng)電價政策促進了能源行業(yè)的可持續(xù)轉型，提高了投資水平，并且對降低失業(yè)率產(chǎn)生了正向影響。Bovari 等[5]基于Lotka-Volterra邏輯的存量流量一致性方法，將氣候變化的經(jīng)濟影響與私人債務的重要作用結合起來構建宏觀經(jīng)濟模型。發(fā)現(xiàn)如果全世界的碳排放沒有降低，全球平均氣溫高于工業(yè)化前地球表面溫度2 ℃的災難早已發(fā)生。

國內研究目前總體屬于起始階段，根據(jù)目前的公開資料來看，國內學者主要是對后凱恩斯主義學派的理論進行了梳理[6-9]。存量流量一致性模型的文獻概括為“三綜述、三實證”。三篇綜述文獻分別是，柳欣等[10]綜述了SFC主要特征及其在金融危機分析中的應用;張云等[3]將存量流量一致性模型原理和方法與動態(tài)隨機一般均衡模型進行比較分析;陳達飛和邵宇[11]梳理了從流量方法到存量方法，再到存量流量一致性方法的演化邏輯。三篇實證文獻分別是，劉元生[12]使用最基本SFC計算貨幣流通速度; 陳達飛等[13]構建五部門SFC模型，探討財政貨幣政策和企業(yè)微觀措施影響部門杠桿的傳導路徑;溫博慧等[14]采用SFC框架，分析金融機構的資產(chǎn)價格波動。

鑒于目前鮮見采用SFC模型分析能源的中文文獻，特對研究我國能源價格波動與宏觀經(jīng)濟的重點文獻進行了梳理。張恒和王彬[15]結合結構向量自回歸（structral vector autoregression，SVAR）模型和均值波動溢出效應模型，發(fā)現(xiàn)能源與宏觀經(jīng)濟之間存在顯著的雙向溢出效應，但是能源價格沖擊的影響有限，在短期內容易引起宏觀經(jīng)濟波動。楊翱等[16]構建動態(tài)隨機一般均衡（dynamic stochastic general equilibrium，DSGE）模型，發(fā)現(xiàn)短期內的能源價格上漲對產(chǎn)出影響是正向的，但是在長期則是負向的。鄧小樂和孫慧[17]運用省級面板數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)能源消耗與經(jīng)濟增長之間是雙向Granger因果關系，碳生產(chǎn)率與能源消費之間也是雙向Granger因果關系。牟敦果和王沛英[18]發(fā)現(xiàn)在月度水平上，能源價格對宏觀經(jīng)濟具有內生性依賴，內生性的煤炭和石油價格能擴大股市泡沫。隋建利等[19]運用馬爾科夫區(qū)制轉移因果（Markov switching causality，MSC）模型，發(fā)現(xiàn)石油消費與經(jīng)濟增長的關系是非線性的，經(jīng)濟增長提高異質性能源消費。

白俊紅和聶亮[20]在能源效率分析框架面板模型中導入變量環(huán)境，通過基于ε測度的數(shù)據(jù)包絡分析（EMB-DEA）發(fā)現(xiàn)，環(huán)境約束下的能源效率對我國經(jīng)濟發(fā)展具有重要的影響。李剛和黃巍巍[21]基于可計算一般均衡（computerabl general equilibrium，CGE）模型的數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)部門的能源使用效率提高5%，我國總產(chǎn)出在短期提高0.02%、長期提高0.45%。鄭新業(yè)等[22]認為加強對高能耗行業(yè)的管理，是實現(xiàn)我國能耗控制總量目標的關鍵所在。孫葉飛和周敏 [23]、朱幫助等 [24]發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和能源強度，是推動能源消費碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤的主要因素。

從以上三個層面的文獻梳理可以綜合看出，一是后凱恩斯學派的存量流量一致性模型，能夠將資金流、商品流和物質流，整合在會計恒等式的邏輯框架內，契合地分析現(xiàn)實世界中的能源問題和環(huán)境政策等。二是目前的主流建模方法對宏觀經(jīng)濟變量進行建模，沒有考慮存量流量一致性的邏輯分析范式。三是相比其他模型，SFC模型能夠克服傳導機制上的“黑箱”，且不受到理性人假設、完全市場、完全預期和最優(yōu)化行為的約束，可以對宏觀經(jīng)濟部門進一步細分，運用差異化的結構分析方法，將擾動機制內生化，考察部門之間的存量和流量互動，及其對經(jīng)濟周期的波動影響。

