基于复杂网络理论的原油贸易空间格局差异分析
2013-09-12程淑佳赵映慧李秀敏
程淑佳 赵映慧 李秀敏
(1.东北师范大学理论经济学博士后流动站,吉林长春130024;2.长春大学经济学院,吉林长春130022;3.东北农业大学资源与环境学院,黑龙江哈尔滨150030)
基于复杂网络理论的原油贸易空间格局差异分析
程淑佳1,2赵映慧3李秀敏1
(1.东北师范大学理论经济学博士后流动站,吉林长春130024;2.长春大学经济学院,吉林长春130022;3.东北农业大学资源与环境学院,黑龙江哈尔滨150030)
本文采用复杂网络分析方法,结合区域分析与相似性分析,比较了十大进口国(地区)原油贸易空间结构差异。复杂网络分析旨在以入度、权重及结构熵勾勒出十大原油进口国(地区)石油贸易的拓扑结构差异,并在拓扑结构分析中结合区域分析以揭示十大贸易国(地区)原油进口贸易空间格局构成之不同;相似性分析则是在拓扑结构和空间结构研究基础上,进一步量化了十大进口国(地区)的空间结构差异程度及区位在进口国(地区)原油贸易空间格局形成中的作用。研究表明,主要进口国与地区的原油进口贸易空间结构存在显著差异。而地理区位差异越大的国家与地区间,贸易空间结构差异越大。除中国外,各原油进口大国与地区更倾向于选择较经济的进口地域;显著的多元化与均质化则导致了中国贸易空间格局的不经济。研究结果提示我们,多元化不应以过多牺牲经济性为前提,中国应权衡所面临的客观环境选择适合区域合作伙伴,才能更好的落实多元化进口策略,切实解决可能面临的石油安全问题。
复杂网络;原油贸易;空间格局;差异
石油是现代工业的血液,上世纪50年代起,石油取代了煤炭成为世界主要能源与重要工业原料,且随着历史车轮的前进,世界石油消费总量不断增多,而储藏的增量却急剧减少,因此“罗马俱乐部”关于能源枯竭的预言不断地被重复。同时世界石油资源的生产与消费具有地理分布非均衡性特点,世界石油贸易呈现了石油自“心脏地带”向“内需求带”与“外需求带”流动的基本格局[1-3]。石油之于经济发展的重要性、石油枯竭的预言及石油需求与供给的错位,三者的共同作用使石油成为国际政治、外交乃至军事斗争的焦点,对石油产地的控制“传统上已经成为权力分配中的关键要素,谁能够将它加在自己的原材料资源上,谁就将更多的力量加在自己的资源上,并相应的削弱了竞争者的力量[4]。
1993年起中国成为石油净进口国,此后石油进口量逐年攀升,2009年石油进口依存度超过了50%,突破了国际公认的警戒线水平。且据国家计委能源所预计,在未来的一段时间内,原油进口量将进一步增加,随着进口量的增加,原油贸易流动与转化的空间尺度、规模,以及效应范围将进一步扩大。如果来源地较为单一,一旦发生进口来源地风险,很容易产生供给紧张的局面,进而影响经济社会的稳定发展,因此,进口地域多元化战略俨然已经成为解决中国原油进口安全问题首选的策略之一。本文则尝试通过原油进口大国(地区)的贸易空间结构比较,探究中国原油进口贸易多元化进程中的问题,以期为更好地实施进口多元化战略提供借鉴。
1 研究方法与数据
原油贸易空间格局体系是原油贸易活动过程在地理空间流动中的投影,贸易参与国众多,贸易国地域构成、地域间的贸易联系数量与强度,及贸易空间模式复杂。对世界及不同国家的原油贸易空间格局构成的统计特征研究发现,世界原油贸易空间体系及各国原油贸易进口空间格局既不同于规则网络,也不同于随机网络,而是符合复杂网络特征[5]。缺乏对经济流网络的复杂特征和流动机制的研究,就无法提出有效的管理复杂经济系统的方法和策略[6]。对全球原油贸易系统及中国的进口贸易系统进行深入研究,有利于更好地识别风险,制定有利于中国社会经济可持续发展的石油贸易战略。
