基于復雜網絡理論的全球精煉銅貿易特征分析

李步界，邢萬里

(1.香港浸會大學工商管理學院，香港 999077；2.中國地質科學院礦產資源研究所全球礦產資源戰略研究中心，北京 100037)

銅在國民經濟各部門和國防工業中廣泛應用，是全球主要的大宗商品之一。隨著國民經濟的增長，中國銅資源消費量也隨之快速增長，但由于資源難以滿足國內需求，中國已經逐漸成為全球第一大銅資源進口國。據世界金屬統計局(WMBS)數據，2019年中國銅資源消費量1 280萬t(金屬量，下同)，國內礦山銅產量約160萬t，二次資源回收量約230萬t，供需缺口約為890萬t，對外依存度高達70%。國際貿易已經成為保障中國銅資源安全的重要路徑，因此，對中國銅資源貿易安全的研究成為學者們關注的焦點。

前人對礦產資源貿易安全的研究，主要是從礦石的角度出發。如邱語等[1]通過社會網絡分析方法(SNA)分析了“一帶一路”沿線60個國家鐵礦石貿易的空間結構及影響因素；朱永光等[2]構建空間交互模型，分析影響鐵礦石進出口國貿易量因素；劉艷等[3]基于社會網絡分析法和QAP回歸方法對全球銅礦石流動特征及其影響因素進行了分析，得出全球銅礦石貿易具有明顯的核心-邊緣結構，同處于一個經濟組織內的國家貿易頻繁，同時對貿易起到正向作用的還有陸地相鄰因素；郝曉晴等[4]等通過復雜網絡模型，分析全球鐵礦石貿易趨勢，金融危機之后，全球鐵礦石貿易逐漸恢復，但區域集團化的趨勢愈加明顯，這一點與銅礦石截然不同，金融危機后全球參與銅礦石直接貿易的國家增加，貿易全球化的趨勢明顯[5]。金融危機對主要鐵礦石供應國的影響小于消費國[6]。鐵礦石貿易網絡平均路徑長度較短，同時聚類系數較小，說明其不具有小世界屬性[7]。而銅礦石則相反，具有明顯的小世界特征，層次結構明顯[8]。復雜網絡不僅能對資源貿易特征進行分析，同時也可以對潛在的競爭關系進行分析[9]。

復雜網絡可以對真實世界進行高度抽象[10]，進而進行全球貿易問題的研究[11-12]?，F階段，復雜網絡已經被廣泛應用于資源貿易領域的研究，主要集中在能源[13]、石油[14]、天然氣[15]、鋁土礦[16]、稀土[17]以及鈾礦[18]等礦產資源領域。前人通過復雜網絡對礦石貿易領域進行研究，進而提出保障中國礦產資源貿易安全的相關政策建議，取得了豐富的研究成果，為本文研究提供了重要參考和借鑒。但隨著中國產業轉型升級和新的資源安全觀背景下，中國礦產資源供應安全，不僅可以通過原礦產品滿足，還可以通過初級加工產品保障，同時還需要深度參與全球資源貿易，提升中國資源安全水平。

現階段涉及礦產資源初級加工產品的研究較少，李華嬌等[19]和計啟迪等[20]基于產業鏈分別對鎢和銅產業鏈進行貿易分析，涉及產業上下游產品；王佳玉[21]基于生命周期理論對鈷全球貿易進行分析；余慧等[22]通過構建復雜網絡模型對全球鈷中間產品貿易時空關聯關系研究；呂硯[23]基于元素流的概念對鈾上下游產品進行分析；馬吉宇[24]基于鏈路預測模型對全球銅資源潛在貿易關系進行分析，得出參與精煉銅貿易的國家傾向于相互之間建立貿易關系，而銅礦石貿易參與國更傾向于與固定貿易伙伴進行交易。本文在前人的研究基礎上，構建復雜網絡模型對2000—2019年全球精煉銅及其制品(以下簡稱“精煉銅”)貿易格局進行分析，解剖精煉銅及其制品貿易參與主體間的關系，整體把握全球精煉銅及其制品貿易系統的結構和特征，并探討主要貿易國及中國地位的演變趨勢，對未來中國銅資源的全球配置及相關產業政策制定提供借鑒。

