可計算一般均衡模型概論

推薦序一
台灣經濟研究院董事長　吳中書
能夠應多年的好友與學長徐世勳教授的要求，為他和劉瑞文處長合寫的《可計算一般均衡模型概論》大作撰寫推薦序，倍感榮幸。
這本大作是徐世勳教授和劉瑞文處長繼2020年推出《投入產出分析概論》一書，在相隔兩年後再度攜手策劃完成的精心傑作，是國内第一本以可計算一般均衡模型為主題所出版的工具書，相信對研究相關領域與對此課題有興趣的學校老師、研究人員或學生而言是一本具高度參考價值的重要著作。
在台灣，產業關聯表是由行政院主計總處綜合統計處負責編製與發布，因為需要借助工業及服務業普查資料，每五年才會有新的產業關聯表公諸於世。而且資料時間通常落後許久，加上一直缺少有效推廣，社會大眾對該資料的了解遠不如國民所得、物價等其他項統計資料。實際上，產業關聯表的資料內容非常豐富，用途亦十分多元廣泛，甚至可作為勾稽與檢核國民所得帳編算結果的機制。因此，美、歐等先進國家長期多由國家統計局負責編製與發布。惟編布並不是產業關聯表的價值所在，推廣與應用才是。於此，2016年12月臺灣產業關聯學會（Taiwan Association of Input-Output Studies，簡稱TAIOS）成立（徐教授擔任創會理事長），其最大宗旨即是促進台灣地區產業關聯之研究。而徐世勳教授和劉瑞文處長熱心撰寫產業關聯表的相關論著，目的亦是希望喚起大家對產業關聯資料的應用與分析研究，俾對國家社會重要議題的瞭解有所助益。
可計算一般均衡模型與總體計量經濟模型的不同處，是後者以統計推論的觀念來運作模型，而前者採用新古典經濟理論透過廠商成本極小化或利益極大化的假設，將廠商投入要素需求及產品供給以數學式加以描述，加上價格機制達到市場均衡，以模擬均衡變動求解為主。因為產業可以劃分極細，能納入完整產業間相互依存關係，對分析上中下游供應鏈之變動極為有用。現今可計算一般均衡模型已不侷限用在多邊談判或加入區域經貿組織與訂定自由貿易協定等的影響評估上，其他如溫室氣體減量、氣候變遷、新冠肺炎疫情等的衝擊影響，也都可借助可計算一般均衡模型加以量化分析。
徐世勳教授長年專注於可計算一般均衡模型的研究與相關課題的探討，論著豐碩，學術表現傑出。難能可貴的是，徐教授熱心培養後進，深植台灣可計算一般均衡模型的研究，對該領域的紮根與發展貢獻卓著。
我認識劉瑞文處長超過30年，早年他是行政院主計總處綜合統計處經濟預測科科長，而我在中央研究院經濟研究所負責經濟預測工作。1995年11月3、4日中央研究院經濟研究所與主計總處合辦台灣總體經濟計量模型研討會，劉處長當時不但是主要承辦人之一，還與許嘉棟教授共同發表「政府收支與赤字融通的總體計量分析」論文，表現十分突出。實際上，劉處長在尚未出任經濟預測科科長之前是產業關聯科長，曾編製過1994年延長表及1996年基本表，經驗非常豐富。由於產業關聯表是投入產出分析與建立可計算一般均衡模型的基礎資料，劉處長當時即充分利用此得天獨厚的機會，研讀這方面論文與熟悉相關工具軟體。為此，奠定他完成產業關聯表應用方面的兩本巨著，現今公部門中要找到像劉處長好學又著作多產的人並不多見。
本首先就可計算一般均衡模型的含意、重要組件及數據基礎做了深入淺出的介紹，其次，循序漸進介紹極簡化、基礎、進階及多國等4個模型，每個模型在建立時均詳列推導過程，包括非線性（變數為水準值）與線性（變數為百分比變動率）二種型式。此外，本書還簡介EXCEL-VBA與R程式等兩種通用，以及GAMS與GEMPACK等兩種專用求解語法，並精心設計習題，讓讀者或學生能輕鬆上手，加深學習效果。
本書在編排上非常具有巧思，為顧及閱讀的流暢，將較艱澀的方程式推導過程編排在獨立篇幅中敘述，以維持各章節內容結構完整與清晰。對於較注意細節的讀者也能從獨立篇幅中獲知完整證明步驟。這些特色可說不輸任何一本國內外工具書，值得對可計算一般均衡模型感興趣者一讀。