人们对复杂网络的研究主要针对现实网络的拓扑结构进行测度,及在对网络拓扑结构认识的基础上研究网络演进机制[7]。而网络作为复杂系统的抽象,关注的是节点之间连接,而非节点的位置和边的形态。所以在对现实网络的研究中,还应结合对区域的分析,相似系数分析则是在前两者基础上,进一步分析贸易空间格局的差异及区位在贸易空间格局形成中的作用。
1.1 原油贸易空间格局网络描述
设V是一个由n个国家vi(i=1,2,…,n)所组成的原油出口国集合,即V=﹛v1,v2,…,vn﹜,A是由n条有向线段ai(i=1,2,…,n)所组成的邻接向量,即 A=﹛ a1,a2,…,an﹜,ai取0或1,当 ai=0,代表进口国与出口国之间不存在原油贸易关系,当ai=1则代表有原油贸易流自出口国vi流向进口国,且A中的任意一条线ai都以vi与进口国为端点,任意一条线除端点外,没有其他公共点。那么V与A共同构成了特定时点某国原油进口贸易空间结构网络,记作G=(V,A)。
1.1.1 度与贸易联系
度是指某时点与进口节点相连的有向线段ai的数量为N,即:
代表在某时点进口国自N个国家进口原油。根据对度的描述可以看出不同的原油进口国所建立的贸易联系状况,并通过时间序列的描述了解不同原油进口国贸易联系的演进状况。
1.1.2 权重与贸易联系强度
对度的研究仅考虑了原油贸易关系建立情况,没有考虑原油贸易流量的规模,当前的国际原油贸易格局中流量的规模极不均衡,少数贸易联系的流量规模巨大,而绝大多数贸易联系的流量规模却很小,因此,仅对度进行分析不能准确描述原油贸易空间格局的结构特征,所以引入了对贸易强度的研究。在网络拓扑中,节点间关联强度是由权重来表示的,则权重向量W可以表示为:
1.1.3 标准权重熵与空间结构的非均质性
系统的熵值反映了其所处状态的均匀程度,系统的熵值越小,系统越有序,越不均匀;反之系统越无序,越均匀。在社会科学中,熵是被用来描述、表征系统混乱程度。为了刻画原油贸易空间结构的中贸易强度均匀程度,本文引入了权重熵的概念。
权重熵公式为:
其中Ki为权重要度,即vi在该国进口原油贸易空间结构中的贸易流量的重要度。表示为:
根据熵的涵义,熵刻画了系统的均质程度,当系统完全均质时,即Ki=1/N,权重熵最大,即:Jmax=lnN;当贸易空间结构强度集中于一个国家时,空间结构最不均匀,K1=1,Ki=0(i≠1),权重熵取最小值 Jmin=0 。
为了消除进口来源国数量不同给权重熵比较的影响,对空间结构权重熵进行归一化处理,得到标准权重熵JS,即:
1.2 空间结构相似指数
本文运用借用研究产业结构差异的产业结构相似性指数,从进口权重构成方面测算了各国原油贸易空间格局构成的差异。
产业结构的相似系数是由联合国工发组织(UNIDO)国际工业研究中心提出的度量方法,用于比较两个区域产业结构的相似性,现被广泛用于不同主体构成的比较,相似系数的数值一般是介于0和1之间[8]。
该指数用公式可表述如下:
式中:Sij——i国与j国进口区域的相似性指数;
Xin——i国自第n个区域的进口比重;
Xjn——j国自第n个区域的进口比重;
1.3 数据说明
在全部石油贸易中,原油贸易一直保持在石油贸易的70%以上,部分年份达80%以上,因此一般认为原油的经济持续供给是保障一国石油安全的关键。基于此,本文选择原油为标的物比较了主要石油进口国的原油贸易空间格局。
文中的主要原油进口国是来自全球三大石油消费区域的10个国家和地区,分别为西欧的法国、德国、意大利与西班牙、亚洲的中国、日本、韩国、中国台湾与印度,及北美的美国。这10个国家与地区的石油消费量约占世界石油消费总量的70%左右,在世界石油贸易格局的形成中有着决定性的影响。
