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高级计量与因果推断

面板固定效应模型 (Fixed Effects)

在每个个体内部看自变量如何随年份变动,从而抹掉那些钉死、不随时间走的个体特征。

更新日期 2026-08-29 因果

这篇能回答什么

面板固定效应(entity fixed effects)回答的是:「同一个体里,X 比自己的多年均值高出一截时,Y 平均跟着动多少」。它用组内变换(within / demeaning)消掉 α_i——企业文化、城市区位、先天能力等不随年份改变且可能与 X 相关的东西。混合 OLS 会把 α_i 漏进误差;FE 不估计 α_i 的水平,只利用个体内部的时间变异。

适合:企业—年度、地区—年份、学生—学期这类重复观测。教学示例工作表「panel」是 20 个个体 × 10 个年份(2014–2023)的平衡面板,共 200 行,列包括个体、年份、Y、X。StatsX 拟合的是单向个体效应(`entity_effects=True`),不是「个体 + 年份」双向固定效应,也不会自动加入 Treat×Post。

什么时候不该用

关键解释变量几乎不随时间变(性别、注册地、出生年)时,组内变换会把它连同 α_i 一起吃掉,表里不会出现该列。只有一期截面,没有「组内」。怀疑 X 与同期冲击相关(反向因果),FE 不够,应找工具变量回归。要估计政策在处理组事后的净增量,且只有处理/对照 × 事前/事后,应使用双重差分。愿意假设 α_i 与 X 不相关、并想留下时间不变变量时,对照面板随机效应。滞后 Y 当回归元会带来 Nickell 偏倚,动态设定应看系统 GMM 估计。

如何选择方法

先问 α_i 是否可能与 X 相关。相关——例如「高能力企业既多研发又高利润」——用 FE,让每个个体当自己的对照。不相关、还想报告省份或性别的斜率,才考虑随机效应。Hausman 的原假设是「RE 也一致」;本页与随机效应页都不计算该统计量,需要你并排两张系数表,或在工作台外自己构造检验。本教学里 FE 的 X=0.5375、RE 的 X=0.5344,几乎贴在一起。

  • 面板固定效应:1 个个体标识、1 个时间、1 个定量 Y、1–10 个 X;组内斜率 + Within R²。

  • 面板随机效应:同样的角色,复合误差 GLS,可保留时间不变回归元。

  • 双重差分:处理组/对照组 × 政策前/后,识别靠平行趋势而不是去均值。

  • 线性回归:把面板拆成混合截面,不吸收 α_i。

  • 工具变量:组内变换之后,X 仍与 ε_it 相关。

输入、输出与限制

输入

个体/实体为定类标识(如 U01)。时间可以是年份数字。Y 必须定量。X 在角色上允许定量或定类,但实现把列直接送入 `PanelOLS`;字符串定类需预编码。个体与时间必须能组成不重复的 MultiIndex,本教学 200 个「个体×年份」对都是唯一的。

  • 自变量:最少 1 个,最多 10 个。

  • 因变量:最少 1 个,最多 1 个,定量。

  • 个体/实体:最少 1 个,最多 1 个,定类。

  • 时间变量:最少 1 个,最多 1 个。

输出

一张回归表:解释变量的系数、稳健标准误、t、P 值。常数项被刻意省略(组内变换后截距没有「总体水平」含义)。表注给有效 N 与 Within R²。图包括系数点估计,以及按年份平均的 Y 走势。文字洞察复述样本量、Within R² 与显著的 X。

产品限制

  • 所用列按行删除缺失后,有效样本至少 10 条,否则拒绝运行。

  • 只开 个体 固定效应,`drop_absorbed=True`:被个体效应完全吸收的列会从设计矩阵消失,不会出现在表里。

  • `fit(cov_type="robust")` 是 White 异方差稳健标准误,不是按个体聚类;洞察里那句「聚类稳健标准误」与实现不一致,引用应以表头「稳健标准误」为准。

  • 不输出 Hausman 统计量,也不输出每个 U01…U20 的 α_i。

  • 没有年份虚拟变量、没有交错 DID、没有滞后 Y 的纠偏。

案例

研究问题。 20 个个体连续记录 2014–2023 年的 Y 与 X。研究者担心每个个体钉死的特质既推高 X 又推高 Y。需要在「同一个 U 内部」看 X 的波动,而不是比较 U01 和 U20 的水平差。

教学示例来自因果推断表,工作表为「panel」,有效样本量 200(平衡:每实体 10 期)。运行时因变量选 Y,自变量选 X,个体/实体选「个体」,时间变量选「年份」。不要把「处理」「事后」填进本方法的 X——那是 DID 的角色。下载后可复现 X=0.5375 与 Within R²=0.2948。