1 復雜網絡模型構建

網絡作為復雜系統的抽象，可以通過鄰接矩陣的形式表現，構建多種形式的貿易網絡。復雜網絡模型F=(M,N)，包含節點M和邊N，每年參加全球精煉銅貿易的國家定義為點，國家與國家之間貿易關系定義為邊，其中M={mi:i=1,2,…,n)，m是節點的數量，N={ni:i=1,2,…,m)，n為邊的數量，邊的方向為貿易流向，邊的權重為貿易量，并以此構建全球精煉銅貿易有向加權網絡。本文以聯合國貿易統計署(UN Comtrade)公布的2000—2019年全球精煉銅及其制品貿易數據為基礎(貿易代碼為：7403)，構建全球精煉銅貿易復雜網絡，分析了網絡整體結構和演化特征，研究了典型國家貿易特征及在網絡中地位的演變。

2 全球整體網絡特征分析

精煉銅貿易復雜網絡中的度指網絡中與該節點保持貿易關系的數量，節點的度越大說明節點的貿易關系較廣，也在一定程度上說明節點的重要性，即這個國家在網絡中具有較高的地位。入強度表示一個國家從其他國家進口精煉銅的質量，出強度表示該國向外出口的質量。在網絡中入強度的公式為式(1)，出強度的公式為式(2)。

(1)

(2)

衡量全球精煉銅貿易網絡整體特征，可以通過平均強度指標來衡量貿易的繁榮程度，平均聚類系數指標來衡量貿易的緊密程度，平均路徑長度指標來衡量貿易的效率程度，模塊度指標用于衡量貿易的全球化程度。

貿易平均度k的計算公式為式(3)。

(3)

式中：ki為節點i的所有貿易關系；k為網絡中所有節點平均擁有的貿易關系，即網絡平均度。平均度值越大說明貿易繁榮；反之，則說明貿易開始呈現萎縮的態勢。 其也可以用來衡量網絡的連通性，平均度越高的網絡，相當于每個國家都擁有多個貿易關系，使得資源可以在多個國家之間進行流通，貿易通暢。

平均聚類系數c的計算公式為式(4)。

(4)

聚類系數用來衡量一個點的鄰接點之間相互連接的程度，值越高說明鄰接節點貿易關系越緊密；反之，則說明鄰接節點貿易關系松散。平均聚類系數c是網絡中所有節點聚類系數的平均值，可以用來描述一個網絡系統的聚集情況。平均聚類系數的增加意味著國家與國家之間發生貿易的可能性增加，反之，則減少。

平均路徑長度l的計算公式為式(5)。

(5)

式中，d(i,j)為在網絡中從節點i到節點j之間的最短距離，即網絡中國家與國家之間的貿易需要通過幾條貿易關系才能完成，可以用來衡量網絡貿易效率，值越大說明，網絡中貿易完成需要更多的邊，效率較低；反之，則說明網絡效率較高。

模塊度q的計算公式為式(6)。

(6)

2.1 強度演變趨勢

據聯合國貿易統計署(UN Comtrade)數據，全球精煉銅貿易量從2000年的715.20萬t增加至2019年的975.77萬t。2000年全球精煉銅主要進口國為美國、德國、意大利、中國和法國，出口國為智利、俄羅斯、秘魯、澳大利亞和加拿大。2008年受全球金融危機影響全球制造業發生深刻轉移，中國精煉銅進口量快速攀升，成為全球第一大精煉銅進口國，而傳統的主要進口國美國、德國、意大利和法國進口量呈現不同程度的萎縮。而出口國方面，盡管智利憑借著資源優勢，一直是全球最大的精煉銅出口國，但是從2010年以后出口量開始逐漸下降。俄羅斯和澳大利亞進口量基本保持穩定，而秘魯和加拿大出口量逐漸下滑，值得關注的是剛果(金)和剛果(布)精煉銅出口量在2012年以后快速增長，剛果(金)已經成為全球第二大精煉銅出口國(圖1)。

