世界能源贸易网络的演化特征与能源竞合关系

doi:10.18306/dlkxjz.2019.10.016

世界能源贸易网络的演化特征与能源竞合关系

何则¹^,²^,³^,⁴, 杨宇^,¹^,²^,³^,^*, 刘毅¹^,²^,³, 金凤君¹^,²

1. 中国科学院地理科学与资源研究所区域可持续发展分析与模拟实验室,中国北京 100101

2. 中国科学院大学资源与环境学院,中国北京 100049

3. 粤港澳大湾区战略研究院,中国广州 510070

4. 乌特勒支大学地球科学学院人文地理与规划系,荷兰乌特勒支 3584 CB

Characteristics of evolution of global energy trading network and relationships between major countries

HE Ze¹^,²^,³^,⁴, YANG Yu^,¹^,²^,³^,^*, LIU Yi¹^,²^,³, JIN Fengjun¹^,²

1. Institute of Geographic Science and Natural Resources Research, The Key Laboratory of Regional Sustainable Development Analysis and Simulation, CAS, Beijing 100101, China

2. College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

3. Institute of Strategy Research of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, Guangzhou 510070, China

4. Department of Human Geography and Planning, Utrecht University, Utrecht 3584 CB, Netherlands

通讯作者: * 杨宇,E-mail: yangyu@igsnrr.ac.cn

收稿日期: 2019-05-24 修回日期: 2019-08-8 网络出版日期: 2019-10-28

基金资助:

国家自然科学基金项目.  No. 41871118
国家自然科学基金项目.  No. 41842056
国家留学基金项目.  No. 201904910633

Received: 2019-05-24 Revised: 2019-08-8 Online: 2019-10-28

Fund supported:

National Natural Science Foundation of China.  No. 41871118
National Natural Science Foundation of China.  No. 41842056
China Scholarship Council.  No. 201904910633

作者简介 About authors

何则（1992—）,男,陕西宝鸡人,博士生,主要从事能源经济地理、产业与区域规划研究E-mail:heze@lzb.ac.cn 。

摘要

详尽地探讨全球能源贸易网络的演化特征及国际贸易的竞合关系,可为中国能源贸易政策的制定提供科学支撑。论文运用复杂网络方法,从整体格局出发研究了世界能源贸易网络的演化特征,并重点从供给与需求两方面分析了贸易集团演化与供需大国的能源竞合关系。研究结果表明：20世纪90年代以来,世界能源贸易关系不断趋于复杂化。近年来,能源贸易主体数量基本保持稳定,当前占世界总数近80%的国家/地区均参与能源贸易;世界能源贸易网络同时具有小世界特性与无标度特性;世界能源的进出口格局已发生重塑,能源的出口重心逐渐由东亚、中东、澳洲和欧洲转向了东欧、中东、北美、澳洲和西非等地区,进口重心由东亚、西欧和澳洲向北美、东亚和西欧转移;世界能源贸易网络存在四大集团,分别是以美国为首的贸易集团、欧洲-俄罗斯等国家贸易集团、东亚-东南亚贸易集团和澳大利亚-印度-非洲贸易集团等。地理距离、制度差异、历史文化及政治关系等是贸易集团演化的重要原因;贸易集团内,核心国家间的贸易依赖存在着非对称性,能源需求国进口来源的多元化现象更为突出,东亚、东南亚市场是供给国共同争夺的对象。

关键词： 能源贸易网络 ; 拓扑结构 ; 能源大国 ; 能源供需 ; 竞合关系

Abstract

Detailed discussion on global energy trading structure and topological characteristics is the necessary knowledge for formulating energy trade-related strategies. From the perspective of complex network, this study examined the topological structure and evolutionary characteristics of the global energy trading network, and analyzed the competition and cooperation relationships between the trade groups and supply and demand countries. The results show that: 1) Since the 1990s, global energy trading relations have become increasingly complicated. In recent years, the number of energy trading entities has remained stable, and nearly 80% of the countries/regions in the world are involved in energy trade. 2) The global energy trading network has both "small world" effect and scale-free characteristics. 3) The energy export center has gradually shifted from East Asia, the Middle East, Australia, Europe to Russia, the Middle East, North America, Australia, and West Africa regions. At the same time, the import center has shifted from East Asia, Western Europe, and Australia to North America, East Asia, and Western Europe regions. 4) There are four trade blocs in the global energy trading network, namely, the trade blocs led by the United States, European-Russia countries, East Asia-Southeast Asia countries, and Australia-India-Africa countries. Geographical distances, institutional differences, historical, cultural, and political relations are important reasons for the change of trade blocs. 5) Within the trade blocs, the dependence between core countries is asymmetric. The diversification of import sources of energy demand countries is more prominent, and the East and Southeast Asian markets are jointly contested by the major supply countries. This study can help to further understand the changing energy trade linkages and provide some reference for policy formulation to achieve energy trade security.