下载教学示例表(因果推断)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 上传表格

    打开工作台,将 Excel / CSV / JSON 拖入上传区。本案例使用因果推断 xlsx,确认工作表为「panel」。单文件不超过 20 MB。

  2. 步骤 2 · 查看画像与质量

    确认「个体」为定类,「年份」与 Y、X 为定量,每个个体有多于一期。重复的「个体×年份」组合会让面板索引失败。

  3. 步骤 3 · 选择「面板固定效应模型」

    在算法目录搜索「固定效应」或 FE,点选后进入变量角色。不要误点随机效应——两页角色看起来像,识别假设不同。

  4. 步骤 4 · 指定变量并运行

    因变量勾选 Y;自变量勾选 X(至少 1 个,最多 10 个);个体/实体勾选「个体」;时间变量勾选「年份」。点击运行分析。

  5. 步骤 5 · 阅读结果

    先核表注 N=200 与 Within R²=0.2948,再读 X 的 0.5375 与稳健标准误 0.0543。系数图与年份均值图只辅助,不以像素读斜率。

StatsX 工作台上传因果推断教学示例
将教学示例表拖入工作台上传区。
列画像确认个体、年份、Y 与 X
列画像给出类型与缺失,便于确认面板四列角色齐全。
在目录中选择面板固定效应模型
在算法目录中选定「面板固定效应模型 (Fixed Effects)」。
为固定效应指定个体、年份、Y 与 X
个体选「个体」,时间选「年份」,因变量选 Y,自变量选 X。

如何阅读输出

下表由同一份教学示例在 StatsX 中运行个体固定效应得到。有效样本量 200,Within R² = 0.2948。表里只有 X:系数 0.5375,稳健标准误 0.0543,t = 9.89,P < 0.001。没有 const 行,这是组内变换的预期,不是漏估截距。

固定效应模型 (Fixed Effects) 回归估计结果 (因变量: Y)
变量/干预项回归系数(Coef)稳健标准误t值P值
X0.53750.05439.8913<0.001

左右滑动可查看完整表格

样本量=200。模型 R²=0.2948。

面板固定效应回归结果表
工作台中的 FE 表,应只有 X 一行,数字与上表一致。
固定效应解释变量系数图
X 的点估计与区间;完整数字以结果表为准。

【面板回归·固定效应模型 (Fixed Effects)】因变量=Y,样本量=200,Within R²=0.2948,采用聚类稳健标准误。 【显著变量】X(coef=0.5375, p < 0.001) 对 Y 有显著影响。

解读顺序:是否平衡(本例 20×10)→ 有效 N → Within R²(组内变异被 X 解释的比例,不是混合 OLS 的 R²)→ X 的点估计与稳健标准误 → 是否还要并排随机效应的 0.5344。统计显著只说明组内斜率能拒绝零;它没有吸收年份冲击,也没有解决 X 与 ε_it 的同期相关。洞察若写「聚类稳健」,请改按 White robust 理解显著性,期刊若要求实体聚类,需在工作台外重算。

理论与公式

单向个体效应模型把不可观测的 α_i 写进截距:

对每个 i 减去时间均值,α_i 消掉,得到组内回归。StatsX 用 `PanelOLS(..., entity_effects=True, drop_absorbed=True)` 估计 β,并丢掉 const:

Within R² 是这组离差回归的拟合优度,本例 0.2948。Hausman 比较 β_FE 与 β_RE:若差别大,RE 的「α_i 与 X 不相关」站不住,应坚持 FE。本页不输出该 χ²;你可以把 0.5375 与随机效应页的 0.5344 并排写进附录。识别靠的是组内变异:X 在十年里几乎不晃的个体,对 β 贡献接近零。

注意事项

  • 时间不变的回归元会被吸收,表里消失不等于「系数为 0」。

  • 没有年份固定效应:共同宏观冲击仍可能进入 ε_it。

  • White robust ≠ 实体聚类;短面板里两者可以差很多。

  • T 很小、又把滞后 Y 放进 X,会出现 Nickell 偏倚,不要把本页当成动态面板解。

  • 重复的个体—时间键、或有效 N<10,会直接失败。

  • 缺失按个体、年份、Y、X 整行删除,某个 U 若缺成年份,组内均值会变。

常见问题

参考文献

  • 陈强. 高级计量经济学及 Stata 应用[M]. 高等教育出版社.

  • Wooldridge, J. M. Econometric Analysis of Cross Section and Panel Data[M]. 2nd ed. Cambridge, MA: MIT Press, 2010.

  • Angrist, J. D., & Pischke, J.-S. Mostly Harmless Econometrics[M]. Princeton: Princeton University Press, 2009.

  • Hausman, J. A. Specification Tests in Econometrics[J]. Econometrica, 1978, 46(6): 1251–1271.