核电技术的网络韧性评估(2001—2022年)
——基于灰色统计方法的分析

2024-01-15 08:06王晋伟
关键词:贸易量份额韧性

王晋伟

(北京理工大学 管理与经济学院 能源与环境政策研究中心,北京 100081)

核电技术在能源系统清洁转型过程中将发挥一定的重要作用,核电技术可以提供低碳排放、可靠、可持续和多元化的能源供应。构建并维护具有韧性的全球核电技术贸易网络,有助于满足全球不断增长的能源需求,也有助于缓解气候变化。然而,目前对于核电技术贸易的网络结构及其韧性变化还有待进一步认识。

现有的研究分析了核电技术贸易发展,及其对温室气体排放和气候变化政策的影响。Li 等[1]使用全球贸易网络分析来检验核电产品贸易与温室气体排放之间的关系,揭示了核电产品贸易对全球温室气体排放具有显著的抑制作用,且这种抑制作用具有异质性。Adamov 等[2]概述了目前在俄罗斯、中国、美国和印度应用的大规模核电开发方法,发现核电可以在电力部门脱碳方面发挥重要作用,但需要技术创新来应对经济、环境问题和核武器扩散方面的挑战。Bauer 等[3]使用能源经济模型来分析核电政策与减缓气候变化政策之间的相互作用,估算出核电站的提前退役将导致到2020年全球GDP累计损失约为0.07%。Cortés-Borda 等[4]使用全球多区域投入产出模型来量化世界上40个主要经济体的核能使用之间的差异,揭示了世界上约3.5%的核能生产是以贸易形式体现的,而且这一数量随着全球核能生产的增长而增长。此外,现有研究主要从工程物理视角对核电站的基础设施进行韧性评估[5-7]。然而,以核电技术贸易关系为研究对象,对其开展网络韧性评估还有待进一步研究,从而揭示全球、区域和国家的核电技术的网络韧性变化情况。

本文试图回答以下问题:(1)如何构建核电技术网络韧性评估指标和评估模型;(2)在全球层面、区域层面和国家层面,核电技术网络结构有何变化?网络韧性如何变化?为了回答这两个问题,本文基于联合国商品贸易数据库(UN Comtrade)的核电技术进出口贸易数据,构建11个韧性指标,构建灰色统计评估模型,分析2001—2022年的核电技术贸易网络,对全球整体、11个区域和32个国家进行网络韧性评估。

本文揭示2001—2022年的核电技术贸易网络的结构变化和韧性特征,为全球、区域和国家建设具有韧性的核电技术贸易网络提供相关的决策参考,也为中长期核电技术发展布局和贸易策略提供一定的决策支持。

一、文献综述

(一)核电技术与能源转型

全球的核电技术发展呈现出稳步增长趋势。2021年全球在运行的核电反应堆的发电量比2020年增长了4%。国际原子能机构(IAEA)的数据显示,截至2021年年底,全球在运行的437个核反应堆的总发电能力达到了389.5 吉瓦[8]。

近年来,核电技术在能源转型中的作用引起了学术界的讨论。相关学者研究了核电技术的技术性能、经济影响和政策因素,以及将其整合到以可再生能源为主的能源系统中所面临的挑战。

Marques 和Junqueira[9]对欧洲能源转型中电源之间的相互作用进行了实证分析,发现核电可以有效地补充可再生能源发电,而对化石燃料的依赖会导致更高的能源消费成本。相比之下,Kim和Yoo[10]采用了投入产出分析,揭示出韩国可再生能源部门比核电部门能够产生更大的经济效益。在技术评估方面,Kharitonov和Semenova[11]评估了数字化投资在提高核电站建设的及时性、质量可靠性和终身运行安全性。在政策方面,Guidolin 和Guseo[12]揭示了德国的可再生能源消费使核电能源消费显著减少,强调了能源系统转型的重要性。Gralla等[13]研究发现,与无核能国家相比,拥有核能的国家在社会经济方面表现出更高的能源消耗和碳排放,质疑核电对可持续发展的影响。Wagner等[14]评估了波兰核电能源的公共传播及其对中欧和东欧能源转型的影响,研究发现关注经济和政治的主流媒体阻碍了能源转型的推进。Lehtvier和Hedenus[15]分析了在没有核能的情况下实现气候目标的可行性,同时提出替代核能的必要性,也强调了相关的扩散风险。