Keywords： energy trading network ; topological structure ; energy power ; energy market ; competition and cooperation relationship

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本文引用格式

何则, 杨宇, 刘毅, 金凤君. 世界能源贸易网络的演化特征与能源竞合关系. 地理科学进展[J], 2019, 38(10): 1621-1632 doi:10.18306/dlkxjz.2019.10.016

HE Ze. Characteristics of evolution of global energy trading network and relationships between major countries. Progress in Geography[J], 2019, 38(10): 1621-1632 doi:10.18306/dlkxjz.2019.10.016

20世纪90年代以来,世界能源供需格局与贸易关系不断趋于复杂化,能源消费国为保证供给安全不断地推动能源进口来源多元化,而生产国为获得稳定的资源财政则不断推动出口多元化,从而形成了多极化的贸易格局(刘立涛等, 2012)。日益复杂的能源体系变化,也客观地要求学界必须与现实同步行动,为保障国家能源安全提供更有效的判断与预测(朱孟珏等, 2008)。而运用复杂网络的方法,从整体格局出发研究全球油气贸易网络的形成(Serrano et al, 2003)、拓扑结构演化(Garlaschelli et al, 2005; Fagiolo et al, 2010)及其影响因素(Gao et al, 2013),为深刻理解正在变化的能源贸易联系和保障国家能源安全,提供了重要研究视角。而全面把握世界能源状态、格局及其演变规律,详尽地探讨全球能源贸易结构演化及网络特性,可为保障国家能源安全、优化石化产业组织和制定能源贸易政策提供重要的先验知识(刘鹤等, 2011; 杨宇等, 2013)。

从原油贸易来看,世界原油贸易网络具有典型的小世界特征(Yang et al, 2015)。国际石油贸易网络整体容量不断扩大且国家间的贸易趋于紧密,并逐渐形成稳定、有向和一体化的趋势(安海忠等, 2013; An et al, 2014)。地缘政治关系和外交关系是影响区域原油贸易的主要影响因素(Ji et al, 2014)。地理距离相近的进口国倾向于选择类似的贸易伙伴(Kitamura et al, 2017)。共同贸易伙伴与双边关系是国际原油贸易的结构性联系动机之一,代表了贸易关系的可能性拓展(Guan et al, 2016; Shao et al, 2017)。海外投资、技术进步和能源效率也对石油贸易产生了重大影响(Zhang et al, 2015; Yang et al, 2016)。国际石油贸易网络社团稳定性在演变过程中有2个转折点,分别是2004—2005年的伊拉克战争和2008年金融危机(Zhong et al, 2014)。短期尺度上贸易量对国际石油贸易网络的稳定性具有重要作用(Sun et al, 2017)。欧洲、美国和中国在世界石油贸易网络中对其他国家影响显著(Wang et al, 2016; Du et al, 2017)。亚太地区在竞争格局演变中的作用日益突出,非OECD国家已成为全球竞争强度增长的主要推动力(Zhang et al, 2014; 赵媛等, 2016),中国在全球原油贸易中的控制能力在不断提升(Du et al, 2016)。

从天然气贸易来看,国际天然气贸易网络存在幂律性和群簇性,网络的异质化程度较高,局部表现出聚集性与核心-边缘结构(杨鑫等, 2012; 肖建忠等, 2013),比煤炭与石油网络具有更大的群落和稳定性(Gao et al, 2015)。其中,液化天然气和管道天然气的进出口贸易网络均显示无标度分布,而液化天然气贸易网络中的国家与管道燃气交易网络的关联度更大,北美、欧洲和亚洲的市场尚未整合(Geng et al, 2014)。管道天然气贸易主要集中在欧亚大陆,其对战略通道具有路径依赖性和滞后性,区域资源禀赋是“核心-边缘”结构的主要成因(张宏等, 2017)。“一带一路”倡议提出后,有研究指出丝绸之路经济带沿线国家天然气贸易格局存在“马太效应”,俄罗斯、卡塔尔、新加坡和中国是天然气贸易的核心国(马远等, 2017);但天然气贸易互动并不明显,且由于外部环境的稳定性较差,核心-边缘结构不断发生着重组与变更(徐俐俐, 2017)。此外,也有研究对世界天然气网络优化(Üster et al, 2014)、网络竞争格局(Chen et al, 2016)和链路模拟(Feng et al, 2017)等分别进行了有益探索。

总体来说,既有研究对于单一品类能源的贸易状态及其网络特征,已经积累了相对丰富的探索经验与基本认识,然而相对于国家能源贸易政策的制定需求而言,全球能源贸易的整体状态与结构特征及演化研究则相对欠缺,也更加迫切。例如,原油贸易网络具有小世界特征以及天然气贸易网络具有幂律特征,那么化石能源贸易网络是更倾向于原油贸易抑或是天然气贸易?再如,有研究指出,在化石能源网络中,贸易集团和组织发挥着重要作用但亚太国家贸易集团具有较大不稳定性(Zhong et al, 2017a; Zhong et al, 2017b),在网络的结构与属性快速演化时,这种不稳定性是将呈现出消解抑或重构?更为重要的是,贸易网络集团关系演化的同时,主导这种集团关系演化的能源供需大国之间的复杂博弈关系将如何变化?供给国之间是否一定是竞争关系?对于供需双方而言,其对对方的依赖性是否同样重要?显然,面向实践与能源贸易政策制定,对此我们仍知之甚少。因此,本文首先整合石油、天然气和煤炭3个单品类能源,构建了全球化石能源贸易网络,从网络的连通性与中心性等角度解析网络的结构特性;其次,基于复杂网络的社团检测算法提取了关键时期世界能源贸易网络中的贸易集团,分析其演化过程与原因;最后从供需2个视角解读了能源供需大国间的竞合关系,以期在理论上更好地理解全球能源贸易网络的结构与功能,并在实践上为对接国家能源安全战略和像中国这样的能源高对外依赖型国家的能源贸易策略制定,提供新的科学认识和决策依据。

