基于DSGE的交通基础设施对中国经济的影响.pdf
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1、基于 DSGE 的交通基础设施对中国经济的影响吴帆帆,魏峰(安徽大学 大数据与统计学院,安徽合肥230601)摘要一直以来,研究表明交通基础设施和实体经济存在联系。通过构建了一个包含交通部门的封闭经济 DSGE模型,来探究交通基础设施冲击对宏观经济变量的动态影响,了解传导机制和重要性。研究结果表明,交通基础设施冲击是影响中国经济的重要因素,它在很大程度上解释了劳动和基础设施资本存量的波动,对产出和投资波动也有一定的贡献率。交通基础设施主要通过劳动和基础设施资本存量进而影响宏观经济。脉冲响应分析发现,交通基础设施冲击使得产出、消费、投资和交通基础设施资本存量迅速出现大幅增长后逐渐下降重新达到均衡
2、。交通基础设施能够短期促进经济增长。基于结论,短期增加就业和促进经济增长可以采取建设交通基础设施的手段。关键词交通基础设施;外生冲击;经济增长;动态随机一般均衡模型中图分类号F512.7文献标识码A文章编号1009-6043(2023)10-0125-05作者简介吴帆帆(1997),女,安徽铜陵人,硕士研究生,研究方向:宏观经济统计;魏峰(1974),女,安徽宿州人,副教授,博士,研究方向:经济统计。一、引言与文献综述交通业是中国国民经济中基础性、服务性和战略性的产业。中国经济快速发展的过程中的一个显著的特征是超过经济发展水平的基础设施水平。近期,国务院印发“十四五”现代综合交通运输体系发展规
3、划,到 2035年,构建高质量综合立体交通网,基本建成交通强国,打造美好中国1。对中国的经济发展进行解释时,很多学者认为交通基础设施是重要的影响因素。政府增加了对交通基础设施的投资,有效扩大了国内需求,促进了经济的发展。因此交通基础设施对经济的具体影响是一个值得研究的主题。早期,关于交通基础设施对经济的研究主要以定性为主。20 世纪 80 年代后,更多地采用定量分析。Aschauer采用时间序列模型验证了政府对基础设施减少会阻碍社会经济的发展2。张镝和吴利华运用误差修正模型和Granger 因果关系检验表明中国交通基础设施和经济增长短期内动态均衡,长期上均衡3。刘勇发现从总体上看公路水运固定资
4、本存量对区域经济增长起着正向作用4。刘生龙和胡鞍钢根据巴罗类型的增长模型并模型分解发现交通基础设施对中国的经济增长存在显著的正向促进作用5。根据已有研究,部分认为两者之间存在单向因果关系,另外一部分认为两者之间存在双向因果。此外,还有一些学者考虑到交通基础设施与经济之间更加复杂的联系。刘生龙和胡鞍钢在引力方程上引入交通变量,研究证明改善交通基础设施更加促进了区域经济一体化6。张勋和王旭等人使用中介效应模型,证明交通基础设施通过三种路径影响企业库存来促进经济增长7。郭广珍、刘瑞国和黄宗晔构建了影响生产和消费的交通基础设施增长模型,发现道路和道路基础设施投资通过消费效应间接推动了经济增长8。马光荣
5、、程小萌和杨恩艳发现高铁开通使得资本流动障碍降低,促进城市间资本流动,但是在方向上具有不对称性9。总的来说这些研究表明,交通基础设施通过影响全要素生产率、区域一体化、消费效应以及资本流动等因素进一步影响经济。通过以上分析发现,大部分研究主要是静态的研究,交通基础设施使用交通基础设施投资额存在一定的偏差,使用实物形态的变量具有现实意义。本文构建了一个包含交通部门的封闭动态随机一般均衡(DSGE)模型,交通基础设施变量引入 DSGE 模型作为外生冲击,动态地分析交通基础设施对中国经济的影响。交通部门作为一个独立的部门,同时考虑到交通对家庭部门和企业部门的效用,将微观分析和宏观分析相结合。二、DSG
6、E 模型DSGE 模型主要用于研究各种不同的外生随机冲突对经济体系的影响。本文引入交通基础设施冲击,并将交通运输行业从经济体系中分离出来成为一个独立的部门,构建一个包含家庭部门、企业部门和交通部门的三部门的封闭经济体,最后定义一般均衡。(一)交通基础设施变量交通基础设施是基础设施中最常见且比较重要的一种。交通基础设施的度量方法有很多,本文选取铁路、公路、水路和管道四种运输基础设施数据,综合数据的可获第 2023年第10 期(总第 566 期)商业经济SHANGYE JINGJINo.10,2023Total No.566125-得性和完整性,准确反映交通基础设施情况和经济有较强的相关性,把四种
