肖建忠 胡 超 王小林 成金華
(中國地質大學經濟管理學院,湖北 武漢430074)
管網設施是市場快速發展的基礎。近年來我國天然氣管網發展迅速,已經初步形成以西氣東輸一線、西氣東輸二線、川氣東送和陜京線系統等管道為骨干,以蘭銀線、淮武線、冀寧線為聯絡線的國家級天然氣骨干管網。
天然氣商品不同于一般商品,它具有管網依賴性。管網是連接資源與市場的物理紐帶,在一定程度上,天然氣公司管網觸及之處就是市場開拓之時。因此,管網系統是天然氣從源輸送到用戶的最有效方法,對天然氣市場的研究必須結合管網,綜合分析資源供給、市場消費與管道建設的特征。2000年之前,天然氣市場的研究大都是在做資源評價時輔以提及,例如戴金星[1]。2001年湯亞利[2]從管道的角度開始研究天然氣市場。2002年西氣東輸項目開工后,國內對天然氣市場的研究開始升溫。如徐永昌[3]對西氣東輸項目的天然氣供應保障的研究。2004年隨著西氣東輸項目的投產,一批學者開始從市場供求角度分析天然氣市場。張淑英[4]等研究了我國天然氣的消費市場;李華啟[5]等研究了中西部地區天然氣的利用問題;楊建紅[6]劉小麗[7]等梳理了整個天然氣行業現狀和發展趨勢;張耀光[8]等研究了我國LNG 產業的發展;蒲明[9]等介紹了一些我國天然氣管道上取得的進展。所有這些表明,綜合考察管網、資源和市場的研究還稍顯薄弱。
本文以2000年以來我國天然氣管網建設為基礎,以管網輸氣數據為對象,采用社會網絡分析(SNA)方法研究我國天然氣市場的演變過程和供應保障,并提出管網鋪設的具體方向。
社會網絡分析(SNA)被廣泛地應用于社會經濟系統,諸如市場、產業、貿易關系等都可以視為一種網絡。網絡分析能夠從整體上把握市場格局與貿易關系的演化,目前已發展出專門的概念體系和測算工具。社會網絡分析方法被證明是一種有效的分析貿易關系的工具,例如K.Bhattacharya[10]和Fagiolo[11-12]對國際貿易領域的社會網絡研究。社會網絡分析不需要設定變量獨立性假設。這在處理關系數據時擁有了比其他統計方法極大的優勢。SNA方法中采用較為普遍的指標是中心性、派系以及關聯度等,本文將對以上指標展開分析。
中心性指個體在其社會網絡中所擁有的權力和地位,用以衡量網絡結點的市場影響力,有三個衡量指標:度數中心度、中間中心度和接近中心度。
度數中心度用以衡量某地對鄰近地區的影響力。絕對度數中心度指與該點直接相連的點數。相對度數中心度為點的絕對中心度與圖中最大可能度數之比。在一個n 點圖中,任何一點的最大可能的度數一定是n-1。
中間中心度用以衡量某地對資源的控制程度。在星形網絡中,相對中間中心度計算公式為其取值范圍為0 和1之間,并且該值可用于比較不同網絡圖中的點的中間中心度。
接近中心度用以衡量某地與網絡中所有其他點的距離。在星形網絡中,C-1APi才可能達到最小值。對于包含n個點的星形網絡來說,核心點的接近中心度為n-1,相對接近中心度計算公式為:
令d(i,j)代表子圖中兩點ni,nj在總圖中的距離,有點集Ns={(i,j)|d(i,j)≤n},對于所有的ni,nj∈Ns來說,在總圖中不存在與子圖中的任何點的距離不超過n 的點。這樣的點集就稱為n-派系。派系分析能找出市場網絡中同質性較強或聯系緊密的地區。
關聯度分析用以衡量市場網絡的團結性和相互聯系程度。如果網絡結點相互之間不可達,那么市場團結性就較小。反之則較大。關聯度的測量公式為:C=1-V是該網絡中不可達的點對數目,N是網絡規模。
本文所用天然氣管道數據來自中國石油規劃總院提供的2010年我國已投產天然氣管道和截至2011年12月31日中石油、中海油和中石化公告已投產天然氣管道。為全面把握我國天然氣市場,除了國內管道覆蓋的23個省、5個自治區和4個直轄市以外,本文還把南海、東海和黃海這三大海上天然氣富集區、進口LNG 以及西氣東輸二線境外段的土庫曼斯坦-哈薩克斯坦管道以供給氣源形式納入我國天然氣市場。
2.2.1 中心性分析
本文選取了模型的相對度數中間度、相對中間中心度和相對接近中心度三個指標,列出排在前五位的地區。各年各指標結果見表1。

