常规能源国际贸易网络结构及其演化特征思考

本文是一篇国际贸易论文，本文通过建立煤炭、石油、天然气、常规能源四种不同类型的网络，发现四种网络的入强度分布符合幂律分布特征，即少数国家拥有大量的贸易量，而大多数国家的贸易量很少。四种不同类型的贸易网络中，煤炭贸易网络最能表现出这种及其不均匀贸易规模分布。
第一章 绪论
1.1 研究背景
从古至今国际贸易已有几百年的历史。如今，世界各国都需要通过国际贸易活动来获取自身劣势产品使本国经济高速稳定的发展。随着国际贸易的不断发展，参与国际贸易的国家、商品种类与服务也在不断的增加，其中能源是贸易中最为常见的商品，如煤炭、石油、天然气。当今社会，能源问题一直是影响国家经济发展及社会进步的重要问题之一，能源也是人类生存发展不可或缺的燃料。但是能源的生产以及能源的消费地域具有差异性的特点，因此使得各国通过参与国际贸易的方式来获取本国经济发展所需的能源。同时，由于能源的缺乏将导致国民经济发展停滞，因此，各国需要制定科学的能源国际贸易战略来保障本国经济社会稳定持续的发展，准确把握能源国际贸易格局以及参与能源国际贸易国家之间的关系是制定科学的能源国际贸易战略的前提与保证。
中国作为一个人口众多的国家，中国经济的高速发展必定会导致能源的缺乏，从而成为一个需求大国。中国的能源储量及其产量远远不能满足自身发展的需要，2019年中国石油对外依存度达到 72%，因此对于中国来说，把握能源国际贸易格局及各国之间的能源关系，掌握国家关系的演变非常重要。
在我们现实生活中，存在这各种各样的网络，如通讯网络、人际网络、地铁网络等，国际贸易复杂系统可以抽象为一种贸易复杂网络结构，网络分析法能够更加直观的对网络中各主体在整体中的独特性及关联性进行分析，为研究国际贸易提供了新的视角，目前已有众多学者运用网络分析法揭示复杂网络的结构特征。由于能源储备与消耗不均衡，国际贸易使得能源跨区域的流动，从而形成了一个全球能源贸易网络。政府为使国家经济、社会稳定发展，需要详尽了解能源贸易的结构特征及演化情况来避免能源供应不足的问题，因此对能源国际贸易网络进行结构及其演变分析具有重要的现实意义。
1.2 研究目的、方法与意义
1.2.1 研究目的
本文利用 2010-2019 的能源贸易数据，对能源贸易网络的结构特征以及演化特征进行分析，掌握能源国际贸易市场的现状以及发展趋势，识别网络中的重要国家，同时对网络中主要的贸易国家及中国在常规能源贸易网络中的国家地位及其角色进行分析，为各国保持稳定的经济发展，在制定常规能源国际贸易战略及贸易策略提供一定的建议。为了达到研究目的，对常规能源国际贸易建立复杂网络，通过设计一系列指标来分析常规能源贸易网络的结构特征以及演化特征，并对结果进行讨论，提高本文的参考价值。
1.2.2 研究方法
（1）文献收集法。首先本文通过阅读大量的文献资料，主要搜集与复杂网络相关的文献以及能源相关文献进行仔细阅读，文献来源主要是中国知网。本文所使用的数据均来源与联合国贸易署（UN Comtrade）。
（2）复杂网络分析法。本文使用 Gephi 软件构建了常规能源贸易网络，并分析了整体网络的结构特征以及网络在十年内的演化特征，对常规能源国际贸易网络格局及国家间的贸易关系进行了分析。
1.2.3 研究意义
国际贸易是经济发展所需物质基础来源的重要途径，随着社会的高速发展，越来越多的国家参与国际贸易来满足自身发展的需要，随着国际贸易的发展，参与国际贸易的商品及服务越来越多，使得国际贸易中的商品结构在不断发生变化，而能源关系到社会经济的发展，从而在国际贸易中能源类产品成为最常见的贸易商品，如石油、天然气等。能源的产生与消耗具有特殊性，全球能源的储备分布并不均匀，但是每个国家的发展都离不开能源，因此能源不足的国家需要从能源充足的国家进口，这就使得国际能源贸易的发生。而各国发展的水平存在较大的不同，所处的经济阶段也不同，这就使得国家对于能源的需求不同，因此国家要根据自身所处的经济发展阶段，来选择符合自身发展的贸易国家与制定合理的贸易战略，以此来满足国家经济发展所需以及确保国家政治安全。