推薦序二
Where is the wisdom we have lost in knowledge?
Where is the knowledge we have lost in information?
~ T.S. Eliot, Choruses from The Rock
中央研究院經濟研究所研究員暨臺灣產業關聯學會理事長　張靜貞
為瞭解台灣產業結構及生產力的變化，國内外已有許多學者陸續提出各種評量生產力的方法與跨國比較，琳琅滿目，值得參考。但無論方法上如何的求精進，更重要的應該還是自我的評比（即自己跟自己比）與資料品質的改進，這其中政府投入許多預算及大批人力所建置的三大普查資料（人口及住宅普查、農漁業普查、工業及服務業普查）更是我們尋找台灣生產力消長的重要寶庫。
行政院主計總處綜合統計處根據此三大普查資料，進一步編製與發布的產業關聯表，供國內產官學界研究我國產業結構的變動，做為施政的參考，貢獻良多。透過上中下游緊密連結關係，彰顯普查資料與產業關聯表的重要性，值得政府決策高層的重視。政府有寶山而不入，或入寶山卻空手而回，實在令人惋惜。徐世勳教授和劉文處長所合寫的《可計算一般均衡模型概論》教我們如何尋寶、挖寶、獻寶，並教我們如何以平易近人的方式來闡述CGE精彩的故事，實是一大創舉，本人很樂意推薦給大家。
長久以來，計量經濟或時間序列分析方法一直是國内外實證經濟學的主流，極少系所提供產業關聯分析或可計算一般均衡分析的課程，也極欠缺這個研究領域的師資。不過，在許多政策（例如貿易自由化、氣候變遷等）的研擬與制定，常需系統性（systematic）、跨領域、整體性（holistic）或「見樹又見林」的祝野。以農業政策為例，李前總統就曾提醒我們：「諾貝爾經濟學獎得主舒茲（Thedore W.Schultz）教授提出農業問題不能只就農業範圍內謀求解決的理論，我非常贊同。我認為，將『農業』與『非農業』分開，而思考國家的農業問題，是行不通的。」（摘錄自李登輝著，《台灣的主張》，第59頁，1999年）。
記得二十多年前，徐教授首開先河，在臺灣大學農業經濟學系講授「可計算一般均衡分析」課程，引進澳洲ORANI、Monash單國CGE模型及美國GTAP跨國模型與實例，採用「使用者親和力」（user-friendly）極高的GEMPACK軟體求解程式，強調模擬演練的「可複製性」，大力推廣CGE及政策模擬分析的應用。當時，擔任主計總處三局六科科長的劉瑞文處長慕名而來，特地與該科專員林幸君教授一起來台大旁聽上課。
後續徐教授、劉處長及林教授在國內推廣CGE不遺餘力，值得一提的是，為因應「京都議定書」相關議題的分析與政策的研擬，首先協助清華大學永續發展研究室黃宗煌教授與環保署建置TAIGEM模型（國內外友人常戲稱為「太監」模型）。2012年開始，三位也一起協助本人的研究團隊於中央研究院建置GEMTEE模型與龐大資料庫，針對「巴黎協定」、淨零排放等議題進行研究。
另外，徐教授研究團隊與德國波昂大學、荷蘭瓦赫寧根大學等16個國際研究機構聯合爭取到歐盟展望2020（EU HORIZON 2020）SUSFANS（Metrics, Models and Foresight for European SUStainable Food And Nutrition Security, 2015-2018）三年研究計畫，在國內社會經濟領域實屬罕見。有感於CGE分析需要研究團隊的分工合作，更需要政府決策單位及產業部門專家學者的參與，特於2016年創立臺灣產業關聯學會。
這本《可計算一般均衡模型概論》是徐教授、劉處長研究團隊數十年來在CGE教學、研究與推廣努力耕耘的心血結晶，可謂是經由「資訊」（information）及系統性的整理成「知識」（knowledge），再萃取成「智慧」（wisdom）的領航路徑，充分地展現出普查資料、產業關聯表、以及CGE分析三者之間如上中下游般的緊密鏈結關係，也讓大家正視政策研究與資料品質之間的相輔相成。
誠如著名詩人羅伯特‧佛羅斯特（Robert Frost）發人深省的啟示：「樹林裡分出兩條叉路，而我選了那條人跡罕至的路，這讓一切都變得不一樣。」（選自詩《未選擇的路》（The Road Not Taken）「人多的地方不要去」（徐教授的口頭禪），期許《可計算一般均衡模型概論》這本經典之作能指引實證經濟學界另一條路，學以致用，福國利民，「讓一切都變得不一樣」。

