不确定条件下超大型集装箱船舶经济性分析

陈丽芬，王 文，陈红彬，邵晓娴

(1.集美大学航海学院，福建 厦门 361021；2.大连海事大学交通运输管理学院，辽宁 大连 116026)

0 引言

自20世纪 60年代中期第一代集装箱船问世以来，经过50多年的发展，国际集装箱运输日趋成熟。国际贸易量的持续增长，以及运价的激烈竞争，使得集装箱船舶大型化的趋势更加明显，各大班轮公司也不惜重金订造超大型集装箱船。根据Alphaliner的统计，截止2017年底全球正在运营的18 000 TEU以上的集装箱船舶共66艘，2018年交付18 000 TEU以上型船28艘，2019年将交付18 000 TEU以上型船19艘。 集装箱船舶大型化使得运量大幅增加的同时，也因其海上规模经济效益，使单位运输成本得到有效降低。

文献[1-6]从必要运费率方面研究船舶经济性；文献[7]从净现值角度研究船舶经济性，考虑单因素变动对经济性影响。但集装箱运输市场的波动往往是多因素同时且不同比例变动，单因素分析不能真实地反映外界因素变动对船舶经济性的影响。因此本文采用正交试验法，计算多因素多水平变动下集装箱船舶必要运费率，通过方差分析判断各因素间发生交互作用，以及对必要运费率的影响，区分出主要影响因素和次要影响因素，对集装箱船舶经济性进行研究。

1 单船运输经济性计算模型

衡量船型优劣的经济指标有必要运费率、净现值、内部收益率、投资回收期等，各指标从不同方面反映投资效果和船型差别。必要运费率(required freight rate，RFR)代表船舶最低运输成本，可以更直观地反映出单船运输经济性，本文选择必要运费率作为衡量指标。

必要运费率是一种动态成本计算方法，考虑到不同集装箱船型的新船价格、航次载箱量、燃油消耗量、在港时间等因素，计算出每单位集装箱的运费。

RFR=[TC-C2+P·(A/P,i,n)-P·r·(A/F,i,n)]/TQ。

(1)

式中：TC是集装箱船舶年总运营成本，TC=C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9，C1是船员年工资，C2是年折旧费，C3是年修理费，C4是年保险费，C5是年燃料费，C6是年润料费，C7是年物料费，C8是年港口使费，C9是年管理费；P是单船价格，假设在船舶营运期初一次性支付；r是残值率；i是折现率；n是折旧年限；TQ是单船年运箱量；A/P表示资本回收系数；A/F是偿债基金系数。

船舶各项参数与必要运费率之间的关系如图1所示：

2 模型应用

2.1 参数取值说明

由于港口设施、水深以及航道条件的限制，且考虑货运量的需要，目前18 000 TEU以上型船全部投放于亚欧航线。为使不同类型集装箱船舶运营数据具有可比性，选择典型航线、典型港口进行分析,航线挂靠顺序为上海-宁波-盐田-丹绒帕拉帕斯-菲利克斯托-鹿特丹。

1)船舶造价 新船价格随市场供求关系变化而变化，且远东-北欧航线运营船舶都是10 000 TEU以上的船型，因此本文选取Clarksons公布的2011—2017年10 000 TEU、13 000 TEU、16 000 TEU船型单船造价平均值作为新船价格。20 000 TEU型船2016年刚投入运营，根据市场价进行估算。

2)船员工资 随着船舶管理和船员管理系统化日趋成熟，班轮公司在不断精简人员的同时，对规模不一的集装箱船舶基本都配置相同数量的船员。根据航运信息网《2017年1—12月船员工资行情参考》，将各种船员配置数量综合加权，取人均年工资37 400美元，每艘船配置22人。

3)燃油费用 燃油成本分为航行时的燃油成本和在港发生的燃油成本两个部分。船舶在航行时除非有特殊规定，一般燃烧重油；停泊港口时则需燃烧轻油。远东北欧航线船舶一般在新加坡补充燃料油，根据Clarksons公布的新加坡IFO380和MDO油料价格，取2015—2017年IFO380平均值450美元/t，MDO平均值683美元/t。

4)在港时间 船舶在港时间包括装卸时间及进出港时间。集装箱船舶运行时刻表一般把在港时间压缩到最低限度，在港时间的长短直接影响船期及船舶周转，这对超大型集装箱船尤为关键。集装箱码头不同等级泊位配备装卸机械的数量和性能不同，装卸效率也存在很大差异。此外船舶进出港时间容易受到一些不可控因素影响，难以进行准确计算。因此本文根据港口实际调研数据取值。

5)燃油日消耗量 船舶在不同航速下油耗差异较大。近年来航运市场不景气，船公司为节省成本，一般采用经济航速，以减少燃油消耗。为便于比较，统一采用航速20 kn时各船型对应的燃油日消耗量。

6)其他 根据交通运输部颁布的《海船船龄标准》，取集装箱船舶折旧年限25年，残值率5%；根据当前央行发布的中长期利率，取折现率6%；查询Netpas软件得知航线距离10 878 n mile；根据该航线当前货源情况，假设船舶年营运时间340 d，载箱率80%。

中国上海至荷兰鹿特丹航线不同类型集装箱船技术经济参数见表1。数据资料由船公司实地调研获得。

表1 不同类型集装箱船技术经济参数

2.2 模型计算结果

根据以上数据，得出不同类型集装箱船的必要运费率(RFR)，见表2。

表2 不同类型集装箱船必要运费率

从表2可以看出：随着集装箱船舶载箱量的增加，船舶必要运费率(RFR)降低，亚欧航线上20 000 TEU型集装箱船的运输成本最低。与20 000 TEU型船相比，16 000 TEU型船的必要运费率高8.8%，13 000 TEU型船的必要运费率高15.3%，10 000 TEU型船高24.1%。因此该航线使用20 000 TEU型集装箱船经济性最优。

