基于全球管道天然气的贸易节点重要性评价研究

于兴鲁

摘要：全球天然气供应继续落后于强劲的需求，市场上出现了供需失衡。供需失衡、极端天气状况和能源转型导致天然气价格在不同能源和地区之间蔓延，导致全球能源价格上涨。全球液化天然气贸易的扩大，加剧了区域间的竞争，加深了相互间的依赖。

关键词：管道天然气；全球贸易；节点重要性

引言：由于清洁发展机制（CDM）、《巴黎协定》和来自替代能源的竞争，天然气作为一种相对清洁和环保的能源，正逐渐取代石油成为21世纪增长最快的能源。由于天然气资源在世界各地的分布不均，以及供需在地理和时间上的差异，天然气供应需要在世界各地流动，从而形成了一个复杂的全球天然气交易网络。由于世界天然气储量、生产和消费地区的分布极不均匀，不同国家的需求增加将导致全球天然气交易网络更加复杂，交易活动的增加将增加天然气进口的风险。明确各国在天然气贸易中心的重要性变化，将有助于中国解决唯一来源和高度依赖天然气进口的问题，并确保中国的天然气进口安全。

1、全球管道天然气市场近况

1.1天然气市场供需错配

近期，全球天然气供给落后于旺盛的需求。供应端，美国LNG出口装置利用率接近满负荷，俄罗斯天然气供应增长潜力有限，欧洲本土天然气产量持续下降，美、俄、欧等地天然气库存低于平均库存水平，使得市场敏感度提高，对冬季供应不足的担忧加深。需求端，受经济复苏、极端气候、能源转型等因素驱动，欧洲天然气需求恢复性增长，亚洲天然气需求持续快速增长。短期内，市场供需错配的局面难以缓解。

1.2全球天然气贸易网络的结构特征

2000年至2021年，世界管道系统贸易的结构发生了稳定的变化，大部分贸易集中在亚洲和欧洲。特别是，2000年出现了以西欧为进口中心，俄罗斯和挪威为北欧出口中心的贸易模式统计显示，2021年全球LNG贸易量达到3.8亿吨，同比增长6%，增幅扩大超5个百分点。预计到2040年，全球LNG需求预计将超过每年7亿吨，比2021年的需求量增加90%。随着亚洲天然气产量下降，区域经济增长，以及LNG将取代传统化石能源，预计中国、日本和韩国等亚洲国家将继续保持进口LNG的稳定需求，

2000年，参与世界液化天然气贸易的大国数量非常少，主要集中在欧洲。出现了一种贸易模式，即挪威的北欧国家是主要出口国，西欧国家是主要进口国。到2022年，六大洲都有液化天然气交易中心。由于灵活性、低成本和船舶的可用性，液化天然气的全球贸易是高度一体化的，包括洲际贸易。

2000年，管道天然气的全球覆盖面更大，国家之间的贸易更广泛，市场区域化程度比液化天然气更高。由于资源供应和地理限制，2022年的管道天然气市场结构将在亚洲、欧洲和北非、北美、拉丁美洲和马来西亚群岛之间分割。

2、研究方法和数据来源

2.1构建全球管道天然气贸易复杂网络

复杂网络由一组节点和节点之间的连接边组成，这些节点是按照一定的规则连接的，因为不同的连接规则会产生不同的网络。本文以管道贸易国为节点，以贸易联系为边，以贸易流量为方向，以贸易量为权重，构建全球管道贸易的定向加权复合网络模型。数量G = ( U, E) 表示某年的全球管道贸易网络的方向加权。其中，U表示网络中的节点集合，U=n表示网络中的节点总数，即某年参与管道贸易的国家总数；E表示网络中的边的集合。记表示在全球天然气贸易网络中各个国家之间的往来联系，表示两个国家合作之间的贸易量，并且=1.2.3.4…，n。全球贸易可表示为。

 2. 2节点国家重要性指标体系

在本研究中，使用复杂网络结构的静态特征来评估枢纽国家的重要性，如节点度中心、集群系数、介数中心性；在本研究中，使用动态网络功能测量来评估枢纽国家的重要性，其中以枢纽国家的管道贸易流量份额和枢纽国家的进出口量作为指标。

2.2.1节点度中心

签约国的规模表明与之有直接贸易关系的国家数量。覆盖面越大，与之贸易的国家越多，枢轴国之间的贸易关系越复杂，枢轴国的重要性越大；反之，覆盖面越小，与之贸易的国家越多，覆盖面越低。在一个有n个枢纽国家的网络中，一个枢纽国家的最大可能度数是n-1，为便于比较，将其归一化，得到枢纽国家中心度的衡量标准：DC = k/（n-1），其中DC表示国家节点的中心度；k表示国家节点的度数值；n表示国家节点的总数。节点状态的总数。

