基于生态效益的港口主导货种选择

俞灵+真虹

摘要：为研究基于生态效益的港口主导货种选择问题，在传统决策指标“产业关联度”“发展前景”和“经济效益”的基础上，考虑两个关键的生态指标“资源”和“环境”。用最大熵原理构建面向生态效益的多目标规划模型，定量分析选择港口的主导货种。通过中国厦门港的实际案例对模型进行验算，结果表明，集装箱和邮船是厦门港未来的主导货种（客源）。该算例说明本文的模型正确合理。

关键词： 生态效益； 最大熵原理； 港口规划； 主导货种选择

中图分类号： U691.71 文献标志码： A

Abstract： In order to study the port leading cargo selection issue based on ecological benefit， based on the traditional decision indicators， namely， “industry relevance degree” “development prospect” and “economic benefit”， the two key ecological indicators， “resource” and “environment”， are considered. The principle of maximum entropy is adopted to build a multi-objective programming model so as to quantitatively analyze the leading cargo selection for a port. An example of Xiamen Port in China is taken to verify the effectiveness of the model. The result shows that the containers and cruise ships are the leading cargoes （source） of Xiamen Port， which shows the correctness and reasonability of the model.

Key words： ecological benefit； principle of maximum entropy； port planning； leading cargo selection

0 引 言

改革開放以来，中国国民经济快速发展、对外开放深入推进，港口也实现了跨越式发展和历史性巨变。然而，随着国内外经济发展进入深刻变革新阶段，港口运输需求增速放缓，新的矛盾开始凸现，突出表现为港口能力过剩、资源利用不足、港城矛盾加剧、新业态培养不足等。港口发展的目标从“大干快上”转变为讲究质量和效益，生态型（资源节约、环境友好、经济效益好）港口的规划建设成为当前经济形势下新的任务。从资源、环境、经济效益的角度对港口主导货种进行选择是建设生态型港口的重要步骤。

以往港口主导货种的研究是归类在港口货种结构研究的领域中的。这类研究往往是对货种结构的发展和变化规律进行分析和归纳，进而对港口、产业发展方向提出建议。国外研究起步很早，如：KENYON[1]从影响港口竞争的一系列因素（港口腹地货种需求、交通通达性和技术进步等）入手，对美国主要港口的货种结构和智能地位进行了优化；JANSSON等[2]应用广义混合整数规划方法对尼日利亚21个港口的分货类总运输成本最小化及各港最佳货种运量分配进行了研究。国内的研究有：陈春芳[3]、金一等[4]、吴桥[5]分别以长三角港口、中国港口和浙江省港口的货种结构作为研究对象，分析和总结各货种在港口内部的分布、发展情况，最后得出在港口体系中各货种发展的策略；曹有挥等[6]对港口的“货种区位商”进行了测算，并利用港口分工系数、R型因子等分析技术等，对长江下游港口体系职能的优化调整进行了探讨。此外，也有研究从货种结构的分析和预测入手，对地区和公司的业务进行优化指导，如：商志宇[7]、闫力君[8]、左佳[9]从各货种的经济效益、发展前景等方面入手，对企业和地区的港口货运结构提出了优化方案。

上述文献为港口货种的规划和研究提供了较好的基础，但考虑的视角仍然是传统的大工业、大港口，对于发挥港口的生态效益考虑不足，即：与城市发展有关的资源占用、环境影响等因素没有系统地反映在以往的研究中。从港口城市的视角看，不同的货种所占用的资源和产生的效益不同，由于生态效益不同，港口对各货种的需求也不同。城市发展到一定的阶段时，将倾向于把生态效益好的、与产业关联度高的货种作为港口的主导货种；那些效益一般，却占用了大量资源、带来污染和拥堵的货种就会被取消和转移。基于此，本文尝试在传统决策目标（经济效益、发展前景、产业关联）的基础上，把生态效益这一全新的维度纳入港口主导货种规划体系中综合考虑，并建立相应的优化模型进行求解。

1 面向生态效益的港口货种选择指标体系的构建 港口货物可以分为本地货和中转货，前者为本地的产业服务，后者为其他城市产业服务。前者对本地区的“贡献度”较大，而后者对本地区的“贡献度”相对较小。以煤炭为例：如果是本地电厂所需煤炭，那么在规划时一定要重点考虑，因为它关联的产业很广；如果是中转的煤炭，那么它对港口所属城市的影响就比较小，其效益主要体现在港口运输业本身。因此，在货种方面，要区分本地货和中转货两类。