表1 相對度數中心度、相對中間中心度和相對接近中心度排名Tab.1 Rankings of relative degree centrality,relative betweenness centrality and relative closeness centrality
2000年陜西的度數中心度、中間中心度和接近中心度并列第一,說明陜西在網絡中處于絕對的中心地位。
2005年新疆的度數中心度、中間中心度和接近中心度并列第一,陜西的三個指標則并列第二。四川相對度數中心度和相對中間中心度分別排在第三和第五,但是相對接近中心度排名墊底,表明四川處于遠離網絡中其他點。
2006年湖北的度數中心度升至第四位,中間中心度升至第三位,接近中心度升至第三位。四川相對度數中心度和相對中間中心度分別排在第三和第四位,但是相對接近中心度排名升至第九位,表明四川與網絡中所有其他點的距離已縮短。
2007年山東的度數中心度和中間中心度分別排在第四位和第五位,相對接近中心度排在第四位。說明山東在網絡中的地位開始提高。
2008年山東相對度數中間度、相對中間中心度和相對接近中心度排名和07年相同,說明山東在網絡中的地位維持不變。四川相對度數中心度保持第三位,相對中間中心度由第四位升至第三位,相對接近中心度排名維持第九位,表明四川對網絡的控制程度進一步增強。
2009年上海的相對度數中間度排在第四位,和2008年持平,中間中心度由2008年的第六位升至第二位,接近中心度由第五位升至第三位。這表明上海開始在網絡中居于中心地位。山東的相對度數中心度小幅跌落至第五位,相對中間中心度降至第八位,相對接近中心度跌至第五,說明山東對鄰近地區的影響以及對網絡的控制能力均下降,和網絡中其他點的距離增大。四川相對度數中心度跌落為第四位,相對中間中心度跌落為第六位,相對接近中心度排名滑至第十三位。說明川氣對鄰近地區的影響變弱。
2010年四川相對度數中間度升至三位,中間中心度升至第三位,接近中心度升至第四位。說明四川的遠離狀態徹底改變,開始在網絡中居于中心地位。山東的相對度數中心度繼續下滑至第六位,相對中間中心度小幅上升至第七位,相對接近中心度下降至第七位。2011年山東度數中心度跌至第七位,相對中間中心度跌至十四位,相對接近中心度跌至十三位,說明山東對鄰近地區影響力進一步減弱,在網絡中顯示出一定孤立性。LNG 氣源的度數中心度升至第四位,中間中心度跌至第七位,接近中心度則跌至十二位。說明LNG 氣源對鄰近地區影響力上升,但是對網絡控制程度有所下降,其處于遠離網絡中其他點的狀態并未改變。同時土哈起源的相對度數中間度、相對中間中心度和相對接近中心度并列第一;新疆的度數中心度由2010年的第一位跌至第二位,中間中心度由2010年的第一位跌至第四位,接近中心度由2010年的第一位跌至第三位。說明土哈氣源在網絡中居于絕對的中心地位,新疆對網絡的控制程度有所下降。
