全球贸易隐含能源网络形成机制及其地位测度

李怀政 汪 宇

（浙江工商大学 经济学院，浙江 杭州 310018）

一、引言

由于能源的稀缺性、空间分布不均衡性的影响，能源的消耗往往难以满足世界经济增长的需求。伴随能源革命和科技飞速发展，尽管能源使用效率有所提升，但巨大的经济规模所引致的全球能源消费量仍迅速攀升，各国仍严重依赖石油、煤炭、天然气等化石能源的消耗。根据英国BP 石油公司公布的《2020 年世界能源展望》统计数据显示，近年来，世界一次能源消耗总量急剧上升，从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），上升趋势十分显著。在开放经济体系中，当产品为满足别国需求并经由国际贸易产生跨境转移时，能源要素也随之发生空间流动。一方面，国际贸易促进国际分工的同时，加速了产品或服务交换过程中蕴含的能源要素流动。另一方面，发达国家为减少能源使用对环境的负面影响，借助国际贸易将本国高耗能高污染产业向发展中国家转移并进口国外高耗能产品以满足本国所需，进一步推动了全球范围内贸易隐含能源的流动。所谓隐含能源（Embodied Energy）是指产品或服务的生产过程中所消耗的所有直接和间接的能源投入，包括生产、加工、运输和装配等多个环节。当生产的产品和服务参与国际贸易时，贸易产品和服务中蕴藏的隐含能源随之发生跨境转移，便产生了大量贸易隐含能源国际流动。在此背景下，将国际贸易产品流中蕴含的隐含能源流视为一种产品流，以国家（地区）作为网络节点，聚焦于国与国（地区）之间贸易隐含能源的流动，进而构建全球贸易隐含能源网络，探讨其形成机制并借助社会网络分析方法进行相关的网络地位分析，不仅有助于进一步激发能源绿色利用，而且可为探讨能源贸易的环境效应提供依据。

正如中国作为“世界工厂”，表面上是能源进口大国，每年进口大量能源用于产品生产与经济发展。事实上，基于贸易隐含能源核算视角，可以发现中国进口能源大部分用于生产贸易产品，并经由中转再出口用于满足别国的消费需求，且中国产业部门隐含能源强度普遍较高且差异性较大（王锋，高长海；2020）[1]。进一步通过与不同经济体进行贸易能源强度的比较，不难发现中国部分产业确实与欧盟等发达国家之间存在技术差距（刘会政，李雪珊；2017）[3]。而经济系统中各产业部门作为能源消耗和使用载体，中国产业部门全要素直接能源效率渐趋平缓，全要素隐含能源效率增幅明显，亦可表明基于隐含能源投入方面，中国仍有较大节能空间（高鹏，岳书敬；2020）[4]。

在现今能源消费核算体系下，大多研究通常基于生产侧能耗核算界定各方能耗责任，而几乎不将消费侧能耗核算纳入考虑范围。崔连标等（2014）[5]通过计算全球范围内贸易隐含能源发现，与生产侧核算原则相比，依据消费侧能源核算的中、印两国能源消耗显著下降，美、日等发达国家能源消耗则有所上升，亚太地区能源进口的大部分以贸易隐含能源形式流动至欧美地区。韦韬，彭水军（2017）[6]则指出，发达经济体通过不断增加国外能耗产品进口以满足自身能源消耗需求是推动新兴经济体生产侧能耗增长的重要原因。另外，也有少数学者聚焦于国际贸易隐含能源流动情况，以各国部门间贸易隐含能源流为基础，基于复杂网络视角构建了贸易隐含能源网络并进一步予以网络分析。Jianglan Shi et al.（2017）[7]运用复杂网络理论研究全球各部门间隐含能源流动的演化特征，发现全球网络中80%的隐含能源流仅体现在0.02%的关键连接上。B.Chen et al.（2018）[8]利用复杂网络分析表明全球隐含能源网络具有小世界性质，世界经济高度依赖于隐含能源的流动转移。

剖析贸易隐含能源网络的影响因素，进而阐释全球贸易隐含能源网络的形成机制；其次，介绍贸易隐含能源测算指标，构建起全球贸易隐含能源网络；再次，基于社会网络分析方法，利用具体网络地位分析指标对全球贸易隐含能源网络展开网络地位分析；最后，提炼研究结论与启示。

