原油是当今世界重要的战略资源之一。地缘分布不均、区域局势动荡、政治壁垒加剧等诸多因素导致部分供需主体舍近求远开展贸易、中间商谋取暴利、各主体间恶性竞争,使得供需矛盾不断激化,原油贸易结构不合理问题日益突出。如何实现原油资源在各供需主体之间的最优分配引起了各国相关政府部门和学者的广泛关注。基于2010-2016年全球原油贸易年数据以及贸易国之间的地理距离数据,本研究应用复杂网络理论构建了全球原油贸易网络,结合度分布、强度分布、异质性分析了网络的拓扑结构特征。为了优化原油贸易系统,提高系统的稳定性,本研究以原油贸易花费最小化为目标,设计出优化模型以及获取最优解的算法,结合复杂网络理论与元启发式算法得到全球原油贸易系统的最优分配结构。优化结果表明,本文所提出的优化模型和方法能够有效降低原油贸易总花费。最小生成树分析揭示了主要原油出口国在优化后的贸易系统中占据核心地位,发挥着重要影响力。进一步地,对优化结果的鲁棒性展开分析,发现主要原油出口国在选择贸易伙伴时更加明智,有助于贸易关系的长期稳定发展。本研究从一个新的视角获得了最优的原油供需结构,显著降低了贸易花费,避免资源浪费,提高了原油贸易系统的稳定性,能够为决策者制定合理的对外贸易策略提供一定的理论依据;此外,该方法也适用于主体间存在相互依赖关系的复杂系统的结构优化问题研究。