晶質石墨產品國際貿易網絡演化特征研究

張翠芝，董志良,3，安海崗，劉 森，蔣培祥

(1.河北地質大學城市地質與工程學院，河北 石家莊 050031；2.河北省礦產資源戰略與管理研究基地，河北 石家莊 050031；3.河北地質大學自然資源資產資本研究中心，河北 石家莊 050031)

石墨是一種非金屬礦產資源，具有耐高溫性、導電導熱性、抗熱震性、抗腐蝕性等優良性能，被廣泛應用于傳統工業領域(如冶金、鑄造等)。隨著2010年石墨烯的發現，石墨的應用逐步擴展到新興產業領域(如新能源、新材料等)。石墨烯材料是從石墨中剝離出來的二維晶體，具有良好的透光性、柔韌性、導電性等性能，在電子信息、節能環保、生物醫藥等領域的應用前景廣闊。目前對石墨烯的研究與開發還處于初級階段，上游的石墨烯制備階段和中游各類石墨烯生產階段已經形成，但下游產業鏈尚未形成[1]。隨著這些新材料、新科技的發展，石墨作為制備石墨烯的基礎材料，未來在戰略新興領域的應用會越來越廣泛。

在《全國礦產資源規劃(2016—2020年)》中，晶質石墨被納入戰略性礦產目錄，為24種戰略性礦產之一。近幾年，石墨在新興產業中的利用程度不斷提高，新興產業石墨需求快速增長，需求增長主要集中在晶質石墨。2018年全球晶質石墨的貿易量約為674.6 kt，供應較為集中，主要出口國為中國、莫桑比克、馬達加斯加、巴西、德國、印度等。其中，中國是第一大晶質石墨出口國，2018年出口總量約為320.4 kt，占世界出口量的47.50%，主要出口到韓國、日本、歐盟、印度、德國等國家和地區；莫桑比克是世界第二大晶質石墨出口國，2018年出口總量約為67.2 kt，占比9.96%，主要出口到中國、歐盟、德國等國家和地區；馬達加斯加是世界第三大晶質石墨出口國，2018年出口總量約為58.6 kt，占比8.69%，主要出口到中國、歐盟、美國等國家和地區。世界晶質石墨的主要進口國家和地區有歐盟、美國、德國、韓國、日本等，且這些國家和地區主要進口來源于中國，中國晶質石墨主要進口于莫桑比克和馬達加斯加，進口總量中有87.99%來源于這兩個國家。晶質石墨是中國的戰略性礦產資源，據中國地質調查局預測，到2020年晶質石墨全球需求量達到950 kt，新興產業需求占比將超過45%，到2030年將達到1 350 kt，新興產業需求占比將進一步提高[2]。

作為與戰略性新興產業關聯緊密的關鍵礦產之一，石墨在新能源新材料領域的應用潛力不斷被挖掘，使得全球石墨市場需求有巨大的增長潛力，根據美國地質調查局數據，世界各國石墨資源稟賦差異極大，石墨儲量相對集中分布在少數幾個國家[3]。國際貿易是國家經濟的重要組成部分，而全球石墨貿易是解決石墨資源供需不平衡的主要途徑，各國為了發展自身經濟，大多通過國際貿易的形式獲取石墨產品，并且主要獲取晶質石墨產品。因此，把握未來晶質石墨產品在全球的貿易格局演化尤為重要，從而可以制定更加合理的貿易策略，提高在貿易中的影響力和主動性。

