全球貿易隱含能源網絡形成機制及其地位測度

李懷政 汪 宇

（浙江工商大學 經濟學院，浙江 杭州 310018）

一、引言

由于能源的稀缺性、空間分布不均衡性的影響，能源的消耗往往難以滿足世界經濟增長的需求。伴隨能源革命和科技飛速發展，盡管能源使用效率有所提升，但巨大的經濟規模所引致的全球能源消費量仍迅速攀升，各國仍嚴重依賴石油、煤炭、天然氣等化石能源的消耗。根據英國BP 石油公司公布的《2020 年世界能源展望》統計數據顯示，近年來，世界一次能源消耗總量急劇上升，從1990 年的342.23 EJ（342.23×10^18 焦耳）激增至2019 年的583.90 EJ（583.90×10^18 焦耳），上升趨勢十分顯著。在開放經濟體系中，當產品為滿足別國需求并經由國際貿易產生跨境轉移時，能源要素也隨之發生空間流動。一方面，國際貿易促進國際分工的同時，加速了產品或服務交換過程中蘊含的能源要素流動。另一方面，發達國家為減少能源使用對環境的負面影響，借助國際貿易將本國高耗能高污染產業向發展中國家轉移并進口國外高耗能產品以滿足本國所需，進一步推動了全球范圍內貿易隱含能源的流動。所謂隱含能源（Embodied Energy）是指產品或服務的生產過程中所消耗的所有直接和間接的能源投入，包括生產、加工、運輸和裝配等多個環節。當生產的產品和服務參與國際貿易時，貿易產品和服務中蘊藏的隱含能源隨之發生跨境轉移，便產生了大量貿易隱含能源國際流動。在此背景下，將國際貿易產品流中蘊含的隱含能源流視為一種產品流，以國家（地區）作為網絡節點，聚焦于國與國（地區）之間貿易隱含能源的流動，進而構建全球貿易隱含能源網絡，探討其形成機制并借助社會網絡分析方法進行相關的網絡地位分析，不僅有助于進一步激發能源綠色利用，而且可為探討能源貿易的環境效應提供依據。

正如中國作為“世界工廠”，表面上是能源進口大國，每年進口大量能源用于產品生產與經濟發展。事實上，基于貿易隱含能源核算視角，可以發現中國進口能源大部分用于生產貿易產品，并經由中轉再出口用于滿足別國的消費需求，且中國產業部門隱含能源強度普遍較高且差異性較大（王鋒，高長海；2020）[1]。進一步通過與不同經濟體進行貿易能源強度的比較，不難發現中國部分產業確實與歐盟等發達國家之間存在技術差距（劉會政，李雪珊；2017）[3]。而經濟系統中各產業部門作為能源消耗和使用載體，中國產業部門全要素直接能源效率漸趨平緩，全要素隱含能源效率增幅明顯，亦可表明基于隱含能源投入方面，中國仍有較大節能空間（高鵬，岳書敬；2020）[4]。

在現今能源消費核算體系下，大多研究通常基于生產側能耗核算界定各方能耗責任，而幾乎不將消費側能耗核算納入考慮范圍。崔連標等（2014）[5]通過計算全球范圍內貿易隱含能源發現，與生產側核算原則相比，依據消費側能源核算的中、印兩國能源消耗顯著下降，美、日等發達國家能源消耗則有所上升，亞太地區能源進口的大部分以貿易隱含能源形式流動至歐美地區。韋韜，彭水軍（2017）[6]則指出，發達經濟體通過不斷增加國外能耗產品進口以滿足自身能源消耗需求是推動新興經濟體生產側能耗增長的重要原因。另外，也有少數學者聚焦于國際貿易隱含能源流動情況，以各國部門間貿易隱含能源流為基礎，基于復雜網絡視角構建了貿易隱含能源網絡并進一步予以網絡分析。Jianglan Shi et al.（2017）[7]運用復雜網絡理論研究全球各部門間隱含能源流動的演化特征，發現全球網絡中80%的隱含能源流僅體現在0.02%的關鍵連接上。B.Chen et al.（2018）[8]利用復雜網絡分析表明全球隱含能源網絡具有小世界性質，世界經濟高度依賴于隱含能源的流動轉移。