核电技术在能源转型中扮演着重要的角色,但离不开与可再生能源的互补性。综合考虑技术、经济、政策和社会公众等因素,核电技术在可持续能源系统转型中将发挥复杂的、不确定的和灵活多变的作用,长期的技术创新和政策支持是促进核电技术在能源转型中发挥有效作用的关键。

(二)网络韧性评估

网络韧性是一个广泛的学术研究领域。本文借助网络韧性这一概念,评估核电技术贸易关系承受破坏性条件的能力。现有研究基于节点和基于系统两方面构建了众多网络韧性的评估指标,综合考虑网络规模、集中化、连接性和集群性等网络性能,可以更好地构建网络韧性评估指标体系,提高评估核电技术贸易网络韧性的有效性。

Birkie 等[16]提出使用节点数量测度网络韧性。Adenso-Diaz等[17]构建了源节点比例指标,用于测度网络韧性水平。关键节点在网络结构和网络韧性中起着重要的作用,Cardoso 等[18]将关键节点定义为相关指标超过预设门槛值的节点,关键节点的比例可以用于测度节点之间的连通性,从而反映网络韧性。中心性可以反映节点的相对影响力,也被用于测度网络韧性[19-20]。Kazemian 等[21]将总体接近中心性和总体度中心性纳入网络韧性评估体系。总体接近中心性反映节点到所有其他节点的接近程度,而总体度中心性反映与节点直接接触的所有节点的链接关系。在社会网络研究中,总体中介中心性是节点重要性的关键指标,中介中心性对整体网络流通路径有重要影响[20],可以作为反映网络韧性的关键指标。

Kazemian 等[21]在系统级构建了韧性评估指标,平均路径长度是指连接所有节点对的最短路径上的平均步数,直径表示任意两个节点之间使用最短路径的最大距离。此外,Kazemian等[21]还提出使用网络的边密度来反映网络韧性。Jackson[20]将传递性引入韧性评估体系,通过计算聚类系数来测度网络韧性。此外,网络中心度指标被引入网络分析[18][22],作为衡量网络中最中心节点相对于其他节点的集中度,通过测度网络中心度来反映中心重要节点对整体网络的贡献。

(三)灰色统计决策

灰色统计决策在不同领域有广泛应用,包括技术选择、故障识别、综合计划、样品检测和景观设计等。此外,灰色统计决策方法经常与其他方法进行集成应用,如灰色统计方法与情景分析、方差分析和专家评分相结合等,集成方法的使用有助于将灰色统计决策的优势应用于不同背景下。

Wei 和Chung[23]对中国台湾地区先进的公共交通技术选择进行了研究,采用灰色统计与情景分析相结合的方法来解决技术选择问题,综合使用问卷调查技术证明了灰色统计方法的有效性,并确定了非接触式智能卡技术是台湾地区在将来发展的合适技术。Zhang 等[24]应用灰色统计模型对三峡水库水头活动断层破裂进行识别和评价。利用灰色统计方法进行分析,可以考虑错位率等离散因素,得出的结果更接近实际,该方法还可以应用在地震监测预报和识别活断层破裂等方面。Liu 和Lin[25]讨论了灰色统计评价在判定一组同类观测对象属于哪些预定义类中的应用,并介绍了该方法在生产投资计划、农业经济区划分、社区规划、教学计划等领域的应用。此外,何结望等[26]利用灰色统计分析法对20家烤烟企业的295份样品进行了烤烟叶片结构稳定性评价,结果表明,某些结构指标容易偏离要求的标准,而其他结构指标则较为稳定。朱里莹等[27]基于灰色统计分析探讨了中国国家公园景观特征要素的选择,旨在为中国国家公园建设提供科学依据,通过专家评分和灰色统计分析,基于区域特征识别了景观特征要素。李丽凤等[28]采用灰色统计分析与美景度评价相结合的方法,对北海市红树林的美景度进行了评价与估算,研究发现,不同红树林群落的美景度存在差异,并确定了影响美景度的因素。