自序
可計算一般均衡（computable general equilibrium，簡稱CGE）模型是奠基在一般均衡理論（general equilibrium theory）之上的數值化經濟模型。一般均衡理論是個體經濟學中非常重要的篇章，國内學子應多不陌生，通常體悟該理論的箇中奥妙，最佳方式是透過數學聯立方程式，惟它畢竟是一個抽象的理論模型，無法透過數字運算獲得欲知的答案，故無助於解答現實社會經常需要面對諸如“what if＂的問題。CGE模型即是將一般均衡理論從抽象定性分析落實為確切定量分析的實證模型，也可說是將「坐而言」轉化為「起而行」的工具。
CGE模型的應用價值已普獲各界認同，從早期評估關稅減讓及開放市場對國内經濟的衝擊，到最近嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-19）的遞延影響，均被派上用場。國内過去亦有不少研究案使用CGE模型，但欠缺完整系統性論述供有興趣者研讀。本書《可計算一般均衡模型概論》，就我們了解是國内第一本以可計算一般均衡模型為主題所出版的工具書，書中内容首先解釋可計算一般均衡模型的含意、重要組件及數據基礎，其次由淺入深，循序漸進介紹4個模型，分別是極簡化模型、基礎模型、進階模型及多國模型，每個模型在建立時均詳列推導過程，包括非線性（變數為水準值）與線性（變數為百分比變動率）二種型式。此外，本書還簡介EXCEL-VBA與R程式等兩通用，以及GAMS與GEMPACK等兩種專用求解CGE模型的程式語法，希讀者在使本書後可即刻動手操作。每章結束後尚精心設計習題，供動腦練習以加深印象，強化學習效果。本書應可歸類為CGE模型的入門（“how to＂-type）工具書，希望對初學CGE模型的人有所助益。
另外，本書亦期望對非主（副）修經濟學，僅純粹想要了解CGE模型如何運作的人增加若干認識。CGE模型可用於探討的議題非常多元廣泛，但當研究者向其受眾（包括委辦的政府機構人員）傳遞CGE模型的方法論及過程時，通常後者的反應是有聽沒有懂，最主要原因是未曾接觸過CGE模型，故無此方面相關基本常識。有鑒於此，我們期望本書能做為彌合CGE模型供給方與需求方間差距的橋樑，對沒有接受過CGE模型訓練的人也有裨益。
本書是臺灣產業關聯學會（Taiwan Assocition of Input-Output Studies，簡稱TAIOS）於2016年12月成立之後第二本以學會名義上市的出版品，前一本之《投入產出分析概論》為2020年1月出版，兩本書無庸置疑皆以使用產業關聯表為核心數據資料庫，理論基礎更是一脈相承，故可視為是同伴書（companion books），也是學會為促進臺灣地區產業關聯研究與應用的媒介之一，希藉由本書出版，獲得更多來自政府、產業及學術界熱心人士的共同參與。

