基于復雜網絡理論的原油貿易空間格局差異分析

程淑佳 趙映慧 李秀敏

(1.東北師范大學理論經濟學博士后流動站，吉林長春130024;2.長春大學經濟學院，吉林長春130022;3.東北農業大學資源與環境學院，黑龍江哈爾濱150030)

基于復雜網絡理論的原油貿易空間格局差異分析

程淑佳1，2趙映慧3李秀敏1

(1.東北師范大學理論經濟學博士后流動站，吉林長春130024;2.長春大學經濟學院，吉林長春130022;3.東北農業大學資源與環境學院，黑龍江哈爾濱150030)

本文采用復雜網絡分析方法，結合區域分析與相似性分析，比較了十大進口國(地區)原油貿易空間結構差異。復雜網絡分析旨在以入度、權重及結構熵勾勒出十大原油進口國(地區)石油貿易的拓撲結構差異，并在拓撲結構分析中結合區域分析以揭示十大貿易國(地區)原油進口貿易空間格局構成之不同;相似性分析則是在拓撲結構和空間結構研究基礎上，進一步量化了十大進口國(地區)的空間結構差異程度及區位在進口國(地區)原油貿易空間格局形成中的作用。研究表明，主要進口國與地區的原油進口貿易空間結構存在顯著差異。而地理區位差異越大的國家與地區間，貿易空間結構差異越大。除中國外，各原油進口大國與地區更傾向于選擇較經濟的進口地域;顯著的多元化與均質化則導致了中國貿易空間格局的不經濟。研究結果提示我們，多元化不應以過多犧牲經濟性為前提，中國應權衡所面臨的客觀環境選擇適合區域合作伙伴，才能更好的落實多元化進口策略，切實解決可能面臨的石油安全問題。

復雜網絡;原油貿易;空間格局;差異

石油是現代工業的血液，上世紀50年代起，石油取代了煤炭成為世界主要能源與重要工業原料，且隨著歷史車輪的前進，世界石油消費總量不斷增多，而儲藏的增量卻急劇減少，因此“羅馬俱樂部”關于能源枯竭的預言不斷地被重復。同時世界石油資源的生產與消費具有地理分布非均衡性特點，世界石油貿易呈現了石油自“心臟地帶”向“內需求帶”與“外需求帶”流動的基本格局［1－3］。石油之于經濟發展的重要性、石油枯竭的預言及石油需求與供給的錯位，三者的共同作用使石油成為國際政治、外交乃至軍事斗爭的焦點，對石油產地的控制“傳統上已經成為權力分配中的關鍵要素，誰能夠將它加在自己的原材料資源上，誰就將更多的力量加在自己的資源上，并相應的削弱了競爭者的力量［4］。

1993年起中國成為石油凈進口國，此后石油進口量逐年攀升，2009年石油進口依存度超過了50%，突破了國際公認的警戒線水平。且據國家計委能源所預計，在未來的一段時間內，原油進口量將進一步增加，隨著進口量的增加，原油貿易流動與轉化的空間尺度、規模，以及效應范圍將進一步擴大。如果來源地較為單一，一旦發生進口來源地風險，很容易產生供給緊張的局面，進而影響經濟社會的穩定發展，因此，進口地域多元化戰略儼然已經成為解決中國原油進口安全問題首選的策略之一。本文則嘗試通過原油進口大國(地區)的貿易空間結構比較，探究中國原油進口貿易多元化進程中的問題，以期為更好地實施進口多元化戰略提供借鑒。

1 研究方法與數據

原油貿易空間格局體系是原油貿易活動過程在地理空間流動中的投影，貿易參與國眾多，貿易國地域構成、地域間的貿易聯系數量與強度，及貿易空間模式復雜。對世界及不同國家的原油貿易空間格局構成的統計特征研究發現，世界原油貿易空間體系及各國原油貿易進口空間格局既不同于規則網絡，也不同于隨機網絡，而是符合復雜網絡特征［5］。缺乏對經濟流網絡的復雜特征和流動機制的研究，就無法提出有效的管理復雜經濟系統的方法和策略［6］。對全球原油貿易系統及中國的進口貿易系統進行深入研究，有利于更好地識別風險，制定有利于中國社會經濟可持續發展的石油貿易戰略。