这些研究体现了灰色统计决策方法在“信息少”和“不确定性”的决策过程中的有效性,也反映了灰色统计决策的实际使用价值。

二、数据来源与研究方法

(一)研究框架

本文的研究框架如图1所示,以核电技术贸易网络为研究对象,使用灰色统计决策方法,在全球、区域和国家层面,进行网络韧性评估。

图1 研究框架

(二)数据收集与处理

本文的研究数据来自联合国商品贸易数据库(UN Comtrade),采用商品编码HS8401提取全球核电设备进出口贸易数据,商品编码HS8401分类包括核反应堆、核反应堆非辐照燃料元件、同位素分离的机器及装置。获取数据的时间范围设定为“2001—2022年”,贸易流(Trade Flows)设定为“Import”。

本文以国际原子能机构2021年底公布的世界在运行核电站的32个国家或地区为研究对象。

在区域层面,按照联合国的划分标准(https://unstats.un.org/unsd/methodology/m49/)[29],将研究对象划分为11个区域,包括北美(加拿大,美国)、南美(阿根廷,巴西)、中美(墨西哥)、东欧(白俄罗斯,保加利亚,捷克,匈牙利,罗马尼亚,俄罗斯,斯洛伐克,乌克兰)、西欧(比利时,法国,德国,荷兰,瑞士)、北欧(芬兰,瑞典,英国)、南欧(斯洛文尼亚,西班牙)、东亚(中国,日本,韩国)、西亚(亚美尼亚,阿联酋)、南亚(印度,伊朗,巴基斯坦)、非洲(南非)。本文研究的32个国家在2022年的核电设备贸易额(约51.51亿美元,2022年当年价)占全球核电设备贸易总额(约51.52亿美元,2022年当年价)的份额接近99%,数据具有代表性。

基于双边贸易数据构建核电技术的网络数据G=(Vi,Vj,W)。其中,Vi表示出口国节点集合Vj表示进口国节点集合W=[wij]表示贸易额流量wij表示国家Vi出口到国家Vj的核电技术贸易额。

对于核电技术贸易额数据的处理,由于数据获取阶段采用的贸易流(Trade Flows)设定为“Import”,所以将“相对方”(Partner)对应的国家或地区作为研究对象,获取上述32个国家或地区的核电技术贸易额流量数据。使用2020年为基期的美元GDP折算指数处理贸易额(Primary Value)原始数据,获得贸易额的不变价(以2020年为基期)。