相對以往的研究，該研究嘗試從以下三方面進行探索：一是嘗試采用后凱恩斯主義經(jīng)濟學的存量流量一致性（SFC）模型與投入產(chǎn)出表（IO）分析相互結合，來研究我國的能源問題。二是從交易流量和資產(chǎn)負債表角度，顯化金融體系中的貨幣流、實體經(jīng)濟中的商品流及自然環(huán)境中的能源流。三是利用SFC模型進行能源價格加成、能源投入回報（EROI）和能源回彈效應的多角度數(shù)值試驗。

2 我國能源經(jīng)濟的存量流量一致性投入產(chǎn)出（SFCIO）模型構建

2.1 模型的基本框架

為直觀呈現(xiàn)建模的基本思路，繪制了存量流量一致性（SFC）-投入產(chǎn)出表（IO）模型的基本結構圖， 見圖1。下面給出部門、存量、貨幣流量、能源和材料流量的具體說明。

部門：h表示居民部門，g表示政府（銀行機構）部門，企業(yè)分為兩個部門，p表示生產(chǎn)部門，e表示能源部門。每個部門的資產(chǎn)負債表，都是以T型賬戶來表示。

存量：Mh是居民部門的貨幣存量，Mg是由政府（銀行）發(fā)行的貨幣存量，Lp/e是生產(chǎn)部門/能源部門的貸款，Lg是政府（銀行）發(fā)放的貸款，ψp/e是企業(yè)部門的實物存貨。

貨幣流量：Cp/e是居民消費，Gp/e是政府消費支出，Eep是生產(chǎn)部門給能源部門支付的貨幣，Epe是由能源部門給中間品支付的貨幣。Ξp/e是由生產(chǎn)部門給能源部門工人支付的工資，Πp/e是生產(chǎn)/能源部門的利潤分配，T是稅收，rM Mh 是支付給居民部門的利息，rM Lp/e 是由生產(chǎn)/能源部門支付的利息。

能源和材料流量：包括能源、熱量、資源和廢棄物等物理形式。能源：從環(huán)境中提取的能源。熱量：熱排放。資源：從環(huán)境中提取的資源。廢棄物：排放到環(huán)境中的廢棄物，在模型中是隱含的。

2.2 資產(chǎn)負債表矩陣與流量轉移矩陣的構建

從表1來看，居民部門的貨幣存款Mh，與政府發(fā)行的貨幣Mg是相等的，這是因為企業(yè)部門不持有貨幣存款。企業(yè)i的貸款Li，等于存貨Ψi的單位成本，每家企業(yè)的貸款Li合計，等于未給政府（銀行機構）償還的貸款總額Lg。由于經(jīng)濟中的金融資產(chǎn)和負債之和為零，整個模型經(jīng)濟的凈值等于唯一實物資產(chǎn)——存貨的價值。

圖1中所示的流量，也以表2中以流量轉移矩陣中i企業(yè)的一般形式來表示。根據(jù)會計資產(chǎn)負債表的施加約束，表1的資產(chǎn)負債表和表2中的流量轉移矩陣（flow transfer model，F(xiàn)TM），產(chǎn)生模型的一致性，并且可以通過矩陣的行和列的所有加總值來進行驗證。從表2來看，列表示部門預算約束，其和為零，行表示每個金融交易都有一個對手方，其和為零。正值表示流入，負值表示流出，例如居民支付給政府的稅收T，是居民的流出，同時是政府的流入，因此在居民部門的列中出現(xiàn)-T，在政府部門的列中出現(xiàn)+T。在資金賬戶的流動中，流出稱為資金使用，而流入稱為資金來源。

2.3 銀行部門

為簡化模型，假設貸款是按需提供給企業(yè)部門的。模型中有兩種利率，一種是貸款利率rL，即每個生產(chǎn)行業(yè)部門根據(jù)前一時期貸款存量Lit-1向政府支付貸款利息的利率，另外一種是存款利率rM，即政府根據(jù)前一時期貨幣存款存量Mht-1向居民支付貨幣存款利息的利率。

2.4 居民部門

在模型中，居民只持有貨幣存款這一種金融資產(chǎn)，唯一的行為決策是消費。假設居民以稅后工資1-θΞ的確定比例α1，以及貨幣財富Mht-1的比例α2來進行消費，這里θ是稅率?？傁MC是分配給每個企業(yè)所生產(chǎn)消費品的外生向量C0：