圖1 2000—2019年全球精煉銅貿易入強度和出強度Fig.1 Input and output intensity of global refined copper trade from 2000 to 2019(資料來源：UN Comtrade)

中國精煉銅進口量占全球比例從2000年的10%增加至2019年的38%，美國則從15%下降至7%，德國和意大利也出現不同程度的下降，說明全球精煉銅的需求中心已經從西方國家轉向中國。出口國方面，傳統的南美洲智利和秘魯出口量占比從2000年的44%下降至25%左右，而以剛果(金)為首的非洲國家，占比快速擴大，2019年占比為15%左右，逐漸成為繼南美洲之后全球第二大精煉銅供應基地(圖2)。

圖2 2000年和2019年全球精煉銅貿易出入強度占比Fig.2 The proportion of global refined copper Input and output intensity in 2000 and 2019(資料來源：UN Comtrade)

整個觀察期內全球精煉銅的需求中心發生了轉移，隨之出現了新的供應中心，同時，進口集中度呈現增加的趨勢，進口量排名前六位的國家占比呈現增加趨勢，而出口集中度呈現下降的趨勢，出口量排名前六位的占比呈現下降趨勢。

2.2 重要指標特征

在整個觀察期內，精煉銅貿易網絡的平均度指標呈現上升趨勢，從2000年的8上升至10左右，說明精煉銅貿易繁榮程度呈現上升趨勢，國家和國家間精煉銅貿易往來逐漸密切，保持良好的貿易暢通(圖3(a))。全球精煉銅貿易網絡的平均路徑長度逐漸降低，說明精煉銅貿易的傳輸效率在提升，國家與國家之間的貿易更加暢通，壁壘減少，直接貿易增加，效率的提升也減少了貿易成本(圖3(c))。

2008年全球金融危機之后，平均度指標上升趨勢漸緩，而平均路徑長度開始逐漸下降，說明金融危機的爆發對全球經濟產生了明顯的影響，一定程度上制約了全球精煉銅貿易的繁榮發展，國家與國家之間為了節約貿易成本，尋求最短路徑獲得資源。精煉銅貿易網絡的平均聚類系數呈現波動的狀態，數值保持在0.4～0.5之間，說明國家的貿易伙伴之間的關系緊密程度沒有發生大的波動，國家與國家之間發生貿易的概率并沒有明顯改變(圖3(b))。 全球精煉銅貿易的模塊度在全球金融危機之前基本保持在0.4左右，隨后受金融危機影響，模塊度呈現“斷崖式”下降至0.2隨后開始逐漸恢復至0.4左右，2019年下降至3.5?？傮w而言，全球精煉銅貿易的社團化現象較弱，有著向更加全球化的趨勢發展(圖3(d))。

圖3 2000—2019年全球精煉銅貿易網絡主要指標Fig.3 Main indicators of global refined copper trade network from 2000 to 2019

3 典型國家貿易特征分析

在衡量貿易網絡中典型國家的貿易特征，可以用接近中心度來衡量國家在網絡中的反控制能力，中介中心度衡量國家對貿易網絡的控制力，聚類系數衡量國家與貿易伙伴的緊密關系。

3.1 接近中心度特征

國家在網絡中的接近中心度z的計算公式為式(7)。

(7)

式中：d(i,j)為兩個節點之間的距離，即兩個節點在貿易網絡路徑中最短的一條；n為網絡規模。為便于進行比較需要對結果進行歸一化處理。接近中心度值越大，說明其與貿易國的距離越短，不容易受其他國家控制；反之，則說明其與貿易國家距離相對較遠，容易被別國所控制。數值的變化也在一定程度上反映出國家在貿易的過程中，是否一直在優化自身網絡，提高網絡的安全性。

從2000—2019年，全球精煉銅貿易接近中心度排名前十位的國家中，德國、意大利、美國、英國、法國和西班牙等西方國家，一直位居前列，說明這些國家已經擁有比較安全的貿易網絡，反控制能力較強，荷蘭和比利時作為主要的貿易中轉國也保持較高的接近中心度值，中國接近中心度值從2004年開始逐漸上升，2019年接近中心度值僅次于意大利。中國在精煉銅貿易網絡中具有較強的反控制能力，貿易安全得到保障(表1)。