7、交通基础设施各自的年货运量与总的年货运总量作为权重,对四种交通基础设施的营业里程加权,得到交通基础设施的指标,计算公式如下:T=Th*NhN蓸蔀+Tr*NrN蓸蔀+Ts*NsN蓸蔀+Tp*NpN蓸蔀(1)其中,T 为交通基础设施变量,Th为铁路营业里程,Nh为铁路年货运量,Tr为公路营业里程,Nr为公路年货运量,Ts为内河航运营业里程,Ns为内河航运营年货运量,Tp为管道营业里程,Np为管道年货运量。(二)模型构建考虑一个引入交通基础设施冲击的家庭部门、企业部门和交通部门的经济。1.家庭部门经济体中存在着无数个无限寿命的同质家庭,这些家庭消费最终产品,并且提供劳动力。这些家庭从消费商品中获得正
8、效用,在提供劳动时获得负效用10。交通基础设施不断发展,为家庭成员出行提供多种选择,节约时间,使得出行更加便利。这与传统模型中的消费和闲暇时间提供的效用有所区别。因此,本文单独引入交通基础设施。家庭部门的决策问题是在有限资源约束条件下,选择自己的消费、劳动时间和交通基础设施,来寻求效用最大化。在 t 时刻,家庭部门需要的最大化其跨期效用函数如下:(2)其中,茁(0,1)是跨期贴现因子,Ct是第 t 时刻家庭部门的实际消费,Lt是第 t 时刻家庭部门提供的劳动,Tt是第 t 时刻交通基础设施情况,滓 为消费的跨期替代弹性的倒数,渍 为劳动供给弹性的倒数,浊 为家庭效用函数对交通基础设施的偏好程度
9、。同时,家庭部门的预算约束条件如下:Yt=Ct+It+Tt(3)其中,It是第 t 时刻家庭部门的投资支出。在永续盘存法下,资本积累过程如下:Kt+1=(1-啄)Kt+It(4)其中,Kt和 Kt+1是第 t 时刻和第 t+1 时刻的资本存量,啄 为资本折旧率。2.企业部门完全竞争的最终产品生产企业通过出售生产的最终产品来最大化利润。对企业来说,交通基础设施的发展促进了人员和商品的交流,使得知识和技术传播;交通基础设施的发展提高了区域的通达性,使得运输成本不断降低,将交通基础设施作为最终产品生产过程中的一种生产要素引入企业部门。最终,设定最终品厂商生产函数如下:(5)其中,Yt是第 t 时刻企
10、业总产出,At是第 t 时刻技术冲击,Lt是第 t 时刻劳动力,Kit是第 t 时刻除交通基础设施外的资本存量,Tt是第 t 时刻交通基础设施,琢 是产出的劳动投入弹性,酌 是产出的资本投入弹性,子 是产出的交通基础设施弹性。第 t 时刻资本存量包含交通基础设施的资本存量和除交通基础设施之外的资本存量,即Kt=Kit+Kjt,Kjt第 t 时刻交通基础设施的资本存量。因为规模报酬不变的性质,有。At为技术冲击,其对数服从如下随机过程:(6)其中,籽A是相邻两期技术冲击相关系数,着At为随机误差项。企业部门的生产成本为:WtLt+RtKt,Wt为单位劳动所获得的实际工资,Rt为利率。企业部门在约
11、束条件下,追求利润最大化,利润最大化的目标函数如下:将总产出带入,可得到最终目标函数。3.交通部门交通部门作为一个公共基础部门从经济体中独立出来,成为与家庭部门和企业部门并列的第三个部门。交通部门具有资本密集型和资源密集型部门的特征,其部门产出与土地投入量和交通运输资本存量紧密相关,选取资金和土地作为生产要素投入,则其部门产出公式如下:Tt=KjtGt(7)其中,Tt为第 t 时刻交通部门产出,Gt为第 t 时刻投入交通部门的土地。Tt为交通基础冲击,其对数服从如下随机过程:(8)其中,籽T是相邻两期交通基础设施冲击相关系数。4.均衡系统整个经济系统的均衡定义是各个经济主体在给定的初始状态和预
12、算约束的条件下实现最优化。在完全竞争的条件下,家庭部门在约束条件下效用最大化,企业部门在约束条件下利润最大化,各个市场均出清。系统均衡需要计算变量序列,使其满足均衡路径的条件,因此本文的经济体由 11 个内生变量来刻画,需要 11 个方程来计算均衡,刻画经济的方程组由下式构成:(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)商业经济第 2023 年第 10 期SHANGYE JINGJINo.10,2023126-通过最优化得到一组非线性方程组,无解析解。其中(9)(12)是一阶条件,(13)是生产函数,(14)是家庭部门预算约束,(15)是资本累积过程,