1 研究数据与方法

1.1 研究对象与数据来源

复杂网络是近年来兴起的研究热点,其主要思想是将真实系统中各部分之间的联系符号化,以符号网络的形式来描述各部分之间的关系,以探索与展示系统内部的关联本质。本文中,将参与国际能源贸易的国家抽象为节点,以国家之间的贸易关系为边,以贸易流动方向为边的方向构建加权复杂网络,从而对国际能源贸易的情况进行展现和分析。国际能源贸易的数据来源于UN Comtrade数据库,分析所涉及的能源种类包括(表1)：煤炭(HS编码为2701)、原油(HS编码为2709)、液化天然气(HS编码为271111)以及气态天然气(HS编码为271121)。为保障不同能源品类之间的可叠加计算并形成综合的化石能源贸易网络,研究中采用美元为度量单位。

表1 全球能源贸易数据属性描述

Tab.1 Data attribute description of global energy trade

品种	HS编码	详细介绍	时段	数据量/条
煤炭	2701	包含了无烟煤,未炼制成型的炼焦煤,煤砖、煤球及类似用煤制固体燃料,无燃煤滤液,其他煤和其他烟煤	1988—2017年	39086
原油	2709	石油原油,包括从沥青矿物提取的原油		29057
液化天然气	271111	液化天然气		9095
气态天然气	271121	气态天然气		6832

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从化石能源的贸易总额看,1988年全球化石能源的贸易总额不足500亿美元,而到了2012年,贸易总额已经超过了22000亿美元并达到顶峰;之后逐渐降低,尤其是2014年由于国际油价的变动,贸易总额呈现出断崖式下跌的状态(图1a)。其次,贸易总额的变化,是世界能源市场交易主体及交易量的扩充带来的必然结果。从交易主体来看,参与能源贸易的国家和地区在1988年仅为70个,到2000年已达186个,增加了1倍有余;此后从2007年开始,参与能源贸易的国家和地区保持在180~190个之间,占全球国家和地区总数(195个国家+38个地区)的近80%。从世界能源贸易的双边关系数量变化来看,以1999年和2008年为界可以划分为3个阶段(图1b)。具体来看,1988—1999年间,无论是化石能源整体,还是煤炭、石油和天然气,其双边贸易数量均呈现为稳定增长的态势,石油的双边贸易数略高于煤炭,天然气的双边贸易数量和增量始终是三者之中最小的。2000—2008年间,煤炭、石油和天然气3类能源的双边贸易关系仍保持着相对稳定的增长态势,因而化石能源总体的双边贸易关系在这一时期也保持着持续增长的状态;此外,第二阶段最为明显的特征就是煤炭的双边贸易关系数反超石油贸易,其差异总体在100对左右徘徊。2008年之后,石油与天然气的双边贸易关系仍在持续增长,但煤炭的双边贸易关系却表现为一种“过山车”的剧烈起伏状态,受其影响,化石能源总体的双边贸易数也表现为波状起伏态势。化石能源的双边贸易数先从2009年的2041对跌至2011年的1493对,后在2012年回升至2104对,此后保持相对稳定的增长;2016年化石能源的双边贸易数为2290对;2017年,受数据来源和其他因素影响,全球化石能源的双边贸易关系又下降为1664对。

图1

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图1 1988—2017年全球能源贸易的总额、参与主体及双边贸易关系演变

Fig.1 Total value of global energy trade, participants, and bilateral relations, 1988-2017

1.2 研究方法

以 $V = \{v_{1}, v_{2}, \dots, v_{N}\}$ 表示国家的集合,N为国家的数量。以 $E_{i, j}$ 表示国家 $v_{1}$ 和国家 $v_{2}$ 之间的能源贸易联系状态, $E = \{E_{1}, E_{2}, \dots, E_{S}\}$ 表示所有国家之间的能源贸易联系的集合,若 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ 之间存在能源贸易关系,则 $E_{i, j} \neq Ø 且 E_{i, j} \in E$ ;若 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ 之间尚未建立能源贸易联系,则 $E_{i, j} = Ø$ 。进一步,将 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ 之间存在的能源贸易关系以矩阵形式表达,则为：

(1)

\begin{array}{l} G_{N \times N} = [\begin{matrix} e_{1,1} & \dots & e_{1, N} \\ ⋮ & ⋱ & ⋮ \\ e_{N, 1} & \dots & e_{N, N} \end{matrix}] \\ e_{i, j} = \{\begin{matrix} 1 (E_{i, j} \neq Ø 且 E_{i, j} \in E) \\ 0 (E_{i, j} = Ø) \end{matrix} (1 \leq i, j \leq N) \end{array}

式中： $e_{i, j} = 1 和 e_{i, j} = 0$ 分别表示 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ 之间存在或不存在边的连接。