二、全球贸易隐含能源网络形成机制

在基于相对优势的国际分工体系下，各国生产自身具有相对优势的产品并参与国际贸易，将国际贸易中的隐含能源流视为一种贸易流，经过一次或多次跨国贸易，最终形成相互关联的贸易网络系统。作为一种特殊的国际贸易网络，全球贸易隐含能源网络的形成亦受自然、经济、社会等多方面因素影响，其形成机制与网络中众多节点及节点间的联系密切相关，即全球贸易隐含能源网络中各国家（地区）及国家（地区）彼此间的隐含能源流动。下文主要从地理邻近、技术进步、经济发展水平、世界政治经济格局以及产业结构升级这五个方面阐释全球贸易隐含能源网络的形成机制。

其一，地理临近是指各国（地区）间地理距离的临近，可分为自然距离和时间距离的临近。一般而言，地理位置越临近的国家（地区）间联系程度越高。地理大发现之前，诸如海洋阻隔等自然环境的约束严重制约了全球各大陆国际贸易的自由进行，贸易大多仅限于自然距离相近的邻国之间。新航路开辟之后，世界各国开始建立起跨越大陆与海洋的全球性联系，时间距离大大缩减，全球逐渐形成一个互联共通的整体，国家（地区）间联系增强，贸易活动大量增加。随着世界贸易总额不断上升，全球贸易隐含能源流动逐步加强，全球贸易隐含能源网络初显雏形。

其二，技术进步方面，互联网络技术普及、物流网络便利化有助于进一步加强不同国家地区间的联系。在各类网络交易平台层出不穷的同时，网络技术支撑下的跨境电商迅猛发展更加激发了世界各国开展跨境贸易的积极性，物流网络快速发展也为各国（地区）持续加强贸易联系提供了有力的保障条件。尤其是人工智能、大数据、数字经济蓬勃发展极大地推动了贸易成本降低，更有利于产品、服务国际贸易的跨境流转，全球贸易隐含能源的流动显著增强。

其三，经济发展水平方面，随着多次工业革命的演进，世界经济蓬勃发展，各国各地区发展水平极大提高，国民福利水平显著提升，高水平经济发展支撑下的国际贸易规模更加扩大，全球贸易隐含能源流量和流向显著增多，网络特征日趋复杂。另外，不同国家（地区）间的经济发展水平存在差异，发达国家经济发展水平相较于发展中国家更高，由于经济发展水平的差异导致贸易进出口量差异相对明显。根据社会网络理论，存在特定共同特征的社会节点间的联系趋于紧密，相应地，全球贸易隐含能源网络中经济体量和经济发展水平相近的国家（地区）或属于同一国际经济贸易合作组织的国家间的联系相对更加密切，网络团体结构逐渐显露。

其四，世界政治经济格局方面，20 世纪以来，世界格局发生了极大的变化，不同国家及地区在政治、经济层面交流频繁，多类经济合作组织建成，多项贸易友好关系协定落地，国家、地区间贸易壁垒迅速衰减，基于全球分工体系的贸易联系多元化，全球经济与贸易逐渐融合，各种网络社团结构形成，全球贸易隐含能源网络核心特征逐步突显。

其五，产业结构升级方面，总体来看，随着社会、科技、文化进步，各国产业结构均有不同程度的改变，从最初的第一产业向第二产业过渡并逐渐转向第三产业，对外贸易重点也从原始单一的原材料贸易转向中间品加工贸易和服务贸易，促使国际贸易中隐含能源流动逐渐细化，全球贸易隐含能源网络整体趋于成熟。另外，由于国家地区间产业结构差异较大，相对优势产业不尽相同，以相对优势为分工依据的全球生产体系推动了国际贸易方式与模式创新，进一步影响了全球贸易隐含能源网络的形成与演变。

三、贸易隐含能源网络构建

（一）数据来源说明

初始数据来源于Eora26 投入产出数据库，利用其中囊括的189 个国家（地区）及细化统一的26 个产业部门在1990-2015 年间的投入产出数据及对应卫星帐户中的能源数据，计算各国（地区）间的贸易隐含能源流量并划分进出口流向，具体计算软件为Matlab2016A。文中所使用的国家及地区名称皆有以3 位大写字母表示的编码，请参照Eora26 投入产出数据库中给定的国家（地区）对应编码。

（二）贸易隐含能源指标测算

通过测算Eora26 投入产出数据库中的189 个国家（地区）间的贸易隐含能源进出口流量，借助贸易隐含能源流量和进出口流向构建全球贸易隐含能源加权有向网络。具体计算方法参照B.Chen et al.（2018）的研究，利用环境拓展型投入产出分析方法测算各国家（地区）间的贸易隐含能源流，计算公式如下：

上式中，I 是单位矩阵；A 是直接消耗系数矩阵，其矩阵元素可表示如下：

（三）全球贸易隐含能源网络构建

将参与国际贸易的国家（地区）视为全球贸易隐含能源网络中的节点，不同国家（地区）间贸易隐含能源流视为网络中的连线边，根据贸易隐含能源的流量与不同的流向构建一个有向并且加权的全球贸易隐含能源网络。利用图论进行网络表示，有向加权的全球贸易隐含能源网络图N 可表示为：

