北極航道的貿易替代效應與貿易互補效應分析

劉權 胡麥秀

摘要：隨著北極冰雪加速消融，北極航道在國際貿易運輸中的關注度日益提升。文章采用理論模型進行分析，認為北極航道通過貿易替代效應與貿易互補效應對世界貿易格局產生影響。研究發現北極航道開通將：提升航道沿線各國間的貿易潛力，改變沿線國與非沿線國間部分貿易活動的流向;催生北極航道沿線國之間部分貿易活動的產生，改變北極航道沿線國之間部分貿易活動的流量。

關鍵詞：北極航道;貿易替代效應;貿易互補效應;引力模型;國際貿易

中圖分類號：P74;F114文獻標志碼：A文章編號：1005-9857（2021）11-0003-08

Analysis on Trade Substitution Effect and Trade Complementary Effect of Arctic Passage LIU Quan，HU Maixiu

（School of Economics and Management， Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：With the melting of Arctic ice and snow， the attention of Arctic channel in international trade and transportation is increasing. The paper analyzed the Arctic channel by using the theo-retical model， and thought that the Arctic channel has an impact on the world trade pattern through the trade substitution effect and trade ccmplementary effect from two routes： shortening the shipping distance， driving the infrastructureconstruction along the line and opening up new channel. The results showed that：（1）the opening of Arctic channel will enhance the trade poten-tial of countries along the channel and change the direction of some trade activities between coun-tries along the route and countries not along theroute. （2） It will give birth to the production of some trade activities among the countries alongthe Arctic channel and change the flow of some trade activities between the countries along the Arctic channel.

Keywords：Arctic passage，Trade substitution effect，Trade complementary effect，Gravity mode， International trade

0引言

在經濟全球化及區域一體化深入發展的背景下，各國對外貿易發展迅速。近年來全球氣候變暖導致北極海冰加速消融，經由北極東北航道的船舶的航次數與貨運量越來越多。北極航道一般指位于俄羅斯北部離岸海域的東北航道以及穿過加拿大北極群島的西北航道，航道貫通大西洋與太平洋，是連接亞洲、歐洲、北美洲最近的海上運輸航線。據俄羅斯北方海航道管理局（NSRA）統計，2016—2018年，東北航道的航次數由1705次上升至2022次，累計貨物噸位由747.9萬t增至近2018萬t[1]。俄羅斯政府官員表示，2019年東北航道的貨運量比2018年增長40%以上，到2024年東北航道的貨運量將擴大到8000萬t[2]。隨著北極通航環境的不斷優化、造船及航運技術的進步，北極航道的常態化、規模化、商業化營運有望成為現實，未來其在國際運輸網絡體系中的地位將愈發凸顯。北極航道的開通將大大縮短亞太、歐洲、北美三大貿易中心之間的航運距離與航運時間，加強各國之間的經貿交流與合作，影響世界貿易格局的演變。中國作為重要的北極利益攸關方，十分重視北極航道的開發與利用，2017年中俄兩國提出加強北極航道的開發與合作，共建“冰上絲綢之路”。2018年1月中國政府發表了《中國的北極政策》白皮書，表達愿與各方依托北極航道的開發，共建“冰上絲綢之路”的美好愿景。

目前學界和各種國際組織并沒有對世界貿易格局給出任何權威的定義，根據各種文獻的解釋，通過歸納總結，本研究將世界貿易格局定義為：世界各國或國家集團在世界貿易中所處的地位和作用以及由此所形成的相對比較穩定的關系，它是在一定歷史時期內各方相互作用所形成的一種結構態勢，其實質是各國或國家集團之間經濟力量的對比關系和支配別國經濟乃至世界經濟的權力配置情況。世界貿易格局的變動一般表現在3個方面：①在世界貿易領域，各國或國家集團力量對比的變化所引起的權力分配的變化;②各國或國家集團的貿易活動空間分布的變化;③全球貿易規模的變化。通常情況下，人們用“極”（pole）來描述世界貿易的力量中心及其在世界貿易格局中所處的地位和作用，能夠成為“極”的國家或國家集團一定是“實力極”“增長極”“引力極”或者“輻射極”。本研究將北極航道沿線國家界定為包括“北極八國”等在內的位于北極航道沿線以及延長線上的國家，將非沿線國家界定為包括土耳其、巴基斯坦等在內的傳統航線受益國，后文用沿線國與非沿線國進行表述。世界貿易格局的演變受眾多復雜因素的影響，包括經濟因素、政治因素和軍事因素等。就經濟因素而言，縱觀世界貿易史，對世界貿易格局產生深遠影響的因素主要有新科技革命的出現和新貿易通道的開辟。鑒于研究對象的考慮，本研究分析海上通道對世界貿易格局的影響。

