双碳目标下全球风电设备贸易网络格局演变分析

齐 玮 董文静 高 歌

（华北电力大学经济管理系，保定 071000）

引 言

风电作为低碳清洁的可再生能源发电方式，受到世界各国的重视。经过改革开放40多年的发展，中国的风电无论是在发展规模、产业化程度，还是对外贸易上都取得了巨大的进步。截至2021年底，全国风电累计装机3.28亿千瓦，同比增长14%，风电利用率高达96.9%，同比提升0.4%。至此，我国风电设备以及零部件行业得到迅速发展，风电设备产业链逐步完善，使我国成为全球最大的风电装备制造业基地和整机、零部件出口基地。据统计，中国风电设备零件产量占全球65%左右，2021年中国风电机组出口量共计44128台，出口金额为92.8亿元，同比增长18%。可见，我国风电设备具有一定的国际竞争力。但与发达国家相比，仍面临诸多挑战：（1）核心技术缺失；（2）关键零部件被外企垄断；（3）风电设备 “走出去”将面临发达国家技术专利标准的挑战。因此，有必要探讨双碳目标下全球风电设备贸易格局的演变特征，辨析中国风电设备产业在国际分工中的地位，对提高我国风电设备产业贸易竞争力、推进绿色低碳发电、实现双碳目标具有重要意义。

1 文献综述

关于风电设备贸易的研究，主要围绕区域贸易或单个国家对外贸易展开。傅瑜［1］采用贸易竞争力指数测算东盟、欧盟以及其他国家新能源产品出口贸易，得到中国的出口竞争力水平虽低，但呈逐年上升态势。Groba和Cao［2］发现省级政府的财政支持对中国光伏和风能技术组件贸易竞争力的提升具有正面影响。帅竞等［3］在 “一带一路”背景下探讨了中国可再生能源产品的国际竞争力变化趋势。Leng等［4］也考察了中国风能产品在 “一带一路”国家的贸易状况。侯伟丽等［5］通过构建引力模型，分析得出欧盟风电产品的出口受到产业支持政策和进口国市场需求的影响。随着全球风电设备贸易联系密切，网络结构特征逐渐显现，为此，有必要从网络角度进行研究。早期国内外学者主要运用社会网络分析法对全球贸易网络拓扑结构的静态和动态特征进行描述。Wilhite［6］研究发现全球贸易网络具有小世界特征。Garlaschelli和Loffredo［7］分析得出全球贸易网络存在三级拓扑结构。段文奇等［8］发现国际贸易网络的拓扑结构异质性下降。陈银飞［9］指出全球贸易网络中的富人俱乐部现象随着时间的推移有所减弱，网络趋于稳定。后来，学者开始采用不同的方式对网络进行划分，并分析每个板块的作用。Barigozzi等［10］发现地理距离与板块形成具有高相关性。蒋小荣等［11］使用模块度指标进行板块划分，发现全球贸易网络形成了三足鼎立的空间格局，中国的地位越来越重要。基于此，学者们开始从产业层面对全球不同产品贸易网络结构特征进行分析，在可再生能源产业领域，白玉竹［12］探讨了各国在光伏贸易网络中扮演的角色及其对全球光伏贸易格局的影响； 季佳雯［13］和 Wang等［14］通过构建全球光伏产品贸易网络和贸易竞争网络，来分析该产品贸易的特征和竞争格局；熊含瑜［15］构建了2005～2018年可再生能源发电设备贸易网络，并从整体、个体和核心-边缘结构对其进行分析。

通过对上述文献的分析和整理，发现从社会网络角度研究全球产品贸易格局的文献较为丰富，但关于风电设备研究的文献较少。此外，研究对象上，大多文献仅就单个产品展开研究，而对于产业链上的其他相关产品缺乏关注；研究内容上，缺乏基于空间尺度刻画网络结构的演变特征。因此，本文选取2002～2020年风电设备产业链各环节代表性产品的进出口贸易额数据，从整体、个体、部分3个方面研究风电设备贸易网络格局的演变特征，以期通过了解各产品贸易网络中的主导国家，对我国风电设备相关产品的国际分工地位进行准确定位。

2 研究方法与数据

2.1 风电设备的界定与数据来源

目前，国际上对风电设备的范围界定及分类尚未形成统一口径。因此，本文依据HS编码对风电设备制造过程中各环节的产品进行搜集、整理和归纳，并从上、中和下游分别选取具有代表性的产品作为研究对象，依次为玻璃纤维、风电设备零部件和风电发电机，其对应的HS编码分别为701990、850300、850231.对比近3年玻璃纤维、风电设备零部件和风力发电机出口贸易额的变化幅度可知，3种产品出口贸易额的变化幅度差值相对稳定，范围为0.05～0.20.由此可见，新冠肺炎疫情对2020年风电设备及其零部件产品国际贸易的影响较小，可忽略不计。基于此，本文对2002～2020年全球风电设备各产品的贸易数据进行分析，得出各风电产品贸易额的90%主要集中在前60个国家（地区），依据重要节点选取原则，对前60个国家（地区）的风电设备贸易网络格局演变特征进行分析。在进行数据检索时，由于两国产品贸易数据统计口径不一致，本文以出口国的出口数据为准。所有产品贸易数据均来源于联合国商品贸易数据库。