另外，从计算出的数据可知，该网络中大量的贸易隐含能源流联接在全球贸易隐含能源总量中占据的份额极少，而少数贸易隐含能源流包含了全球大部分贸易隐含能源，为此，接下来对前述计算的各国（地区）间的贸易隐含能源流进行相关筛选。参照孙晓奇（2018）[9]研究中的相关数据处理方法，对上述计算的各国（地区）贸易隐含能源流进行筛选处理，得到各国或地区间存在的贸易隐含能源流量，公式表示如下：

四、贸易隐含能源网络地位分析

贸易隐含能源网络地位反映了一国（地区）在全球贸易隐含能源网络中所处的地位及其所拥有的重要影响力，借助社会网络分析方法并根据Freeman（1979）[10]研究中所提出的具体网络地位指标，利用网络分析软件UCINET 6 对全球贸易隐含能源网络中各国（地区）的影响力进行测度，并加以排序分析各国（地区）在网络中的地位。接下来介绍用以衡量节点网络地位的两类中心性指标。

（一）强度中心性（Strength Centrality）

强度中心性可称为节点的权重，是网络中节点度数中心性的进一步推广。其在考虑与各节点直接连接的邻近节点的同时，还将节点与各邻近节点之间的权重纳入考虑因素，并根据加权网络进行计算。全球贸易隐含能源网络中，强度中心性表示一个国家（地区）节点的隐含能源流量及流向的广泛程度，值越大，节点的隐含能源流量越大，流向越广，拥有的影响力相对越大，地位越高。因构建的全球贸易隐含能源网络为有向的加权网络，根据隐含能源流的方向，强度中心性可以分为入强度和出强度。入强度中心性以一国与网络中相邻联接国的贸易隐含能源进口流量为计算权重，出强度中心性则以一国与网络中相邻联接国的贸易隐含能源出口流量为计算权重。具体计算公式如下：

通过计算1990-2015 年间各国（地区）的强度中心性，并排序得到各国入强度、出强度中心性年度排名（如表1）。

表1 1990—2015 年间每五年全球入强度、出强度中心性前十名的国家（地区）

可以发现，强度中心性排名较前的国家（地区）多为发达国家（地区）。其中，入强度中心性排名前十的国家（地区）主要包括美国、德国、日本、英国、中国、法国、韩国、意大利和加拿大等国和中国香港特别行政区，表明这些国家和地区为主要的贸易隐含能源净进口方，贸易隐含能源的进口流量较大，进口流向的广泛程度较高，在全球贸易隐含能源网络中具有较高的地位，影响力相对更大。出强度中心性排名前十的国家（地区）主要包括中国、美国、德国、法国、日本、意大利、加拿大、韩国、印度等国和中国台湾地区，表明这些国家和地区为主要的贸易隐含能源净出口方，贸易隐含能源的出口流量较大，出口流向的广泛程度较高，在全球贸易隐含能源网络中具有较高的地位，影响力相对更大。

同时，选取1990-2015 年间入强度、出强度中心性排名较高的十个国家（地区）进行年度排名分析，如图1、图2 所示。

图1 1990-2015 年间部分国家（地区）入强度中心性排名

图2 1990-2015 年间部分国家出强度中心性排名

中国、印度和韩国是近年来在十个国家中入强度中心性排名明显上升的国家。其中，中国排名上升速度最快，从1991 年的48 位跃升为2015 年的第6 位，印度从1991 年的42 位跃升至2015 年的第9 位，韩国从1990年初始的20 位上升为2015 年的第8 位。而加拿大、意大利近年来入强度中心性排名略有下降，美国、德国、英国、法国、日本五国入强度中心排名基本稳定于前列。可以表明，与西方发达国家相比，中国作为新兴发展中国家，近年来在经济贸易方面发展迅速，进口贸易大量增加，进口贸易范围明显扩大，印度也紧随其后。

与此同时，英国的出强度中心性排名显著下降，从1990 年的第6 名下降至2015 年的第14 位，印度则是出强度中心性排名上升最快的国家，从最初的第15 位上升为第5 位，韩国和日本的出强度中心性排名呈波动上升状态，但近年来保持稳定。加拿大可能受2008 年全球金融危机影响较大，出强度中心性排名迅速下降为第9 位，随后趋于稳定。另外，中国、美国、德国、法国和意大利近年来出强度中心性排名较为稳定，特别是中国自2001 年加入世界贸易组织以来，一直稳居榜首，说明中国贸易出口与出口辐射范围均处于全球领先地位。