居民持有貨幣存量Mh的增加，主要是通過企業(yè)部門支付給居民的工資Ξ=∑iΞi而相應增加的收入流量Y，企業(yè)部門分配給居民的利潤∑iΠi，以及銀行機構支付給居民貨幣存款的利息rMMh（t-1）而實現(xiàn)的。貨幣存量Mh的減少，主要是居民對企業(yè)部門生產(chǎn)商品的消費∑iCi，以及根據(jù)收入Y的常數(shù)比例θ1來繳納稅收T。

2.5 政府部門

假設政府對各部門的名義支出Gi是外生給定的，總支出G=∑iGi。政府的實際支出為：

政府發(fā)行貨幣存量Mg的增加，是通過政府消費∑iGi的流出，未償還貸款存量∑iΔLi增加，以及給貨幣存款支付的利息rMMg（t-1）增加而進行的。它的減少是通過稅收T的流入，以及企業(yè)給貸款支付的利息∑irLLi（t-1）流入而進行的。

根據(jù)轉移流量矩陣（TFM）中的會計一致性，政府發(fā)行的貨幣存量Mg總是等于居民持有的貨幣存量Mh。

2.6 企業(yè)部門

模型中各部門之間的相互聯(lián)系，是通過投入產(chǎn)出表（IO）模型來表示的。具有n個部門的經(jīng)濟體，可描述為具有根據(jù)實物給定的技術系數(shù)a=（aij）的n×n投入產(chǎn)出（IO）矩陣。如果技術系數(shù)aij0，j行業(yè)生產(chǎn)j產(chǎn)品，需要來自i行業(yè)對j行業(yè)的投入品，這樣投入單位是根據(jù)產(chǎn)出j的單位aij來進行生產(chǎn)的。商品價格包括在對角矩陣P中，一般情況下，通過乘以當前價格，可以將實際數(shù)量轉換為名義數(shù)量。

3 參數(shù)校準

基準模型的所有參數(shù)校準結果在表3中給出。居民消費函數(shù)參數(shù)校準主要參考Godley和Lavoie [25]中相近消費函數(shù)設定，并參考甘犁等[26]研究我國家庭高儲蓄問題時的計算結果，分別設定居民消費函數(shù)中的稅后工資權重參數(shù)α1和財富收入權重參數(shù)為0.8和0.2。作者根據(jù)2002—2017年的我國投入產(chǎn)出表數(shù)據(jù)，計算出表3中的投入-產(chǎn)出系數(shù)矩陣。

綜合王燕武等[27]基于動態(tài)隨機一般均衡模型（DSGE）的校準結果，呂風勇[28]基于制造業(yè)上市公司數(shù)據(jù)，張濤等[29]基于央行5 000戶企業(yè)存貨指數(shù)的計算結果，設定局部調整加速器模型參數(shù)β為0.85和γ為0.5。結合鄧曉蘭等 [30]和王娟 [31]的研究結論，并基于2010—2018年我國的財政支出統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算，確定政府消費支出 Gp=50，以及設定Ge=0。根據(jù)2002—2012年我國投入產(chǎn)出表數(shù)據(jù)，計算得到部門消費 C0p=0.95和C0e=0.05。

根據(jù)汪鋒和劉辛 [32]以及李曉萍和陳侃 [33]的研究結論，確定個體加成φp=0.35和φe=0.15。根據(jù)央行發(fā)布的人民幣存貸款基準利率表，確定存款利率為rM=0.025，貸款利率為rL=0.045。參考梁紅梅和張衛(wèi)峰[34]、劉柏惠等[35]的稅率估算，確定稅率θ為0.5。

4 宏觀經(jīng)濟對能源沖擊的響應

4.1 能源價格沖擊

將能源加成φe從0.15上升到0.5，數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)其將導致能源價格上漲。圖2是從模型穩(wěn)定性分析所計算的不動點，來初始化模型，橫軸表示能源加成外生增加的時間。圖2左圖顯示，能源消費減少導致需求減少，而需求減少又推動了工資下降，進而使得總消費減少。圖2左右圖的上半部分，政府名義支出保持不變，而下半部分則采用價格通脹。圖2右圖顯示，由能源加成上升而導致的價格上漲和實際需求隨著時間的演變，出現(xiàn)明顯的暫時性下降，只有在政府名義支出不變的情況下，這種下降才是永久性的。