1.2.1 网络的连通性

(1) 网络密度,即节点间的实际联系数与整个网络中关系总数的理论最大值(完备图)之比,描述了网络中节点间联系的疏密情况。网络密度值越大,说明国家之间的贸易联系越紧密,并且网络的等级也越高。假设参与国际能源贸易的国家数量为N,用M表示网络中的实际联系数,网络密度 $ρ$ 计算公式可以表示为：

(2)

ρ = \frac{M}{[N \times (N - 1)]}

(2) 线点率,即网络中每一个节点的平均连线数目,其值越大该网络的复杂性越高,可以反映国家间的能源贸易联系情况及整个网络的复杂程度。线点率β的计算公式可以表示为：

(3)

β = \frac{M}{N}

(3) 平均最短路径长度,即网络中所有节点对之间最短路径经过边数的平均值。平均路径长度能够反映参与能源贸易国家之间的平均分离程度。设d_ij为节点i和节点j之间最短路径经过的边数,则网络平均路径长度L的计算公式为：

(4)

L = \frac{2}{N (N - 1)} \overset{N}{\sum_{i = 1}} \overset{N}{\sum_{j = i + 1}} d_{ij}

(4) 聚集系数,即在网络中与同一节点连接的2个节点之间相互连接的平均概率。网络的聚集系数能够反映出能源贸易关系及贸易网络的聚集程度。设节点i的聚集系数为CL_i,则：

(5)

C L_{i} = \frac{2 M_{i}}{k_{i} (k_{i} - 1)} (i = 1,2, 3, \dots, N)

式中：M_i为节点i的相邻节点间存在的边数。进而网络的聚集系数C的计算公式为：

(6)

C = \frac{I}{N} \overset{N}{\sum_{i = 1}} C L_{i}

1.2.2 节点的中心性

中心性分析是复杂网络研究中的重点,中心性指标主要关注各个节点在网络中的作用,用以刻画能源贸易网络中各个国家的地位。具体地,使用度中心性、接近中心性以及中介中心性等指标来刻画能源贸易网络中各节点国家的中心性情况。其中,在有向网络中度中心性又分为出度中心性和入度中心性,分别表示该节点发出和接收关系的能力。

(1) 度中心性分为出度中心性和入度中心性,分别表示一个国家在网络中的出口/进口的重要性。采用 $C_{O, i}$ 表示节点i的出度中心性, $C_{I, i}$ 表示节点i的入度中心性, $w_{ij}$ 表示节点i指向节点j的联系强度。

(7)

C_{O, i} = \frac{\overset{N}{\sum_{j = 1, j \neq i}} w_{ij}}{(N - 1)}

(8)

C_{I, i} = \frac{\overset{N}{\sum_{j = 1, j \neq i}} w_{ji}}{(N - 1)}

(2) 接近中心性反映了一个节点在发出和接收关系时不受其他节点控制的程度,即反映一国在能源贸易中不受他国控制的能力。使用 $C C_{i}$ 表示接近中心性, $d_{ij}$ 表示节点i到达节点j最短路径的步数,则接近中心性的计算公式如下所示：

(9)

C C_{i} = \frac{(N - 1)}{\overset{N}{\sum_{j = 1, j \neq i}} d_{ij}}

(3) 中介中心性通过测度一个节点在多大程度上位于其他节点的“中间”,从而反映了一国家对于网络中能源流动的通道控制与中介能力。 $B C_{i}$ 表示节点i的中介中心性,假设节点j和k之间存在的捷径数为 $g_{jk}$ ,节点j和k之间通过节点i的捷径数量为 $g_{jk} (i)$ ,则节点i对于控制节点j和k关联的能力可以定义为 $b_{jk} (i) = \frac{g_{jk} (i)}{g_{jk}}$ 。中介中心性计算公式如下所示：

(10)

B C_{i} = \frac{2 \overset{n}{\sum_{j}} \overset{n}{\sum_{k}} b_{jk} (i)}{N^{2} - 3 N + 2} (j \neq k \neq i)

1.2.3 贸易集团检测

复杂网络的社团结构是指,由若干个集团构成的网络,每个集团内节点的连接非常紧密,而集团之间的连接却比较稀疏。具体到能源贸易网络中,这种社团结构中的群,即为参与能源贸易的国家集团。而通过贸易集团的数量、国家组成及其演变的探索,可为不同集团群体的贸易行为提供更加有力的解释。Newman等(2006)提出的模块度,可以衡量网络分化的程度。模块度越大,说明网络分化得越明显,反之说明网络的同化程度较高。Blondel等(2008)基于模块度设计了集团划分的算法,可以用来对能源贸易网络进行国际贸易集团的划分。模块度Q的取值范围为-1~1,计算公式为：

(11)

Q = \frac{1}{m} \sum^{} \sum^{} (w_{ij} - \frac{C_{I, j} C_{O, i}}{m}) δ (c_{i}, c_{j})

式中： $m = \sum^{} C_{O, i} = \sum^{} C_{I, j}$ , $δ (c_{i}, c_{j}) = \{\binom{1 (c_{i} = c_{j})}{0 (c_{i} \neq c_{j})}\}$ , $c_{i}$ 是国家 $v_{i}$ 从属的贸易集团, $c_{j}$ 是国家 $v_{j}$ 从属的贸易集团;如果国家 $v_{i}$ 和国家 $v_{j}$ 从属于同一贸易集团, $δ (c_{i}, c_{j}) = 1$ ,反之则为0。