中心性分析表明,各年對網絡起控制作用的地區,以及對近鄰影響最大的地區和離網絡中其他點距離最小的地區都在不斷變化。隨著管道的投建,我國天然氣市場呈現一定中心性特征。總的趨勢是,2006年之前,居于網絡中心地位的是新疆,陜西,四川。2006年后,湖北、山東、上海和廣東等地區的中心度得到顯著提升。同時LNG 氣源從2009年開始在網絡中的影響力日益呈現。吐哈氣源在2011年居于中心地位。這些地區中,新疆、陜西屬于西部資源產區,四川、湖北屬于中部資源產區,山東屬于環渤海經濟區,上海屬于長三角經濟區,廣東屬于珠三角經濟區。
2.2.2 派系分析
本文對模型作了3-派系分析。從圖1可以反映出我國天然氣網絡派系的從無到有:2000年不存在派系,2005年4個。2006年-2007年增為7個,2008-2010年為8個,2011年更是提高到15個。
2000年派系為零。網絡結構極度脆弱。2005年派系為四。派系分別為﹛新疆,陜西,上海﹜、﹛新疆,陜西,河北﹜、﹛新疆,陜西,北京﹜、﹛湖北,湖南,四川﹜。網絡中其他28個地區處于孤立狀態。網絡的脆弱性有所減弱。2006年派系為六。﹛新疆,陜西,江蘇﹜、﹛新疆,陜西,上海﹜、﹛新疆,陜西,浙江﹜、﹛新疆,陜西,河北﹜、﹛新疆,陜西,北京﹜、﹛新疆,陜西,山東﹜和﹛湖北,湖南,四川﹜。網絡中其他25個地區處于孤立狀態。網絡脆弱性進一步減弱。2007年派系為六,且派系結果與2006年相同。網絡結構沒發生變化。
2008年派系為八。派系結果如下:﹛新疆,陜西,河南﹜、﹛新疆,陜西,江蘇﹜、﹛新疆,陜西,上海﹜、﹛新疆,陜西,浙江﹜、﹛新疆,陜西,河北﹜、﹛新疆,陜西,北京﹜、﹛新疆,陜西,山東﹜和﹛湖北,湖南,四川﹜。網絡中其他24個地區處于孤立狀態。網絡脆弱性小幅削弱。2009年派系為八,且派系結果與2008年相同。網絡結構沒發生變化。2010年派系為八,且派系結果與2009年相同。網絡結構保持不變。
2011年派系為十五,派系結果如下:﹛新疆,陜西,河南﹜、﹛新疆,陜西,江蘇﹜、﹛新疆,陜西,上海﹜、﹛新疆,陜西,浙江﹜、﹛新疆,陜西,河北﹜、﹛新疆,陜西,北京﹜、﹛新疆,陜西,山東﹜、﹛湖北,湖南,四川﹜、﹛陜西,黑龍江,土哈氣源﹜、﹛陜西,遼寧,土哈氣源﹜、﹛陜西,吉林,土哈氣源﹜、﹛陜西,上海,土哈氣源﹜、﹛陜西,浙江,土哈氣源﹜、﹛陜西,河南,土哈氣源﹜和﹛湖北,湖南,土哈氣源﹜。網絡中其他20 點處于孤立狀態。網絡顯示出一定的緊密性。

