钴国际贸易演变与潜在贸易识别——基于复杂网络和链路预

本文是一篇国际金融论文，本研究根据资源地理学理论、供需理论、贸易理论等相关理论，结合描述性统计、复杂网络模型、链路预测模型对全球钴资源供需现状、钴资源贸易网络演化及钴资源潜在贸易关系进行了研究。
第一章 绪论
第一节 研究背景与研究意义
一、研究背景
钴作为一种新兴的战略矿产资源，已广泛应用于军事、航空、石化等领域。近年来，随着科技的进步，智能手机和平板电脑的兴起，钴已经成为可充电电池的重要原材料。与此同时，钴能够提高电池的稳定性，电池行业已成为钴最重要的消费领域。市场估计，钴的需求到2030年时将会翻倍。考虑到欧洲、北美、亚洲的主要国家都在大力推动能源转型，刚果（金）的钴占了全球总供应量的近70%，它或许是在国际市场突围的最佳突破口。但钴迁移能力强，在地壳中含量低。一般难以形成独立的经济矿床。钴主要以铜钴和镍钴伴生资源的形式存在，钴的资源来源相对稀少。钴矿及其精矿成为各国钴原料的主要来源并在国际钴贸易中占据主导地位。然而，全球钴矿产资源分布极不均衡，高度集中在少数几个国家。刚果金(45.8%)、澳大利亚(17.45%)、古巴(7.27%)、菲律宾(4.07%)、加拿大(3.64%)、俄罗斯(3.64%)、马达拉斯加(2.04%)和中国(1.16%)约占世界钴矿总储量的88.73%。刚果金作为全球单一核心钴矿国，对全球钴矿供应安全至关重要。过去，刚果金出口了大量钴矿，满足了全球需求。
但近年来，由于资源保护主义和地缘政治冲突的兴起，各国逐渐限制钴矿的出口。在地域分布不均、供需失衡、地缘政治、资源保护主义等共同因素的影响下，钴矿的国际贸易竞争日益激烈，其供应安全逐渐受到关注。厘清钴矿国际贸易特征和贸易竞争格局演变，预测未来潜在钴矿贸易和竞争关系，将有助于政府在面临贸易关系破裂的情况下提前找到新的合作伙伴，确保贸易伙伴多元化，保障钴矿供应的稳定性并制定相应政策具有重要意义。对此本问着重解决以下几个问题：钴资源国际贸易格局如何演变？ 钴资源国际贸易进出口国竞争强度如何？如何把握钴资源国际贸易的链接规律？因此，本从贸易网络角度，探究钴资源贸易格局及其特征，以此客观反映钴资源贸易情况，从竞争网络角度去探索钴资源贸易的竞争格局。运用链路预测算法去预测未来的贸易关系并总结其规律并为未来贸易做出指导。
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第二节 研究内容与方法
一、研究内容
第一章为绪论。主要讲述了论文研究背景、研究目的、研究方法、研究意义、文献综述、理论基础以及本文存在的创新点。通过广泛地查阅文献，研究国内外钴资源国际贸易、复杂网络、贸易网络、链路预测、核心-边缘理论等相关文献，并对国内外研究现状进行评述，建立自己的论文理论框架。
第二章钴资源供需现状分析。首先介绍了钴的性质以及用途，并结合所搜集的数据对钴资源的全球分布、矿床类型、世界各个国家钴储量、产量以及钴的消费量和消费结构分析。
第三章为钴资源国际贸易网络演化特征。首先，对数据的来源以及处理进行解释，并对复杂网络模型相关理论及其指标进行阐释。接着构建了全球钴资源贸易网络并基于核心度及三种中心性指标进行综合等级划分，将贸易国分成四个类型：核心贸易国、主要贸易国、一般贸易国和边缘贸易国，建立核心-外围模型来衡量钴矿国际贸易国的综合实力和地位，分析了钴国际贸易网络的总体结构特征和演化规律。
第四章为钴资源国际贸易竞争格局。在矿产竞争强度指标的基础上，重新定义了钴国际贸易竞争强度指标。同时考虑到单一的进口竞争研究视角已经不能完全预测未来钴贸易竞争格局。有必要从进出口两个角度对未来钴贸易竞争格局进行研究。在此基础上，构建了国际钴贸易的进口竞争网络和出口竞争网络，并从进口和出口两个方面研究了全球钴贸易的竞争趋势。