13、(16)是资本存量,(17)是交通部门产出,(18)和(19)是技术和交通基础设施冲击。三、模型结构参数校准与估计(一)参数校准根据已有文献 DSGE 模型的参数赋值的方法有很多种,大部分文献将校准和估计相结合111213。本文选取中国 1978 年至 2020 年的数据作为研究样本,社会总产出数据来自中国统计年鉴中国内生产总值的年度数据,并根据 1978 年的国内生产总值定基指数进行调整。资本存量数据根据单豪杰研究中所用的永续盘存法对中国历年的社会资本存量进行估算14。本文社会资本存量分为交通基础设施资本存量和其他资本存量由于统计年鉴从2003 年开始对固定资产投资进行分行业统计,因此无法得
14、到两者占社会总资本存量的比例。从已有数据可知,交通基础设施资本存量占比在 8%12%之间波动,并且根据均值,交通基础设施资本存量占比的校准值取 10%,其他社会资本存量占比取 90%。模型中的时间单位为年份。参照已有文献,家庭部门的贴现因子 茁 对于年份数据采用的典型数值为 0.97。根据康立和龚六堂的研究,消费的跨期替代弹性的倒数 滓的取值为 2,劳动供给弹性的倒数 渍 的取值也为 215。根据周伊威对交通基础设施偏好的校准,浊 的取值为 1.516。根据单豪杰的方法对资本存量进行估算,资本折旧率 啄的取值为 10.960%17。各投入要素的系数使用多元线性回归分析的系数进行估计,厂商部门生
15、产函数使用规模报酬不变的柯布道格拉斯生产函数,对 琢,酌,子 三个弹性系数进行标准化,得到的估计值分别为 0.417,0.428 和0.155。根据均衡系统中的方程,并且根据中国 1978 年至2020 年的经济数据计算,资本回报率的稳态值 R 取值为0.172。根据中国统计年鉴中的 1978 至 2020 年的失业率计算得到平均失业率为 0.035,劳动力供给稳态值 L 取值为 0.965。技术冲击稳态值 A 的取值为 1,根据规模报酬不变的柯布道格拉斯生产函数,以及上文中,对 琢,酌,子 三个弹性系数的值,可得到技术冲击对数值,再根据技术冲击一阶自回归过程,相关系数为 0.999,随机误差
16、为 018。交通基础设施冲击稳态 T 的取值为 1,一阶自回归的相关系数 0.984,随机误差为 0。(二)贝叶斯估计贝叶斯估计方法需要先知道待估参数的先验分布。借鉴文献,并根据跨期消费弹性的倒数和交通基础设施偏好系数的值落在 0 到正无穷上,故假设跨期消费弹性的倒数服从均值为 2,标准差为 0.5 的伽玛分布。交通基础设施偏好系数服从均值为 1.5,标准差为 0.5 的伽玛分布。劳动供给弹性的倒数服从正态分布,均值为 2,标准差为 0.519。对于技术冲击和交通基础设施冲击的 AR(1)系数一般在 0 到 1 的区间上,假定它们的均值服从均值为 0.95,标准差为 0.04 的贝塔分布。对于
17、标准差,假设服从均值为 0.1 的逆伽玛分布20。表 2 列出了参数的先验分布和后验估计结果。从表中的估计结果可知,大部分待估参数的后验均值和先验均值存在的差异不大,并且其 90%的后验置信区间和其相应的先验置信区间的差异不明显,说明估计所使用的数据包含待估参数真实值的信息,估计结果是稳健的。重点关注参数 浊 和 籽T,其中交通基础设施偏好系数的估计值为 1.659,90%的置信区间为 1.115,2.165,显著不为零,说明引入交通基础设施对整体经济产生影响。交通基础设施影响消费和投资进一步影响产出。交通基础设施冲击一阶自回归中的相关系数的估计值为0.944,90%的置信区间为0.896,0
18、,994,显著不为零且数值较大,说明交通基础设施冲击具有较强的持续性。四、模型结果分析(一)交通基础设施的贡献为了解释交通基础设施中国经济波动的影响,分析不同冲击对宏观经济变量的影响,根据参数校准和贝叶斯估计结果,通过数值模拟,确定不同冲击对主要宏观经济变量波动的贡献率。从表 3 中看出交通技术冲击和技术冲击对中国经济的不同方面产生影响。这两种冲击在解释总产出、消费、投资、基础设施资本存量和劳动波动方面有所差异。同时存在两种冲击时,交通基础设施冲击对产出波动的解释能力较弱,通过交通部门间接影响其他部门,对其他部门的产出影响较小。交通基础设施冲击没有改变生产力,仅改善了商品运输过程。交通基础设施
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