剖析貿易隱含能源網絡的影響因素，進而闡釋全球貿易隱含能源網絡的形成機制；其次，介紹貿易隱含能源測算指標，構建起全球貿易隱含能源網絡；再次，基于社會網絡分析方法，利用具體網絡地位分析指標對全球貿易隱含能源網絡展開網絡地位分析；最后，提煉研究結論與啟示。

二、全球貿易隱含能源網絡形成機制

在基于相對優勢的國際分工體系下，各國生產自身具有相對優勢的產品并參與國際貿易，將國際貿易中的隱含能源流視為一種貿易流，經過一次或多次跨國貿易，最終形成相互關聯的貿易網絡系統。作為一種特殊的國際貿易網絡，全球貿易隱含能源網絡的形成亦受自然、經濟、社會等多方面因素影響，其形成機制與網絡中眾多節點及節點間的聯系密切相關，即全球貿易隱含能源網絡中各國家（地區）及國家（地區）彼此間的隱含能源流動。下文主要從地理鄰近、技術進步、經濟發展水平、世界政治經濟格局以及產業結構升級這五個方面闡釋全球貿易隱含能源網絡的形成機制。

其一，地理臨近是指各國（地區）間地理距離的臨近，可分為自然距離和時間距離的臨近。一般而言，地理位置越臨近的國家（地區）間聯系程度越高。地理大發現之前，諸如海洋阻隔等自然環境的約束嚴重制約了全球各大陸國際貿易的自由進行，貿易大多僅限于自然距離相近的鄰國之間。新航路開辟之后，世界各國開始建立起跨越大陸與海洋的全球性聯系，時間距離大大縮減，全球逐漸形成一個互聯共通的整體，國家（地區）間聯系增強，貿易活動大量增加。隨著世界貿易總額不斷上升，全球貿易隱含能源流動逐步加強，全球貿易隱含能源網絡初顯雛形。

其二，技術進步方面，互聯網絡技術普及、物流網絡便利化有助于進一步加強不同國家地區間的聯系。在各類網絡交易平臺層出不窮的同時，網絡技術支撐下的跨境電商迅猛發展更加激發了世界各國開展跨境貿易的積極性，物流網絡快速發展也為各國（地區）持續加強貿易聯系提供了有力的保障條件。尤其是人工智能、大數據、數字經濟蓬勃發展極大地推動了貿易成本降低，更有利于產品、服務國際貿易的跨境流轉，全球貿易隱含能源的流動顯著增強。

其三，經濟發展水平方面，隨著多次工業革命的演進，世界經濟蓬勃發展，各國各地區發展水平極大提高，國民福利水平顯著提升，高水平經濟發展支撐下的國際貿易規模更加擴大，全球貿易隱含能源流量和流向顯著增多，網絡特征日趨復雜。另外，不同國家（地區）間的經濟發展水平存在差異，發達國家經濟發展水平相較于發展中國家更高，由于經濟發展水平的差異導致貿易進出口量差異相對明顯。根據社會網絡理論，存在特定共同特征的社會節點間的聯系趨于緊密，相應地，全球貿易隱含能源網絡中經濟體量和經濟發展水平相近的國家（地區）或屬于同一國際經濟貿易合作組織的國家間的聯系相對更加密切，網絡團體結構逐漸顯露。

其四，世界政治經濟格局方面，20 世紀以來，世界格局發生了極大的變化，不同國家及地區在政治、經濟層面交流頻繁，多類經濟合作組織建成，多項貿易友好關系協定落地，國家、地區間貿易壁壘迅速衰減，基于全球分工體系的貿易聯系多元化，全球經濟與貿易逐漸融合，各種網絡社團結構形成，全球貿易隱含能源網絡核心特征逐步突顯。