目前學界關于北極航道影響貿易的研究主要集中于貿易潛力的研究[3-6]，分析方法主要為引力模型。如，賀書鋒等[4]運用隨機前沿引力模型研究了北極航道對中國貿易潛力的影響，指出北極航道開通將提升中國與伙伴國的貿易潛力。李珍等[5]用航運時間替代航運距離對引力模型修改，評估海冰對貿易潛力提升的影響，得到海冰會削減中國與伙伴國貿易潛力的結論。也有少部分學者從貿易條件、能源貿易格局和貿易貨流結構等視角進行研究。如：叢曉男等[7-8]采用GTAP模型評估北極航道開通如何影響貿易條件，指出航道的開通將改善東亞與北美、西歐的價格貿易條件，加深彼此間的貿易依賴程度。鄒志強[9]從能源貿易格局的視角進行研究，指出北極航道的開通提升了北極能源生產大國如美國、俄羅斯、加拿大的能源貿易結構性權力，削弱了以中東地區為代表的傳統能源產地的能源貿易主導地位。李振福等[10]定量評估了北極航道未來的貿易貨流結構與演化趨勢，指出航道前期貨流以液散貨、干散貨、LNG貨流為主，后期增加了集裝箱貨流。這些研究更偏重于實證分析和描述性分析，理論分析的研究比較匱乏。在先前研究基礎上，本研究借助理論模型對北極航道的貿易替代效應與貿易互補效應進行理論推理分析，試圖補足該領域理論研究的空白，為從宏觀層面理解北極航道對世界貿易格局演變的影響、制定參與政策、更好地利用北極航道提供理論依據。本研究創新點在于：

①嘗試定義世界貿易格局、北極航道貿易替代效應、北極航道貿易互補效應的概念。②研究方法的創新，將北極航道的影響效應細分為指標納入固定替代彈性（CES）引力模型的推導中，分析作用機理。

1北極航道對世界貿易格局的影響路徑分析

北極航道對世界貿易格局的影響尚處在初始階段，存在著較大的不確定性，但一些趨勢性的特征已經開始顯現，其影響路徑已經有跡可循。北極航道對世界貿易格局的影響主要通過兩條路徑來實現：①北極航道開通將大大縮短航道沿線國之間的航運距離與航行時間，從而使航運周期縮短，船舶運輸周轉頻率提高，航運成本下降，貿易效率提高，并最終會影響航道沿線國之間、沿線國與非沿線國之間的貿易規模與貿易流向。②作為一條新的海上通道，北極航道開通將為貿易擴張創造有利條件。一方面其會刺激航道沿線國對港口等基礎設施的投資，提升其貿易便利化程度，帶動當地經濟發展;另一方面新航道將會成為傳統航道的良好替代，緩解傳統航道的海運壓力與安全風險，優化全球海運格局（圖1）。

1.1北極航道通過降低貿易成本影響全球貿易活動空間分布

北極航道開通后將貫通太平洋與大西洋，連接亞太、歐洲、北美三大貿易中心，大大縮短航道沿線各國的海運距離。以歐亞海上運輸為例，亞太地區沿海諸港到西歐各港經東北航道的航程將比走蘇伊士運河航線平均節省9219.93km，節約運輸時間12.1天（減少36.1%）[11]。本研究運用Fremaptools軟件測算了從東北亞各港口至北歐和北美主要港口經蘇伊士運河、巴拿馬運河和經北極航道的航程距離。具體測算結果如表1所示。

1.1.1北極航道開通可以降低航運成本

自從2013年中國中遠集團“永盛”輪首航北極東北航道以來，中國商船已經數次往返于這條最新的國際航道。其中，2017年穿越北極東北航道的中國商船共計5個航次，基本實現了項目化、常態化、規模化航行。據初步測算，5艘船舶經北極航道較之經蘇伊士運河的傳統航線共計節約航程約46879.7km，節省時間約80.6天，節省燃油約2018t。