第二章 相关理论基础
2.1 国际贸易理论
国际贸易的形成包括国家的形成、社会生产力的发展两个基本条件，国际贸易是指世界上各个国家以货币为中介实现商品的交换活动，世界各国为维持社会稳定发展所需的商品，但国家自身的资源有限不能提供所需商品，导致各国需要通过国际贸易的方式来获取所需。国际贸易相关理论随着时间变得越来越丰富，下面将对部分相关理论进行简单的介绍，见表 2.1 所示。 综上所述，国际贸易为进出口双方利益最大化提供了便利，国际贸易对于一个国家经济社会稳定的发展具有重要的意义。
2.2 复杂网络理论
复杂网络作为研究复杂性系统的一种方法与手段，是深入探究复杂系统内部特征与性质的基础。复杂网络已经成为学者的研究热点，被广泛应用于各个学科，如管理学、化学、物理学等众多学科，帮助人们更加深入的了解不同类型网络的本质特征，对与完善网络具有重要的意义。
2.2.1 复杂网络发展历程
网络在我们现实生活中普遍存在，如人际关系网络、通信网络、因特网等，这些网络我们无法直接进行研究，但是这些网络均可以看做成由一些节点和节点之间关系为边的复杂网络，使现实中的网络可以更加直观的进行研究，因此人们运用复杂网络对现实问题的研究越来越多。
复杂网络在数学意义上就是图，它的出现可追溯到欧拉的“七桥问题”，并在此基础上开创了图论。在之后的很长一段时间内，虽然许多数学家对网络进行了研究，但是图论的研究进展非常缓慢。随着人们对现实世界更加深入的认知，大概在 20 世纪末真正开启了对复杂网络研究的新纪元，具有代表性的两个事件是：一是 Watts[21]等人小世界网络模型的提出，而该模型不仅仅具有规则网络的高聚集系数特征而且具有随机网络的较小平均路径长度特征；二是 Barabasi[22]等人无标度网络模型的提出，该模型具有增长特性与择优选择的特性，并从这两个方面对现实世界中的无标度现象做出了解释，认为现实世界中大多数的复杂网络系统是动态的、演化的、开放的、自由的。正是由于小世界模型及无标度网络模型的提出，推动了复杂网络的进展，从此之后，复杂网络开始广泛应用于管理学[32]、物理学[33]、化学[34]、医学[35]、社会网络[36]、技术[37]、股票动态演化网络[26]、环境科学[38]、国际贸易[39]等领域的研究。
第三章 基于加权的常规能源贸易网络的结构特征分析...................... 13
3.1 国际能源网络的构建............................... 13
3.2 点强度与度分布............................. 13
3.3 节点度与点强度....................... 15
第四章 国际能源贸易网络演化特征分析............................ 23
4.1 度与贸易关系.............................. 23
4.2 点强度.............................. 24
4.3 天然气进口量............................... 26
第五章 主要国家在常规能源中的角色与地位.............................. 33
5.1 四个主要国家的进出口基本情况................................ 33
5.2 四个主要国家进出口贸易伙伴与贸易量分析....................... 37
5.3 四个主要国家的中心中介性分析................................ 43
第五章 主要国家在常规能源中的角色与地位