(三)研究方法

1.网络韧性指标测度

基于文献综述,本文设计的网络韧性评估指标共11个。

指标1.网络大小(Size of Network,SON),即网络中的节点个数n。

指标2.网络平均路径长度(Average Path Length,APL),即成对节点的最短路径步数的平均值。

指标3.网络直径(Diameter,DIM),计算公式为

其中,d(i,j)表示节点i和节点j之间的距离。

指标4.网络节点总体接近中心性(Overall Closeness Centrality,OCC),计算公式为

其中,l(i,j)表示节点i到节点j的最短路径步数;n表示网络中的节点个数。

指标5.网络节点总体度中心性(Overall Degree Centrality,ODC),计算公式为

其中,di(g)表示节点i的度;n表示网络中的节点个数。

指标6.源节点占比(Proportion of Source,POS),计算公式为

其中,nsource表示源节点的个数(定义源节点为出度大于0的节点);n表示网络中的节点个数。

指标7.边密度(Density of Edges,DOE),计算公式为

其中,E表示网络中的边数;n(n-1)/2表示网络的边的最大可能数。

指标8.传递性(Transitivity,TRA),也称作聚类系数,度量一个顶点的相邻顶点连通的概率,计算公式为

其中,pi表示连接到节点i的三角形数;qi表示以节点i为中心的三元组数。

指标9.重要节点比例(Percentage of Critical Nodes,PCN),计算公式为

其中,ncritical表示网络中重要节点的数量,将节点度数大于0.5倍最大度数的节点定义为重要节点。

指标10.节点总体中介中心性(Overall Betweenness Centrality,OBC),计算公式为

其中,gij表示节点i和节点j之间的最短路径总数;givj表示节点i和节点j之间通过节点v的最短路径数。

指标11.网络中心度(Network Centralization Indicators,NCI),计算公式为

其中,maxC表示网络中的节点度中心性的最大值;Ci表示节点i的度中心性,分母表示分子的理论最大值,用于指标的标准化。

2.灰色统计决策方法

第一步,构建决策矩阵。

依据上述11个指标,计算本文研究的32个国家的指标值,构建决策矩阵X=[xij],xij表示第i个国家的第j个指标的指标值。

第二步,决策矩阵标准化。

对X进行标准化,标准化后的决策矩阵是R=[rij]。

本文中,效益型指标包括:指标1、指标4、指标5、指标6、指标7、指标8,标准化的计算公式如下

本文中,成本型指标包括:指标2、指标3、指标9、指标10、指标11,标准化的计算公式如下

第三步,建立白化函数。

计算白化统计量R值域的均值r和标准差σ,依据建立灰类评分标准,用于建立灰类白化函数。

建立灰类白化函数fk(R),依据建立灰类评分标准(k1,k2,k3),灰类等级分别对应(优,中,差)。三类白化函数表达式依次为

第四步,灰色统计决策。

本文中,设置各个韧性指标同等重要,因此灰类统计系数采用等权重计算公式

其中,ηki表示第i个国家属于第k个灰类的灰类统计系数,其中k=1,2,3。

网络韧性评估的灰色统计决策结果表示为

三、结果与讨论

(一)全球层面的网络结构和韧性特征分析

1.全球层面的网络结构

在图2中,节点的尺寸大小表示节点的度,节点越大反映出核电技术贸易大国的地位越突出。总体来看,德国和美国的核电技术贸易大国地位比较明显,但不同时间,全球核电技术贸易大国格局也有变化。2001年和2006年,德国和美国的核电技术贸易大国地位较突出。2011年,中国和法国的核电技术贸易影响力也在提升,在贸易网络中的地位接近德国和美国。2016年,荷兰、瑞典和比利时的影响力也有明显提升。2019年之后,核电技术贸易大国主要由美国、德国、法国、英国、荷兰占据,格局比较稳定。此外,从2020年开始,孤立节点逐渐增多,阿根廷、巴基斯坦和白俄罗斯在全球核电技术贸易网络中的地位有所下降。

图2 全球核电技术网络变化

2.全球层面的韧性特征

如表1所示,从不同指标反映全球核电技术网络的韧性变化。从中心性角度看,全球核电技术网络的总体接近中心性的表现持续偏低(只有2001年、2008年、2011年和2012年处于较高水平),总体度中心性的表现呈现稳中有升的趋势(但在2021年和2022年又回到较低水平),总体中介中心性的表现呈现先升后降(但在2021年和2022年又回到较高水平),网络中心度指标的表现呈现先升后降。

表1 核电技术网络韧性的指标变化(标准化后的值)

此外,网络平均路径长度、传递性和关键节点占比指标的表现变化趋势较为一致,整体呈现先下降后上升的变化,这三个指标在2011—2016年之间的表现处于较低水平,2017年之后又进入上升趋势。

源节点占比指标在2011年之前的表现处于较低水平(平均值0.23),但在2011年之后快速达到较高水平,大约是2011年之前平均水平的3倍,并保持较稳定状态。

根据灰色统计评估结果,200—2022年之间,有一半年份处于“优”等级,其余年份的网络韧性属于“中”等级和“差”等级的占比相当。此外,在2001—2010年之间,全球核电技术网络韧性整体呈现中等偏好状态,网络韧性达到“优”等级的份额是60%。2011—2020年之间,全球核电技术网络韧性整体呈现中等偏差状态,网络韧性属于“中”等级的份额是40%,网络韧性属于“差”等级的份额是30%。