根據國際海運船舶航運成本的核算方法，航運成本包括燃油費、營運成本和資本成本三大部分[12]。其中：燃油費在航運成本中的占比達50%以上，它是船舶主機耗油率、航行時間與燃料價格的乘積，航運時間越短，燃油費就越低，尤其在燃油價格上漲的情況下，燃油費的節約效果將會更顯著;營運成本主要包括船員工資、伙食費、保險費等，這些費用也與航運時間密切相關;資本成本是船舶的折舊成本，在船舶每年計提折舊成本一定的情況下，單次航行時間越短船舶的利用率就越高，一年內就可以完成更多的航次，平均分攤到每個航次上的資本成本也就越低。因此，北極航道開通可以通過節約航行時間有效降低國際貿易的航運成本。

1.1.2北極航道可以提高運輸周轉頻率

船舶航行時間的節約將顯著提高運輸周轉頻率，同等時間內使用北極航道較傳統航線可以完成更多的航次，承擔更大的貨運量，從而大大縮短北極航道沿線國企業在商品流通環節的時間。一方面，商品流通過程實則是對貨幣資金的占用，運輸時間越短，在運輸過程中的商品的數量就越少，所耗費的資金占用成本及庫存成本也就越低;另一方面，流通環節時間縮短會加快企業資本循環與周轉的速度，提高企業的資本利用率，降低企業的整體資金利用成本。

北極航道帶來的貿易成本的降低將刺激航道沿線國與非沿線國之間的部分貿易將被沿線國間的貿易所替代，導致貿易流向的改變，使得世界貿易活動空間分布隨之改變。

1.2北極航道通過區位優勢影響全球貿易活動空間分布

1.2.1北極航道可以帶動當地經濟發展

本節用增長極理論分析北極航道的區位優勢路徑，該理論最初由法國經濟學家佩魯提出，主要觀點為：區域經濟發展主要依靠條件較好的少數地區和少數產業帶動，將這些地區或產業培育成經濟增長極，在此過程中集聚效應促成各種生產要素向增長極的回流和聚集，擴散效應促成各種生產要素從增長極向周圍不發達地區的輻射[13]。

航道開通初期憑借其地理區位優勢與經濟高效的運輸條件將會吸引船舶使用北極航道運輸貨物，從而集聚較大的貨流量，帶動航道沿線運輸節點（港口、機場、物流中心等）處港口物流、貨運代理服務等一系列航運配套服務業的集聚發展以及基礎設施的完善。隨著北極航道運輸條件的優化，其產生的正反饋將會進一步放大自身的集聚效應，一方面使多種運輸線路（如高速公路、國道、干線鐵路、干線水路及航空等）在航道沿線運輸節點處集聚從而形成一個個交通轉運樞紐;另一方面腹地區域的各種生產要素和經濟主體逐步向航道沿線運輸節點所在城市聚集[14]，并通過產業前向、后向、旁側關聯效應帶動城市經濟的規模、密度和產業專業化程度的提高，最終促使北極航道沿線周邊城市形成一個個具有一定規模的經濟增長極。

當增長極擴大到一定規模，隨著要素成本的上升及外部不經濟，集聚效應開始減弱并向擴散效應轉化，北極航道沿線城市的生產要素和經濟主體開始向周邊地區輻射，部分產業向周邊地區轉移，帶動城市周邊地區經濟發展。北極航道沿線地區經濟發展水平的提高并非一蹴而就，如圖2所示，需要經過一個集聚與擴散交替發揮作用的長期動態循環累積過程[15]，以點帶線，以線帶面，最終帶動整個沿線地區經濟發展水平的提高。北極航道沿線地區經濟發展水平的提高，一方面使沿線各國具備了貿易的物質基礎;另一方面帶動沿線各國產業結構的優化升級，沿線各國進出口貿易的商品結構得以改善，從而獲得更多的貿易利益，沿線各國間貿易規模隨之擴大。

