北极航道的贸易替代效应与贸易互补效应分析

刘权 胡麦秀

摘要：随着北极冰雪加速消融，北极航道在国际贸易运输中的关注度日益提升。文章采用理论模型进行分析，认为北极航道通过贸易替代效应与贸易互补效应对世界贸易格局产生影响。研究发现北极航道开通将：提升航道沿线各国间的贸易潜力，改变沿线国与非沿线国间部分贸易活动的流向;催生北极航道沿线国之间部分贸易活动的产生，改变北极航道沿线国之间部分贸易活动的流量。

关键词：北极航道;贸易替代效应;贸易互补效应;引力模型;国际贸易

中图分类号：P74;F114文献标志码：A文章编号：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

在經济全球化及区域一体化深入发展的背景下，各国对外贸易发展迅速。近年来全球气候变暖导致北极海冰加速消融，经由北极东北航道的船舶的航次数与货运量越来越多。北极航道一般指位于俄罗斯北部离岸海域的东北航道以及穿过加拿大北极群岛的西北航道，航道贯通大西洋与太平洋，是连接亚洲、欧洲、北美洲最近的海上运输航线。据俄罗斯北方海航道管理局（NSRA）统计，2016—2018年，东北航道的航次数由1705次上升至2022次，累计货物吨位由747.9万t增至近2018万t[1]。俄罗斯政府官员表示，2019年东北航道的货运量比2018年增长40%以上，到2024年东北航道的货运量将扩大到8000万t[2]。随着北极通航环境的不断优化、造船及航运技术的进步，北极航道的常态化、规模化、商业化营运有望成为现实，未来其在国际运输网络体系中的地位将愈发凸显。北极航道的开通将大大缩短亚太、欧洲、北美三大贸易中心之间的航运距离与航运时间，加强各国之间的经贸交流与合作，影响世界贸易格局的演变。中国作为重要的北极利益攸关方，十分重视北极航道的开发与利用，2017年中俄两国提出加强北极航道的开发与合作，共建“冰上丝绸之路”。2018年1月中国政府发表了《中国的北极政策》白皮书，表达愿与各方依托北极航道的开发，共建“冰上丝绸之路”的美好愿景。

目前学界和各种国际组织并没有对世界贸易格局给出任何权威的定义，根据各种文献的解释，通过归纳总结，本研究将世界贸易格局定义为：世界各国或国家集团在世界贸易中所处的地位和作用以及由此所形成的相对比较稳定的关系，它是在一定历史时期内各方相互作用所形成的一种结构态势，其实质是各国或国家集团之间经济力量的对比关系和支配别国经济乃至世界经济的权力配置情况。世界贸易格局的变动一般表现在3个方面：①在世界贸易领域，各国或国家集团力量对比的变化所引起的权力分配的变化;②各国或国家集团的贸易活动空间分布的变化;③全球贸易规模的变化。通常情况下，人们用“极”（pole）来描述世界贸易的力量中心及其在世界贸易格局中所处的地位和作用，能够成为“极”的国家或国家集团一定是“实力极”“增长极”“引力极”或者“辐射极”。本研究将北极航道沿线国家界定为包括“北极八国”等在内的位于北极航道沿线以及延长线上的国家，将非沿线国家界定为包括土耳其、巴基斯坦等在内的传统航线受益国，后文用沿线国与非沿线国进行表述。世界贸易格局的演变受众多复杂因素的影响，包括经济因素、政治因素和军事因素等。就经济因素而言，纵观世界贸易史，对世界贸易格局产生深远影响的因素主要有新科技革命的出现和新贸易通道的开辟。鉴于研究对象的考虑，本研究分析海上通道对世界贸易格局的影响。