在横向评价指标方面，传统的经济效益、发展前景、就业指标仍需考虑，资源节约、环境友好、产业关联等3个指标是面向生态效益的港口货种选择需要新考虑的。

1.1 资源指标

港口行业占用的资源主要有土地、岸线、能源等，对港口城市而言，土地和岸线资源是最主要的。一般来说，由于陆域纵深有一定的规律，港口岸线占用与土地占用呈正相关关系。港区土地是目前很多城市关注的重点。因此，本文用单位面积土地产值来反映资源节约情况，即：单位面积土地产值越高，这类货种的资源利用程度越好。指标计算公式为ci=YiSiendprint

（1）式中：Yi为i货种的年产值；Si为i货种占用的港口土地面积。

1.2 环境指标

废物排放量是环境指标中的重要衡量指标，受到港口发展水平、货种结构、装卸工艺及设备水平、设计规范、环境法规等多种因素的影响。港口的排放主要是气体排放，这与能耗有一定的关联。[10-11]CO2排放占总排放的80%以上。因此，本文用单位CO2排放产值作为环境评价的指标，即：单位CO2排放量的产值越高，这种货种的环保效益越好。指标计算公式为ei=YiPi

（2）式中：Pi为i货种的年CO2排放量。

1.3 产业关联度指标

港口主导货种应该具有引导产业发展的功能，对城市而言要有间接和波及贡献。[12-14]本地货对城市相关产业具有连锁和波及的作用，一个货种的发展会影响相关产业的发展，而相关产业的发展会影响更多产业的发展，如此一环套一环。产业关联度大小，用产业影响力因数来计算。该因数越大，该货种对其他产业的影响就越大，该货种越应被重点考虑。

3 实证分析

3.1 案例基本信息

厦门港是我国沿海主要港口和集装箱干线港之一，是大陆对台湾“三通”的主要口岸。随著腹地经济贸易的较快发展，厦门港货物吞吐量由2005年的4 770万t增长到2015年的2.1亿t，年均增速达到16%。厦门港货运主要分布在东渡、海沧和招银等港区。但厦门城市内部区域间发展相对不平衡，本岛的经济发展、人口增长、城区拓展和基础设施分布过重过密，岛外则过轻过缓。因此，厦门港未来的发展目标就是要疏解本岛，向海湾地区推进，继续发挥港口在促进城市总体功能拓展和空间布局优化调整中的先导性作用。因此，选择哪些货种作为未来的主导货种至关重要。

从货种结构看，煤炭、金属矿石、石油天然气及制品和集装箱是传统港口运输的4大货类，也是厦门港目前主要的货种，未来的规划重点也应该在这几个货种中。因此，在货运方面，本文就以这4个货类为例来进行测算。此外，厦门近年来还有一个港口运输业态发展迅猛，那就是邮船。

按照上文所述，4大货类可以分为本地货和中转货，而邮船旅客作为单独一项参与评价，各指标值根据货种、港口布局形态以及装卸工艺的不同而各不相同。本文综合参考了《厦门港统计年鉴》《厦门各类型码头工程的可行性研究报告》《厦门港总体规划》《厦门市投入产出表》《厦门港经济贡献度研究报告》等资料，按照第1节中的计算式计算出各指标值，见表1。

需要说明的是：根据极大熵原理来测算权重，需要在之前对各指标有一个排序。港口作为一个交通基础设施项目，对产业的引导是最重要的。此外，有一些不为本地服务的货种，仅收取部分中转费用，却要付出高昂的土地成本，从资源利用上来看并不合理。其次，由港口运输产生排放的主要是卡车、门机、岸桥、场地设备等，随着“油改电”的推进，排放会大幅下降，因此港口运输业排放不是未来需要重点考量的因素。最后，港口项目本身的经济效益一般都比较低，各地发展港口主要是看中关联的产业，因此，港口项目本身的经济效益也不是考量的重点。基于此，本文所建立的指标体系中评价指标按权重由高到低依次排序为：产业关联度、资源、发展前景、就业、经济效益、环保。

3.2 主导货种选择

（1）用P1，P2，P3，P4，P5，P6分别表示单位面积土地产值、单位CO2排放产值、产业影响力因数、技术进步对产值增长的贡献、劳动资金产出率、单位面积土地就业人数指标，构建初始指标矩阵A，在对A进行扩展后可以得到扩展矩阵A′：

（2）把A′做“当量化”处理，可以得到矩阵R′：

（3）将矩阵R′中的数据代入式（18）中，并给δ分别赋上0.2，0.4，0.6和0.8等4个值，可以得到4组不同的权重结果。

根据上文的分析，比较理想的指标权重排序方案如下：w3>w1>w4>w6>w5>w2，选取4组赋权策略中最好的1组，即：取δ=0.4时，W=（0.323 3，0.059 5，0.350 2，0.172 0，0.081 8，0.013 2）。

（4）根据第i个方案的最终评价值计算式Ui=mj=1（wjrij），可以得到各指标的最终评价值为（U1，U2，…，U9）=（0.95，0.40，0.91，0.69，1.15，0.88，1.65，1.18，1.20）。因此，各货种的排序：本地集装箱邮船旅客中转集装箱本地油品本地煤炭本地矿石中转油品中转矿石中转煤炭。