本文中,网络的连通性、节点的中心性和贸易集团检测,使用Python语言编程得到计算结果,并在Gephi-0.9.2软件平台实现其可视化。

2 世界能源贸易网络连通性与节点中心性演化

2.1 世界能源贸易网络的复杂性有所增加,表现出小世界网络特性

首先,网络密度值越大,说明国家之间的贸易联系越紧密;线点率越大,网络的复杂性越高。从网络密度的变化情况来看,最大值出现在1989年,为0.065,最小值为2011年的0.042。1989—1999年这10 a间,网络密度在震荡中总体呈减小趋势。21世纪的前10 a中,网络密度在0.048~0.05之间小幅波动,2011年跌至谷地,而后又迅速提升至0.06,之后从2013年开始至今,网络密度稳定在0.06之上。从另一个指标线点率的变化情况来看,线点率的最小值为1988年的3.2,此后其值总体处于不断增大的状态,但在2011年有些波动,2013年以后线点率的值保持在10以上。2个指标对比分析后可以发现,网络密度与线点率的变化特征在2000年以来趋于一致(图2a),共同表现为总体上升的状态,这表明国际贸易关系逐渐趋于复杂化,世界能源网络的连通性整体上是在增强的。

图2

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图2 1988—2017年全球能源贸易网络的主要拓扑参数演变

Fig.2 Evolution of the main topological parameters of global energy trading network, 1988-2017

其次,从平均最短路径长度和聚集系数的变化情况看,尽管二者呈现为反相变化特征,但共同表明了网络的聚集状态在2011年后变得更加凝聚。尤其是从聚集系数的变化态势来看,1988年的聚集系数为0.36,此后其值在波动中逐渐增至2009年的0.57,2010年有所回降,从2011年开始直到2016年,聚集系数重新开始增加,并增至2016年的0.64,2017年回落至0.51。

最后,需要注意的是,一般来说,一个网络若具有较小的平均最短路径长度和较大的聚集系数,则该网络具有小世界网络特性。既有研究表明,原油贸易网络就具有较小的平均最短路径与较大的聚集系数,其具有较为典型的小世界网络特性。根据图2b,世界化石能源贸易网络的平均最短路径最大为2.4,而聚集系数的值为0.5左右,因此可判断化石能源贸易网络也具有较为典型的小世界网络特性。

2.2 度分布曲线表明网络具有无标度特性,加权度结果显示能源进出口格局已重塑

节点的中心性刻画了节点在网络中的作用,体现了国家在贸易网络中的重要性。从能源贸易网络平均度的时间序列来看,平均度在波动中缓慢增长(图3a),从1988年的6.4增至2017年的23.85,增长近3倍。同时,平均度在2013年之后基本保持平稳中略显下降的趋势,2017年平均度降低为20.05。这说明,整体来看,世界能源贸易网络中国家的平均重要性在不断提升。其次,从典型年份的度分布曲线对比来看,世界能源贸易网络的度分布曲线表现为明显的幂律分布特征(图3b),这说明化石能源贸易网络具有无标度网络^①（①在网络的生成与发展过程中,不断增加的网络节点如果倾向于优先连接那些度较大的点,那么该网络最终的度分布曲线将呈现出p(k)~k的幂律分布特征,则该网络具有无标度网络特性。）的特征。此外,1998—2017年随着贸易关系的日益复杂化,总体上能源贸易网络的无标度特征在不断强化;但2017年的度分布曲线内包于2008年的曲线下,说明在1988—2017年间,能源贸易网络的无标度特征呈现为先增强后减弱的变化特征。

图3

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图3 全球能源贸易网络的平均度和度分布演变

Fig.3 Evolution of average degree and degree distribution of global energy trading network

加权入度和加权出度表示了一个国家在能源进出口中选择目的地国家多元化及产品多样化的情况。对比1988年和2017年的加权出入度前10位的国家,可以发现不论是出度还是入度,在过去30 a间均发生了较大的变化(表2)。1988年出度最大为印度尼西亚的60.91,入度最大为日本的287.02;而到了2017年,出度最大的国家为俄罗斯,其值已增长至1036.74,入度最大的国家变为美国,其值也增至1493.99。其次,从加权出入度前10位国家的地理分布来看,过去30 a随着全球能源进出口国家与产品的多元化转变,世界能源的进口格局已发生重塑;能源的出口重心逐渐由东亚、中东、澳洲和欧洲转向了东欧、中东、北美、澳洲和西非等地区,进口重心由东亚、西欧和澳洲向北美、东亚和西欧转移。