目前關于石墨貿易的研究主要集中在石墨國際貿易格局[4]、中國當前對石墨產品的開采使用狀況及供給需求分析[5]、石墨消費結構演變與貿易格局[6]以及中國石墨出口全球戰略[7]等視角。根據客觀事實，石墨國際貿易是由很多參與石墨貿易的國家以及參與國之間的貿易往來關系構成的復雜系統，這一系統可以通過構造復雜網絡進行研究與分析。自小世界性[8]和無標度性[9]被提出，學術界開始了對復雜網絡理論的研究熱潮，包括物理[10]、社會[11]、自然科學[12]、金融經濟學[13]、管理科學與工程[14]以及國際貿易[15]等多個領域。在國際貿易領域的研究中，不少學者使用復雜網絡理論進行相關分析。陳光等[16]通過構建全球鋰貿易網絡，分析了鋰貿易社區的演變；賈祥英等[17]基于復雜網絡理論對全球大宗礦產的貿易格局演變和產生演變的影響因素進行了分析；苗媛媛等[18]根據復雜網絡理論構建了鉛礦國際貿易網絡，針對全球鉛礦貿易網絡的演變特征進行分析，得出了全球鉛礦貿易逐步走向全球化的結論；劉森等[19]依據復雜網絡理論，通過構建黃金中游產品的復雜網絡，得出該貿易規模逐步擴大但少數國家占據大部分貿易份額的趨勢有所增加的結論。基于復雜網絡視角對晶質石墨產品國際貿易演化的研究相對較少，因此本文選擇復雜網絡理論來分析晶質石墨產品國際貿易網絡演化特征。

本文使用2009—2018年的晶質石墨產品國際貿易數據，構建晶質石墨產品國際貿易有向加權網絡。通過對貿易網絡中節點度值和節點加權度值分布特征的分析，說明晶質石墨產品國際貿易網絡具有冪律分布的特征，然后對貿易網絡的整體特征、貿易層次化及貿易演化特征進行分析，最后識別出晶質石墨產品國際貿易中影響力較強的樞紐國家和核心國家。

1 數據和方法

本文數據選自聯合國統計司貿易數據庫(UN Comtrade)，研究對象晶質石墨的HS編碼為2504，選取的時間區間為2009—2018年，經過對數據的預處理得出10年間共有217個國家或地區參與晶質石墨產品國際貿易。

本文建立以參與國為節點，以參與國之間存在貿易關系為連邊的貿易網絡，其中，邊的方向與貿易流動方向一致，以貿易量作為貿易連邊的權重來衡量國家間貿易關系的強弱，構建每年晶質石墨產品有向加權復雜貿易網絡，2009—2018年共計10個貿易網絡。以鄰接矩陣A(t)表示網絡，見式(1)。

(1)

式中，ai,j(t)為t年第i國向第j國出口的晶質石墨產品貿易量。

根據表1構建晶質石墨產品國際貿易復雜網絡圖(圖1)，圖中的節點表示參與晶質石墨產品貿易的國家，若兩國之間存在貿易關系，則對應圖中兩節點之間存在連邊；圖中連線越密集表示貿易關聯程度越強。由圖1可知，晶質石墨產品國際貿易網絡縱橫交錯，由于全球晶質石墨資源分布不均衡、各國經濟發展水平有差異以及政策制度不同等多方面因素的影響，使得貿易國在貿易網絡中處于不同的地位，圖中用五角星標注了參與國際晶質石墨產品貿易中具有較大影響力的國家。

圖1 2018年晶質石墨產品國際貿易復雜網絡圖

表1 2018年全球晶質石墨產品貿易量前十位國家

2 晶質石墨產品國際貿易格局演化特征分析

2.1 晶質石墨產品國際貿易網絡中貿易國數量分布特征

2.1.1 貿易網絡中節點度值的冪律分布特征

事實上，復雜網絡異質性普遍存在于自然界以及社會生活中，很多網絡中的節點度值符合冪律分布的特征。網絡中節點分布極不均勻，大部分節點擁有相對較小的度值，只有小部分節點占據較大度值。在雙對數坐標里，分別計算2009—2018年貿易網絡節點度分布的擬合函數(表2)。 計算結果表明，R2圍繞0.870 0上下波動，波動幅度在±0.01之間，表明隨著時間的改變，國際晶質石墨產品貿易網絡的節點度值符合冪律分布的特征。

表2 網絡節點度分布的擬合函數

通過分析圖2可知，晶質石墨產品貿易網絡中節點度值的分布符合冪律分布，說明在國際晶質石墨產品貿易網絡中，貿易核心國家更容易吸引新參與貿易的國家與之產生貿易往來關系。