目前学界关于北极航道影响贸易的研究主要集中于贸易潜力的研究[3-6]，分析方法主要为引力模型。如，贺书锋等[4]运用随机前沿引力模型研究了北极航道对中国贸易潜力的影响，指出北极航道开通将提升中国与伙伴国的贸易潜力。李珍等[5]用航运时间替代航运距离对引力模型修改，评估海冰对贸易潜力提升的影响，得到海冰会削减中国与伙伴国贸易潜力的结论。也有少部分学者从贸易条件、能源贸易格局和贸易货流结构等视角进行研究。如：丛晓男等[7-8]采用GTAP模型评估北极航道开通如何影响贸易条件，指出航道的开通将改善东亚与北美、西欧的价格贸易条件，加深彼此间的贸易依赖程度。邹志强[9]从能源贸易格局的视角进行研究，指出北极航道的开通提升了北极能源生产大国如美国、俄罗斯、加拿大的能源贸易结构性权力，削弱了以中东地区为代表的传统能源产地的能源贸易主导地位。李振福等[10]定量评估了北极航道未来的贸易货流结构与演化趋势，指出航道前期货流以液散货、干散货、LNG货流为主，后期增加了集装箱货流。这些研究更偏重于实证分析和描述性分析，理论分析的研究比较匮乏。在先前研究基础上，本研究借助理论模型对北极航道的贸易替代效应与贸易互补效应进行理论推理分析，试图补足该领域理论研究的空白，为从宏观层面理解北极航道对世界贸易格局演变的影响、制定参与政策、更好地利用北极航道提供理论依据。本研究创新点在于：

①尝试定义世界贸易格局、北极航道贸易替代效应、北极航道贸易互补效应的概念。②研究方法的创新，将北极航道的影响效应细分为指标纳入固定替代弹性（CES）引力模型的推导中，分析作用机理。

1北极航道對世界贸易格局的影响路径分析

北极航道对世界贸易格局的影响尚处在初始阶段，存在着较大的不确定性，但一些趋势性的特征已经开始显现，其影响路径已经有迹可循。北极航道对世界贸易格局的影响主要通过两条路径来实现：①北极航道开通将大大缩短航道沿线国之间的航运距离与航行时间，从而使航运周期缩短，船舶运输周转频率提高，航运成本下降，贸易效率提高，并最终会影响航道沿线国之间、沿线国与非沿线国之间的贸易规模与贸易流向。②作为一条新的海上通道，北极航道开通将为贸易扩张创造有利条件。一方面其会刺激航道沿线国对港口等基础设施的投资，提升其贸易便利化程度，带动当地经济发展;另一方面新航道将会成为传统航道的良好替代，缓解传统航道的海运压力与安全风险，优化全球海运格局（图1）。

1.1北极航道通过降低贸易成本影响全球贸易活动空间分布

北极航道开通后将贯通太平洋与大西洋，连接亚太、欧洲、北美三大贸易中心，大大缩短航道沿线各国的海运距离。以欧亚海上运输为例，亚太地区沿海诸港到西欧各港经东北航道的航程将比走苏伊士运河航线平均节省9219.93km，节约运输时间12.1天（减少36.1%）[11]。本研究运用Fremaptools软件测算了从东北亚各港口至北欧和北美主要港口经苏伊士运河、巴拿马运河和经北极航道的航程距离。具体测算结果如表1所示。

1.1.1北极航道开通可以降低航运成本

自从2013年中国中远集团“永盛”轮首航北极东北航道以来，中国商船已经数次往返于这条最新的国际航道。其中，2017年穿越北极东北航道的中国商船共计5个航次，基本实现了项目化、常态化、规模化航行。据初步测算，5艘船舶经北极航道较之经苏伊士运河的传统航线共计节约航程约46879.7km，节省时间约80.6天，节省燃油约2018t。

根据国际海运船舶航运成本的核算方法，航运成本包括燃油费、营运成本和资本成本三大部分[12]。其中：燃油费在航运成本中的占比达50%以上，它是船舶主机耗油率、航行时间与燃料价格的乘积，航运时间越短，燃油费就越低，尤其在燃油价格上涨的情况下，燃油费的节约效果将会更显著;营运成本主要包括船员工资、伙食费、保险费等，这些费用也与航运时间密切相关;资本成本是船舶的折旧成本，在船舶每年计提折旧成本一定的情况下，单次航行时间越短船舶的利用率就越高，一年内就可以完成更多的航次，平均分摊到每个航次上的资本成本也就越低。因此，北极航道开通可以通过节约航行时间有效降低国际贸易的航运成本。