人們對復雜網絡的研究主要針對現實網絡的拓撲結構進行測度，及在對網絡拓撲結構認識的基礎上研究網絡演進機制［7］。而網絡作為復雜系統的抽象，關注的是節點之間連接，而非節點的位置和邊的形態。所以在對現實網絡的研究中，還應結合對區域的分析，相似系數分析則是在前兩者基礎上，進一步分析貿易空間格局的差異及區位在貿易空間格局形成中的作用。

1.1 原油貿易空間格局網絡描述

設V是一個由n個國家vi(i=1，2，…，n)所組成的原油出口國集合，即V=﹛v1，v2，…，vn﹜，A是由n條有向線段ai(i=1，2，…，n)所組成的鄰接向量，即 A=﹛ a1，a2，…，an﹜，ai取0或1，當 ai=0，代表進口國與出口國之間不存在原油貿易關系，當ai=1則代表有原油貿易流自出口國vi流向進口國，且A中的任意一條線ai都以vi與進口國為端點，任意一條線除端點外，沒有其他公共點。那么V與A共同構成了特定時點某國原油進口貿易空間結構網絡，記作G=(V，A)。

1.1.1 度與貿易聯系

度是指某時點與進口節點相連的有向線段ai的數量為N，即:

代表在某時點進口國自N個國家進口原油。根據對度的描述可以看出不同的原油進口國所建立的貿易聯系狀況，并通過時間序列的描述了解不同原油進口國貿易聯系的演進狀況。

1.1.2 權重與貿易聯系強度

對度的研究僅考慮了原油貿易關系建立情況，沒有考慮原油貿易流量的規模，當前的國際原油貿易格局中流量的規模極不均衡，少數貿易聯系的流量規模巨大，而絕大多數貿易聯系的流量規模卻很小，因此，僅對度進行分析不能準確描述原油貿易空間格局的結構特征，所以引入了對貿易強度的研究。在網絡拓撲中，節點間關聯強度是由權重來表示的，則權重向量W可以表示為:

1.1.3 標準權重熵與空間結構的非均質性

系統的熵值反映了其所處狀態的均勻程度，系統的熵值越小，系統越有序，越不均勻;反之系統越無序，越均勻。在社會科學中，熵是被用來描述、表征系統混亂程度。為了刻畫原油貿易空間結構的中貿易強度均勻程度，本文引入了權重熵的概念。

權重熵公式為:

其中Ki為權重要度，即vi在該國進口原油貿易空間結構中的貿易流量的重要度。表示為:

根據熵的涵義，熵刻畫了系統的均質程度，當系統完全均質時，即Ki=1/N，權重熵最大，即:Jmax=lnN;當貿易空間結構強度集中于一個國家時，空間結構最不均勻，K1=1，Ki=0(i≠1)，權重熵取最小值 Jmin=0 。

為了消除進口來源國數量不同給權重熵比較的影響，對空間結構權重熵進行歸一化處理，得到標準權重熵JS，即:

1.2 空間結構相似指數

本文運用借用研究產業結構差異的產業結構相似性指數，從進口權重構成方面測算了各國原油貿易空間格局構成的差異。

產業結構的相似系數是由聯合國工發組織(UNIDO)國際工業研究中心提出的度量方法，用于比較兩個區域產業結構的相似性，現被廣泛用于不同主體構成的比較，相似系數的數值一般是介于0和1之間［8］。

該指數用公式可表述如下:

式中:Sij——i國與j國進口區域的相似性指數;

Xin——i國自第n個區域的進口比重;

Xjn——j國自第n個區域的進口比重;

1.3 數據說明

在全部石油貿易中，原油貿易一直保持在石油貿易的70%以上，部分年份達80%以上，因此一般認為原油的經濟持續供給是保障一國石油安全的關鍵。基于此，本文選擇原油為標的物比較了主要石油進口國的原油貿易空間格局。

文中的主要原油進口國是來自全球三大石油消費區域的10個國家和地區，分別為西歐的法國、德國、意大利與西班牙、亞洲的中國、日本、韓國、中國臺灣與印度，及北美的美國。這10個國家與地區的石油消費量約占世界石油消費總量的70%左右，在世界石油貿易格局的形成中有著決定性的影響。

研究數據來源于貿易中心(International Trade Center，ITC)公布的統計數據。ITC是世界貿易組織和聯合國的聯合機構。該中心通過與各國相關機構合作，提供各國的進出口數據。研究時段為2002－2011年，由于該中心提供的印度進口數據是從2006年開始的，所以對于印度的研究時段是2006－2011年。