3.3 结果分析

根据厦门港案例的计算结果，可以得出以下结论：

（1）对厦门港而言，集装箱和邮船是未来发展的重点。相比于其他货种，这两种货在占用资源差距不大的情况下，与本地的产业关联度更大，对当地的经济贡献更大，且更有发展前景，而煤炭、矿石的生态效益要相对差一些。当然，煤炭是本地电厂所需的，是不可或缺的货种，这点从本地煤炭的得分中可以看出，与集装箱的差距不大。总体来看，模型的评价指标体系比较合理，计算结果也比较理想。

（2）从业务类型来看，厦门港的本地货比中转货生态效益更好。对于厦门港来说，投入差不多的土地和环境容量，本地货能拉动更多的产业，从而带来更多的税收和就业岗位，所以在岛内东渡港区土地资源有限的情况下，要优先考虑本地货运的发展。

（3）对厦门港而言，生态指标中最为关键的是土地资源。港口运输由于排放较小，环保指标相对不重要，而货种的产业关联度和发展前景相对重要。

（4）厦门港在未来规划时，要把集装箱布局作为重点，利用东渡港区逐步搬迁的契机，整体规划、合理布局，要留有足够的发展空间。邮船业务可结合东渡港区0～4#泊位改造工程进行，并加强邮船城配套建设。可根据本地电力和其他耗煤产业的需要为煤炭适度预留一些岸线，不建议把铁矿石列在本地服务的岸线规划中。干散货中转方面，结合海沧7#泊位的转型，兼顾煤炭和矿石作业，逐步将干散货中转业务转移到后石等港区。可为油品运输留一定的空间，但应远离岛内。endprint

4 结 论

在港口规划中，主导货类的规划是一项重要的前期工作，是港口功能布局设计、平面方案设计、工程设计的基础。目前，货种的规划主要通过吞吐量的预测来进行。但随着港口城市发展进入新的阶段，港口货运已经从“招商引货”发展为“招商选货”，而对于资源占用颇多而效益产出较小的货种，在规划时就需要压缩了。

本文从生态效益的视角入手，在总结了主导货种选择的传统方法基础上，融入资源和环境指标，并基于最大熵原理对整个评价体系进行多目标规划建模，用定量的方法选择港口的主导货种，最后通过厦门港的案例验证了模型的适用性。

参考文献：

[1] KENYON J. Elements in interport competition in the United States[J]. Economic Geography， 1970， 46（1）： 1-24.

[2] JANSSON J， SHNEERSON D. Port economics[M]. London： The MCT Press， 1982.

[3] 陈春芳. 长三角港口体系结构演变及分货种优势比较[J]. 水运工程， 2011（6）： 54-60. DOI： 10.16233/j.cnki.issn1002-4972.2011.06.008

[4] 金一， 郭建科， 韩增林， 等. 基于SSM模型的我国港口货种结构研究[J]. 生产力研究， 2016（9）： 23-27.

[5] 吴桥. 浙江省沿海港口体系主要货种吞吐量结构的演变[J]. 水运管理， 2014， 36（8）： 18-21.

[6] 曹有挥， 毛汉英， 许刚. 长江下游港口体系的职能结构[J]. 地理学报， 2001， 56（5）： 589-597.

[7] 商志宇. 天津港D公司货种结构优化研究[D]. 大連： 大连海事大学， 2015.

[8] 闫力君. 松花江流域吉林省境内港口布局规划研究[D]. 吉林： 吉林大学， 2004.

[9] 左佳. 港口企业成本核算研究[D]. 武汉： 武汉理工大学， 2007.

[10] 赵宇哲， 刘芳. 生态港口评价指标体系的构建——基于R聚类、变异系数与专家经验的分析[J]. 科研管理， 2015， 36（2）： 124-132.

[11] 刘伟， 李黎明. 生态型港口评价体系研究——以辽宁省生态港口群为例[J]. 生态经济， 2014， 30（9）： 118-120.

[12] 单敏， 宁涛， 孙峻岩， 等. 关于港口经济与港口经济贡献的认识[J]. 水运科学研究所学报， 2003（4）： 20-22.

[13] 申勇锋， 王志民， 何小明. 基于投入产出模型的港口经济贡献度研究[J]. 水运工程， 2014（2）： 146-150. DOI： 10.16233/j.cnki.issn1002-4972.2014.02.028.

[14] 姜超雁， 真虹. 多年时滞港口经济贡献动态投入产出模型[J]. 交通运输系统工程与信息， 2013， 13（1）： 163-168. DOI： 10.16097/j.cnki.1009-6744.2013.01.012.

（编辑 贾裙平）endprint