圖1 我國天然氣市場網絡派系演變Fig.1 Factions evolution of China’s natural gas market
綜合來看,我國天然氣市場是逐漸趨于緊密的。隨著管道的投產,我國天然氣市場各區域市場逐漸建立,形成西北、華北、西南、華中、華南、東北和華東等7個區域市場。
2.2.3 關聯度分析
關聯度計算結果見圖2。

圖2 天然氣市場關聯度和關聯度變化率Fig.2 Correlation degree and ratings of correlation degrees of China’s natural gas market
圖2表明,天然氣市場的網絡關聯度總體水平在0.12以下,團結性較低。但隨著時間推移,網絡關聯度呈緩慢增長態勢,天然氣市場內在聯系程度逐漸增強。市場2005年關聯度增加率達到244%,在各年度中最大,2006-2010年關聯度增加率均在10%以下,2011年關聯度增加率達到52%,關聯度增加率呈L 型變化。因此我國天然氣市場團結性較低,今后應加強管網建設。
本文以各個地區作為節點,根據已投產天然氣管道歸納出天然氣市場供給方和需求方,找出地區i 與地區j是否存在天然氣貿易。如果存在貿易關系,則aij=1;若不存在,則aij=0。于是得到一個N ×N 階一模關系矩陣。然后對矩陣做對稱化處理,令aij=aji(i≠j),采用社會網絡分析Ucinet 6 軟件對矩陣進行分析。
模型的分析結果(見圖3)顯示,2000年網絡結點是孤立的,還未形成區域市場。2005年,中西部地區開始形成區域市場,其中以新疆、陜西和四川為代表。同時市場向長三角地區擴散。2009年,長三角地區、渤海灣地區開始形成區域市場。這兩個區域市場與中西部地區的區域市場交織在一起,相互依賴,全國性的大市場初具雛形。2011年,大市場擴張到珠三角的廣東等地,我國天然氣市場日漸完善。

圖3 我國天然氣市場網絡模型的演變Fig.3 Evolution of China’s natural gas market based on SNA
2011年,我國天然氣消費量達到1 282.1億m3,而供給則為1 030.6億m3。供需缺口為251.5億m3。從圖4可知,除2005年我國產銷差為正外,2006-2011年產銷差均為負,并且差距有不斷增大的趨勢。

圖4 我國天然氣供需量(2005-2011)Fig.4 Supply and demand of China’s natural gas market(2005-2011)
我國天然氣供不應求的局面持續,我國天然氣保障安全日益急迫。本文將中國分為華北、東北、華東、華中、華南、西南和西北七個地區,分區討論了我國天然氣保障安全問題。
2009年華北區天然氣產消差在10億m3以上的地區有北京,河北,山西,內蒙,山東。其中北京產消差高達69.4億m3,內蒙為44.29億m3,山東為31.19億m3(見圖5)。
目前華北區有已投產并已實現相互調氣的輸氣量分別為36億m3和120億m3的陜京一線、二線,其中陜京二線還實現了通過冀寧線與西氣東輸線連接調氣。以及與西氣東輸二線連接的輸氣量為150億m3的陜京三線。
在中心性分析中,中心度較高的華北地區是山東。2011年山東度數中心度為第七位,相對中間中心度為十四位,相對接近中心度為十三位。穩定華北區的天然氣供應,我們應重點發展山東。目前通過山東的天然氣管道有冀寧線、榆濟線、安濟線以及西氣東輸二線泰安支線。2006年投產的冀寧線在華北區的走向為河北-山東,未來可以利用山東對網絡的影響力多建設和北京、山西、內蒙直通的天然氣支干管道。增大山東的中間中心度和接近中心度,消除其聯系人為繞過它的冗余的交往關系的狀況,減輕山東和華北區其他點的遠離狀態,以增加天然氣流動性,保障華北區天然氣供應安全。

圖5 華北區各省天然氣產銷差Fig.5 Production and consumption gap of natural gas in North China provinces
在派系分析中,華北區的河北、北京、山東均為派系成員。其派系分別為﹛新疆,陜西,河北﹜、﹛新疆,陜西,北京﹜、﹛新疆,陜西,山東﹜。盡管﹛新疆,陜西,河北﹜和﹛新疆,陜西,北京﹜派系中的成員能通過冀寧線連接西氣東輸線和陜京二線,實現各地區間的相互調氣,但線路單一。未來布局以山東為中心的支干網的同時,修建以山東為終點的大型管線,輔之以儲氣庫建設,促進華北區天然氣調配,增加其供應安全。
目前東北區已有已投產的年輸氣量分別為80億m3和84億m3的秦沈線和大沈線。本區產銷差都在10億m3以內(見圖6)。
在中心性分析中,中心度較高的東北地區是遼寧。2011年遼寧度數中心度為第七位,相對中間中心度為十二位,相對接近中心度為第七位。穩定華東區的天然氣供應,我們應重點發展遼寧。目前通過遼寧的天然氣管道有秦沈線和大沈線。同時在2011年投產的秦沈線和大沈線在東北區內的走向均為遼寧-吉林-黑龍江方向,未來我們可以利用其對網絡的影響力建設和黑龍江直通的天然氣支干管道。使東北區形成一個環形閉合網絡。增大遼寧的中間中心度,消除其聯系人為繞過它的冗余的交往關系的狀況。增加天然氣流動性,保障華北區天然氣供應安全。
在派系分析中,東北區的遼寧、吉林均為派系成員。其派系分別為﹛陜西,遼寧,土哈氣源﹜、﹛陜西,吉林,土哈氣源﹜。派系中的成員能通過秦沈線和大沈線管道形成單向聯系。因此未來可以通過東西伯利亞來氣與葫蘆島海上LNG 進口以保障供氣安全。

