[學(xué)習(xí)]投入產(chǎn)出分析法及其應(yīng)用研究

1、1,投入產(chǎn)出分析法及其應(yīng)用研究,Input-Output Analysis（投入產(chǎn)出分析）Interindustry Analysis(Interindustry Economics)（產(chǎn)業(yè)關(guān)連經(jīng)濟(jì)學(xué)）,,,Input--Output Table（國內(nèi)產(chǎn)品交易表）,Xij,Xi,產(chǎn)出分配式 ：Xi = Σ Xij＋ Yi

2、 j投入結(jié)構(gòu)式 ： Xj = Σ Xij＋ Vj i,(家計消費、投資、出口、政府支出),薪資、盈餘、折舊、稅,產(chǎn)出分配,投入結(jié)構(gòu),,,Input-Output Table(包含進(jìn)口）產(chǎn)品總交易表,（國內(nèi)產(chǎn)出＋進(jìn)口）,≠,Input-Output Table（包含進(jìn)口）國內(nèi)產(chǎn)品交易表＋進(jìn)口,GDP ＝14＋

3、22＋33 ＝ 18＋26＋35＋8－18,Input--Output Table（國內(nèi)產(chǎn)品交易表）,Xij,Xi,產(chǎn)出分配式 ：Xi = Σ Xij＋ Yi j投入結(jié)構(gòu)式 ： Xj = Σ Xij＋ Vj

4、 i,(家計消費、投資、出口、政府支出),薪資、盈餘、折舊、稅,產(chǎn)出分配,投入結(jié)構(gòu),,,Selling Sectors,Purchasing Sectors,AgricultureIndustryServicesAgriculture0.2780.1620.045Industry0.1110.1080.068Services0.1670.0540.023Final Payme

5、nts0.4440.6760.864Total 1.0001.0001.000,,,,Define 投入係數(shù): aij=Xij / Xj,Direct Requirements Table,Xi ＝ Σ Xij＋Yi,Xi ＝ Σ aijXj＋Yi,8,,,Xi ＝ Σ aijXj＋Yi j,X = AX + Y,AgricultureIndustryServices

6、Agriculture1.4460.2680.085Industry0.1991.1630.090Services0.2580.1101.043 ________________________________________________ Total (output impact)1.9031.5411.218,Total Requirements T

7、able,B=[bij]n x n bij：滿足j 產(chǎn)業(yè)最終需求一單位所需 i 產(chǎn)業(yè)部門之總投入 量。（向後關(guān)連效果，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出帶動效果）,X = (I-A)-1 Y = BY,產(chǎn)業(yè)部門關(guān)聯(lián)逆矩陣,,△X = (I-A)-1 △Y = B△Y,i,j,9,X = (I-A)-1 Y = BY,△X = (I-A)-1 △Y = B△Y,E=eX = e(I-A)-

8、1 Y = eBYe = 產(chǎn)業(yè)每單位產(chǎn)值能源投入係數(shù)向量,產(chǎn)業(yè)每單位產(chǎn)值勞動力投入係數(shù)向量,產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值污染排放係數(shù)向量,△ E=e△X = e(I-A)-1 △Y = eB△Y,直接經(jīng)由產(chǎn)出變化造成之影響：E= e B*△X,修正原始B矩陣 為 B*,產(chǎn)業(yè)每單位產(chǎn)值附加價值係數(shù)向量,向前關(guān)連效果（產(chǎn)業(yè)推動效果）,Define 分配係數(shù): sij=Xij / Xi,i,j,Xj ＝ Σ Xij＋Vj

9、 i,Xi ＝ Σ sijXj＋ Vj i,Define 分配係數(shù): sij=Xij / Xi,X = V (I-S)-1 = V G,△X = △V (I-S)-1 = △ V G,△X = △ X G *,修正原始G矩陣 為 G*,G=[gij]n x n gij： i 產(chǎn)業(yè)原始投入變動一單位造成 j產(chǎn)業(yè)部門之產(chǎn)出影