1.2.2北極航道可以優化全球海運格局

第二次世界大戰以后在科技革命推動下，全球經濟和生產力水平迅速發展，國際分工不斷深化，國際貿易的范圍和規模迅速擴大，近20年間全球貿易額增長了3倍[16]。作為國際貿易運輸中有舉足輕重地位的運輸方式，海運占據全球貿易運輸量的2/3以上，全球貿易規模的擴大帶動對海運服務需求的不斷增加。當前蘇伊士運河、巴拿馬運河、馬六甲海峽、霍爾木茲海峽等幾個為數不多的國際海運通道承擔了世界上絕大份額的海運量，其承載力已趨于飽和。在這種供不應求的市場背景下，國際通道歸屬方對海運通道的通行費有較大壟斷定價權，使得全球海運通道通行費價格普遍較高。不僅如此，這些海運通道多位于政治動蕩、海盜出沒頻繁的地區，有的受自然條件影響對船舶噸位存在一定的限制[17]，這些交通阻抗因素在某種程度上限制了各國貿易潛力的釋放。北極航道連接亞、歐、北美三大洲，憑借其優越的地理位置一旦完全開通將承擔較大的貨運量并成為傳統航線的良好替代[18]。一方面將打破傳統航道在國際貿易運輸中的壟斷地位，緩解傳統海運通道的運輸壓力與安全風險，這將在一定程度上改變各個國家之間國際貿易運輸的相對便利性，從而影響各國之間貿易活動的流向。另一方面傳統航道為了保證自身的貨流量和盈利水平，也會完善自身基礎設施的建設，提高海運服務質量，進而優化全球海運格局，為各國經貿交流提供更為便利的條件，在一定程度上擴大全球貿易規模。

2北極航道的貿易替代效應與貿易互補效應分析

2.1概念界定與假設

北極航道通過縮短航運距離與航運時間，降低沿線各國的貿易成本，使進出口雙方均可以獲得更多的貿易利益，從而產生貿易替代效應和貿易互補效應。北極航道的貿易替代效應指：北極航道開通帶來航道沿線國之間航運成本的下降，其商品貿易成本隨之下降，導致北極航道沿線國與非沿線國之間的部分貿易被航線沿線國之間的貿易所替代，貿易流向發生改變。北極航道的貿易生成效應是指：

北極航道開通帶來的商品貿易成本的下降使得北極航道沿線各國間原有參與貿易的商品的貿易規模擴大，以往在傳統航線高運輸成本下未參與國際貿易依賴國內供給的部分商品被航道沿線國間的低成本商品所取代，從無到有開始產生國際貿易，最終表現為沿線各國間貿易流量的增加。在兩種效應的作用下，北極航道沿線國間的貿易規模擴大，沿線國與非沿線國間的貿易規模縮小，貿易流量與貿易流向發生改變，最終導致全球貿易活動的空間分布發生變化。

本研究在引入固定替代彈性（CES）壟斷競爭引力模型推導的基礎上，將北極航道開通對航運距離與航運時間的影響納入其中，論證北極航道開通所 產生的貿易互補效應和貿易替代效應。CES引力 模型用于估計邊界效應對國際貿易的影響，邊界效 應指貿易距離、關稅、信息交流成本等貿易壁壘所 產生的同質商品的進口價格高于國內價格的現象。 目前學界有3種主流方式衡量邊界效應所引致的價 格效應，分別是 Baier等[19]提出的使用價格指數來 衡量、Anderson等[20]提出的使用估計的邊界效應 來衡量以及 Redding等[21]提出的用固定效應來代 表價格效應。其中用固定效應來估計價格效應可 以直接對邊界效應進行測度，計算簡便，故本研究 采用Redding等對固定效應引力模型的推導。

根據研究需要，本研究提出以下前提假設： 假設1：各國市場屬于壟斷競爭的結構，企業互 相對稱（成本相同）且每家企業生產不同種類的差 異化產品。 假設2：各國消費者偏好相同且同位（即替代彈性為常數）。 假設3：國家j的效用為：

式中：cijk 表示國家i 對國家j 的k 商品出口量，同 時也是國家j 對k 商品的消費量;σ 為商品替代彈 性且大于1。商品的替代彈性為：消費者關于兩種 商品消費比例（y/x ）的變動對兩種商品邊際替代 率 （MRS）變 動 的 反 應 程 度，可 以 表 示 為 σ = d（y/x） y/x /d（MMRRSS），Ni 為i國生產的產品的種類; i=1，…，n，表示各個出口貿易國。假設4：假設i、j為兩個北極航道沿線國，h為非沿線國，j為進口國，i與h為出口國。D、S 分別 為j 國對某商品的國內需求曲線與國內供給曲線， pj 為不發生國際貿易時j 國該產品國內均衡價格。 北極航道開通后沿線國i與j之間的航運時間由ti0j 縮減為ti1j ，商品出口價格由pi0j 降為pi1j ，非沿線國 h 到沿線國j之間的航運時間與商品出口價格在北 極航道開通前后未受影響保持不變，分別為thj與phj 。航道開通前后，i與j 之間的貿易額分別表示 為Xi0j、Xi1j ，j與h之間的貿易額分別表示為Xh0j 、 Xh1j 。