研究数据来源于贸易中心(International Trade Center,ITC)公布的统计数据。ITC是世界贸易组织和联合国的联合机构。该中心通过与各国相关机构合作,提供各国的进出口数据。研究时段为2002-2011年,由于该中心提供的印度进口数据是从2006年开始的,所以对于印度的研究时段是2006-2011年。
2 复杂网络研究结果及分析
2.1 入度差异
2.1.1 入度值比较
根据关联矩阵得各国入度。总的来看,美国是建立的原油进口贸易联系最广泛的国家,目前其贸易空间格局入度基本维持在45以上;其次是印度和中国,近几年印度和中国原油进口贸易空间格局的入度基本维持在42左右;而进口原油量排在世界原油进口大国第五位的韩国则以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、意大利和中国台湾。从时间序列上看,印度是入度增长最快的国家。2006年,印度仅从28个国家进口原油,而2009年其贸易空间格局的入度值则扩张到45,此后则在42左右徘徊;德与西班牙的入度有缓慢上涨,而韩、法和中国台湾则有一定的下降,其他国家与地区的入度仅在不同年份发生小幅波动,而没有明显上涨或下降趋势,见表1。
2.1.2 入度的空间分布比较
观察各国入度,可以看出各国入度的区域分布具有一定的规律性。
第一,本区域是区域内各国原油进口贸易联系最广泛源地之一。这一规律在东亚之于日本、中国与韩国,西欧四国之于西欧,美国之于美洲都有相同的体现。
第二,中东、非洲与前苏联是各国主要的进口来源区域。资源禀赋决定了基本的供给地格局。
第三,中、美为在世界范围内建立进口贸易联系的国家。与法、德、日、韩等国与地区不同,中、美进口原油空间格局的入度区域分布较为广泛。中、美在非洲、中东、前苏联地区与西欧均有一定数量的进口来源地。
2.2 贸易联系强度差异
2.2.1 权重值比较
对贸易联系的比较主要依据总权重与平均权重,权重呈现了各国与各自贸易伙伴间的贸易联系强度。
从比较结果看,国家间、国家与地区间贸易联系强度与平均贸易联系强度相差悬殊。权重最高的是美国。其次是中国、日本、与印度等国。平均权重最高的是美国、日本与中国,其他国家相差不是太大。从时间序列上看,中国的平均权重上涨最为明显,韩国也有一定的上升,但升幅小于中国;美国与德国有一定的下降,其他国家变化不大。
表1 主要原油进口国入度、权重与平均权重(权重单位:108t)Tab.1 In-degree,weight and average weight of main crude oil importing nations
2.2.2 权重的空间分布
根据进口数量的区域分布情况看,中国台湾、韩国、日本与印度的进口来源主要集中在中东地区,美国的原油则主要由中东、美洲与非洲国家供给,而法、德、意大利与西班牙的原油主要来自于非洲、前苏联与中东。且各国原油进口区域构成比例不同年份间变化不大,所以将各国自不同区域的进口量取年度平均值,见图1。
图1 主要原油进口国(地区)进口量区域构成Fig.1 Regional distribution of crude oil import the main crude oil importing nations
2.3 空间格局均质化程度差异
从前面对入度及权重的分析结果可以看出,各国原油进口贸易空间格局是非均质的,所以本文利用权重熵测度了各国贸易空间结构的均质性,见表2。
根据熵值的计算结果,各原油进口大国的原油进口贸易空间格局都是有序的,且美国、日本、德国与韩国的原油贸易空间格局的有序性要高于中国、西班牙、法国与意大利的空间格局有序性。
表2 主要原油进口国贸易空间格局权重熵Tab.2 Weight entropy of the main nations’importing spatial pattern