表2 加权度及出入度前10位国家的分布情况

Tab.2 Weighted degree, outdegree and indegree in top 10 countries

1988年						2017年
度		入度		出度		度		入度		出度
国家	值	国家	值	国家	值	国家	值	国家	值	国家	值
日本	287.02	日本	287.02	印度尼西亚	60.91	美国	1908.30	美国	1493.99	俄罗斯	1036.74
德国	88.02	德国	86.96	阿联酋	57.11	日本	1449.74	日本	1448.69	沙特阿拉伯	962.96
印度尼西亚	60.91	韩国	41.95	沙特阿拉伯	54.13	韩国	1056.97	韩国	1053.09	澳大利亚	817.64
阿联酋	57.11	印度	21.92	澳大利亚	30.28	俄罗斯	1046.74	印度	957.40	加拿大	723.81
沙特阿拉伯	54.13	芬兰	12.73	英国	24.48	沙特阿拉伯	962.96	德国	479.65	伊拉克	426.22
韩国	41.95	葡萄牙	10.21	苏联	23.72	印度	960.31	意大利	439.21	美国	414.31
澳大利亚	36.78	泰国	8.64	阿曼	23.01	澳大利亚	893.59	西班牙	366.29	阿联酋	399.05
英国	24.48	瑞士	7.03	马来西亚	21.83	加拿大	892.00	英国	334.32	印度尼西亚	384.17
苏联	23.72	澳大利亚	6.51	中国	18.20	德国	511.05	比利时	263.68	挪威	369.01
阿曼	23.01	希腊	4.90	利比亚	17.83	印度尼西亚	483.68	新加坡	253.72	卡塔尔	327.88

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2.3 能源贸易网络表现为一种“点对点”模式,能源关系则体现为国家之间的依赖与竞争

接近中心性反映了一个节点在发出和接收关系时不受其他节点控制的程度,而中介中心性则反映了节点国家对于网络中资源的控制能力,二者结合可以大致判断能源贸易的模式。总体上,接近中心性在波动中保持着上升的态势,2016年其值为0.31,2017年略有下降为0.22。从1988年和2017年接近中心性的大小排序分析,1988年排在前10位的国家分别为沙特阿拉伯、美国、澳大利亚、英国、中国、苏联、阿联酋、科威特、伊朗和加拿大;2017年排在前10的国家分别为美国、俄罗斯、中国、英国、德国、南非、哥伦比亚、尼日利亚、澳大利亚和荷兰(表3)。显然,上述国家有一半出现在入度或出度前10国家中,这也反映了世界能源贸易网络事实上是一种“点对点”的贸易模式。

表3 接近中心性与中介中心性前10位国家的分布情况

Tab.3 Closeness and betweenness in top 10 countries

1988年					2017年
序号	接近中心性		中介中心性		序号	接近中心性		中介中心性
序号	国家	值	国家	值	序号	国家	值	国家	值
1	沙特阿拉伯	0.14	澳大利亚	0.04	1	美国	0.49	美国	0.11
2	美国	0.13	德国	0.03	2	俄罗斯	0.44	南非	0.05
3	澳大利亚	0.12	日本	0.02	3	中国	0.42	英国	0.04
4	英国	0.12	韩国	0.02	4	英国	0.42	意大利	0.03
5	中国	0.11	瑞士	0.01	5	德国	0.40	印度	0.03
6	前苏联	0.11	希腊	0.01	6	南非	0.38	德国	0.03
7	阿联酋	0.11	印度	0.01	7	哥伦比亚	0.37	西班牙	0.03
8	科威特	0.11			8	尼日利亚	0.37	波兰	0.02
9	伊朗	0.10			9	澳大利亚	0.36	韩国	0.02
10	加拿大	0.10			10	荷兰	0.36	新加坡	0.02

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中介中心性的变化态势与接近中心性的变动趋势基本一致,2003年以来其值基本稳定在0.004到0.005之间,但2017年有所下降,变为0.0038(图4)。从中介中心性的大小排序分析,1988年中介中心性有效的国家只有7个,依次为澳大利亚、德国、日本、韩国、瑞士、希腊和印度,而2017年排在前10名的国家依次为美国、南非、英国、意大利、印度、德国、西班牙、波兰、韩国和新加坡(表3)。对比分析2017年的中介中心性、入度排在前10国家的列表可以发现,前10位国家重复的高达8个,分别为印度、韩国、意大利、西班牙、美国、德国、英国和新加坡。这表明能源关系中的控制力强弱直接体现为能源供需各国之间的依赖性与脆弱性。

图4

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图4 全球能源贸易网络的接近中心性和中介中心性演变

Fig.4 Closeness and betweenness of global energy trading network and its evolution

3 能源贸易网络演化的集团特征及供需大国的竞合关系

3.1 能源贸易网络演化的集团检测

一个国家在能源贸易中往往会存在一定的路径依赖,这种依赖性表现在群体特征上就会形成大小不同的贸易集团(图5)。从1990年贸易集团的识别情况来看,这一时期的能源贸易集团处于一种较为初级的状态,整体上有2大集团被检测出：一个是德国、葡萄牙和英国等国为核心的欧洲集团,另一个是韩国、日本、澳大利亚和印度等国组成的东亚-中亚-澳洲集团。1998年,世界能源贸易网络的集团化特征明显得到了强化,这一时期有4个贸易集团被检测出：一是以欧洲国家为主的贸易集团;二是以美国、加拿大等国家为主的北美-南美-北非国家贸易集团;三是以俄罗斯为首,主要为苏联国家及中亚国家;第四个贸易集团主要为东亚的韩国、日本和中国,东南亚的印度、菲律宾和马拉西亚,以及澳大利亚等国组成的贸易集团。到了2008年,原来以俄罗斯为主的东欧-中亚国家贸易集团,渐渐与原来的欧洲国家贸易集团融为一体。这主要是因为,欧洲国家的能源对外依赖度不断提升,因此必须依赖于俄罗斯等国的天然气;其次,原来的东亚-东南亚-澳洲贸易集团,也开始向非洲南部国家和中东地区扩张。此外,贸易集团间出现了交织与重叠现象,如加拿大既属于北美贸易集团,又从属于欧洲国家为主的贸易集团。