10、 響。（向前關(guān)連效果，產(chǎn)業(yè)投入推動效果）,12,案例：國內(nèi)鋼鐵業(yè)擴廠效益分析,鋼鐵產(chǎn)業(yè)關(guān)連性圖,,,,初鋼及生鐵,鋼鐵初級製品,鋼鐵初級製品下游用戶,帶動效果,乘數(shù),19,一般能源問題之應(yīng)用研究,1.了解並比較各產(chǎn)業(yè)能源密集度及CO2排放密集度 的變化情形2.分解影響能源需求及其結(jié)構(gòu)變化之因素，並分 析這些因素對CO2排放的影響3.了解過去一些經(jīng)濟(jì)及能源政策對能源需求及CO2 排放的影響,E=eX

11、= e(1-A)-1 Y = eBY,Overview of Community Economic System,Energy,CO2,Inputs,Inputs,E=eX = e(1-A)-1 Y = eBY,CO2,CO2,21,能源供給、需求與二氧化碳排放關(guān)係圖,能源轉(zhuǎn)換示意圖,,初級能源,最終能源使用,次級能源,煤,天然氣,水力,核能,再生能源,石油,石油產(chǎn)品,電,家計單位產(chǎn)業(yè)使用,,,,,,,,,,,,,,,,CO2,

12、CO2,CO2,CO2,22,Input-Output Transactions for the Economy(量值混合表）,,,,,,23,Technical Coefficients and Leontief Inverse,,24,民國88年直接能源投入係數(shù),,25,民國88年總（直接＋間接）能源及CO2密集度,單位：103 千卡/百萬元、公噸碳/百萬元,,26,,,,,能源價格變動對產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本之影響,27,國 內(nèi) 開

13、放 式 投 入 產(chǎn) 出 表（包含進(jìn)口）,,28,,,,energy import coefficient for each sector by fuel type K,input coefficient matrix,= value added coefficient matrix,Where,能源價格變動對產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本之影響,Xj = PjQj 令,將上式各項除以 Xj,相對價格變化,無

14、法計算價格，只能分析價格變化之影響,民國90年各部門石油煉製品及電力占總成本的比例,,民國90年各部門石油煉製品及電力占總成本的比例,,以小至大排序,34,,,,,能源消費變動影響因素分析是什麼原因造成總能源消費的增加？是什麼原因造成CO2排放量的增加？,35,臺灣地區(qū)產(chǎn)業(yè)部門能源消費與二氧化碳排放趨勢,單位︰109仟卡,●問題：是什麼因素造成能源需求增加63％？ 過去政府的節(jié)能措施是否具成效？,36,探討各類投入因素或產(chǎn)品需求變化

15、影響因素的分析方法一般可區(qū)分為因素分解法與一般均衡分析法兩大類。因素分解法具有易於操作、較少資料需求、與適於跨國比較等特色，且其涵義明確，實務(wù)分析應(yīng)用性高，但欲探索產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動背後的趨動力(driving forces)，卻有力有未逮之憾。一般均衡分析法則具有解釋能力廣泛的優(yōu)點，對於釐清經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變動背後交錯複雜的機制，一般均衡分析法則為非常適用的分析工具。,37,,能源需求影響因素經(jīng)濟(jì)分析法分類,38,,因素分解法（或要素分解法

16、）：上式取微分即可得能源結(jié)構(gòu)效果、能源密集度效果、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效果、經(jīng)濟(jì)成長效果、及交叉效果等。Fijt = t時間內(nèi)I產(chǎn)業(yè)第J種能源使用量Eit = t時間內(nèi)I產(chǎn)業(yè)總能源使用量Oit = t時間內(nèi)I產(chǎn)業(yè)國內(nèi)生產(chǎn)值（或value added） Gt = t時間內(nèi)國內(nèi)生產(chǎn)總值（或GDP）●,,,39,結(jié)構(gòu)分解分析法,Hudson and Jorgenson (1974)： 以二次對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)利用古典經(jīng)濟(jì)理論分析中間部門的能

17、源需求，其將生 產(chǎn)要素投入?yún)^(qū)分為四大類，分別為資本(K)、勞動(L)、能源(E)、及其他物 料投入(M)，通常以KLEM表示之。 然後再將每一總合要素再行拆解為諸多要素的集合，譬如能源一項係由煤碳、石油、天然氣、電力等子項組合成， 此種生產(chǎn)函數(shù)包含二個層次(two-tier)，一為只針對四個總合要素的生產(chǎn)函數(shù)關(guān)係，另一則為針對各總合要素內(nèi)子要素間的生產(chǎn)函數(shù)關(guān)係。 此生產(chǎn)函數(shù)主要在求取各類替代彈性，在