良好的区位环境造就了法国、西班牙与意大利贸易空间结构的均质性,而对美国来说,尽管其进口贸易定位于全球,但北美是其重要的进口来源,这也使美国空间格局具有有序性特征。在亚太的消费大国与地区中,韩国与日本更青睐于石油资源丰富、且运输距离较近的中东地区,尽管这几个经济体都有多元化的倾向,但韩日试图建立的是中东为主体的多元化贸易格局,而非实现原油贸易空间格局的均质化。而对于中国来说,尽管与日本、韩国地理位置相近,贸易通道也非常相似,但贸易空间结构却存在着巨大的差异。多元化战略在中国原油贸易空间格局中的决定性作用凸显。同时,从德国的贸易格局中,也可以看出,其在选择贸易伙伴时更倾向于近域或通道条件较好的国家与区域。而非像所有的出口国伸出橄榄枝。总的来看,中国进口来源国数量与均质化程度均较高。而尽管美国在进口来源国数量上与中国媲美,但美国的进口量却向南北美与西非集中,所以其空间结构的经济性要优于中国。
3 区域结构的相似性测度及分析
从图1中可以看出,部分国家间区域构成相似性明显。根据结构相似性指数,测算得各国原油贸易空间格局构成的相似系数(见表3)。当然相似系数也是国家间差异程度的测度指标。
根据原油进口国进口区域结构相似系数,可以看出韩国、中国台湾、日本与印度,意大利与西班牙,中国与意大利,德国与法国,中国与西班牙等几组最为相似。
3.1 日、韩、中国台湾、印度与中国区位相近,空间结构相似度不同
虽具相似贸易区位,但在相似性分析中可以看出中国的原油进口空间结构与日本、韩国、中国台湾及印度不同。日本、韩国、中国台湾与印度的进口原油主要来自中东地区,来自中东的原油基本为韩、日与中国台湾进口量的80%-90%之间,其次为亚洲与非洲。印度的进口原油中也有70%左右来自中东,其他部分主要来自亚太。而在中国的进口原油中,来自中东的原油不足50%,其次为非洲,来自非洲的原油约占中国进口原油的30%,最后是亚洲其他国家。从原油的进口来源地域上看,中国原油进口输油距离明显高于日本、韩国、中国台湾与印度。
表3 主要进口国原油进口区域构成相似系数Tab.3 Similarity of the main crude oil input nations’importing spatial pattern
3.2 中国与意大利和西班牙贸易区位差异大,但进口空
间结构相似
从相似系数看,与中国进口区域结构最为相似的是意大利与西班牙,意大利和西班牙国家建立进口贸易联系最广泛的区域均为非洲,中东与前苏联地区。意大利与西班牙自非洲进口原油有着明显的地缘优势,尤其意大利自非洲的进口来源国主要集中在北非,其距离与运输通道优势不言而喻。同时,来自中东的石油则可经红海进入地中海,或是通过中东地区管网直接运至地中海沿岸装船后,运抵意大利。而前苏联地区的原油则可在黑海装船经博斯普鲁斯海峡运往地中海至意大利,或在由管道运输至地中海沿岸装船运抵意大利。所以从贸易区位角度,意大利在进口中东、非洲,或是前苏联地区原油方面都有很好的贸易区位优势。石油安全压力致使的多元化选择是中国不断扩张自非洲的石油进口,进而导致了中国与意大利和西班牙的空间格局相似,贸易格局重心外移明显。
一般来说,距离与运输成本的呈正相关关系。Portes and Rey运用引力模型研究发现,距离意味着信息不对称,是跨境实物贸易的最大障碍[9]在其他条件相同的情况下,离资源输出地越近的区域,越容易从资源输出地调入资源。且空间距离的增加不仅增加运输成本,也增加了社会与时间成本。艾萨德认为:“……作为权益的处理方法,在将生产者相互分离时,运输成本和空间成本的特殊效应就必须被考虑到。它是如此重要,以致于无法通过暗含的方式加以回避”[10]。
3.3 德、法、意、西同为欧州国家,但空间结构不同