2.2 研究方法

2.2.1 网络的构建方法

在贸易网络关系中，网络是由节点和边构成，以产品贸易参与国作为节点，节点间的连线作为边，产品的流动方向为边的方向，构建加权有向网络。表达式如下：

在加权有向网络的基础上，将两国间风电设备进出口贸易总额作为边，可构造加权无向网络。表达式如下：

基于此，只要节点之间的贸易值大于0，则存在贸易关系，边取值为1，小于等于0的边取值为0，可转化为无权有向和无权无向网络。表达式如下：

2.2.2 网络特征指标选取

（1）整体特征指标主要包括网络密度、平均聚类系数和平均路径。网络密度反应了整体网络对节点的影响程度以及网络中各节点的联系程度。平均聚类系数用于描述节点间的聚集程度，值越接近于1，则说明节点的集聚化程度越高，相邻节点间的联系越紧密。平均路径用来衡量贸易传输效率，距离越短，说明传输效率越高。公式分别如下：

其中，D为网络密度，S为实际存在的联系数目，n为节点个数，n（n-1）为理论最大连接数目；为平均聚类系数，ki、ei分别表示节点i的点度数和实际存在的连线数目，d（i，j）表示节点i、j之间的最短路径。

（2）个体特征指标主要包括点度中心度、中间中心度和接近中心度。点度中心度是指与该点直接相连的点的个数，值越大，越能凸显出该点的重要性。中间中心度则是用来测量该点在多大的程度上控制其他两点间的联系。由于接近中心度与点度中心度的结果分析相同，本文只测算了点度中心度和中间中心度两个指标。公式分别如下：

其中，di为节点i的相对点度中心度，aij为节点i、j的连接个数；bi为相对中间中心度，pjk为节点j到节点k的路径数量，pjk（i）为节点i在该路径上。

（3）块模型是用来考察不同模块在贸易网络中所扮演的角色。本文借鉴前人的做法，对于n个节点的贸易网络，nb表示板块b包含的国家数量，Vb、Vb，t分别表示板块b内部成员间的贸易额和该板块在网络中总的贸易额，期望比例为（nb-1）／（n-1），Vb，e、Vb，i分别表示板块b对外出口额和进口额。依据板块内部贸易关系比例和板块间进出口贸易关系比例将网络分为双向溢出、净溢出、经纪人和主受益4个板块，如表1所示。

表1 板块的划分方法

3 全球风电设备贸易网络拓扑结构特征及演变

3.1 整体结构特征及演变

本文采用UCINET软件对2002年、2008年、2014年和2020年4个代表年份的风电设备贸易网络整体结构特征指标进行测算，如图1所示。整体上，各产品贸易网络密度呈上升趋势，节点间贸易联系紧密。其中，风力发电机贸易网络密度增速最快，年平均增速3.7%，表明越来越多的国家积极参与到该产品贸易中。从一体化程度上看，各产品贸易网络的平均聚类系数均有所上升，平均路径不断缩小，说明贸易网络的集聚性增强，任意两国间的产品贸易连接路径不断缩短，具有明显的小世界特征。其中，风力发电机的聚类系数上升最为明显，从2002年的0.232到2020年的0.473，平均路径的缩短幅度也最大，可见小世界特征在风电设备产业链的下游逐渐突出。通过横向对比各产品贸易网络密度和一体化程度可以发现，风电设备零部件最高；而风力发电机最低。这主要是因为风电设备零部件包括的产品种类众多，各国对其需求较多；而风力发电机的制造多依靠技术优势，其制造商主要集中在少数国家。

图1 整体网络特征指标

3.2 个体结构特征及演变

在整体特征的基础上，利用个体特征指标对各产品贸易网络的节点特征进行分析，并统计出排名前10的国家和地区，如图2、图3所示。从整体看，无论是点度中心度还是中间中心度，3个产品贸易网络中排名前十的国家较为固定，且都是经济相对发达、风资源丰富的国家。其中，2002～2008年，德国、丹麦、意大利、英国等欧洲风能强国在贸易网络中处于战略中枢位置。2008～2020年，中国在网络中的位置越来越突出，点度中心度排名第一，表明中国在风电设备进、出口贸易中综合实力增强，与网络中的所有节点均有关联，这与我国 《可再生能源法》的颁布以及一系列鼓励可再生能源发展政策措施的制定促进了风能资源大规模开发有关。近年来，中国风电设备产业不断加速发展，产业链配套措施逐渐完善，基本实现国产化，立足于国内市场的同时，还积极开拓了海外市场。与点度中心度相比，3个子网络的各节点中间中心度水平较低，说明网络中两国之间可直接联系，受他国干扰较少。