其五，產業結構升級方面，總體來看，隨著社會、科技、文化進步，各國產業結構均有不同程度的改變，從最初的第一產業向第二產業過渡并逐漸轉向第三產業，對外貿易重點也從原始單一的原材料貿易轉向中間品加工貿易和服務貿易，促使國際貿易中隱含能源流動逐漸細化，全球貿易隱含能源網絡整體趨于成熟。另外，由于國家地區間產業結構差異較大，相對優勢產業不盡相同，以相對優勢為分工依據的全球生產體系推動了國際貿易方式與模式創新，進一步影響了全球貿易隱含能源網絡的形成與演變。

三、貿易隱含能源網絡構建

（一）數據來源說明

初始數據來源于Eora26 投入產出數據庫，利用其中囊括的189 個國家（地區）及細化統一的26 個產業部門在1990-2015 年間的投入產出數據及對應衛星帳戶中的能源數據，計算各國（地區）間的貿易隱含能源流量并劃分進出口流向，具體計算軟件為Matlab2016A。文中所使用的國家及地區名稱皆有以3 位大寫字母表示的編碼，請參照Eora26 投入產出數據庫中給定的國家（地區）對應編碼。

（二）貿易隱含能源指標測算

通過測算Eora26 投入產出數據庫中的189 個國家（地區）間的貿易隱含能源進出口流量，借助貿易隱含能源流量和進出口流向構建全球貿易隱含能源加權有向網絡。具體計算方法參照B.Chen et al.（2018）的研究，利用環境拓展型投入產出分析方法測算各國家（地區）間的貿易隱含能源流，計算公式如下：

上式中，I 是單位矩陣；A 是直接消耗系數矩陣，其矩陣元素可表示如下：

（三）全球貿易隱含能源網絡構建

將參與國際貿易的國家（地區）視為全球貿易隱含能源網絡中的節點，不同國家（地區）間貿易隱含能源流視為網絡中的連線邊，根據貿易隱含能源的流量與不同的流向構建一個有向并且加權的全球貿易隱含能源網絡。利用圖論進行網絡表示，有向加權的全球貿易隱含能源網絡圖N 可表示為：

另外，從計算出的數據可知，該網絡中大量的貿易隱含能源流聯接在全球貿易隱含能源總量中占據的份額極少，而少數貿易隱含能源流包含了全球大部分貿易隱含能源，為此，接下來對前述計算的各國（地區）間的貿易隱含能源流進行相關篩選。參照孫曉奇（2018）[9]研究中的相關數據處理方法，對上述計算的各國（地區）貿易隱含能源流進行篩選處理，得到各國或地區間存在的貿易隱含能源流量，公式表示如下：

四、貿易隱含能源網絡地位分析

貿易隱含能源網絡地位反映了一國（地區）在全球貿易隱含能源網絡中所處的地位及其所擁有的重要影響力，借助社會網絡分析方法并根據Freeman（1979）[10]研究中所提出的具體網絡地位指標，利用網絡分析軟件UCINET 6 對全球貿易隱含能源網絡中各國（地區）的影響力進行測度，并加以排序分析各國（地區）在網絡中的地位。接下來介紹用以衡量節點網絡地位的兩類中心性指標。

（一）強度中心性（Strength Centrality）

強度中心性可稱為節點的權重，是網絡中節點度數中心性的進一步推廣。其在考慮與各節點直接連接的鄰近節點的同時，還將節點與各鄰近節點之間的權重納入考慮因素，并根據加權網絡進行計算。全球貿易隱含能源網絡中，強度中心性表示一個國家（地區）節點的隱含能源流量及流向的廣泛程度，值越大，節點的隱含能源流量越大，流向越廣，擁有的影響力相對越大，地位越高。因構建的全球貿易隱含能源網絡為有向的加權網絡，根據隱含能源流的方向，強度中心性可以分為入強度和出強度。入強度中心性以一國與網絡中相鄰聯接國的貿易隱含能源進口流量為計算權重，出強度中心性則以一國與網絡中相鄰聯接國的貿易隱含能源出口流量為計算權重。具體計算公式如下：