虽均为西欧国家,但贸易区位却存在显著差异,因而各国的贸易结构也不尽相同。其中最为相似的是意大利与西班牙。同为地中海沿岸国家使其更容易或更经济地获得西非与北非的原油,中东石油也较容易经地中海运往这两个国家。当然法国也为地中海沿岸国家,但是相对于西非,法国进口北海原油更经济。所以在各自的进口量构成中可以看出,意大利与西班牙最大的原油进口来源地均为非洲,自非洲进口原油约占意大利和西班牙进口原油的近40%;其次为中东。而法国的原油主要来源于中东、非洲、中东与西欧,几乎各占1/4。显然法国与意大利和西班牙不同。德国进口原油70%以上源于前苏联和西欧,来自中东的原油仅占其全部进口原油的5%-10%之间。德国为非地中海国家,因此缺乏利用非洲进口石油的地理优势,同样中东石油运往德国同样缺乏通道与地缘优势。然而德国历来是俄石油出口大户,在俄德原油贸易中友谊管道起着不可估量的作用;德自西欧的原油大部分出自北海油田,所以说欧洲进口大国的贸易地域构成也彰显了原油贸易区位条件的决定性作用。
4结论
以上对各国原油进口贸易的拓扑结构与空间结构差异进行了比较研究,研究结果表明除中国外,其他进口大国的进口地域选择中区位条件是决定性因素,具体如下:
4.1 进口国原油贸易空间格局差别显著,区位条件是差
异形成的根源之一
无论是入度、权重的空间分布,还是熵值比较均表明,各国的进口空间结构存在明显差异。相较于中国,美国、日本、德国与韩国的原油贸易空间格局更具有序性,有序性使得这些国家的贸易空间结构更经济。而在较高原油贸易空间格局均质性的国家中,法国、西班牙与意大利的原油贸易空间均质性源于各自的地理区位优势;
4.2 部分国家进口地域结构相似,区位条件是相似根本
原因
大多数相似系数显示相近的地理位置与相似的石油贸易运输区位条件是原油进口大国进口地域结构相似的前提,如意大利和西班牙,韩国、日本、印度与中国台湾,及法国与德国。
4.3 多元化战略降低了中国进口空间格局的经济性,且
无益于解决贸易风险
其他进口大国的源地结构的分析表明这些国家在选择贸易伙伴时更倾向于近域或通道条件较好的国家与区域。所以这些国家的进口来源国数量小,贸易地域相对集中度较高。相比之下,中国进口多元化与进口强度增长趋势明显;显然中国原油贸易空间格局的高均质化源于多元化战略,而非良好的贸易区位;多元化战略致使北非与西非国家成为中国原油进口源地,进而导致贸易区位相距甚远的中国与意大利和西班牙原油进口贸易格局的相似,中国原油贸易空间格局的重心外移,经济性下降,同时,多元化进程中,中国进口原油依旧来自较动荡区域,源地多元化并没有达到有效解决进口来源地风险的目的;且分散了源地风险的同时,多元化战略也增加了发生风险事件的机率;也无益于改变80%的进口原油通过马六甲进入中国的困局。
总的来看,与其他国家的经济性追求不同,中国原油进口多元化进程中,客观上实行了以牺牲经济性换取石油供给的持续性的策略,而石油安全要实现的目标是经济而且持续的石油供给,单纯追求持续性则有悖于安全供给的初衷,且就当前的国际原油市场的运行机制看,分散风险成本过高意义并不大。所以调整原油进口空间结构,使之更具经济性是必要的。
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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,主要研究方向为国际经贸地理与产业经济。
李秀敏,博士,教授,博导,主要研究方向为区域经济、产业经济和次区域合作。:“”( :11YJCZH020)。
F119.9
A
1002-2104(2013)08-0020-06
10.3969/j.issn.1002-2104.2013.08.004
(编辑:常 勇)