2 復雜網絡研究結果及分析

2.1 入度差異

2.1.1 入度值比較

根據關聯矩陣得各國入度。總的來看，美國是建立的原油進口貿易聯系最廣泛的國家，目前其貿易空間格局入度基本維持在45以上;其次是印度和中國，近幾年印度和中國原油進口貿易空間格局的入度基本維持在42左右;而進口原油量排在世界原油進口大國第五位的韓國則以30位列入度平均值排序的第四位;以后依次是法、德、西班牙、日本、意大利和中國臺灣。從時間序列上看，印度是入度增長最快的國家。2006年，印度僅從28個國家進口原油，而2009年其貿易空間格局的入度值則擴張到45，此后則在42左右徘徊;德與西班牙的入度有緩慢上漲，而韓、法和中國臺灣則有一定的下降，其他國家與地區的入度僅在不同年份發生小幅波動，而沒有明顯上漲或下降趨勢，見表1。

2.1.2 入度的空間分布比較

觀察各國入度，可以看出各國入度的區域分布具有一定的規律性。

第一，本區域是區域內各國原油進口貿易聯系最廣泛源地之一。這一規律在東亞之于日本、中國與韓國，西歐四國之于西歐，美國之于美洲都有相同的體現。

第二，中東、非洲與前蘇聯是各國主要的進口來源區域。資源稟賦決定了基本的供給地格局。

第三，中、美為在世界范圍內建立進口貿易聯系的國家。與法、德、日、韓等國與地區不同，中、美進口原油空間格局的入度區域分布較為廣泛。中、美在非洲、中東、前蘇聯地區與西歐均有一定數量的進口來源地。

2.2 貿易聯系強度差異

2.2.1 權重值比較

對貿易聯系的比較主要依據總權重與平均權重，權重呈現了各國與各自貿易伙伴間的貿易聯系強度。

從比較結果看，國家間、國家與地區間貿易聯系強度與平均貿易聯系強度相差懸殊。權重最高的是美國。其次是中國、日本、與印度等國。平均權重最高的是美國、日本與中國，其他國家相差不是太大。從時間序列上看，中國的平均權重上漲最為明顯，韓國也有一定的上升，但升幅小于中國;美國與德國有一定的下降，其他國家變化不大。

表1 主要原油進口國入度、權重與平均權重(權重單位:108t)Tab.1 In-degree，weight and average weight of main crude oil importing nations

2.2.2 權重的空間分布

根據進口數量的區域分布情況看，中國臺灣、韓國、日本與印度的進口來源主要集中在中東地區，美國的原油則主要由中東、美洲與非洲國家供給，而法、德、意大利與西班牙的原油主要來自于非洲、前蘇聯與中東。且各國原油進口區域構成比例不同年份間變化不大，所以將各國自不同區域的進口量取年度平均值，見圖1。

圖1 主要原油進口國(地區)進口量區域構成Fig.1 Regional distribution of crude oil import the main crude oil importing nations

2.3 空間格局均質化程度差異

從前面對入度及權重的分析結果可以看出，各國原油進口貿易空間格局是非均質的，所以本文利用權重熵測度了各國貿易空間結構的均質性，見表2。

根據熵值的計算結果，各原油進口大國的原油進口貿易空間格局都是有序的，且美國、日本、德國與韓國的原油貿易空間格局的有序性要高于中國、西班牙、法國與意大利的空間格局有序性。

表2 主要原油進口國貿易空間格局權重熵Tab.2 Weight entropy of the main nations’importing spatial pattern

良好的區位環境造就了法國、西班牙與意大利貿易空間結構的均質性，而對美國來說，盡管其進口貿易定位于全球，但北美是其重要的進口來源，這也使美國空間格局具有有序性特征。在亞太的消費大國與地區中，韓國與日本更青睞于石油資源豐富、且運輸距離較近的中東地區，盡管這幾個經濟體都有多元化的傾向，但韓日試圖建立的是中東為主體的多元化貿易格局，而非實現原油貿易空間格局的均質化。而對于中國來說，盡管與日本、韓國地理位置相近，貿易通道也非常相似，但貿易空間結構卻存在著巨大的差異。多元化戰略在中國原油貿易空間格局中的決定性作用凸顯。同時，從德國的貿易格局中，也可以看出，其在選擇貿易伙伴時更傾向于近域或通道條件較好的國家與區域。而非像所有的出口國伸出橄欖枝。總的來看，中國進口來源國數量與均質化程度均較高。而盡管美國在進口來源國數量上與中國媲美，但美國的進口量卻向南北美與西非集中，所以其空間結構的經濟性要優于中國。