1.1.2北极航道可以提高运输周转频率

船舶航行时间的节约将显著提高运输周转频率，同等时间内使用北极航道较传统航线可以完成更多的航次，承担更大的货运量，从而大大缩短北极航道沿线国企业在商品流通环节的时间。一方面，商品流通过程实则是对货币资金的占用，运输时间越短，在运输过程中的商品的数量就越少，所耗费的资金占用成本及库存成本也就越低;另一方面，流通环节时间缩短会加快企业资本循环与周转的速度，提高企业的资本利用率，降低企业的整体资金利用成本。

北极航道带来的贸易成本的降低将刺激航道沿线国与非沿线国之间的部分贸易将被沿线国间的贸易所替代，导致贸易流向的改变，使得世界贸易活动空间分布随之改变。

1.2北极航道通过区位优势影响全球贸易活动空间分布

1.2.1北极航道可以带动当地经济发展

本节用增长极理论分析北极航道的区位优势路径，该理论最初由法国经济学家佩鲁提出，主要观点为：区域经济发展主要依靠条件较好的少数地区和少数产业带动，将这些地区或产业培育成经济增长极，在此过程中集聚效应促成各种生产要素向增长极的回流和聚集，扩散效应促成各种生产要素从增长极向周围不发达地区的辐射[13]。

航道开通初期凭借其地理区位优势与经济高效的运输条件将会吸引船舶使用北极航道运输货物，从而集聚较大的货流量，带动航道沿线运输节点（港口、机场、物流中心等）处港口物流、货运代理服务等一系列航运配套服务业的集聚发展以及基础设施的完善。随着北极航道运输条件的优化，其产生的正反馈将会进一步放大自身的集聚效应，一方面使多种运输线路（如高速公路、国道、干线铁路、干线水路及航空等）在航道沿线运输节点处集聚从而形成一个个交通转运枢纽;另一方面腹地区域的各种生产要素和经济主体逐步向航道沿线运输节点所在城市聚集[14]，并通过产业前向、后向、旁侧关联效应带动城市经济的规模、密度和产业专业化程度的提高，最终促使北极航道沿线周边城市形成一个个具有一定规模的经济增长极。

当增长极扩大到一定规模，随着要素成本的上升及外部不经济，集聚效应开始减弱并向扩散效应转化，北极航道沿线城市的生产要素和经济主体开始向周边地区辐射，部分产业向周边地区转移，带动城市周边地区经济发展。北极航道沿线地区经济发展水平的提高并非一蹴而就，如图2所示，需要经过一个集聚与扩散交替发挥作用的长期动态循环累积过程[15]，以点带线，以线带面，最终带动整个沿线地区经济发展水平的提高。北极航道沿线地区经济发展水平的提高，一方面使沿线各国具备了贸易的物质基础;另一方面带动沿线各国产业结构的优化升级，沿线各国进出口贸易的商品结构得以改善，从而获得更多的贸易利益，沿线各国间贸易规模随之扩大。

1.2.2北极航道可以优化全球海运格局

第二次世界大战以后在科技革命推动下，全球经济和生产力水平迅速发展，国际分工不断深化，国际贸易的范围和规模迅速扩大，近20年间全球贸易额增长了3倍[16]。作为国际贸易运输中有举足轻重地位的运输方式，海运占据全球贸易运输量的2/3以上，全球贸易规模的扩大带动对海运服务需求的不断增加。当前苏伊士运河、巴拿马运河、马六甲海峡、霍尔木兹海峡等几个为数不多的国际海运通道承担了世界上绝大份额的海运量，其承载力已趋于饱和。在这种供不应求的市场背景下，国际通道归属方对海运通道的通行费有较大垄断定价权，使得全球海运通道通行费价格普遍较高。不仅如此，这些海运通道多位于政治动荡、海盗出没频繁的地区，有的受自然条件影响对船舶吨位存在一定的限制[17]，这些交通阻抗因素在某种程度上限制了各国贸易潜力的释放。北极航道连接亚、欧、北美三大洲，凭借其优越的地理位置一旦完全开通将承担较大的货运量并成为传统航线的良好替代[18]。一方面将打破传统航道在国际贸易运输中的垄断地位，缓解传统海运通道的运输压力与安全风险，这将在一定程度上改变各个国家之间国际贸易运输的相对便利性，从而影响各国之间贸易活动的流向。另一方面传统航道为了保证自身的货流量和盈利水平，也会完善自身基础设施的建设，提高海运服务质量，进而优化全球海运格局，为各国经贸交流提供更为便利的条件，在一定程度上扩大全球贸易规模。