本書大綱
本書共分11章，第1章先簡述一般均衡理論的歷史淵源，其次概述可計算一般均衡模型的興起、特點與用途，並區分可計算一般均衡模型的種類，以及比較可計算一般均衡模型與其他多產業部門模型之差異，最後整理可計算一般均衡模型在國內的應用情形。
第2章闡明CGE模型的數據基礎主要是社會會計矩陣（social accounting matrix，簡稱為SAM表），有鑑於此，熟悉SAM表内涵可說是認識CGE模型的先決條件，惟SAM表從投入產出表擴展而來，故本章先介紹投入產出表，再說明SAM表的定義與特點；其次利用行政院主計總處所編2016年生產者價格交易表（進口品按C.I.F.計值），結合該總處發布之2016年所得收支帳資料，示範如何編製兩種不同形式的SAM表。
第3章起介紹CGE模型的實質内容，拆解CGE模型的重要單元並解釋其涉及到的基本經濟觀念，包括彈性、參數、標準化價格、模型校準、基準價格、封閉條件等，說明CGE模型的運作流程，本章內容為後續章節詳細鋪陳的根基。
第4章開始建立一個封閉經濟下的極簡化CGE模型為範例，搭配實際數據，說明CGE模型如何建立，其中，方程式分為非線性與線性二個系統，並分别校準二個系統的參數。因一般均衡模型是部分均衡模型的擴展，故本章將先說明部分均衡模型的特點與限制，以此作為後續介紹CGE模型的墊腳石。
第5章以第4章介紹的極簡化模型為範例說明CGE模型如何求解。本章所簡介的方法分成通用與專用兩種，通用法主要為非專業人士領略CGE模型求解的精髓，好處是不必學習新的程式語法，只需具備EXCEL-VBA或使用過R程式套件的經驗。專用法是指專門用於求解CGE模型的套裝軟體，其中最具代表性為General Algebraic Modeling System（簡稱 GAMS）與General Equilibrium Modelling Package（簡稱GEMPACK）兩種，使用專用法的前提除需洽購該產品外，更要熟悉其程式語法，故學習門檻較高。對簡單的模型而言，通用法足可應付，惟複雜的模型因方程式及變數增多，此時非得仰仗專用法，否則不足以完成本工作。本章將依序說明以上四種方法。
第5章舉一個極簡化模型範例說明CGE模型的精髓，目的是方便理解，避免一開頭即陷入複雜的模型深淵，惟缺點是不真實。反觀第6章為拉近與現實經濟的距離，回復若干原先被極簡化模型忽略的構面，闢建成新的CGE模型。此模型若干設計細節如能查明清楚，將極有助於瞭解其他較複雜的模型，故取名為基礎CGE模型。模型中產業生產之投入除勞動與資本外，還加入中間投入，以凸顯產業間存在相互依存關係。其次，原封閉經濟將擴展為具有進出口貿易的開放經濟。接著是納入政府角色，除了政府消費外，政府收入包括生產稅與進口稅，對家計所得亦將課徵所得稅。此外，尚納入儲蓄與投資機能。由於新模型考量的面向擴增，模型中的變數及方程式數量隨之增加，變數符號亦變得較複雜。
第6章的基礎CGE模型在建置過程中區分成非線性與線性化等兩種呈現方式，兩者最大差別在於前者之變數為水準值型式，後者為百分比變動率型式。由於該模型方程式數量遠比第4章極簡化模型多，若使用非CGE模型專用的軟體如EXCEL-VBA或R程式求解，將極不便利，因此，第7章只展示CGE模型專用的GAMS與GEMPACK等兩個套裝軟體，其中，前者用於求解水準值型式的基礎CGE模型，後者則求解變動率型式的基礎CGE模型。最後是對求解結果的詮釋。
第8章在第6章基礎CGE模型之上對若干方程式加以強化及補充，以為在後續介紹進階CGE模型或多國可計算一般均衡模型奠下基石。本章内容包括家計單位效用函數改設定為Stone-Geary函數、說明國内總產出於提供內、外銷時為同質產品的情況、在模型中加入總體指標、有關福利指標的探討以及租稅的效率拆解等。
第9章所介紹的進階CGE模型為實用型模型，係以澳洲Monash大學建立的ORANI-G可計算一般均衡模型為基礎，加入所得收支關係式，除可用於探討政策改變對總體經濟及產業的衝擊效果外，兼能得知對所得分配的影響。
第10章是多國可計算一般均衡模型，選取具代表性和夙負盛名的全球貿易分析計畫（Global Trade Analysis Project）多國可算一般均衡模型（簡稱GTAP模型）為介紹内容，希能增進對於多國全經濟（multi-country economy-wide）量化分析的認識。本章內容首先概述全球貿易分析計畫的演進，依序說明GTAP模型之SAM表架構、GTAP模型架構，以及GTAP模型的福利拆解。
第11章為後記，簡述CGE模型應為解答問題的協作平台及本書總結。

誌謝
本書歷時兩年完成，特別要感謝國立臺灣大學經濟學系吳聰敏名譽教授免費提供cwTEX排版系統（含中文字型），並給予諸多技術支援，讓本書的編輯效率與正確性大幅提高，同時增添絕佳美感與專業性。
本書於撰寫期間，持續獲得中央研究院經濟研究所研究員暨臺灣產業關聯學會理事長張靜貞博士、國立嘉義大學應用經濟學系林幸君教授台灣綜合研究院許聖民博士的支持與鼓勵，另外，中央研究院經濟研究所助理楊竣崧先生提供許多庶務協助，以及呂麗慧小姐細心校閱，我們趁此機會一併表示感謝。

推薦序一
台灣經濟研究院董事長　吳中書
能夠應多年的好友與學長徐世勳教授的要求，為他和劉瑞文處長合寫的《可計算一般均衡模型概論》大作撰寫推薦序，倍感榮幸。
這本大作是徐世勳教授和劉瑞文處長繼2020年推出《投入產出分析概論》一書，在相隔兩年後再度攜手策劃完成的精心傑作，是國内第一本以可計算一般均衡模型為主題所出版的工具書，相信對研究相關領域與對此課題有興趣的學校老師、研究人員或學生而言是一本具高度參考價值的重要著作。
在台灣，產業關聯表是由行政院主計總處綜合統計處負責編製與發布，因為需要借助工業及服務...