2.2.2集群系数

集群系数的大小表明一个节点与其邻居之间的交流概率，并衡量节点之间的联系强度和网络的密度。一个节点与其邻居之间的链接数量和强度越高，集群系数就越高。节点的集群系数计算如下。 = 2，其中是节点的聚类系数；是节点和其邻居之间的连接边数；是节点的状态。

2.2.3介数中心性

平均中心度值表示一个节点控制网络流量的程度，即作为一个 桥梁（节点之间的联系）。平均中心性衡量一个节点控制天然气资源的能力。中观中心性越高，一个节点状态对网络的控制力和重要性就越大，反之则越不重要。节点

的状态的BC好值计算如下：

其中BC是节点i的状态的中位中心性；gcr( i) 是指从节点c的状态到节点r的状态经过节点i的状态的最短路径的数量；gcr是指从节点c的状态到节点r的状态的所有最短路径的数量。

2.3 节点重要性的动态综合评价模型

本文将熵值法和加权平均时间序列算子（TOWA）法结合起来，构建了一个基于纵向时间序列数据的动态综合节点重要性估计模型。熵值法用于确定不同时间点上各重要性指标的权重，第一组权重使用第一加权综合线性模型进行；第二组权重使用加权平均时间序列算子（TOWA）进行，以强调时间的影响，确定整个时间段内各节点的国家重要性。对于第二次权重，使用了加权时间序列平均运算符，以强调时间的影响，并确定每个节点在整个时期内的国家重要性。

2. 4 研究对象和数据来源

本研究利用《BP世界能源统计年鉴》的数据，分析了通过全球管道进口和出口天然气的国家。为了评估节点国家在全球管道贸易复杂网络中的重要性，我们选择了2017-2021年管道进出口国家的最新贸易数据。为了简化计算，本研究排除了贸易量小于（ 0.05×109立方米）的国家。

3实证结果分析

  本文采用极值法处理未测量的指标，用熵值法计算指标的权重，估算2017-2021年全球天然气管道中各国对天然气进出口节点的重要性。为了估计2017-2021年期间全球天然气管道贸易复杂网络中出口节点的重要性，我们采用加权综合线性模型进行第一次加权汇总，如表1和表2所示：（1）由于俄罗斯拥有丰富的天然气资源和地理位置，它与许多欧洲国家、一些中东国家和一些亚洲国家建立了长期管道贸易关系。因此，俄罗斯在网络中占据了核心地位，完全控制了复杂的全球管道贸易网络；（2）荷兰、美国和英国在复杂的全球管道贸易网络中发挥着权力中心的作用。这些国家通过管道进口大量的天然气，并将多余的需求出口到邻国的枢纽，这使他们具有过境贸易的优势，并促进了管道的天然气贸易；（3）哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和挪威的天然气产量大，出口量稳定，而且靠近先进的全球管道贸易网络的中心；（4）阿尔及利亚、土库曼斯坦和加拿大的管道出口连接比较正规，出口量较大，相对来说不太重要；（5） 伊朗、阿塞拜疆、缅甸和印度尼西亚的出口量较小，出口连接比较正规，不太重要。

表 1 2017～ 2021 年全球管道天然气出口节点国家重要性评价指标的熵权重

指标	2017	2018	2019	2020	2021
节点度中心性	12.46	11.4	10.38	7.99	9.08
集群系数	19.62	25.86	24.21	26.53	24.66
介数中心性	46.52	41.95	43.46	42.25	44.15
出口流动占比	18.71	19.27	20.87	21.34	17.84