对比表1和图3的结果可知,在2011—2020年之间,传递性、关键节点占比和总体中介中心性指标的表现较差(相比于2001—2010年之间)。然而,在2011—2020年之间,源节点占比和网络中心度指标的表现较好(相比于2001—2010年之间)。因此,综合各项指标的表现,导致2011—2020年之间的全球核电技术网络韧性表现不佳。

图3 全球核电技术网络韧性变化

(二)区域层面的网络结构和韧性特征分析

1.区域层面的网络结构

2001—2016年之间,本文研究的11个区域的核电技术网络结构有较明显的变化(如图4所示)。

西欧的核电技术贸易份额呈现先增后减的变化,由2001年的约40%份额,增长到2006年的接近全球一半,2011年又重回三分之一的水平,而2016年的占比不足三分之一。相比之下,北欧的核电技术贸易份额呈现持续增长趋势,2001年的北欧份额仅是接近5%,在2006年和2011年北欧份额分别达到了约9%和约14%,在2016年北欧的核电技术贸易量达到9.97亿美元,占比已经超过17%。

此外,东欧的核电技术贸易份额呈现稳中有升的状态,2001年、2006年和2011年占比稳定在约20%,但在2016年份额上升到约36%,贸易量达到20.61亿美元。相比之下,东亚的核电技术贸易份额呈现下降趋势,2001年的份额约为15%,2006年和2011年份额分别约为4%和8%,2016年东亚的核电技术贸易量为4.18亿美元,占比约为7%。

北美的核电技术贸易份额呈现下降态势,其占比由2001年的约12%下降到2016年的约8%,北美在2016年的核电技术贸易量只有4.53亿美元。南欧的核电技术贸易份额呈现小幅增长状态,其份额由2001年的不足2%增长到2016年的约5%。

在2016年的区域核电技术网络格局基础上,2019—2022年之间,网络格局比较稳定(如图5所示),期间的核电技术网络结构与2016年格局相似,但贸易总量有所下降,2022年的贸易总量比2016年降低了约14.58亿美元,降幅接近四分之一。

图5 不同区域的核电技术网络变化(2019—2022年)

总体来看,西欧的核电技术网络份额稳定在约30%,北欧的份额稳定在20%左右。东欧的核电技术网络份额从2019年的约38%,逐步下降至2022年的不足五分之一,2022年的贸易量(7.34亿美元)与2019年相比降幅约为61.38%。

此外,南欧的核电技术网络份额从2019年2.52%,上升到2022年的6.22%,2022年的贸易量(2.65亿美元)约是2019年的2倍。东亚的核电技术网络份额在2019年约是7.83%,2020年之后稳定在约12%的水平,2022年东亚的核电技术贸易量达到5.41亿美元,与2019年相比增幅约为37%。

对比图4和图5可知,2001—2022年之间的区域间核电技术贸易模式有明显变化。2001—2006年,主要是区域内贸易模式,很明显可以看出,西欧主要开展比利时和法国之间的贸易,东欧主要开展俄罗斯和乌克兰之间的贸易。2011年及之后,开始了区域间贸易模式,随着北欧核电技术网络份额的提升,北欧对西欧的核电技术出口份额明显稳步增加,同时,北欧对东欧的出口份额也有所增加。2016年及之后,东欧对东亚的核电技术出口份额出现小幅增加。此外,2019年之后,西欧对东亚的核电技术出口份额有显著增加。

2.区域层面的韧性特征

使用灰色统计决策方法对11个区域的核电技术网络韧性进行评估,结果如图6所示。

图6 不同区域的核电技术网络韧性变化

整体来看,非洲的核电技术网络韧性持续较好,其他区域的韧性不稳定。

从区域角度来看,北美、东欧、西欧和南亚的核电技术网络韧性水平较差,在研究的8个年份时点中大约有60%属于“差”等级。北欧、南欧、东亚和西亚的核电技术网络韧性处于中等水平,在研究的8个年份时点中属于中优水平的占比大于等于50%,其中,在研究的8个年份时点中南欧属于中“优”等级的占比达到75%。南美、中美和非洲的核电技术网络韧性水平较好,在研究的8个年份时点中有超过50%都属于“优”等级,其中,在研究的8个年份时点中非洲属于中“优”等级的占比达到88%。