图5

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图5 世界能源贸易集团的地理分布演变

Fig.5 Evolution of the geographical distribution of the global energy trading blocs

从2017年的能源贸易集团化特征来看,尽管各贸易集团间的交织与重叠现象更为显著,但依然有4个贸易集团存在,一是以美国为首的贸易集团,二是欧洲-俄罗斯等国家贸易集团,第三是东亚-东南亚贸易集团,第四是澳大利亚-印度-非洲贸易集团。值得注意的是,东亚-东南亚贸易集团已经在很大程度上逐步与美国为主的贸易集团相融合,彼此之间的界线变得逐渐模糊,尤其是通过与澳大利亚-印度-非洲贸易集团中的过渡融入北美国家的贸易集团。

从历年贸易集团形成及演化的结构看,地理距离因素是形成贸易集团的基础因素,如北美国家和南美国家之间在地理距离和自由贸易制度安排下,其内部联系一直非常紧密。其次历史与文化因素,尤其是国家的组成与分解以及殖民地等因素对贸易集团的演化作用显著,如苏联解体后,哈萨克斯坦、土库曼斯坦等国在俄罗斯的主导下,与欧洲及东亚国家间的能源往来关系密切。此外,从印度和澳大利亚所从属的贸易集团的转变来看,能源贸易集团在一定程度上也体现了当前的国际政治生态体系,对于能源贸易网络而言,政治因素的影响及其重要性不言而喻。

3.2 从合作视角分析,供需大国之间存在非对称性依赖

贸易集团内,核心国家之间的贸易依赖存在着非对称性(图6)。欧洲-俄罗斯等国家贸易集团的贸易关联倾向于卖方市场,德国、意大利和波兰等欧洲国家则依赖于俄罗斯的能源供给。俄罗斯是德国和意大利最大的能源进口国,从俄罗斯进口的能源分别占其进口比重的33.67%和23.45%。从供给国俄罗斯的角度来看,其不仅向欧洲国家出口能源,同时也与东亚的日本、韩国等国家保持着密切的能源关系。对于以美国为首的贸易集团而言,作为该贸易集团核心的美国既是能源供给大国,也是能源需求大国,是联系集团内外部能源贸易交流的纽带。可以看到在集团内部,美国与加拿大互为最大的进出口国家,美国与墨西哥互为重要的贸易国。在集团外部,美国的能源进口国主要为沙特阿拉伯、伊拉克、委内瑞拉和哥伦比亚等国,而其出口既面向日本、韩国和印度等东亚国家,也面向欧洲-俄罗斯等国家贸易集团的德国和英国。比较特殊的是,印度尼西亚和新加坡等国家的进出口状态表明,其主要承担着能源贸易中介的角色,从美国、中东国家进口能源,继而出口向东亚国家。

图6

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图6 2017年能源供需大国间的出口/进口关系

Fig.6 Trade relations between major energy supply countries and demand countries, 2017

相比能源供给国,能源需求国进口来源的多元化现象更为突出。从能源需求大国的进口来源数看,进口来源数最少的2个国家为比利时和英国,分别有4个主要进口来源;西班牙、印度、日本、新加坡和美国等5个国家则分别有6个进口来源;德国和意大利2个国家分别有7个进口来源;韩国为进口来源最为多元的国家,有8个进口来源。从能源进出集中率看,10个供给大国对其主要出口对象的出口集中率在80%以上的有5个,集中率在70%~80%有4个,只有俄罗斯一国的主要出国对象较多导致其出口集中率不足60%,平均为78.22%。相比之下,能源需求大国中有2个国家的进口集中率在60%以下,5个国家进口集中率在70%~80%间,仅有3个国家进口集中率大于80%,平均为73.99%。此外,能源供给国的出口对象的平均数为3.3个,而10个主要的进口国平均拥有6个进口来源。由此可知,能源需求大国进口来源国别的多元化远高于出口国,且其进口集中率也较能源供给大国低,说明进口国更加注重能源的多元化发展战略。

3.3 从竞争视角看,能源供给国之间的竞争关系不能一概而论

能源竞合关系在宏观上表现为大国主导下贸易集团的竞合状态,而在中观上则是国与国之间的能源贸易以及所衍生出的竞合关系。从供给视角观察,2017年的能源出口大国主要包括俄罗斯、沙特阿拉伯、澳大利亚、加拿大、伊拉克、美国、阿联酋、印度尼西亚、挪威和卡塔尔等国。其中,加拿大85.67%的化石能源出口给美国,美国是加拿大唯一的能源大国伙伴关系。澳大利亚和挪威则分别具有3个主要的出口对象,且其分别向这3个主要国家出口的化石能源占其总出口的81.88%和73.55%;阿联酋、卡塔尔和沙特阿拉伯3个中东国家分别有4个主要的出口对象,出口集中率分别为83.09%、79.05%和73.89%。伊拉克和俄罗斯则有5个出口对象,出口集中率分别为83.57%和52.53%;印度尼西亚有6个主要出口对象,出口集中率为89.78%;美国为出口多元化最为突出的国家,有8个主要出口对象,出口集中率79.14%。