第01章　緒論
　1.1　一般均衡理論的發源
　1.2　可計算一般均衡模型的興起
　1.3　可計算一般均衡模型的特點與用途
　1.4　可計算一般均衡模型的種類
　1.5　可計算一般均衡模型與投入產出模型的比較
　1.6　可計算一般均衡模型在國內應用情形
　1.7　本章小結

第02章　可計算一般均衡模型的數據基礎
　2.1　社會會計矩陣的基礎
　2.2　SAM 表的定義與特點
　2.3　我國 2016 年 SAM 表編製示範
　2.4　本章小結

第03章　可計算一般均衡模型綜述
　3.1　可計算一般均衡模型的涵義
　3.2　可計算一般均衡模型的組件
　3.3　可計算一般均衡模型的機制
　3.4　可計算一般均衡模型的求解軟體
　3.5　可計算一般均衡模型的流程
　3.6　本章小結

第04章　從部分均衡過渡到一般均衡模型
　4.1　部分均衡模型
　4.2　封閉經濟的極簡化 CGE 模型之建立
　4.3　封閉經濟的極簡化 CGE 模型方程式
　4.4　模型校準
　4.5　本章小結

第05章　極簡化可計算一般均衡模型的求解
　5.1　極簡化 CGE 模型四式彙整
　5.2　利用 EXCEL-VBA 求解水準值模型
　5.3　利用 R 程式套件求解水準值模型
　5.4　利用 GAMS 求解水準值模型
　5.5　利用 GEMPACK 求解變動率模型
　5.6　本章小結

第06章　基礎可計算一般均衡模型
　6.1　基礎 CGE 模型之 SAM 表資料架構
　6.2　基礎 CGE 模型之構造
　6.3　基礎 CGE 模型的建立過程
　6.4　基礎 CGE 模型之方程式系統
　6.5　基礎 CGE 模型之參數校準
　6.6　線性化的基礎 CGE 模型
　6.7　線性化基礎 CGE 模型之方程式系統
　6.8　線性化基礎 CGE 模型之參數校準
　6.9　本章小結

第07章　基礎可計算一般均衡模型的求解
　7.1　基礎 CGE 模型所對應 SAM 表資料架構之調整
　7.2　封閉條件之探討
　7.3　利用 GAMS 求解非線性基礎 CGE 模型
　7.4　利用 GEMPACK 求解線性化基礎 CGE 模型
　7.5　求解結果的詮釋
　7.6　本章小結

第08章　基礎可計算一般均衡模型的變形
　8.1　Stone-Geary 效用函數
　8.2　內、外銷為同質產品
　8.3　加入總體指標
　8.4　福利指標
　8.5　租稅的效率拆解
　8.6　本章小結

第09章　進階可計算一般均衡模型
　9.1　進階 CGE 模型的投入產出表與 SAM 表架構
　9.2　進階 CGE 模型 SAM 表資料之編製
　9.3　進階 CGE 模型的建構
　9.4　本章小結

第10章　多國可計算一般均衡模型
　10.1　全球貿易分析計畫的演進
　10.2　GTAP 模型之 SAM 表架構
　10.3　GTAP 模型架構
　10.4　GTAP 模型的福利拆解
　10.5　本章小結

第11章　後記
　11.1　CGE 模型應為解答問題的協作平台
　11.2　本書總結

第01章　緒論
　1.1　一般均衡理論的發源
　1.2　可計算一般均衡模型的興起
　1.3　可計算一般均衡模型的特點與用途
　1.4　可計算一般均衡模型的種類
　1.5　可計算一般均衡模型與投入產出模型的比較
　1.6　可計算一般均衡模型在國內應用情形
　1.7　本章小結

第02章　可計算一般均衡模型的數據基礎
　2.1　社會會計矩陣的基礎
　2.2　SAM 表的定義與特點
　2.3　我國 2016 年 SAM 表編製示範
　2.4　本章小結

第03章　可計算一般均衡模型綜述
　3.1　可計算一般均衡模型的涵義
　3.2　可計算一般均衡模型的組件
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