通過計算1990-2015 年間各國（地區）的強度中心性，并排序得到各國入強度、出強度中心性年度排名（如表1）。

表1 1990—2015 年間每五年全球入強度、出強度中心性前十名的國家（地區）

可以發現，強度中心性排名較前的國家（地區）多為發達國家（地區）。其中，入強度中心性排名前十的國家（地區）主要包括美國、德國、日本、英國、中國、法國、韓國、意大利和加拿大等國和中國香港特別行政區，表明這些國家和地區為主要的貿易隱含能源凈進口方，貿易隱含能源的進口流量較大，進口流向的廣泛程度較高，在全球貿易隱含能源網絡中具有較高的地位，影響力相對更大。出強度中心性排名前十的國家（地區）主要包括中國、美國、德國、法國、日本、意大利、加拿大、韓國、印度等國和中國臺灣地區，表明這些國家和地區為主要的貿易隱含能源凈出口方，貿易隱含能源的出口流量較大，出口流向的廣泛程度較高，在全球貿易隱含能源網絡中具有較高的地位，影響力相對更大。

同時，選取1990-2015 年間入強度、出強度中心性排名較高的十個國家（地區）進行年度排名分析，如圖1、圖2 所示。

圖1 1990-2015 年間部分國家（地區）入強度中心性排名

圖2 1990-2015 年間部分國家出強度中心性排名

中國、印度和韓國是近年來在十個國家中入強度中心性排名明顯上升的國家。其中，中國排名上升速度最快，從1991 年的48 位躍升為2015 年的第6 位，印度從1991 年的42 位躍升至2015 年的第9 位，韓國從1990年初始的20 位上升為2015 年的第8 位。而加拿大、意大利近年來入強度中心性排名略有下降，美國、德國、英國、法國、日本五國入強度中心排名基本穩定于前列。可以表明，與西方發達國家相比，中國作為新興發展中國家，近年來在經濟貿易方面發展迅速，進口貿易大量增加，進口貿易范圍明顯擴大，印度也緊隨其后。

與此同時，英國的出強度中心性排名顯著下降，從1990 年的第6 名下降至2015 年的第14 位，印度則是出強度中心性排名上升最快的國家，從最初的第15 位上升為第5 位，韓國和日本的出強度中心性排名呈波動上升狀態，但近年來保持穩定。加拿大可能受2008 年全球金融危機影響較大，出強度中心性排名迅速下降為第9 位，隨后趨于穩定。另外，中國、美國、德國、法國和意大利近年來出強度中心性排名較為穩定，特別是中國自2001 年加入世界貿易組織以來，一直穩居榜首，說明中國貿易出口與出口輻射范圍均處于全球領先地位。

（二）中介中心性（Betweenness Centrality）

中介中心性主要反映節點在整體網絡中所處的中介地位，以網絡中任意兩節點間的最短連接路徑通過某特定節點的路徑數量占最短連接路徑總量的比例表示，反映了節點對網絡中資源的控制能力。在全球貿易隱含能源網絡中，中介中心性指標表明網絡中國家（地區）節點在貿易隱含能源的物質流或信息流傳輸中是否位于關鍵地位，指標值越大，排名越靠前。中介中心性排名較前的國家（地區）在貿易隱含能源網絡中起到的“中介橋梁”作用就越強，所擁有的影響力越大，地位相對也越高。其計算公式如下：