表 2 2017～ 2021 年全球管道天然气出口节点国家的综合评估价值

节点国家	2017	2018	2019	2020	2021
美国	0. 0997	0. 1015	0. 1390	0. 0974	0. 1657
加拿大	0. 0998	0. 1054	0. 0955	0. 0955	0. 1007
荷兰	0. 3478	0. 3829	0. 2525	0. 3027	0. 2870
英国	0. 2707	0. 2856	0. 1499	0. 2439	0. 2708
哈萨克斯坦	0. 1725	0. 3378	0. 3244	0. 2276	0. 2797
俄罗斯联邦	0. 8121	0. 7604	0. 7737	0. 7727	0. 7940
伊朗	0. 1061	0. 0357	0. 0384	0. 0477	0. 0747
玻利维亚	0. 0540	0. 0436	0. 0356	0. 0430	0. 0641
挪威	0. 2578	0. 2507	0. 2247	0. 2182	0. 2880
土库曼斯坦	0. 1711	0. 1471	0. 1326	0. 0640	0. 0747
阿塞拜疆	0. 1047	0. 0345	0. 0351	0. 0306	0. 0640
乌兹别克斯坦	0. 2342	0. 2955	0. 2745	0. 2229	0. 3038
卡塔尔	0. 0574	0. 0474	0. 0389	0. 0496	0. 0725
阿尔及利亚	0. 1275	0. 0696	0. 1023	0. 0743	0. 1536
利比亚	0. 0390	0. 0256	0. 0202	0. 0287	0. 0532
印尼	0. 0487	0. 0361	0. 0289	0. 0376	0. 0609
缅甸	0. 0513	0. 0400	0. 0323	0. 0406	0. 0643
白俄罗斯	0. 0059	0. 0060	0. 0052	0. 0057	0. 0061
墨西哥	0. 0059	0. 0060	0. 0052	0. 0114	0. 0407
南非	0. 0059	0. 0000	0. 0052	0. 0057	0. 0061

与亚太和中东等地区相比，欧洲和美洲的天然气资源更丰富，区域间天然气贸易密集而复杂，有多个转运中心，营销水平更高，贸易流量大，市场价格更快。在中东、亚洲和其他地区，管道天然气贸易在狭窄的区域层面上是有限的或不存在的，管道天然气贸易在很大程度上是被迫的，因为天然气价格不是由市场决定的，而是主要由出口枢纽的所有者决定的。虽然非洲不是一个市场化的地区，但它在战略上很重要，并且拥有丰富的天然气资源。通过管道进行的全球贸易流动主要是从欧洲和美洲到亚洲和中东，贸易联系比较稳定

。

4、中国管道天然气进口分析

对全球管道网络的分析以及对2017-2021年关键国家重要性的动态综合评估结果表明，俄罗斯和中亚三国是全球管道网络的关键参与者，完全主导了管道贸易流，并且拥有丰富的天然气储备，能够满足中国的管道需求。虽然缅甸在全球管道网络中的地位不那么重要，但中国应该与该国保持长期关系，原因如下：缅甸拥有丰富的天然气储备和有利的地理位置。此外，与缅甸保持天然气进出口关系可以减少中国在西南地区对通过马六甲海峡进口天然气的过度依赖。2015年至2019年期间，中国天然气进口总量的76.74%通过土库曼斯坦的管道，其余来自哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和缅甸。这表明，该国过度依赖土库曼斯坦的管道天然气进口。如果中国和俄罗斯之间的天然气管道运行良好，从不同国家进口的天然气份额应该得到调整，这将有助于确保通过我们的管道供应的安全性。此外，随着中俄管道的开通，中国与中亚三国和缅甸的谈判资本增加，可能会考虑就通过管道进口天然气的公平价格机制进行双边或多边谈判。

中国的天然气管道目前包括中亚管道、中缅管道和中俄管道。中亚管道A、B、C和D的建设，将使中国与土库曼斯坦、哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦连接起来，将完成中国西北地区的天然气进口路线。中亚天然气管道的建设可以继续向南进行，以连接阿塞拜疆和里海地区。中缅管道的开通将完成从西南地区到中国的天然气进口路线，减少中国对马六甲海峡的依赖和从海上进口天然气的风险。中缅管道将使巴西－印度尼西亚－伊朗和中国－巴基斯坦经济走廊沿线的天然气贸易得到发展，也有可能通过中缅管道从中东和非洲向中国进口天然气。中俄管道的建设为中国东北地区开辟了一条天然气进口路线，使中国的天然气进口路线进一步多样化。

结束语

中国可以发展与中亚三国、俄罗斯和缅甸的管道贸易，最大限度地增加对哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和俄罗斯的管道进口；利用中缅管道向南扩展到印度尼西亚和伊朗；利用中亚管道向西扩展到阿塞拜疆和里海地区。同时，中国应抓住 一带一路 倡议的发展机遇，加强与天然气贸易沿线国家（地区）的合作，不断提高合作水平，创新合作模式，优化对华管道进口的多元化，确保对华管道进口的安全性。中国可以积极开放北极海域航线，参与北极天然气项目，为美国和欧洲的天然气供应找到最佳路线。为确保长期可持续获得国际天然气供应，我们必须继续完善西北、东北和西南进口管道的建设，积极寻找新的进口来源和路线，避免过度依赖单一进口来源。

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