3 區域結構的相似性測度及分析

從圖1中可以看出，部分國家間區域構成相似性明顯。根據結構相似性指數，測算得各國原油貿易空間格局構成的相似系數(見表3)。當然相似系數也是國家間差異程度的測度指標。

根據原油進口國進口區域結構相似系數，可以看出韓國、中國臺灣、日本與印度，意大利與西班牙，中國與意大利，德國與法國，中國與西班牙等幾組最為相似。

3.1 日、韓、中國臺灣、印度與中國區位相近，空間結構相似度不同

雖具相似貿易區位，但在相似性分析中可以看出中國的原油進口空間結構與日本、韓國、中國臺灣及印度不同。日本、韓國、中國臺灣與印度的進口原油主要來自中東地區，來自中東的原油基本為韓、日與中國臺灣進口量的80%－90%之間，其次為亞洲與非洲。印度的進口原油中也有70%左右來自中東，其他部分主要來自亞太。而在中國的進口原油中，來自中東的原油不足50%，其次為非洲，來自非洲的原油約占中國進口原油的30%，最后是亞洲其他國家。從原油的進口來源地域上看，中國原油進口輸油距離明顯高于日本、韓國、中國臺灣與印度。

表3 主要進口國原油進口區域構成相似系數Tab.3 Similarity of the main crude oil input nations’importing spatial pattern

3.2 中國與意大利和西班牙貿易區位差異大，但進口空

間結構相似

從相似系數看，與中國進口區域結構最為相似的是意大利與西班牙，意大利和西班牙國家建立進口貿易聯系最廣泛的區域均為非洲，中東與前蘇聯地區。意大利與西班牙自非洲進口原油有著明顯的地緣優勢，尤其意大利自非洲的進口來源國主要集中在北非，其距離與運輸通道優勢不言而喻。同時，來自中東的石油則可經紅海進入地中海，或是通過中東地區管網直接運至地中海沿岸裝船后，運抵意大利。而前蘇聯地區的原油則可在黑海裝船經博斯普魯斯海峽運往地中海至意大利，或在由管道運輸至地中海沿岸裝船運抵意大利。所以從貿易區位角度，意大利在進口中東、非洲，或是前蘇聯地區原油方面都有很好的貿易區位優勢。石油安全壓力致使的多元化選擇是中國不斷擴張自非洲的石油進口，進而導致了中國與意大利和西班牙的空間格局相似，貿易格局重心外移明顯。

一般來說，距離與運輸成本的呈正相關關系。Portes and Rey運用引力模型研究發現，距離意味著信息不對稱，是跨境實物貿易的最大障礙［9］在其他條件相同的情況下，離資源輸出地越近的區域，越容易從資源輸出地調入資源。且空間距離的增加不僅增加運輸成本，也增加了社會與時間成本。艾薩德認為:“……作為權益的處理方法，在將生產者相互分離時，運輸成本和空間成本的特殊效應就必須被考慮到。它是如此重要，以致于無法通過暗含的方式加以回避”［10］。

3.3 德、法、意、西同為歐州國家，但空間結構不同

雖均為西歐國家，但貿易區位卻存在顯著差異，因而各國的貿易結構也不盡相同。其中最為相似的是意大利與西班牙。同為地中海沿岸國家使其更容易或更經濟地獲得西非與北非的原油，中東石油也較容易經地中海運往這兩個國家。當然法國也為地中海沿岸國家，但是相對于西非，法國進口北海原油更經濟。所以在各自的進口量構成中可以看出，意大利與西班牙最大的原油進口來源地均為非洲，自非洲進口原油約占意大利和西班牙進口原油的近40%;其次為中東。而法國的原油主要來源于中東、非洲、中東與西歐，幾乎各占1/4。顯然法國與意大利和西班牙不同。德國進口原油70%以上源于前蘇聯和西歐，來自中東的原油僅占其全部進口原油的5%－10%之間。德國為非地中海國家，因此缺乏利用非洲進口石油的地理優勢，同樣中東石油運往德國同樣缺乏通道與地緣優勢。然而德國歷來是俄石油出口大戶，在俄德原油貿易中友誼管道起著不可估量的作用;德自西歐的原油大部分出自北海油田，所以說歐洲進口大國的貿易地域構成也彰顯了原油貿易區位條件的決定性作用。