2.2模型推導

為簡化效用函數，假定各國不同種類產品價格相同，即p=pij，則j國消費的每種i國商品數量都相等，有c=cij[22]，效用函數（1）簡化為：

2.3效應分析

假定phj>pj>p>p，北極航道未開通前貿易互補效應如圖3所示，此時j國在p價格下對該商品的需求為Q3，對該種類商品的供給為Q2，最終j從i進口Q3-Q2的該種類商品。北極航道開通后，航運時間由t縮減為t，參照式（12），>0，即航運成本dij為時間的增函數，故（1-σ）ρ>0，則航運成本將由d降為d，最終導致i和j兩國間貿易規模Xij的擴大。航運成本的降低使得i國商品出口價格由p降為p，j國在該價格水平下的需求由Q3增至Q4，國內供給由Q2降至Q1，供需缺口為Q4-Q1，最終j自i的商品進口量由Q3-Q2增加至Q4-Q1，即航道沿線國間已發生貿易的商品貿易規模擴大，貿易互補效應為Q1Q2、Q3Q4，可以表示為：

假定phj>p>pj>p，貿易互補效應如圖4所示，北極航道開通前i國出口價格p高于j國國內價格pj，則兩國間不發生貿易，X=0;北極航道開通后i與j兩國間商品出口價格由p降為p，根據供求原理，j國將從i國進口Q3-Q2的該種類商品，使得原本i、j兩國間因價格過高而無法發生貿易得以被創造出來，貿易互補效應為Q2Q3，可以表示為X。在該過程中由于假定h國出口價格高于j國國內價格，因此h國與j國之間不發生貿易，Xhj=0，僅有i與j兩國進行貿易。綜上，北極航道的貿易互補效應促使沿線國間貿易流量增加。

假定pj>p>phj>p，航道未開通前北極航道的貿易替代效應如圖5所示。h國該商品的價格為phj，i國價格高于phj，最終j國選擇從h國進口Q3-Q2的該種類商品，X=0，Xj=Q3-Q2。航道開通后tij的縮短降低了航運成本dij，i國出口價格由p降至p，由于phj>p，故j選擇與i貿易，貿易規模由Q3-Q2增加至Q4-Q1，Xj=0。航道沿線國i和j間的貿易替代了j與非沿線國h之間的貿易，替代的貿易規模為Q3-Q2，依據式（12），北極航道的貿易替代效應可以表示為ΔXhj=Xj。貿易互補效應也在該過程中發揮作用，新增的貿易規模為Q2-Q1與Q4-Q3，可以表示為：

北極航道的貿易替代效應使得航道沿線國與非沿線國間的貿易向沿線國間貿易轉移，航道沿線國與非沿線國的貿易流向發生改變。因此北極航道的貿易互補與替代效應既改變了貿易流量，又改變了貿易流向。此外北極航道的航運經濟性使得生產要素和資源在航道沿線國與非沿線國之間重新配置，從而提高了企業生產率和資源的利用效率，使得貿易雙方均可以獲得更多的貿易利益，最終帶來社會總福利的增加，增加量為圖5中ABCE所表示的面積。

3結語

隨著北極航道通航期的延長，沿線基礎設施與信息通信系統的完善，航運與造船技術的進步，北極航道在不遠的將來有望成為國際主要海運通道之一。本研究通過分析北極航道對世界貿易格局的影響路徑與作用機理，得出以下結論：①北極航道通過縮短航運距離與航行時間，以及新航道的區位優勢帶來的對沿線經濟的刺激與全球海運格局的優化兩條路徑對世界貿易格局產生影響。②北極航道的貿易替代效應將改變航道沿線國與非沿線國之間的貿易流向，導致沿線國與非沿線國間的部分貿易向沿線國間貿易轉移;貿易互補效應將改變沿線國之間、沿線國與非沿線國之間的貿易流量，沿線國之間的貿易規模擴大。最終導致世界貿易活動的空間分布發生改變。

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