对于能源供给国而言,供给大国的出口目标是其竞争关系存在的基础。一般认为,2个供给国如果具有相同的出口方向,即存在竞争。尽管上述能源出口大国均有向世界市场出口其能源产品的需求,具有潜在的竞争关系,但由于其出口的方向与国家不同,因此对于能源供给大国间的竞争关系也存在具体差异。例如,澳大利亚和挪威在出口方向和国别上完全不同,澳大利亚主要向日本、韩国和印度3国出口,而挪威则主要出口向英国、德国和比利时3国,因此澳大利亚和挪威属于非竞争关系。再如,阿联酋与卡塔尔均与日本、韩国、印度和新加坡具有较大的能源贸易,因此存在竞争关系。同时,沙特阿拉伯、美国和澳大利亚也与这些亚洲国家具有密集的能源贸易关系,因此阿联酋、卡塔尔、沙特阿拉伯、美国和澳大利亚等国家存在竞争关系。因此,能源供给国之间的竞争关系不能一概而论。总体而言,阿联酋、卡塔尔、沙特阿拉伯、美国和澳大利亚等国家存在竞争关系;东亚、东南亚市场是其共同争夺的对象。

4 结论与政策启示

4.1 结论

20世纪90年代以来,世界能源贸易关系不断趋于复杂化,近年来能源贸易主体数量基本保持稳定,当前占世界总数近80%的国家/地区均参与能源贸易。能源贸易网络同时表现出较为明显的小世界特性与无标度网络特性,且随着时间与网络复杂性的变化表现为先增强后减弱的特征,而平均度则在波动中缓慢增加与趋于平稳。过去30 a,能源进出口国家与产品的多元化转变态势明显,世界能源的进出口格局已发生重塑。能源的出口重心逐渐由东亚、中东、澳洲和欧洲转向了东欧、中东、北美、澳洲和西非等地区,进口重心由东亚、西欧和澳洲向北美、东亚和西欧转移。世界能源贸易网络是一种“点对点”的贸易模式,能源关系中的控制力强弱直接体现为能源贸易各国之间的依赖性与脆弱性。

国家在能源贸易中路径依赖会促成贸易集团的形成。当前,世界能源贸易网络存在以美国为首的集团、欧洲-俄罗斯等国家贸易集团、东亚-东南亚贸易集团和澳大利亚-印度-非洲贸易集团等4个贸易集团,并且各集团间的交织现象日益显著,而地理距离、制度差异、历史文化及政治关系等是贸易集团演化的重要原因。能源竞合关系在两国之间体现为国与国之间的能源贸易及其衍生出的竞争或合作关系,当两国关系扩充到三国乃至多国时,这种竞合关系将转变为由大国主导下的国际贸易集团之间的竞合关系。贸易集团内,核心国家间的贸易依赖存在着非对称性;相比能源供给国,能源需求国进口来源的多元化现象更为突出。能源供给国之间的竞争关系不能一概而论,阿联酋、卡塔尔、沙特阿拉伯、美国和澳大利亚等国家存在竞争关系,东亚、东南亚市场是其共同争夺的对象。

4.2 政策启示

第一,尽管20世纪90年代以来,世界能源关系不断趋于复杂化,但能源贸易网络同时具有小世界特性与无标度网络的特征,因而把握能源关系与能源贸易中的关键国家(如俄罗斯、沙特阿拉伯和澳大利亚等能源供给大国,以及中国、美国、日本、韩国等能源需求大国),对于维持市场稳定和保障国家能源安全至关重要。

第二,能源进出口格局及贸易中心的转变,是世界经济发展格局转变的外在投影。能源需求中心向东亚转移,也体现了中国经济进一步发展对能源的巨大市场需求。多元化战略导向下,诸多国家已经被嵌入到世界能源贸易的复杂网络中,能源问题牵一发而动全身。因而,关注能源体系整体情况与运行状态,对保障中国能源安全同样具有重要意义。

第三,世界能源贸易网络的“点对点”模式,凸显了双边能源关系对于国家能源安全的重要性,表明能源供需双方的依赖性与脆弱性直接影响国家间的能源关系。对于像中国这样的能源高对外依赖型国家而言,确保与重点能源供给国之间的贸易关系平稳,是保障国家能源安全的关键之一。

第四,能源贸易集团的形成演化,有其特殊的地理、历史、文化和政治原因。大国主导的国际政治博弈是影响世界能源贸易网络与国际能源安全不可忽视的因素。因而,能源贸易政策的制定,在市场作用的基础上,还必须将国家间的制度文化差异以及政治关系纳入决策考量范围。

参考文献

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文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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安海忠, 陈玉蓉, 方伟 , 等. 2013.

国际石油贸易网络的演化规律研究: 基于复杂网络理论

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