圖6 東北區各省天然氣產消差Fig.6 Production and consumption gap of natural gas in Northeast China provinces

圖7 華東區各省天然氣產消差Fig.7 Production and consumption gap of natural gas in East China provinces
目前華東區已有已投產的年輸氣量分別為120億m3和300億m3的西氣東輸一線、二線。以及年輸氣量為100億m3和120億m3的冀寧線、川氣東輸線。而本區產消差均在10億m3以上(見圖7)。
中心性分析可以看出穩定華東區的天然氣供應,重點在上海。目前通過上海的天然氣管道有西氣東輸一線、二線、以及川氣東輸線。這三條主干線將華東地區連接成一個閉和環路,可以方便上海、浙江、江蘇之間的相互調氣。
在派系分析中,華東區的上海、江蘇、浙江均為派系成員。其派系分別為﹛新疆,陜西,江蘇﹜、﹛新疆,陜西,上海﹜、﹛新疆,陜西,浙江﹜。派系中的成員能通過川氣東送管道形成連接。由于華東各省產銷差較大,中石油正在規劃新的西氣東輸管線,吸納非常規天然氣。同時,已投產的LNG 上海站將為本地區天然氣保障提供堅實基礎。
目前華中區已投產的天然氣管道為年輸氣能力為30億m3的忠武線,年輸氣能力為15億m3的淮武線,年輸氣能力為30億m3的榆濟線,年輸氣能力為120億m3的川氣東送線以及年輸氣能力分別為120億m3和300億m3的西氣東輸一線、二線。本區產銷差在10億m3以上的地區有河南、湖北、湖南(見圖8)。
中心性分析中表明,穩定華中區的天然氣供應,重點在湖北。目前忠武線,淮武線,川氣東輸線和西氣東輸二線在河南,安徽,湖北三地形成一個閉合環路。

圖8 華中區各省天然氣產消差Fig.8 Production and consumption gap of natural gas in Central China provinces
在派系分析中,華中區的河南、湖北、湖南均為派系成員。其派系分別為﹛新疆,陜西,河南﹜﹛湖北,湖南,四川﹜﹛湖北,湖南,土哈氣源﹜。派系中的成員通過淮武線和西氣東輸二線管道形成一個環形管道。為了平抑產銷差,今后應該利用湖北對市場網絡的影響力,建設儲氣庫以及直通江西的支干管道。結合吐哈氣源,使華中區形成一個蝴蝶結形閉合網絡,保障供應安全。
目前華南區已投產的天然氣管道是年輸氣能力300億m3的西氣東輸二線。而本區產銷差在10億m3以上的地區有廣東、福建、海南(見圖9)。
中心性分析表明,華南地區中心度較高的是廣東。但是在派系分析中,華南區沒有派系成員,說明本區在網絡中異質性較強,該區內部貿易結構松散。考慮到本區處于珠三角經濟開發區,為主要消費區,保障本區供氣安全的重點是多建立和外部聯系的管道。建設中的新疆霍爾果斯-廣東韶光的管線未來投產后將進一步鞏固華南區域的天然氣保障穩定。
目前西南區已投產的天然氣管道有忠武線和川氣東送管線。本區產銷差在10億m3以上的地區有重慶(見圖10)。
在中心性分析中,華南地區中心度較高的是四川。2011年四川的度數中心度為第三位,中間中心度為第三位,接近中心度為第七位。2010年投產的川氣東送管線西南區境內的管道為四川-重慶方向。未來我們可以利用其對網絡的影響力多建設和貴州、云南直通的天然氣主干管道。在派系分析中,西南區的派系為﹛湖北,湖南,四川﹜。派系中的成員可以通過忠武線和川氣東送線和華中區的湖北直接相連,通過淮武線和湖南間接相連。鑒于本區為氣源產地(普光氣田),又是川氣東輸的起點,因此保障本區供氣安全的重點是提供可持續的管網氣源輸入,而規劃中的中緬管道來氣將是一個重要的、戰略性的氣源,維持網絡結構的穩定。