圖2 網絡節點度分布擬合函數

2.1.2 網絡中節點加權度值的分布特征

在國際晶質石墨產品貿易復雜網絡中，節點加權度值表示當年節點國家的貿易量，節點的加權度越大，表示節點國家當年參與的貿易量越大。圖3為2009—2018年晶質石墨產品貿易量的國家比重，表示具有不同貿易總額的國家數量占當年所有參與國的比重情況。由圖3可知，2009—2012年各條曲線變化明顯呈上升趨勢，說明這四年內參與晶質石墨產品貿易的國家數量逐年增多，貿易關系向全球化方向發展。而2012—2013年，各曲線明顯呈下降趨勢，表明越來越少的國家占據著大部分的貿易份額，貿易形勢逐步趨于集中化，符合冪律分布的特征，即較少的國家占據著大部分的資源，在貿易網絡中表現為居于主導地位的國家越來越集中。以2013年為轉折點，各條曲線連續三年都呈上升趨勢，從2016開始，各條曲線又呈下降趨勢，核心國家數量逐漸減少，國際貿易程度更加緊密，晶質石墨產品貿易整體趨于全球化。

(注：50%、60%、70%、80%表示當年不同國家貿易量的倒序累加所占總貿易量的比例。)

上文對貿易網絡中的節點度值和節點加權度值的分布特征進行了分析，得出晶質石墨產品貿易網絡中的節點國家數量和貿易量的分布都滿足冪律分布的特征，即少部分國家參與全球貿易中大部分貿易量，在晶質石墨產品國際貿易中占據主導地位。隨著貿易全球化的發展，節點度值的極差逐漸縮小，表明參與晶質石墨產品貿易的國家數量逐漸增多，使得貿易全球化趨勢更加明顯。節點加權度值整體呈上升趨勢，表示貿易集中化程度在減弱，貿易關系沿均衡化方向發展，但貿易核心國家仍在全球貿易份額上起重要作用。

2.2 貿易網絡整體特征分析

網絡中節點度值是指與節點直接相連的其他節點的數量總和，加權度值是指與節點直接相連的邊的權重之和。平均度值是指網絡中所有節點度值的平均值，平均加權度值是指網絡中所有節點加權度的平均值。在國際貿易的現實意義中，節點度值表示與參與晶質石墨產品貿易國家存在貿易關系的國家數量，度值越高，與之有貿易關系的國家數量就越多。加權度值表示該國與其他國家之間的貿易量，某國家的加權度值越大，說明該國家的貿易總量越大。節點國家的平均度值體現了貿易網絡整體的連接情況，平均度值越大，表明網絡中存在貿易關系的國家數量越多。平均加權度值代表的是對整體晶質石墨產品貿易網絡活躍度的衡量，平均加權度值越大，表明整體貿易規模越大。

節點n的度值Fn計算見式(2)。

(2)

式中：N為總節點數；m和n分別為網絡中的節點，當m和n之間存在連邊時，記f(m,n)=1，否則為0。

節點n的加權度值Gn計算見式(3)。

(3)

節點的平均加權度計算見式(4)

(4)

式中，N為節點總數。

晶質石墨產品貿易網絡的平均度值與平均加權度值演化如圖4所示。由圖4可知，2009—2018年參與晶質石墨產品貿易的國家節點數量整體呈先上升后下降再上升趨勢。2009—2018年網絡中平均度整體呈下降趨勢，說明貿易國家之間的貿易伙伴數量有所下降，晶質石墨產品貿易流通性變弱。整體來看，網絡中平均加權度有較大漲幅，說明全球晶質石墨產品貿易量增大。其中，2009—2012年晶質石墨產品貿易量呈遞增趨勢；2012—2014年貿易量驟然下降，這是由于2012年以來全球經濟持續低迷，面對金融危機的洗禮以及全球經濟疲軟的影響，晶質石墨的進出口貿易量以及參與晶質石墨產品貿易的國家數量整體呈下降趨勢；從2015年開始，隨著全球經濟的穩步提升，參與晶質石墨產品貿易的國家數量和全球晶質石墨產品貿易量逐步呈上升趨勢。

圖4 2009—2018年晶質石墨產品貿易網絡的平均度值與平均加權度值演化曲線

2.3 貿易層次化分析

表3給出了2009—2018年間國際晶質石墨產品貿易網絡的集聚系數，其變化范圍是0.362～0.462，最大極差為0.1，系數變化幅度較小，整體呈上升趨勢，2013—2017年間波動較為顯著，2015—2016年間晶質石墨產品貿易網絡的集聚系數大幅度下降，是由于國際金融市場較為震蕩，導致全球晶質石墨產品貿易量減少，出現總需求不足的局面，貿易伙伴關系變得相對分散。