（二）中介中心性（Betweenness Centrality）

中介中心性主要反映节点在整体网络中所处的中介地位，以网络中任意两节点间的最短连接路径通过某特定节点的路径数量占最短连接路径总量的比例表示，反映了节点对网络中资源的控制能力。在全球贸易隐含能源网络中，中介中心性指标表明网络中国家（地区）节点在贸易隐含能源的物质流或信息流传输中是否位于关键地位，指标值越大，排名越靠前。中介中心性排名较前的国家（地区）在贸易隐含能源网络中起到的“中介桥梁”作用就越强，所拥有的影响力越大，地位相对也越高。其计算公式如下：

通过计算全球各国（地区）中介中心性，并排序得出1990-2015 年间全球各国家（地区）的中介中心性排名（如表2）。不难发现，美国、法国、德国、英国、中国、俄罗斯、南非、意大利、日本和印度等国的中介中心性排名较高，表明这些国家在全球贸易隐含能源流动中能很好地发挥自身的中介桥梁作用，拥有较强的间接影响力，可以通过影响与其有贸易联系的其他国家（地区）进一步影响全球的贸易隐含能源流动，从而在全球贸易隐含能源网络中具有较高的中介地位。其中，美国和法国长期以来一直占据榜首，在全球贸易隐含能源网络中具有特别重要的地位。而中国的中介中心性排名近年来不断上升，代表中国的国际实力大大增强，在国际贸易中的地位获得大幅提升，各国越来越倾向于与中国开展贸易，由此导致经由中国而产生的贸易隐含能源流动大量增加。

表2 1990—2015 年间全球中介中心性前十名的国家（地区）

数据来源：基于EORA26 全球投入产出数据库环境账户初始数据，运用UCINET 6 网络分析软件计算所得。

为验证上述得到的结果，图3 简略给出了2015 年部分国家贸易隐含能源网络图（经自行筛选后），图中的圆形节点代表各国家、地区，节点大小是由该国（地区）的贸易隐含能源进出口总量决定，箭头方向代表贸易隐含能源流的方向，节点间的连线和箭头的尺寸表示国家（地区）间的贸易隐含能源流量大小。一方面，从图3 中可以发现，中国作为重要的贸易隐含能源出口国，大量的隐含能源通过国际贸易流向美国和日本，也与前述的中国出强度中心性排名相符。而美国作为最大的隐含能源进口国，有相当大的一部分贸易隐含能源来源于中国，也表明中国所消费的能源有一大部分用于生产出口产品及服务以满足国外的消费需求。另一方面，图3 显示美国、中国、德国、日本、英国、法国、意大利、韩国、印度、加拿大等国处于全球贸易隐含能源网络中较为中心的地位，拥有大量贸易隐含能源流动，这与前文所述的各国中心性排名基本相符。

图3 2015 年全球部分国家（地区）贸易隐含能源网络①

五、结论

通过阐释全球贸易隐含能源网络的形成机制，剖析各国家（地区）节点的网络地位，得出以下结论。

其一，地理邻近通过缩短自然距离与时间距离增强贸易联系；技术进步通过降低贸易成本促进产品和服务的国际流转；经济发展水平提高有助于推动各国（地区）贸易联系日趋紧密；世界政治经济格局变化引致贸易壁垒减少，推动全球经贸关系融合；产业结构升级引致第一产业逐步转向第三产业，推动国际贸易隐含能源流动逐渐细化。以上五个方面共同作用促进全球贸易隐含能源网络形成。

其二，近年来中国、美国、德国、法国、英国、意大利、日本、韩国、加拿大、印度等国具有较高的网络中心性排名，处于较为中心的网络地位。其中，美国、德国、法国、英国、意大利、加拿大、日本、韩国等发达国家一直处于核心网络地位，而中国、印度两国排名则在近年来迅速上升，网络地位大幅提升，截至2015年，中国各类中心性指标均排名前列，已居于关键网络地位，具有重要网络影响力。此外，中国作为贸易隐含能源净出口方，大量贸易隐含能源流向美国、日本、德国、意大利等发达国家，这表明中国作为西方发达国家的“能源中转站”，并没有对全球资源环境构成威胁。

注释①:部分国家、地区名称编码:中国(CHN)、美国(USA)、德国(DEU)、法国(FRA)、英国(GBR)、意大利(ITA)、日本(JPN)、韩国(KOR)、加拿大(CAN)、俄罗斯(RUS)、印度(IND)、南非(ZAF)、荷兰(NLD)、西班牙(ESP)、墨西哥(MEX)、中国香港特别行政区(HKG)、中国台湾地区(TWN)。