圖9 華南區各省天然氣產消差Fig.9 Production and consumption gap of natural gas in South China provinces

圖10 西南區各省天然氣產消差Fig.10 Production and consumption gap of natural gas in Westsouth China provinces
西北地區是我國長輸管線最為集中的地區。西北區已投產的天然氣管道有陜京一線、二線、三線,西氣東輸一線、二線和年輸氣能力分別為20億m3和33億m3的澀寧蘭線及其復線。本區產銷差在10億m3以上的地區有甘肅和寧夏(見圖11)。

圖11 西北區各省天然氣產消差Fig.11 The production and consumption gap of natural gas in Westnorth China provinces
在中心性分析表明,西北地區中心度較高的是新疆和陜西。西北區的派系成員有新疆,陜西。其派系為﹛新疆,陜西,河南﹜、﹛新疆,陜西,江蘇﹜、﹛新疆,陜西,上海﹜、﹛新疆,陜西,浙江﹜、﹛新疆,陜西,河北﹜、﹛新疆,陜西,北京﹜、﹛新疆,陜西,山東﹜、﹛陜西,黑龍江,土哈氣源﹜、﹛陜西,遼寧,土哈氣源﹜、﹛陜西,吉林,土哈氣源﹜、﹛陜西,上海,土哈氣源﹜、﹛陜西,浙江,土哈氣源﹜和﹛陜西,河南,土哈氣源﹜。這說明兩省是重要的氣源供應方,在全國天然氣網絡中有重要的影響。因此,本區的供氣安全實際上關系著全國天然氣市場網絡的平穩運行,未來應該利用兩省對網絡的影響力,完善管道互通,形成多氣源之間的互為調劑。國家發改委已批準的新疆煤層氣開發和管網建設項目以及中亞來氣將進一步加強西北區在國內市場網絡中的地位。
本文結合社會網絡分析方法,構建了我國天然氣市場網絡的模型。通過分析市場網絡的中心性、派系和關聯性,揭示天然氣市場網絡的聯系程度,以及各省在網絡中的影響力。隨之結合七個區域市場的相關數據探討了區域天然氣供應保障問題。結論如下:
(1)我國天然氣市場經歷了零散市場向區域市場乃至全國性大市場的演變,但是市場團結性較低。
(2)管網的建設推動了天然氣市場網絡的聚集,市場呈現出中西部資源產地和東部消費地的中心性特征。
(3)結合中心性與派系分析,本文指出了各區域市場為了保障供氣安全的不同側重點。未來我國天然氣管網建設布局可能是:華北區的山東建設和北京、山西、內蒙直通的管道,修建以山東為終點的大型管線,輔之以儲氣庫建設。東北區的遼寧建設和黑龍江直通的管道。華東區建設新疆-浙江管道。華中區的湖北建設儲氣庫和直通江西的管道。華南區建設新疆-廣東管道。西南區建設中緬管道。西北區完善管道互通,形成多氣源互相調劑。總體說來是管網布局將更加合理,推動天然氣市場網絡向更加緊密的方向演變。
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