4結論

以上對各國原油進口貿易的拓撲結構與空間結構差異進行了比較研究，研究結果表明除中國外，其他進口大國的進口地域選擇中區位條件是決定性因素，具體如下:

4.1 進口國原油貿易空間格局差別顯著，區位條件是差

異形成的根源之一

無論是入度、權重的空間分布，還是熵值比較均表明，各國的進口空間結構存在明顯差異。相較于中國，美國、日本、德國與韓國的原油貿易空間格局更具有序性，有序性使得這些國家的貿易空間結構更經濟。而在較高原油貿易空間格局均質性的國家中，法國、西班牙與意大利的原油貿易空間均質性源于各自的地理區位優勢;

4.2 部分國家進口地域結構相似，區位條件是相似根本

原因

大多數相似系數顯示相近的地理位置與相似的石油貿易運輸區位條件是原油進口大國進口地域結構相似的前提，如意大利和西班牙，韓國、日本、印度與中國臺灣，及法國與德國。

4.3 多元化戰略降低了中國進口空間格局的經濟性，且

無益于解決貿易風險

其他進口大國的源地結構的分析表明這些國家在選擇貿易伙伴時更傾向于近域或通道條件較好的國家與區域。所以這些國家的進口來源國數量小，貿易地域相對集中度較高。相比之下，中國進口多元化與進口強度增長趨勢明顯;顯然中國原油貿易空間格局的高均質化源于多元化戰略，而非良好的貿易區位;多元化戰略致使北非與西非國家成為中國原油進口源地，進而導致貿易區位相距甚遠的中國與意大利和西班牙原油進口貿易格局的相似，中國原油貿易空間格局的重心外移，經濟性下降，同時，多元化進程中，中國進口原油依舊來自較動蕩區域，源地多元化并沒有達到有效解決進口來源地風險的目的;且分散了源地風險的同時，多元化戰略也增加了發生風險事件的機率;也無益于改變80%的進口原油通過馬六甲進入中國的困局。

總的來看，與其他國家的經濟性追求不同，中國原油進口多元化進程中，客觀上實行了以犧牲經濟性換取石油供給的持續性的策略，而石油安全要實現的目標是經濟而且持續的石油供給，單純追求持續性則有悖于安全供給的初衷，且就當前的國際原油市場的運行機制看，分散風險成本過高意義并不大。所以調整原油進口空間結構，使之更具經濟性是必要的。

References)

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Differences in Spatial Pattern of Main Nations’Crude Oil Trade on Complicated Network Theory

CHENG Shu-jia1，2ZHAO Ying-hui3LI Xiu-min1
(1.Theoretical Economy Postdoctoral Station，Northeast Normal University，Changchun Jilin 130024，China;2.Economy College，Changchun University，Changchun Jilin 130022，China;3.College of Resource＆ Environment，Northeast Agricultural University，Harbin Heilongjiang 150030，China)

In this paper，complex network analysis，regional analysis and approximate analysis were employed to compare the difference of spatial structure of crude oil trade among ten countries(or regions).The complex network analysis was based on topology indexes such as in-degree，weight and structure entropy，aiming to delineate the topological structures of crude oil trade of each country(or region).The regional analyses reveal the geographical structures.The approximate analysis measures the differences，and shows the relationship between location and spatial patterns of crude oil trade.Results demonstrate that significant differences exist among the oil importing countries(regions)in terms of spatial pattern of crude oil trade，which tend to enlarge with geographical differences.Except China，other main importing nations pay close attention to economic cost in choosing importing sources，while excessive diversification and homogeneity lead to the less economic spatial pattern in China’s crude oil trade in the past years.Based on the study，we conclude that an excellent strategy should contain both diversity and economy.In common senses，the diversification strategy is very important for the oil security of China，but we still recommend that the diversification should be based on the precondition of economy.Only in this way，an efficient，healthy and sustainable oil trade security system is able to be established.

complex network method;crude oil trade;spatial pattern;difference

2013－05－03

程淑佳，博士，副教授，主要研究方向為國際經貿地理與產業經濟。

李秀敏，博士，教授，博導，主要研究方向為區域經濟、產業經濟和次區域合作。:“”( :11YJCZH020)。

F119.9

A

1002－2104(2013)08－0020－06

10.3969/j.issn.1002－2104.2013.08.004

(編輯:常 勇)