从时间角度来看,2011年、2020年和2022年的核电技术网络韧性水平较好,在研究的11个区域中有超过60%属于“优”等级。2001年、2006年、2016年、2019年和2021年的核电技术网络韧性处于中等水平,在研究的11个区域中属于中差水平的占比超过50%,其中,2006年大约有73%的区域属于中差水平。

(三)国家层面的网络结构和韧性特征分析

1.国家层面的网络结构

2001年的出口结构。核电技术出口量排名前五的国家分别是俄罗斯、比利时、美国、法国和加拿大,这五个国家的核电技术出口量总和达到27.37亿美元,占总体的份额超过80%。其中,俄罗斯和比利时的出口量均接近总体的四分之一。俄罗斯的核电技术出口量约为8.68亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是乌克兰、中国、斯洛伐克、捷克和伊朗,其中,俄罗斯出口至乌克兰的贸易量达到3.45亿美元,在俄罗斯出口总量的份额接近40%。比利时的核电技术出口量约为8.19亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是法国、德国、瑞士、荷兰和韩国,其中,比利时出口至法国的贸易量占比约73%,比利时出口至德国的贸易量占比接近四分之一。

2001年的进口结构。核电技术进口量排名前五的国家分别为中国、法国、德国、乌克兰和捷克,这五个国家的核电技术进口量总和达到21.78亿美元,占总体的份额约为66%。其中,中国和法国的进口量均接近总体的五分之一。中国的核电技术进口量约为6.65亿美元,排名前五的主要进口来源国分别是加拿大、法国、俄罗斯、韩国和美国,其中,中国从加拿大进口的贸易量达到2.56亿美元,在中国进口总量的份额接近40%。法国的核电技术进口量约为6.07美元,排名前五的主要进口来源国分别是比利时、美国、日本、中国和德国,其中,法国从比利时进口的贸易量达到约6亿美元,在法国进口总量的份额约是98%。

2006年的出口结构。核电技术出口量排名前五的国家分别是德国、比利时、俄罗斯、美国和法国,这五个国家的核电技术出口量总和达到25.86亿美元,占总体的份额超过85%。其中,德国和比利时的出口量均接近总体的四分之一,俄罗斯的出口量接近总体的五分之一。德国的核电技术出口量约为7.99亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是法国、瑞典、瑞士、荷兰和西班牙,其中,德国出口至法国的贸易量达到2.53亿美元,在德国出口总量的份额约是32%。比利时的核电技术出口量约为7.59亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是法国、德国、瑞士、荷兰和英国,其中,比利时出口至法国的贸易量约是5.82亿美元,在比利时出口总量的份额超过四分之三。

2006年的进口结构。核电技术进口量排名前五的国家分别为法国、乌克兰、瑞士、德国和瑞典,这五个国家的核电技术进口量总和达到20.22亿美元,占总体的份额接近三分之二。其中,法国的进口量接近总体的四分之一。法国的核电技术进口量约为8.43亿美元,排名前五的主要进口来源国分别是比利时、德国、英国、瑞典和西班牙,其中,法国从比利时进口的贸易量在法国进口总量的份额约是69%,法国从德国进口的贸易量在法国进口总量的份额约是30%。

2011年的出口结构。核电技术出口量排名前五的国家分别是俄罗斯、瑞典、德国、西班牙和比利时,这五个国家的核电技术出口量总和达到41.58亿美元,占总体的份额超过70%。其中,俄罗斯的出口量接近总体的五分之一。俄罗斯的核电技术出口量约为13.04亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是乌克兰、捷克、瑞士、匈牙利和斯洛伐克,其中,俄罗斯出口至乌克兰的贸易量达到5.27亿美元,在俄罗斯出口总量的份额约是40%。俄罗斯出口至捷克的贸易量达到2.63亿美元,在俄罗斯出口总量的份额约是20%。