3 正交试验设计

由于航运市场存在明显的波动性，不同市场情况下某些因素的波动会引起RFR的变化。由于单因素敏感性分析的局限性，使其不能反映航运市场变动对必要运费率的真实影响，结论可靠性差。因此为准确研究RFR受市场因素变化的影响，本文引用正交试验设计方法(orthogonal experimental design，OED)，具体步骤如下。

1)选择评价指标、因素和水平。以必要运费率作为评价指标，选用船舶价格(A)、船员工资(B)、燃油价格(C)、载箱率(D)和在港时间(E)为分析因素，根据船舶实际运输和市场因素变动的可能范围，每个因素均取5水平(j=1,2,…,5；如Aj表示因素A的第j种水平)，分别为：110%，105%，100%，95%，90%。

2)选择正交表。由于各实验处理只有一种观测值，且各因素的自由度之和为5×(5-1)=20,故选取L25(56)正交表。为了更好地减少系统误差，船舶价格因素水平值顺序采取随机排列，其他因素水平值由高到低排列，误差由空列来估计。

3)计算正交表。将正交表各行对应的各因素水平值带入必要运费率计算公式，结果见表3。

表3 基于正交试验法的试验计划表

说明：T1，…，T5，分别表示各因素同一水平试验指标之和；AVG.T1，…，AVG.T5，分别表示各因素同一水平试验指标平均数；极差为各因素不同水平下试验指标平均数间的最大差值

Notes：T1,…,T5indicates the total number of test index of various factors at the same level;AVG.T1,…,AVG.T5indicates the average number of test index of various factors at the same level;Range is the maximum difference of test index average number at different levels

从表3可以看出，空列极差值明显小于各因素极差值，且很小，说明空列各水平值下的RFR平均值接近常数。为分析各因素间发生交互作用的影响程度，将RFR值序号与正交试验空列偏移值序号进行排序比较，见图2。

从图2可看出，正交试验计算的RFR由低到高的序号排列与空列偏移值由低到高的序号排列完全吻合，说明了因素间存在交互作用的影响极小，试验结果精确。虽然从各因素极差值可看出因素影响情况，但为了使分析结论更加严谨，引用方差值定量分析各因素对评价指标影响程度。

4)方差分析。从经济评价的角度，选取显著性水平0.05和0.01，根据表3正交试验的计算结果，进行RFR方差分析，如表4所示。

表4 必要运费率方差分析表

注：F(0.05)=6.390 0；F(0.01)=16.000 0

根据表4可以看出，载箱率在显著性水平0.05和0.01下显著性最强，说明RFR对载箱率变动最敏感，因为载箱率的较小变动可导致超大型集装箱船载箱量发生较大变化，而成本变动却很小；燃油价格显著性次之，因为船舶燃油成本在总成本中所占比例较高，达到40%～60%；船舶价格显著性适中，因为随着船价的上升，船舶折旧费、修理费、保险费等在总成本中的比例线性增加；在港时间显著性一般，由于亚欧航线的航程较长，航次时间约55 d，在港时间相对航行时间比例较小，其变动对年总成本影响较低；船员工资仅在0.05显著性水平下接近显著，说明RFR对船员工资敏感性很低，因为船员工资并不随船舶载质量的增加而增加，随着船舶大型化，船员工资在总成本中比例减少，影响十分微弱。

表5 极差分析表Tab.5 Range analysis自由度Freedom秩次距(K)RankSSR0.050.01LSR0.050.012422.923.961.351.8333.074.131.421.9143.164.241.461.9653.234.321.492.00

由表4和表5可知，燃油价格和载箱率两因素各水平间平均RFR差异极显著，船舶价格各水平间平均RFR基本都呈显著性。其中，A2，C1，D5，E1与各自水平间差异最显著，即船舶价格增加10%，燃油价格增加10%，载箱率减少10%，在港时间增加10%对RFR影响最明显。因此船公司应着力提高船舶装载率，节省燃油成本，控制运营成本，并尽可能在船价合理的时候购入新船，减少船舶在港时间，加快船舶周转速度，提高企业经济效益。

4 结论

本文通过单船经济性计算模型和正交分析法，分析了亚欧航线集装箱船的经济性，得出以下结论和建议。

1)亚欧航线上20 000 TEU型超大集装箱船的单位运输成本最低，经济性最佳，受利益驱动，越来越多的班轮公司计划将超大型集装箱船投入到亚欧航线上，船舶大型化趋势无法避免。

2)载箱率是影响班轮公司成本的关键因素。超大型集装箱船规模经济的实现是以高载箱率为基础的，货源不足会造成超大型集装箱船较大程度的亏载，降低船舶的规模经济,因此班轮公司需努力开拓适箱货源量。

3)在燃油价格保持高位的今天，面对国际海事组织(IMO)对船舶硫氧化物和碳排放的严格限制，航运企业可通过采用更加节能环保的新设备，提高技术水平等方法提高燃油使用率，降低燃油成本，使超大型船舶的经济性得到更好地发挥，这也切合当前低碳环保可持续发展的经济模式。

4)船价也会影响船舶的经济性。航运企业应洞悉市场变化，选择最佳的船舶投资时机，在航运市场衰退而船价也衰减的时候以优惠的价格订造新船，既能节省投资费用，又能提高自身竞争力。

5)由于船舶越大，在港时间越长，成本也随之增加，因此超大型集装箱船舶的规模经济效益能否实现主要取决于海上航行时间与在港停泊时间的比例。船公司应合理进行配积载，港口应加强现场管理，制定有效的作业计划，全面提高装卸效率，缩短船舶在港停泊时间，使船舶的规模经济得以正常发挥。