4.2 能源投入回報

研究能源強調當前的重要性，即“能源投入回報”（energy return on investment，EROI），為獲得可用能源除以開采和加工該能源所需的能源數(shù)量 [36]。EROI要考慮進行制造、安裝和維護能源轉化系統(tǒng)所需要的能源。計算EROI有不同方法 [37]，Weilss等[38]提出一個簡單公式， 用R表示EROI能源來源是可用能源ER，與在生命周期內需要所有投入能源EI，使這個可用能源的資源回報之間的比例如式（32）：

4.3 能源回彈效應

從圖4來看，左圖顯示生產(chǎn)和能源兩個部門的生產(chǎn)相對變化，能源部門的生產(chǎn)在下降，而生產(chǎn)部門的生產(chǎn)在增加。圖4右圖顯示了實際需求、普通商品和能源商品價格隨著時間的演變情況?？梢钥吹侥茉聪M的暫時性減少，接近技術進步節(jié)能的50%，但是整個經(jīng)濟的回彈效應，隨后消費增加，實際需求增加了4.6%。能源部門的產(chǎn)量下降32.9%，而生產(chǎn)部門的產(chǎn)量增加2.9%。因此模型經(jīng)濟中，能源效率提高的總回彈效應，模擬計算為0.5-0.3290.5×100=34.2%。根據(jù)邵帥等[42]估計，實際經(jīng)濟系統(tǒng)的總回彈效應約為25%～40%，馮烽[43]測算為17.91%，周勇和林源源 [44]測算為30%～80%，劉宇等 [45]測算為9.6%～29.9%。該文SFC模型對能源回彈效應的數(shù)值模擬計算結果，與我國實際經(jīng)濟系統(tǒng)的總回彈效應是比較相符的。

5 結論與政策建議

該研究提出存量流量一致性投入產(chǎn)出（SFC-IO）分析框架的建模方法，把經(jīng)濟和環(huán)境作為統(tǒng)一的宏觀經(jīng)濟-生態(tài)系統(tǒng)來進行研究，同時對金融體系中的貨幣流、實體經(jīng)濟中的商品流及自然環(huán)境中的能源流，進行數(shù)值模擬分析，從后凱恩斯主義宏觀經(jīng)濟學的角度來研究我國的可持續(xù)發(fā)展問題。數(shù)值實驗的主要發(fā)現(xiàn)如下。

（1）能源價格加成上升將導致能源價格上漲，能源消費減少導致需求減少，而需求減少又推動了工資下降，進而使得總消費減少。與從金融和貨幣生產(chǎn)中抽象出來的許多新古典主義模型，不能很好地解釋實際需求下降的困境相比， SFC模型模擬發(fā)現(xiàn)，通過IO表部門之間的相互聯(lián)系，乘數(shù)效應發(fā)揮著顯著的作用，放大了由于能源價格沖擊而導致的經(jīng)濟衰退的負面影響。

（2）能源投入回報（EROI）上升使得能源部門的中間投入增加。隨著能源價格上漲，居民對能源的相對消耗也在增加，由于部門之間的相互關聯(lián)，導致價格上漲，向居民和政府銷售的能源和產(chǎn)品數(shù)量下降，但這兩個部門的總產(chǎn)量增加，導致中間產(chǎn)品在總產(chǎn)量中所占的比例更大，導致能源總消耗增加，最終需求下降。

（3）模擬計算出我國能源效率提高的總回彈效應為35%，發(fā)現(xiàn)通過技術進步，使得能源消費節(jié)省水平提高50%，但是通過回彈效應模擬，發(fā)現(xiàn)能源消費總量并沒有預期減半，實際上會導致能源消費增加。普通品價格下降4.2%，能源品價格下降12.4%，使得能源投入減少，導致普通產(chǎn)品價格下降，導致直接的回彈效應。

基于研究結果提出相應的政策建議：①面向未來的能源發(fā)展戰(zhàn)略不能僅僅著眼于客觀因素，還要著眼于技術進步、著眼于發(fā)展潮流和發(fā)展大勢。②要深入貫徹落實能源安全新戰(zhàn)略，筑牢我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的能源根基。③重點發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，推進國際能源合作等為核心目標，強化協(xié)調統(tǒng)一、透明順暢的管理機制。

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