18、依彈性值探討衝擊影響。 KLEM I-O架構(gòu)(Chen & Rose,1991, Energy Journal): 與前述相同,40,二階的KLEM I-O生產(chǎn)函數(shù),基本上，二階的KLEM I-O 生產(chǎn)函數(shù)除具有一般新古典經(jīng)濟(jì)學(xué)生產(chǎn)函數(shù)所具有之恆大於零、二次可微分與準(zhǔn)凸向原點的限制之外，亦有「同位可分割性」(homothetic separability)的假設(shè)。根據(jù)「可分割性」(separablility)的假

19、設(shè)， 1.四個總合要素間的投入比例與各個總合要素內(nèi)所有子要素投 入比例無關(guān)，即是資本(K)、勞動(L)、能源(E)、及其他物料投入(M)之間 的關(guān)係與能源內(nèi)部各種能源投入間的關(guān)係無關(guān)。 2.總合要素間的替代效果並不會影響某一總合要素內(nèi)所有子要 素的投入比例 3.某一總合要素內(nèi)子要素間的替代效果，亦不會影響到四個總 合要素間的投入比例?！竿弧?homothetic)的假設(shè)

20、係指此生產(chǎn)函數(shù)之?dāng)U張路徑(expansion path)為一直線，亦即產(chǎn)出規(guī)模的擴大不會影響投入結(jié)構(gòu)。,41,,KLEM I-O Model,,,,,Energy,Labor,,,A,B,Q2,C,.,Q1 to A: 總合要素替代 (E與L的替代)A to B: 進(jìn)口替代B to C: 最終需求變動C to Q2: 技術(shù)變動,Top-tier effects,,,,,Gas,Coal,,,

21、,a,C,b,c,Bottom-tier effects,q1 to a: 能源間的替代a to b:總合要素替代 (E與L的替代)b to c: 進(jìn)口替代誘發(fā)能源消費c to d: 最終需求誘發(fā)能源消費d to q2:技術(shù)進(jìn)步(能源節(jié)約),.,.,.,.,Q1,.,,.,,,,,.,E1,Ea,Eb,Ec,E2,.,.,,.,q1,d,q2,42,,,,,最終需求變動效果,X = (1-A)-1 Y = B

22、Y兩期間之產(chǎn)出變動：△X = (1-At)-1 Yt － (1-At-1)-1 Yt-1 = (1-At-1)-1 Yt － (1-At-1)-1 Yt-1 (1-At)-1 Yt － (1-At-1)-1 Yt,技術(shù)變動效果,如何處理勞動與資本變動效果？如何處理進(jìn)口替代效果？,43,開 放 式 與 封 閉 式 投 入 產(chǎn) 出 表,,,,44,,,,,最終需求變動效果,△X =

23、 (1-At)-1 Yt － (1-At-1)-1 Yt-1 = (1-At-1)-1 Yt － (1-At-1)-1 Yt-1 (1-A*t)-1 Y*t － (1-A*t-1)-1 Y*t,技術(shù)變動效果,Closed I-O Model,Open I-O Model,勞動與資本變動效果之處理,45,將原始方程式 （不含進(jìn)口） X = AX + Y 轉(zhuǎn)換成包含進(jìn)

24、口的方程式 X ＋ 進(jìn)口 = AX ＋ F轉(zhuǎn)換後： X = AX －MAX ＋ F － MF ＋ EXA = 總投入係數(shù)矩陣M＝總投入係數(shù)中之進(jìn)口比例矩陣M＝最終需求中之進(jìn)口比例矩陣F＝不包含出口之最終需求EX ＝ 出口X = (I – (I – M)A)-1 Y = = (I – (I – M) A)-1 ( (I – M)F + EX ),,,進(jìn)口替代效果之處理,,D

25、ecomposition of change in energy structure Source Estimating equations國內(nèi)需求成長效果 △E1 = CBt-1 Rt-1 Gt-1 Rft-