表3 2009—2018年晶質石墨產品國際貿易網絡平均集聚系數

通過復雜網絡指標中的節點度值和節點的聚類系數，對晶質石墨產品貿易網絡的層次特征進行分析。節點度值表示與節點國家存在貿易關系的國家數量總和，節點的聚類系數表示節點國家的聚集程度，聚集系數越大，意味著節點國家具有更加嚴密的結構性，在國際貿易中的影響力更大。由圖5可知，網絡節點分布具有層次性，這一特征體現在貿易合作國數量相近的國家群體基本處于同一層次，處于同一層次的節點國家的聚類系數相差較小，集聚程度相似，在國際貿易中的影響力相近。分析表3可知，2009—2018年晶質石墨產品國際貿易網絡的平均聚集系數整體呈上升趨勢，說明晶質石墨產品的國際貿易發展處于相對平穩的狀態，各貿易國之間的關系比較穩定。

圖5 2018年晶質石墨節點度與集聚系數的關系

2.4 貿易樞紐國家分析

在晶質石墨產品國際貿易網絡中，中介中心性反映了節點國家在晶質石墨產品貿易流動中的傳導作用和控制能力。節點國家的中介中心性越大，表示該國在全球晶質石墨產品貿易中傳導作用越強，控制能力也越強，該國的政策變動和價格調整將對整個貿易網絡產生強烈影響。節點中介中心性的計算見式(5)。

Cmn(m)=Lmn(m)/Lmn

(5)

在晶質石墨產品國際貿易復雜網絡中，如果節點m和節點n之間存在Lmn個捷徑，Lmn(m)表示節點m和節點n之間存在的經過節點p的捷徑數目；Cmn(m)表示第三個節點p對節點m和節點n的控制強度，即節點m處于節點m和節點n之間的晶質石墨產品貿易捷徑上的概率。

表4為2009—2018年中介中心性排名前五位國家和地區。由表4可知，2009—2018年南非和美國一直處于前五位之中，其中，南非有7次居于首位，美國有8次居于前兩位，說明這兩個國家對晶質石墨產品國際貿易的控制能力較強，處于貿易的核心地位，其價格變動和政策調整對全球晶質石墨產品貿易變化產生相對較大的影響。與美國和南非相比，德國、中國和印度三國的貿易排名波動較大，對晶質石墨產品貿易的控制能力相對不穩定。

表4 2009—2018年中介中心性排名前五位國家和地區

2.5 貿易核心國家(地區)分析

通過計算各國家或地區的加權入度值和加權出度值，并進行排名，以探究各個國家或地區對晶質石墨進出口貿易的影響(剔除了未列明的地區)。

圖6顯示了2009—2018年晶質石墨產品貿易前十位國家或地區加權入度排名情況，年份下面有陰影代表所對應的貿易國在當年的貿易進口量處于前十位之內，反之，則代表相應年份該國家或地區沒有處于貿易進口量的前十位。其中，日本、韓國、美國和德國排名較高，說明這四個國家擁有最高的晶質石墨產品貿易進口量，是穩定的進口國，這些國家對晶質石墨的消費能力以及加工再生產的能力較強。隨著貿易市場及科學技術的不斷發展，進口大國的排名發生了一些變化，其中，荷蘭、印度和馬來西亞也較為穩定的位居前列，成為重要的進口國家。

圖6 2009—2018年晶質石墨產品貿易前十位國家或地區加權入度排名

圖7顯示了2009—2018年晶質石墨產品貿易前十位國家或地區加權出度排名，年份下面有陰影代表所對應的貿易國和地區在當年的貿易出口量處于前十位之內，反之，則代表相應年份該國家或地區沒有處于貿易進口量的前十位。其中，中國、巴西、美國、德國、加拿大和墨西哥是穩定的出口國，表明這些國家的晶質石墨資源比較豐富，與這些國家相比，挪威出口量也相對平穩，自2014年開始，朝鮮減少了出口貿易量，出口國地位發生了巨大變化，從2015年起，馬達加斯加開始進入晶質石墨產品貿易出口大國行列，成為重要的出口大國。