2011年的进口结构。核电技术进口量排名前五的国家分别为法国、乌克兰、中国、荷兰和美国,这五个国家的核电技术进口量总和达到38.49亿美元,占总体的份额接近三分之一。其中,法国的进口量接近总体的四分之一。法国的核电技术进口量约为16.99亿美元,排名前五的主要进口来源国分别是瑞典、比利时、西班牙、德国和荷兰,其中,法国从瑞典进口的贸易量达到5.25亿美元,在法国进口总量的份额接近31%,此外,法国从比利时和西班牙进口的贸易量份额分别约是29%和22%。

2016年的出口结构。核电技术出口量排名前五的国家分别是俄罗斯、瑞典、美国、德国和西班牙,这五个国家的核电技术出口量总和达到24.07亿美元,占总体的份额约是84%。其中,俄罗斯的出口量接近总体的三分之一,瑞典的出口量接近总体的四分之一。俄罗斯的核电技术出口量约为10.26亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是乌克兰、捷克、中国、斯洛伐克和匈牙利,其中,俄罗斯出口至乌克兰的贸易量达到4.27亿美元,在俄罗斯出口总量的份额约是42%。瑞典的核电技术出口量约为7.14亿美元,排名前五的主要出口目的国分别是法国、乌克兰、南非、芬兰和德国,其中,瑞典出口至法国的贸易量占比接近60%,瑞典出口至乌克兰的贸易量占比接近四分之一。

2016年的进口结构。核电技术进口量排名前五的国家分别为法国、乌克兰、中国、捷克和美国,这五个国家的核电技术进口量总和达到19.32亿美元,占总体的份额接近三分之二。其中,法国和乌克兰的进口量均接近总体的五分之一。法国的核电技术进口量约为6.84亿美元,排名前五的主要进口来源国分别是瑞典、西班牙、中国、印度和荷兰,其中,法国从瑞典进口的贸易量份额约是62%,法国从西班牙进口的贸易量份额接近四分之一。乌克兰的核电技术进口量约为6.17亿美元,主要进口来源国是俄罗斯、瑞典和捷克,其中,乌克兰从俄罗斯进口的贸易量达到4.27亿美元,在乌克兰进口总量的份额约是69%。

2021年的出口结构。核电技术出口量排名前五的国家分别是瑞典、俄罗斯、法国、德国和美国,这五个国家的核电技术出口量总和达到22.58亿美元,占总体的份额约是87%。其中,瑞典的出口量约是总体的31%。瑞典的核电技术出口量约为8.15美元,排名前五的主要出口目的国分别是法国、乌克兰、芬兰、美国和西班牙,其中,瑞典出口至法国的贸易量达到5.04亿美元,在法国出口总量的份额约是62%,瑞典出口至乌克兰的贸易量达到2.65亿美元,在法国出口总量的份额约是32%。

2021年的进口结构。核电技术进口量排名前五的国家分别为法国、乌克兰、中国、日本和瑞典,这五个国家的核电技术进口量总和达到17.63亿美元,占总体的份额超过三分之二。其中,法国的进口量接近总体的四分之一。法国的核电技术进口量约为6.26亿美元,排名前五的主要进口来源国分别是瑞典、英国、美国、德国和中国,其中,法国从瑞典进口的贸易量达到5.04亿美元,在法国进口总量的份额接近80%。

2.国家层面的韧性特征

国家层面的核电技术网络韧性评估结果,如图7所示。

图7 不同国家的核电技术网络韧性变化

整体来看,中国的核电技术网络韧性最好,德国的网络韧性最差;2011年的核电技术网络韧性最好,2021年的网络韧性最差。

从国家角度看,绝大多数的高收入国家的核电技术网络韧性较差,这些国家中在研究的8个年份时点有大于等于50%属于中差水平。高收入国家中只有日本的核电技术网络韧性较好,在研究的8个年份时点中有超过60%属于“优”等级,且没有“差”等级。在中高收入国家中,俄罗斯的核电技术网络韧性较差,中国、巴西和南非的韧性表现较好,其中,中国在研究的8个年份时点中有75%属于“优”等级。此外,中低收入国家的核电技术网络韧性普遍较差。