26、1 Fdt - CBt-1 Rt-1 Gt-1 Rft-1 Fdt(t-1)最終需求結(jié)構(gòu)變動效果 △E2 = CBt-1 Rt-1 Gt-1 Rft-1 Fdt(t-1) - CBt-1 Rt-1 Gt-1 Rft-1 Fd(t-1)最終需求進(jìn)口替代效果 △E3 = CBt-1 Rt-1 Gt-1 Rft Fdt - CBt-1 Rt-1 Gt-1 Rft-1

27、Fdt出口成長效果 △E4 = CBt-1 Rt-1 Gt-1 Ext - CBt-1 Rt-1 Gt-1 Ext(t-1)出口結(jié)構(gòu)變動效果 △E5 = CBt-1 Rt-1 Gt-1 Ext(t-1) - CBt-1 Rt-1 Gt-1 Ext不同能源間替代效果（直接） △E6 = CBt(t-1)

28、Rt-1 Gt-1 Yt - CBt-1 Rt-1 Gt-1 Yt不同能源間替代效果（間接） △E7 = CBt(t-1) Rt-1 GEt(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt-1 Gt-1 Yt投入原料替代效果 △E8 = CBt-1 Rt-1 GMt(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt-1 Gt-1 Yt替代效果之交叉效果

29、 △E9 = CBt-1 Rt-1 GMt(t-1) Yt - CBt-1 Rt-1 Gt-1 YtKLEM替代效果 △E10 = CBt(t-1) Rt-1 G(KLEM)t(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt-1 GEt(t-1)Mt(t-1) Yt中間投入之進(jìn)口替代效果 △E11 = CBt(t-1) Rt G(KLEM)t

30、(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt-1 G(KLEM)t(t-1) Yt資本投入技術(shù)變動效果 △E12 = CBt(t-1) Rt GKt(LEM)t(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt G(KLEM)t(t-1) Yt勞力投入技術(shù)變動效果 △E13 = CBt(t-1) Rt GLt(KEM)t(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt-1 G

31、(KLEM)t(t-1) Yt能源投入技術(shù)變動效果（直接） △E14 = CBt Rt Gt(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt-1 G(KLEM)t(t-1) Yt能源投入技術(shù)變動效果（間接） △E15 = CBt Rt GEt(KLM)t(t-1) Yt - CBt Rt G(KLEM)t(t-1) Yt製程技術(shù)變動效果 △E16 = CBt(t-1) Rt GM

32、t(KLE)t(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt G(KLEM)t(t-1) Yt技術(shù)變動效果之交叉效果 △E17 = CBt Rt GEt(KLM)t(t-1) Yt - CBt(t-1) Rt G(KLEM)t(t-1) Yt,47,KLEM I-O效果分層樹,48,,能源消費變動影響因素之經(jīng)濟(jì)意義,49,KLEM I-O拆解的過程中，面臨路徑選擇、或殘差項歸屬的問題，理論上並無最佳路徑存在，

33、但任何的分解順序皆可藉由嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f明，而獲得具一致性的結(jié)論。,50,二氧化碳排放係數(shù),資料來源：(1)楊任徵、蔡政修，2001。 (2)IPCC, 1996。,51,實證結(jié)果 ---產(chǎn)出效果(民國78-88年),單位：％,註：表中數(shù)字係各效果所造成的變動(b-a)除以基期的水準(zhǔn)(a); ((b-a)/a)*100%,52,,替代效果(民國78-88年),,單位：％,註：表中數(shù)字係各效果所造成的變動(b-

34、a)除以基期的水準(zhǔn)(a); ((b-a)/a)*100%,53,技術(shù)變動效果(民國78-88年),,,單位：％,註：表中數(shù)字係各效果所造成的變動(b-a)除以基期的水準(zhǔn)(a); ((b-a)/a)*100%,●能源投入技術(shù)變化效果 可視為 能源節(jié)約效果,54,實證結(jié)果,能源消費與二氧化碳排放之各項效果量(民國78-88年),註︰-表此項效果不存在。,55,能源消費與二氧化碳排放各項效果之百分比(民國78-88年),註︰a表數(shù)值小於0.5