第五章是基于链路预测模型的钴矿潜在贸易识别，首先介绍了链路预测的基本理论并对主流的四种链路预测算法进行多次试验，选出效果最优的算法，并将得到的预测结果与实际结果对比。接着对潜在贸易联系的性质进行讨论，识别出稳定的贸易关系，同时按照贸易国角色、收入水平、地域进行划分从而总结出潜在贸易的规律。
第六章是结论和建议，是对前六章的总结。从理论和实证两个角度进行了分析并得出相关的结论。最后，讨论本文研究不足及未来研究方向。
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第二章 钴资源供需现状分析
第一节 钴性质与用途
钴（Co）原子序数27，是一种在常温下具有六边形晶体结构的过渡金属。钴同时也是银灰色有光泽硬而较脆的金属。物理性质方面，拥有高硬度、高熔点、耐腐蚀和较强的磁性。熔点和沸点分别高达1495°C和2870°C，在高温下能保持良好的强度，且具有较低的导热性和导电性，但加热到1150°C磁性消失。化学性质方面，常温下钴化学性质较为稳定，不与水发生反应，但可溶于盐酸、硫酸和硝酸。加热后能与氯、氧、硫等元素发生作用，生产氧化钴、硫酸钴、氢氧化钴、碳酸钴、草酸钴等钴盐产品。
人类早在公元前2000年前就开始使用钴作为着色剂，中国自唐代起也将钴作为陶瓷生产着色剂，但应用领域一直没有大的拓展。20世纪起，随着工业的发展，尤其是近30年以来，钴高硬度、耐高温、耐磨等优异的性能才得以发掘，被广泛应用于电池、高温合金、硬质合金、催化剂等领域，成为重要不可或缺的金属材料。在新能源汽车电池领域，添加钴的三元材料，能提高电池安全性和循环寿命，目前也是不可完全替代的原料。
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第二节 钴矿资源赋存现状
一、各类矿床中钴矿资源赋存现状
目前全球有100多种含钴的矿物，其中以钴为基本矿物的种类超50种，但由于钴存在的状态较多，矿石的品位也较低，因此真正具有经济价值的矿物有限，主要是砷化物、硫化物和氧化物。从矿床分布看，全球各类钴矿床中以海底铁锰结核的资源储量最为丰富，其资源储量占到了全球总储量的45%左右（图2-1），是当前全球含钴量最丰富钴矿类型，然而现阶段全球绝大部分钴矿石的产量均来自沉积岩铜钴矿床。原因就在于，海洋钴开发难度高，缺乏经济性，但全球陆地钴资源仅是全球钴资源总量的一部分，更多钴资源分布在大西洋、印度洋、太平洋的海底。如果未来海洋开采技术有较大提升，则可能具有开发潜力。红土型镍矿床含钴量占陆地钴矿资源的35%，世界陆地已查明的钴矿资源大部分伴生于红土型镍矿床中，主要分布在古巴、新喀里多尼亚和菲律宾等国家。另外从钴矿床全球分布图上看（图2-2）其范围遍布多个洲和国家，无论是找矿勘查，还是矿体的采矿和选矿，其投入成本均很低。同时注意到红土型镍矿床大多数位于赤道附近，多数临海，便于外运。

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第三章 钴国际贸易网络演化特征 ......................... 19
第一节 数据来源与处理 ................................ 19
第二节 复杂网络模型及参数设置 .......................... 19
第四章 钴国际贸易竞争网络构建 .................................. 31
第一节 竞争网络模型及参数设置 .......................... 31
一、竞争网络模型 ................................... 31
二、竞争网络中的指标 .......................... 31