2北极航道的贸易替代效应与贸易互补效应分析

2.1概念界定与假设

北极航道通过缩短航运距离与航运时间，降低沿线各国的贸易成本，使进出口双方均可以获得更多的贸易利益，从而产生贸易替代效应和贸易互补效应。北极航道的贸易替代效应指：北极航道开通带来航道沿线国之间航运成本的下降，其商品贸易成本随之下降，导致北极航道沿线国与非沿线国之间的部分贸易被航线沿线国之间的贸易所替代，贸易流向发生改变。北极航道的贸易生成效应是指：

北极航道开通带来的商品贸易成本的下降使得北极航道沿线各国间原有参与贸易的商品的贸易规模扩大，以往在传统航线高运输成本下未参与国际贸易依赖国内供给的部分商品被航道沿线国间的低成本商品所取代，从无到有开始产生国际贸易，最终表现为沿线各国间贸易流量的增加。在两种效应的作用下，北极航道沿线国间的贸易规模扩大，沿线国与非沿线国间的贸易规模缩小，贸易流量与贸易流向发生改变，最终导致全球贸易活动的空间分布发生变化。

本研究在引入固定替代弹性（CES）垄断竞争引力模型推导的基础上，将北极航道开通对航运距离与航运时间的影响纳入其中，论证北极航道开通所 产生的贸易互补效应和贸易替代效应。CES引力 模型用于估计边界效应对国际贸易的影响，边界效 应指贸易距离、关税、信息交流成本等贸易壁垒所 产生的同质商品的进口价格高于国内价格的现象。 目前学界有3种主流方式衡量边界效应所引致的价 格效应，分别是 Baier等[19]提出的使用价格指数来 衡量、Anderson等[20]提出的使用估计的边界效应 来衡量以及 Redding等[21]提出的用固定效应来代 表价格效应。其中用固定效应来估计价格效应可 以直接对边界效应进行测度，计算简便，故本研究 采用Redding等对固定效应引力模型的推导。

根據研究需要，本研究提出以下前提假设： 假设1：各国市场属于垄断竞争的结构，企业互 相对称（成本相同）且每家企业生产不同种类的差 异化产品。 假设2：各国消费者偏好相同且同位（即替代弹性为常数）。 假设3：国家j的效用为：

式中：cijk 表示国家i 对国家j 的k 商品出口量，同 时也是国家j 对k 商品的消费量;σ 为商品替代弹 性且大于1。商品的替代弹性为：消费者关于两种 商品消费比例（y/x ）的变动对两种商品边际替代 率 （MRS）变 动 的 反 应 程 度，可 以 表 示 为 σ = d（y/x） y/x /d（MMRRSS），Ni 为i国生产的产品的种类; i=1，…，n，表示各个出口贸易国。假设4：假设i、j为两个北极航道沿线国，h为非沿线国，j为进口国，i与h为出口国。D、S 分别 为j 国对某商品的国内需求曲线与国内供给曲线， pj 为不发生国际贸易时j 国该产品国内均衡价格。 北极航道开通后沿线国i与j之间的航运时间由ti0j 缩减为ti1j ，商品出口价格由pi0j 降为pi1j ，非沿线国 h 到沿线国j之间的航运时间与商品出口价格在北 极航道开通前后未受影响保持不变，分别为thj与phj 。航道开通前后，i与j 之间的贸易额分别表示 为Xi0j、Xi1j ，j与h之间的贸易额分别表示为Xh0j 、 Xh1j 。