35、。,單位︰%,56,因應(yīng)CO2減量我國能源節(jié)約與CO2減量目標(biāo)之檢討分析,57,X = (I-A) -1YE = e X = e (I-A) -1Y e ＝能源投入係數(shù)CO2排放量變化＝c?△E 根據(jù)前述結(jié)構(gòu)分解模式概念推估各項情境，瞭解全國能源 會議所做因應(yīng)策略之可能成效。,我國2020年能源節(jié)約與CO2減量目標(biāo)之檢討分析,58,未來經(jīng)濟(jì)成長率預(yù)測值,單位：%,註 * ：表實際值。資料來源：能

36、源委員會，能源政策白皮書(1998)； 臺綜院，2001年10月。能源節(jié)約率：全國能源會議(高) ：1997～2010 每年1.2％，2010～2020每年1.0％。 本 研 究（低）： 2000～2010每年0.8%；2010～2020每年0.5%,59,1996臺灣及日本整體產(chǎn)業(yè)及製造業(yè)實質(zhì)GDP比較,單位：(%),資料來源：中華民國1996投入產(chǎn)出表，

37、日本1995投入產(chǎn)出表。,60,各情境2020年產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值及生產(chǎn)毛額價值變化比較,單位：(%),資料來源：1996：中華民國國民1996投入產(chǎn)出表。 I ： 參照日本最終需求結(jié)構(gòu)調(diào)整後之結(jié)果。 II： 參照日本產(chǎn)業(yè)投入係數(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整後之結(jié)果。 III：參照臺電負(fù)載預(yù)測9007案產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)毛額結(jié)構(gòu)調(diào)整後之

38、結(jié)果。 IV：參照臺電負(fù)載預(yù)測9007案產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)毛額結(jié)構(gòu)調(diào)整後，再依據(jù)全國能源會議製造業(yè)生產(chǎn)毛額結(jié)構(gòu) 調(diào)整後之結(jié)果（技術(shù)密集工業(yè)比重佔55%，傳統(tǒng)工業(yè)佔20%，基礎(chǔ)工業(yè)佔25%）。,61,根據(jù)前述結(jié)構(gòu)分解模式概念推估各項情境，瞭解全國能源 會議所做因應(yīng)策略之可能成效。△E1 = e (I-A) -1Y2020 － e (I-A) -1 Y2000

39、 經(jīng)濟(jì)成長效果△E2 = e2020 (I-A) -1 Y2020 － e (I-A) -1 Y2020 能源節(jié)約效果△E3 = e (I-A) -1 Y（日本結(jié)構(gòu)）2020 － e (I-A) -1 Y2020 最終需求結(jié)構(gòu)效果△E4 = e (I-A (日本)) -1 Y2020 － e (I-A) -1 Y2020 產(chǎn)業(yè)技術(shù)變化效果△E1 = e (I-A（結(jié)

40、構(gòu)調(diào)整）) -1 Y2020 － e (I-A) -1 Y2020 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整效果e ＝能源投入係數(shù)CO2排放量變化＝c?△E,I ： 參照日本最終需求結(jié)構(gòu)調(diào)整後之結(jié)果。II： 參照日本產(chǎn)業(yè)投入係數(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整後之結(jié)果。III：參照臺電負(fù)載預(yù)測9007案產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)毛額結(jié)構(gòu)調(diào)整後之結(jié)果。IV： 參照臺電負(fù)載預(yù)測9007案產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)毛額結(jié)構(gòu)調(diào)整後，再依據(jù)全國能源會議製造業(yè)生 產(chǎn)毛額結(jié)構(gòu)調(diào)整後之結(jié)果（技術(shù)密集工業(yè)比重

41、佔55%，傳統(tǒng)工業(yè)佔20%，基礎(chǔ)工業(yè)佔 25%）。,62,2020年能源需求與CO2排放及各項效果評估,單位：萬公秉油當(dāng)量；百萬公噸,,63,2020年能源需求與CO2排放及各項效果評估（續(xù)）,單位：萬公秉油當(dāng)量；百萬公噸,64,多產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)劃投入產(chǎn)出模式,65,投入產(chǎn)出模式不僅能詳實地記載生產(chǎn)體系中各部門之投入與產(chǎn)出的分配情形，同時它具備兩大功能：規(guī)劃：在既定的銷售預(yù)算及存貨政策下，透過企業(yè)個體投入產(chǎn)出模式，可以預(yù)知各種產(chǎn)