5.1 四个主要国家的进出口基本情况
本章选择中国、美国、俄罗斯和沙特四个主要的国家，对这四个国家在常规能源市场中所扮演的角色及地位进行分析。表 5.1 为 2010-2019 年中国与美国进口常规能源贸易量排名情况，可以看出美国进口常规能源的贸易量相对稳定且进口量比较大，在 2010、2011、2013 年成为最大的常规能源进口国，中国在 2019 年前进口常规能源贸易量逐年增长，但 2019 年骤降，这是受到了美国贸易战的影响。表 5.2 为 2010-2019年沙特阿拉伯与俄罗斯出口常规能源贸易量排名情况，可以看出沙特阿拉伯出口常规能源的贸易量比较稳定且出口量比较大，在 2010-2013 年成为最大的出口国，俄罗斯出口排名基本上处于二三位，也是一个相对稳定的出口国。 美国、中国、俄罗斯、沙特阿拉伯这四个国家的标准煤进出口值如图 5.1 所示，图 5.2 为美国、中国、俄罗斯、沙特阿拉伯这四个国家煤炭、石油、天然气进出口量的比例。从图中可以看出美国常规能源标准煤进口量呈现下降的趋势，在 2014 年标准煤进口量下降为最低点，这是因为在 2014 年美国的北达科达州、德克萨斯州、新墨西哥州等地区页岩油大量的开采，导致进口标准煤下降。美国进口标准煤主要集中在石油燃料，在 2014 年美国的北达科达州、德克萨斯州、新墨西哥州等地区页岩油大量的开采使得美国在出口天然气地位上实现跳跃式增长，并且在 2015 年出口天然气达到最高点。美国进口煤炭贸易量比较小，且在 2010-2019 年间呈现逐年下降的趋势。虽然进口煤炭量比较小但也伴随着煤炭出口且呈现逐年上升的趋势。
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
本文将 2010 至 2019 年所有国家之间煤炭、石油与天然气三种商品的贸易量转化为标准煤，并构建综合的常规能源国际贸易复杂网络模型，并对常规能源国际复杂网络进行整体特征及局部特征进行分析。研究了中国、美国、俄罗斯、沙特阿拉伯四个主要国家在常规能源贸易网络中的角色与地位，全文的内容与结论如下所示：
（1）通过建立煤炭、石油、天然气、常规能源四种不同类型的网络，发现四种网络的入强度分布符合幂律分布特征，即少数国家拥有大量的贸易量，而大多数国家的贸易量很少。四种不同类型的贸易网络中，煤炭贸易网络最能表现出这种及其不均匀贸易规模分布。通过对网络的节点度与点强度的分析，发现节点度较大的节点一般点强度也较大，但也有一些特殊的节点，点强度很大但是节点度很小，点强度很小但是节点度很大。说明在常规能源贸易网络中，有些国家（如美国、俄罗斯）出度与出强度都很大，这些国家的能源资源比较丰富且对外贸易关系比较活跃。有些国家（如印度、韩国）入度与入强度都很大，这些国家对于常规能源的消费能力比较高且与其他国家保持着比较活跃的贸易关系。有些国家（如墨西哥）虽然常规能源的进出口贸易伙伴比较小，但是总的常规能源进出口量很大。通过对常规能源进出口贸易量比列的分析，可以发现在进口常规能源排名前十的国家中，除墨西哥外其他国家主要进口石油，而煤炭与天然气的进口量较小。在出口排名前十的国家中，多数国家主要的出口石油，说明在常规能源贸易网络中，石油贸易是比较活跃的。墨西哥主要进口天然气并出口石油，基本上不参与煤炭的贸易。美国主要进口大量的石油，出口大量的天然气以及少量的煤炭与石油，说明美国的天然气资源比较丰富，对石油的消费能力较高。美国、南非在四种不类型的网络中都具有较高的控制能力，荷兰对石油流通的控制能力非常强，是比较重要的枢纽国家。各个贸易国在参与能源国际贸易时，可以根据控制力较强国家（如美国、荷兰）的贸易趋势来调整自身的贸易额及贸易量。在 2019年可以看出常规能源贸易网络的传输效率以及贸易密切程度最高，其次是石油网络。而传输效率及贸易密切程度最低的是天然气贸易网络。
参考文献（略）