2.2模型推导

为简化效用函数，假定各国不同种类产品价格相同，即p=pij，则j国消费的每种i国商品数量都相等，有c=cij[22]，效用函数（1）简化为：

2.3效应分析

假定phj>pj>p>p，北极航道未开通前贸易互补效应如图3所示，此时j国在p价格下对该商品的需求为Q3，对该种类商品的供给为Q2，最终j从i进口Q3-Q2的该种类商品。北极航道开通后，航运时间由t缩减为t，参照式（12），>0，即航运成本dij为时间的增函数，故（1-σ）ρ>0，则航运成本将由d降为d，最终导致i和j两国间贸易规模Xij的扩大。航运成本的降低使得i国商品出口价格由p降为p，j国在该价格水平下的需求由Q3增至Q4，国内供给由Q2降至Q1，供需缺口为Q4-Q1，最终j自i的商品进口量由Q3-Q2增加至Q4-Q1，即航道沿线国间已发生贸易的商品贸易规模扩大，贸易互补效应为Q1Q2、Q3Q4，可以表示为：

假定phj>p>pj>p，贸易互补效应如图4所示，北极航道开通前i国出口价格p高于j国国内价格pj，则两国间不发生贸易，X=0;北极航道开通后i与j两国间商品出口价格由p降为p，根据供求原理，j国将从i国进口Q3-Q2的该种类商品，使得原本i、j两国间因价格过高而无法发生贸易得以被创造出来，贸易互补效应为Q2Q3，可以表示为X。在该过程中由于假定h国出口价格高于j国国内价格，因此h国与j国之间不发生贸易，Xhj=0，仅有i与j两国进行贸易。综上，北极航道的贸易互补效应促使沿线国间贸易流量增加。

假定pj>p>phj>p，航道未开通前北极航道的贸易替代效应如图5所示。h国该商品的价格为phj，i国价格高于phj，最终j国选择从h国进口Q3-Q2的该种类商品，X=0，Xj=Q3-Q2。航道开通后tij的缩短降低了航运成本dij，i国出口价格由p降至p，由于phj>p，故j选择与i贸易，贸易规模由Q3-Q2增加至Q4-Q1，Xj=0。航道沿线国i和j间的贸易替代了j与非沿线国h之间的贸易，替代的贸易规模为Q3-Q2，依据式（12），北极航道的贸易替代效应可以表示为ΔXhj=Xj。贸易互补效应也在该过程中发挥作用，新增的贸易规模为Q2-Q1与Q4-Q3，可以表示为：

北极航道的贸易替代效应使得航道沿线国与非沿线国间的贸易向沿线国间贸易转移，航道沿线国与非沿线国的贸易流向发生改变。因此北极航道的贸易互补与替代效应既改变了贸易流量，又改变了贸易流向。此外北极航道的航运经济性使得生产要素和资源在航道沿线国与非沿线国之间重新配置，从而提高了企业生产率和资源的利用效率，使得贸易双方均可以获得更多的贸易利益，最终带来社会总福利的增加，增加量为图5中ABCE所表示的面积。

3结语

随着北极航道通航期的延长，沿线基础设施与信息通信系统的完善，航运与造船技术的进步，北极航道在不远的将来有望成为国际主要海运通道之一。本研究通过分析北极航道对世界贸易格局的影响路径与作用机理，得出以下结论：①北极航道通过缩短航运距离与航行时间，以及新航道的区位优势带来的对沿线经济的刺激与全球海运格局的优化两条路径对世界贸易格局产生影响。②北极航道的贸易替代效应将改变航道沿线国与非沿线国之间的贸易流向，导致沿线国与非沿线国间的部分贸易向沿线国间贸易转移;贸易互补效应将改变沿线国之间、沿线国与非沿线国之间的贸易流量，沿线国之间的贸易规模扩大。最终导致世界贸易活动的空间分布发生改变。

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