表1 接近中心度排名前十位國家Table 1 Top 10 countries close to center

3.2 中介中心度特征

國家在網絡中的中介中心度b的計算公式為式(8)。

(8)

式中：σij為兩個節點的段路徑的數量；σij(t)為兩點最短路徑經過節點t的數量。中介中心度越高，說明該國在網絡中起到“橋梁”的作用，可以對網絡起到控制作用，也可以通過誤導信息傳遞進而影響國家間的貿易；反之，則說明該國在網絡中控制力不強。整個觀察期內，依然是德國、意大利、美國、英國、法國等發達國家保持領先，說明這些國家在網絡中具有舉足輕重的影響力，對全球精煉銅貿易的控制能力較強，同時也意味著這些國家深刻影響全球精煉銅的貿易網絡。中國已經成為全球中介中心性排名第一位的國家，具有了一定的控制力和話語權。而主要的出口國除俄羅斯、南非外，智利、秘魯、澳大利亞、加拿大和非洲國家，中介性較低，難以對網絡產生影響(表2)。整體而言，目前全球精煉銅的貿易網絡主要受進口大國影響，進口國的話語權要大于出口國。

表2 中介中心性排名前十位國家Table 2 Top 10 countries of the mediation center degrees

3.3 聚類系數特征

國家的聚類系數一定程度上量化了其與貿易國的緊密程度，國家的聚類系數值越高，說明其與貿易伙伴關系越緊密；反之，則說明其與貿易伙伴關系較為松散，與其他國家發生貿易的可能性較大。選取四個全球精煉銅主要進口國：中國、美國、德國、意大利和四個主要出口國：智利、剛果(金)、俄羅斯和哈薩克斯坦進行聚類系數研究，整體而言，觀察期內出口國的聚類系數要大于進口國，說明出口國與貿易國之間具有一定的緊密性和穩定性，往往傾向于與固定的貿易伙伴進行交易，而進口國與貿易國之間的貿易關系比較松散，交易不具有明顯的傾向性。中國聚類系數呈現下降趨勢，說明中國精煉銅進口逐漸多元化，與其他國家貿易的可能性增加(圖4)。

圖4 2000—2019年典型國家聚類系數Fig.4 Cluster coefficients of typical countries from 2000 to 2019

4 結 論

1) 中國精煉銅進口量占全球比例從2000年的10%增加至2019年的38%，美國則從15%下降至7%，德國和意大利也出現不同程度的下降。出口國方面，傳統的南美洲智利和秘魯出口量占比從2000年的44%下降至25%左右，而以剛果(金)為首的非洲國家，占比快速擴大，2019年占比為15%左右，逐漸成為繼南美洲之后全球第二大精煉銅供應基地。整個觀察期內全球精煉銅的需求中心發生了轉移，隨之出現了新的供應中心。

2) 在整個觀察期內，精煉銅貿易繁榮程度呈現上升趨勢，國家與國家之間精煉銅貿易往來逐漸密切，保持良好的貿易暢通。貿易網絡傳輸效率在提升，國家與國家之間的貿易更加通暢，壁壘減少，直接貿易增加，效率的提升也減少了貿易成本。全球精煉銅貿易的社團化現象較弱，有著向更加全球化的趨勢發展。

3) 西方發達國家已經擁有比較成熟和安全的貿易網絡，控制能力和反控制能力較強，具有較強的話語權。而全球主要的精煉銅出口國無論是控制力和反控制力影響力都較弱。整體而言，目前全球精煉銅的貿易網絡主要受進口大國影響，進口國的話語權要大于出口國。

4) 盡管現階段，中國無論在接近中心度和中介中心度數值排名均靠前，但是排名前十位的國家大多為西方發達國家，一定程度上削弱了中國的話語權。目前全球精煉銅貿易較為繁榮，貿易效率和全球化程度較高，貿易壁壘減少，中國應該抓住轉型升級機會，不僅要進口精煉銅而且要出口其相關制品，深度參與全球精煉銅貿易，在一定程度上聯合精煉銅貿易出口大國，打破現有西方發達國家現有的壟斷格局。