图2 风电设备点度中心度

图3 风电设备中间中心度

分产品看，玻璃纤维贸易网络中，点度中心度的区间由2002年的0.707～0.966变为2020年的0.932～1，表明各节点在网络中的位置越来越重要。其中，德国的点度中心度一直较高，中国后来居上。早在21世纪初，德国的风电产业就已实现大规模发展，并与世界各国发生玻璃纤维贸易关系。而中国玻璃纤维技术在2008年之后逐渐趋于成熟，产量和销量开始上升，并在全球占据重要位置。关于中间中心度，美国的排名相对较高，说明美国对玻璃纤维贸易网络具有一定程度的控制能力。风电设备零部件贸易网络则表现出多核结构特征，2002～2014年点度中心度为1的国家由2个增加至7个，2020年虽减少为4个，但平均点度中心度最高。从这些核心节点可以看出，风电贸易的主要市场还是相对集中在北美洲、欧洲和东亚。与其他两个产品贸易网络相比，风力发电机贸易网络中各节点中心性差异较大，2002年的核心节点为丹麦，其作为风力发电机输出大国，产品主要出口至欧洲各国。随着世界各国普遍看好风电大规模应用的潜力，风力发电机需求不断增长，2008～2020年间，各节点点度中心度均有所上升。其中，中国的点度中心度高于其他国家，这主要是因为风电作为我国未来核心发电能源之一，对风力发电机的要求越来越严格，从而促使我国不断提高风力发电机自主设计制造水平，并成为风机制造大国。

3.3 空间结构特征及演变

从上述个体特征可以看出，各产品贸易网络节点中心性变化趋势较为一致，且重要节点差异较小。因此，借助Gephi软件绘制出4个代表年份的风电设备贸易网络拓扑图，圆圈大小代表节点加权度，线的粗细表示贸易联系强度，从而更加清晰的从空间上刻画出全球风电设备贸易格局的演变（图略，备索）。2002年，风电设备贸易网络中心主要集中在欧洲和北美洲，2008年之后，开始向以中国为中心的东亚转移，形成了以欧洲、北美洲和东亚主导的空间格局。此外，2002～2020年，贸易网络结构的演化具有明显的富人俱乐部特性，主要表现为德国、丹麦、中国、西班牙、美国等节点的权重始终较高，且彼此间的贸易联系强度越来越大。同时，还形成了以这些节点为枢纽的辐射式网络。从贸易联系强度上看，2002年，一半以上的贸易连接数量存在于欧洲各国之间；2008年，随着中国和美国的权重提高，跨洲贸易连接数量和联系强度逐渐增加；2014年和2020年，网络中的连接数量越来越多，亚洲的地位不断提高，不仅与其他洲际的国家联系密切，而且内部成员间的贸易联系强度也有所加大。

4 全球风电设备贸易网络的社团结构特征及演变

4.1 社团板块的划分及特征

为进一步分析局部结构的演变特征，本文基于CONCOR算法，利用UCINET软件对2002年和2020年各产品贸易网络进行板块划分，了解各板块成员及特征，从而揭示不同板块的国家在贸易网络中的作用。2002年，玻璃纤维第一、二板块内部贸易额较少，以进口为主，在网络中扮演“经纪人”角色；第三板块内部贸易联系紧密，出口额高于进口额，属于双向溢出板块；第四板块的实际比例高于期望比例，出口额与进口额的比值为96.31%，接近于1，有望从主受益板块转变为双向溢出板块。风电设备零部件第一板块内部贸易额不抵贸易总额的1%，且与其他板块的贸易关系多为进口，在网络中起到桥梁作用；第二、四板块内部贸易额较少，出口额高于进口额，为主溢出板块；第三板块内部贸易额占总贸易额一半以上，高于期望比例，对外出口较多，为双向溢出板块。风力发电机第一、四板块反差明显，第一板块成员间的贸易联系少，而第四板块内部贸易额接近贸易总额的80%，第一板块以进口为主，第四板块出口远高于进口，因此二者分别属于经纪人和双向溢出板块；第二板块虽为主溢出类型，出口大于进口，但其总的贸易额较低，只对部分国家溢出较多；第三板块的贸易总额为0，处于边缘位置。由于2020年的划分方法与2002年的相同，因此不再对2020年的划分结果进行描述。整体来看，2002年和2020年的玻璃纤维贸易网络的四大板块类型划分基本一致，风电设备零部件和风力发电机的略有不同。