第五章 基于链路预测模型的钴矿潜在贸易识别 .................... 44
第一节 链路预测模型构建.............................. 44
第二节 链路预测模型有效性检验 ...................... 47
第五章 基于链路预测模型的钴矿潜在贸易识别
第一节 链路预测模型构建
链路预测模型构建分为以下几个步骤：
第一步：选择合适的算法
为了准确挖掘研究对象交易网络中的隐藏信息，链路预测模型的核心是选择合适的预测算法。目前链路预测的主流算法是基于相似度的算法，包括CN、AA、RA、PA四种算法。CN通常被认为是评估大多数实验者连接概率最有效的指标。AA一直被证明在描述网络的潜在关系方面比其他算法更有效。
(1)共同邻居(CN算法)
在网络中，如果两个没有连接的节点有很多共同的邻居，那么这两个节点很可能会连接。在钴矿贸易网络中，两国共同的贸易伙伴越多，未来贸易的可能性就越大。CN方法使用了以下两种形式:不考虑贸易量的非加权算法；考虑贸易量的加权算法。对于实际的国际钴矿贸易，式(5.1)中的x和y代表钴矿贸易网络中的两个国家节点。Γ(x)是节点x的邻居集，即与x国有贸易关系的国家的集合。Γ(x)Γ(y)表示与x国和y国都有贸易关系的贸易网络中的国家。????????????表示x和y之间贸易的国家总数。对于钴矿砂贸易网络，式(5.2)中的z表示网络中x和y两国共有的国际贸易伙伴，w(x,z)表示x和z两国之间的贸易量。根据弱连接效应，权值越小的弱连接边可能对未来连接边生成的预测贡献越大。因此，我们定义了一个基于贸易量的指数????，通过对????的评价来确定两国之间贸易量在未来优势预测中的作用。当????1 1时，贸易量在未来优势预测中发挥充分作用。当????10时，贸易量不起任何作用，贸易网络是一个无向网络。

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第六章 结论与建议
第一节 主要结论
本研究根据资源地理学理论、供需理论、贸易理论等相关理论，结合描述性统计、复杂网络模型、链路预测模型对全球钴资源供需现状、钴资源贸易网络演化及钴资源潜在贸易关系进行了研究，所取得四个研究。
（1）根据资源地理学理论、供需理论，结合描述性统计及物理统计方法对 全球钴资源供需现状分析发现，全球钴矿床主要分为海底铁锰结核、海底铁锰结核、沉积岩铜钴矿床等六大类型，其中海底铁锰结核的资源储量在当前最为丰富，其次为海底铁锰结核以及沉积岩铜钴矿床。从各大洲来看，钴矿资源储量主要分布在南美洲、北美洲及非洲中部地区。全球钴矿石的生产与消费呈现总体上升的发展趋势。主要生产国包括刚果、澳大利亚、加拿大和古巴等。全球钴消费量达到15万吨，主要消费国包括中国、日本、美国等。
（2）根据复杂网络理论，构建复杂网络模型并通过核心度、节点度、中介中心性、紧密型四个参数对钴资源贸易网络演化分析发现，2017年之后美国在全球钴贸易中虽然在核心度、中介性、紧密性指标表现良好但是中介性大大降低，说明美国近年来对钴贸易控制性已有所减弱，已由净出口型大国转变为净进口型大国。钴贸易国家的演变特征。已经逐渐形成了亚太和西欧的进口主导型核心，尤其是欧洲内部之间的联系越来越紧密。荷兰、英国、德国于2021年跃迁为核心贸易国，成为其他国家、地区与欧盟诸国进行贸易的“中转站”。
（3）钴矿国际贸易网络稳定系数在近3年的变化较大。近三年贸易不稳定加剧，说明钴矿石国际贸易网络稳定性较差，近三年贸易不稳定有所增加。对钴矿进出口总格局的分析知主要进口竞争关系已经由亚非国家之间的竞争逐渐发展为欧洲内部之间的竞争。德国，英国，意大利等欧洲国家的钴进口竞争强度持续增强，钴进口竞争的核心已经从亚洲转移到欧洲。非洲进口竞争强度有所减弱。
参考文献（略）