从时间角度看,2006年、2019年、2020年和2021年的核电技术网络韧性较差,这些年份中在图7的23个国家有超过70%属于中差水平。2001年、2011年、2016年和2022年的核电技术网络韧性较好,这些年份中在图7的23个国家有超过70%属于中优水平。

四、结论与政策启示

(一)研究结论

本文的主要结论如下:

1.灰色统计决策方法可以有效评估核电技术网络韧性。本研究构建了11个评估指标,构建评估核电技术网络韧性的灰色统计模型,通过构建白化函数,减少人为主观评价因素,解决参考信息“少”和“不确定”的模糊评估问题,使核电技术网络韧性评估更加科学。

2.在全球层面,德国和美国的核电技术贸易大国地位比较明显,韧性指标变化多样,全球的核电技术网络韧性不稳定。2001年和2006年,德国和美国的核电技术贸易大国地位较突出。2019年之后,核电技术贸易大国主要由美国、德国、法国、英国、荷兰占据,格局比较稳定。在2011—2020年之间,传递性、关键节点占比和总体中介中心性指标的表现较差,而源节点占比和网络中心度指标的表现较好,综合来看,2011—2020年之间的全球核电技术网络韧性表现不佳。

3.在区域层面,核电技术贸易模式由“区域内”为主转为“区域间”为主,非洲的核电技术网络韧性持续较好,其他区域的韧性不稳定。2001—2006年,主要是区域内贸易模式,2011年及之后,开始了区域间贸易模式。此外,2019年之后,西欧对东亚的核电技术出口份额有显著增加。北美、东欧、西欧和南亚的核电技术网络韧性水平较差,北欧、南欧、东亚和西亚的核电技术网络韧性处于中等水平,南美、中美和非洲的核电技术网络韧性水平较好。此外,2011年、2020年和2022年的核电技术网络韧性水平较好,2001年、2006年、2016年、2019年和2021年的核电技术网络韧性处于中等水平。

4.在国家层面,重要的核电技术出口国家是俄罗斯、德国和美国,重要的核电技术进口国家是法国、中国和乌克兰。2001年的核电技术出口量排名前五的国家分别是俄罗斯、比利时、美国、法国和加拿大。2021年的核电技术出口量排名前五的国家分别是瑞典、俄罗斯、法国、德国和美国。2001年的核电技术进口量排名前五的国家分别为中国、法国、德国、乌克兰和捷克。2021年的核电技术进口量排名前五的国家分别为法国、乌克兰、中国、日本和瑞典。此外,整体来看,中国的核电技术网络韧性最好,德国的网络韧性最差。2011年的核电技术网络韧性最好,2021年的网络韧性最差。

(二)政策启示

1.发挥贸易纽带作用,提升全球核电技术网络韧性。目前核电技术贸易大国地位由少数发达国家占据,根据资源禀赋和发展需要,参与核电技术贸易的国家有必要进一步发挥纽带作用。特别是2011年至2020年,全球核电技术贸易网络的总体中介中心性相对较低,期间的全球核电技术网络韧性偏差。需要进一步拓展合作伙伴多样性,通过改善网络总体中介中心性等关键指标,从而提升全球核电技术网络韧性,有利于全球能源供需稳定发展。

2.促进跨区域间贸易,改善区域核电技术网络韧性。2011年开始,出现了明显的区域间贸易特征,改善了北欧、南欧、东欧和东亚的核电技术网络韧性。基于要素禀赋理论,根据不同区域的资源要素和技术要素的差异,通过促进区域间贸易,促进区域技术进步和经济发展,同时也有助于改善区域核电技术网络韧性。

3.优化技术贸易结构,保障国家核电技术网络韧性。合理丰富核电技术贸易结构,通过国家之间的核电技术贸易,改善相关国家的核电技术韧性,促进国家之间共享技术进步带来的能源系统多元化。兼顾出口结构和进口结构,适时调整核电技术贸易策略,结合可持续发展目标和能源转型路径,提前部署核电技术相关储备,为国家建立多元化、清洁、可持续能源系统的战略格局提供保障。

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