表2 2002年社团板块划分

4.2 社团板块的演变特征

在玻璃纤维贸易网络中，2002年和2020年第一、二板块均为经纪人板块，成员数量和成员结构变化较小，主要包括沙特阿拉伯、哈萨克斯坦、以色列、伊朗等国家。这些国家虽不具备生产玻璃纤维的比较优势，但凭借着板块位置，在网络中起到桥梁作用。由于2002年主受益板块中的部分国家在2020年转变为双向溢出板块，所以2020年第三板块成员数量有所增加，主要包括德国、英国、西班牙、美国等国家。这些国家经济水平较高且玻璃纤维制造能力较强，在满足自身需求的同时，也出口至其他板块。2002年经纪人、主受益板块中部分国家在2020年第四板块中溢出效应明显，主要分布在欧洲中部和东部以及非洲，尤其是埃及的玻璃纤维出口额占该板块总出口额的62%。

在风电设备零部件贸易网络中，2002年第一、二、四板块类型在2020转变为经纪人板块，且板块成员变化较小，仅以色列和南非属于2002年的第三板块。然而，首、尾两年属于双向溢出板块的国家数量由22个增加至26个，其中17个国家位于欧洲，剩余国家分别为中国、印度、美国、巴西、澳大利亚等国。可见，这些国家不仅拥有较强的生产能力，而且具备消费优势，板块内部贸易额高于与其他板块间的贸易总额。

表3 2020年社团板块划分

在风力发电机贸易网络中，四大板块成员变化较大，板块类型变化与风电设备零部件相似。其中，2002年和2020年第一、二、三板块成员变化最大，但板块类型在2020年均为经纪人板块。只有中国、保加利亚和土耳其在2020年属于第四板块，尤其是中国的贸易总额由2002年的0.3亿美元上升至2020年10.6亿美元，主要以出口为主。至于第四板块的变化，成员数量由24个减少为13个，原本属于双向溢出板块的英国、日本、韩国、芬兰等国在2020年也纷纷落在其他经纪人板块，而丹麦、法国、德国、希腊等国仍处于第四板块。值得注意的是，2020年第四板块中，除了中国和印度，其余国家都位于欧洲，这主要是因为风电已成为欧洲最主要和最廉价的发电模式，在风力发电机制造上起步早，技术愈发成熟。与欧洲各国和印度相比，我国风机制造虽起步晚，但通过引进先进的技术和自主研发，也构建了自主品牌，并不断的在全球风电市场上开疆拓土。

5 结论与讨论

本文通过构建2002～2020年玻璃纤维、风电设备零部件和风力发电机3种产品贸易网络，不仅从整体和个体分析了贸易网络拓扑结构的演变特征，还对社团结构进行了分析，并得出以下结论：

（1）整体上，全球风电设备贸易网络密度呈上升趋势，节点间贸易联系密切，并呈现小世界特征。分产品看，玻璃纤维和风电设备零部件贸易联系紧密程度和一体化程度高于风力发电机，但风力发电机贸易网络密度增速最快，一体化程度也不断增强。

（2）个体上，各产品贸易网络的节点中心性差异较小，中国在网络中的重要性越来越突出。2008年之前，重要节点主要集中在德国、丹麦、意大利、英国等欧洲风能强国，2008～2020年，中国在各产品贸易网络中占据核心位置，尤其是在风力发电机贸易网络中，其节点中心性要高于其他国家。

（3）空间上，全球风电设备贸易网络逐渐形成了以北美洲、欧洲和东亚主导的多中心结构。这些中心节点在网络中表现出富人俱乐部特性的同时，还对其他节点起到辐射带动作用，并由最初的欧洲内部贸易往来频繁，到跨洲贸易联系强度增大。

（4）社团板块演变特征上，玻璃纤维贸易网络较为均衡，板块类型及其成员变动不大，且起到中介作用和产生溢出效应的板块成员数量差异较小。风电设备零部件和风力发电机贸易网络不均衡特征突出，2002年二者的板块类型为一个经纪人板块，其余的是双向溢出板块或主溢出板块，而2020年板块类型演变成一个双向溢出板块，其余的均属于经纪人板块。

基于以上对全球风电设备贸易格局的演变分析，中国在贸易网络中的规模优势越来越明显，地位也在不断的提升。但中国应如何掌握风电设备的核心技术，增强风电设备全产业链的供应能力，以内循环推动双循环发展，维护全球风电设备产业链贸易网络稳定性仍需重点关注。尤其是在中游和下游产品贸易网络中，集聚化现象严重，如何坚持和完善多边贸易体制，构建开放平等的贸易环境，加强与其他国家在风电设备全产业链上的贸易合作，也将是下一步研究的重要议题。