通過計算全球各國（地區）中介中心性，并排序得出1990-2015 年間全球各國家（地區）的中介中心性排名（如表2）。不難發現，美國、法國、德國、英國、中國、俄羅斯、南非、意大利、日本和印度等國的中介中心性排名較高，表明這些國家在全球貿易隱含能源流動中能很好地發揮自身的中介橋梁作用，擁有較強的間接影響力，可以通過影響與其有貿易聯系的其他國家（地區）進一步影響全球的貿易隱含能源流動，從而在全球貿易隱含能源網絡中具有較高的中介地位。其中，美國和法國長期以來一直占據榜首，在全球貿易隱含能源網絡中具有特別重要的地位。而中國的中介中心性排名近年來不斷上升，代表中國的國際實力大大增強，在國際貿易中的地位獲得大幅提升，各國越來越傾向于與中國開展貿易，由此導致經由中國而產生的貿易隱含能源流動大量增加。

表2 1990—2015 年間全球中介中心性前十名的國家（地區）

數據來源：基于EORA26 全球投入產出數據庫環境賬戶初始數據，運用UCINET 6 網絡分析軟件計算所得。

為驗證上述得到的結果，圖3 簡略給出了2015 年部分國家貿易隱含能源網絡圖（經自行篩選后），圖中的圓形節點代表各國家、地區，節點大小是由該國（地區）的貿易隱含能源進出口總量決定，箭頭方向代表貿易隱含能源流的方向，節點間的連線和箭頭的尺寸表示國家（地區）間的貿易隱含能源流量大小。一方面，從圖3 中可以發現，中國作為重要的貿易隱含能源出口國，大量的隱含能源通過國際貿易流向美國和日本，也與前述的中國出強度中心性排名相符。而美國作為最大的隱含能源進口國，有相當大的一部分貿易隱含能源來源于中國，也表明中國所消費的能源有一大部分用于生產出口產品及服務以滿足國外的消費需求。另一方面，圖3 顯示美國、中國、德國、日本、英國、法國、意大利、韓國、印度、加拿大等國處于全球貿易隱含能源網絡中較為中心的地位，擁有大量貿易隱含能源流動，這與前文所述的各國中心性排名基本相符。

圖3 2015 年全球部分國家（地區）貿易隱含能源網絡①

五、結論

通過闡釋全球貿易隱含能源網絡的形成機制，剖析各國家（地區）節點的網絡地位，得出以下結論。

其一，地理鄰近通過縮短自然距離與時間距離增強貿易聯系；技術進步通過降低貿易成本促進產品和服務的國際流轉；經濟發展水平提高有助于推動各國（地區）貿易聯系日趨緊密；世界政治經濟格局變化引致貿易壁壘減少，推動全球經貿關系融合；產業結構升級引致第一產業逐步轉向第三產業，推動國際貿易隱含能源流動逐漸細化。以上五個方面共同作用促進全球貿易隱含能源網絡形成。

其二，近年來中國、美國、德國、法國、英國、意大利、日本、韓國、加拿大、印度等國具有較高的網絡中心性排名，處于較為中心的網絡地位。其中，美國、德國、法國、英國、意大利、加拿大、日本、韓國等發達國家一直處于核心網絡地位，而中國、印度兩國排名則在近年來迅速上升，網絡地位大幅提升，截至2015年，中國各類中心性指標均排名前列，已居于關鍵網絡地位，具有重要網絡影響力。此外，中國作為貿易隱含能源凈出口方，大量貿易隱含能源流向美國、日本、德國、意大利等發達國家，這表明中國作為西方發達國家的“能源中轉站”，并沒有對全球資源環境構成威脅。

注釋①:部分國家、地區名稱編碼:中國(CHN)、美國(USA)、德國(DEU)、法國(FRA)、英國(GBR)、意大利(ITA)、日本(JPN)、韓國(KOR)、加拿大(CAN)、俄羅斯(RUS)、印度(IND)、南非(ZAF)、荷蘭(NLD)、西班牙(ESP)、墨西哥(MEX)、中國香港特別行政區(HKG)、中國臺灣地區(TWN)。