圖7 2009—2018年晶質石墨產品貿易前十位國家或地區加權出度排名

由圖6和圖7可知，美國和德國的加權出入度排名均靠前，但兩國的晶質石墨資源較少，需要從國外大量進口，兩國利用高水平的研發技術，對低價進口的晶質石墨初級產品進行精加工處理，之后向需要進口高檔晶質石墨產品的國家高價出售，其石墨產業技術水平和深加工能力處于世界領先地位。

3 結論與建議

3.1 結論

1) 隨著時間的不斷變化，晶質石墨產品貿易網絡整體范疇呈擴大趨勢，越來越多的國家參與晶質石墨產品貿易，同時參與國之間的貿易關系也在不斷增強，全球晶質石墨產品貿易行業發展趨勢良好。

2) 晶質石墨產品國際貿易網絡中節點國家的貿易合作國數量和貿易份額均服從冪律分布的特征，即少數國家擁有大量的貿易份額且與較多的參與國之間存在貿易關系。南非、美國、德國、中國等為晶質石墨產品的貿易核心國家，建議參與晶質石墨產品貿易的其他國家多與處于貿易核心地位的國家建立貿易合作關系，在全球貿易出現波動時其晶質石墨產品貿易的穩定性和晶質石墨供需的安全性能夠得到更高程度的保障。

3) 通過研究晶質石墨產品貿易的整體格局，發現國際晶質石墨產品貿易不僅具有無標度網絡特性，而且存在明顯的層次化特征。聚集系數在小范圍內浮動，但整體呈上升趨勢，說明從全球視角來看，晶質石墨產品貿易發展處于相對平穩狀態，參與晶質石墨產品貿易的國家中除中國和美國之間有較大波動外，其他國家的關系相對穩定。中美貿易戰對兩國的晶質石墨產業發展產生了負面影響，由于中國是晶質石墨資源豐富的國家，而晶質石墨是美國對外依存度較高的礦產品，因此貿易戰對美國的影響更為明顯。貿易戰整體上破壞了國際貿易規則和秩序，打破了貿易格局和治理體系。

4) 南非和美國在全球晶質石墨的國際進出口貿易中排名均位于前列，對國際貿易的控制能力較強，處于重要的樞紐地位。晶質石墨產品貿易的參與國可以通過觀測這兩國的晶質石墨產品貿易趨勢來適當調整自己的貿易份額。

5) 在晶質石墨產品國際貿易中處于貿易核心地位的進口國家，如日本、韓國、美國、德國和荷蘭是擁有豐富晶質石墨資源國家的首選貿易伙伴；處于貿易核心地位的出口國家，如中國、巴西、美國、德國、加拿大和墨西哥是賦存晶質石墨資源的國家，對于擁有晶質石墨深加工技術但本國晶質石墨資源較少的國家來說，與這些國家建立貿易關系是較好的選擇。

3.2 建議

1) 從出口方面考慮，加強我國與石墨資源不足或需求量大的國家的貿易合作，如美國、德國、日本、韓國、荷蘭等，從進口方面考慮，加強我國與出口量大的國家的貿易聯系，如美國、德國、加拿大、墨西哥、巴西等，構建多元化石墨貿易格局，降低石墨供需風險，強化石墨貿易聯系。

2) 在石墨產業鏈供需得到有效保障的同時，大力鼓勵科技創新，提倡探索研發技術，促進我國目前仍以冶金、鑄造為代表的傳統產業向戰略新興產業的發展，積極倡導開發和研制生產高附加值石墨產品，在石墨的戰略新興產業領域，我國應重點關注鋰電池、燃料電池、計算機芯片、手機觸摸屏等領域，進一步提高石墨產品在國際貿易中的競爭力和影響力。

3) 整合優質資源，提高石墨利用價值，支持石墨產業的上中下游企業建立石墨資源產業園區，推動多種技術工藝組合，多種資源綜合利用，采用先進的石墨礦產采選礦加工工藝，鼓勵生產過程“零排放”，持續提升國內高端晶質石墨產品生產能力和產量，與國際先進資源企業合作，共同維持市場穩定，真正將中國的晶質石墨資源優勢轉化為經濟優勢。