中国沿海港口吞吐量增长演变研究

中国沿海港口吞吐量增长演变研究——基于Logistic模型的分析

徐兰燕

港口作为国民经济的重要基础产业，其发展受经济和贸易的影响。改革开放以来，特别是加入W TO后，伴随着经济、对外贸易的快速增长和工业化进程的加快，我国沿海港口吞吐量呈现出高速增长态势。如今，我国沿海港口呈现了基础设施规模不断扩大、生产能力显著增强，港口布局日趋合理、结构不断优化升级，服务能力和水平明显提高的良好局面。未来随着中国经济结构的调整，沿海港口吞吐量的增长趋势必将会发生变化。因此，对于沿海港口的增长演变趋势应该具有前瞻性，避免港口的盲目扩建和资源的闲置。

本研究先从理论上给出港口吞吐量应遵循的增长规律，然后分析了我国沿海港口吞吐量增长现状，接着根据增长规律所呈现的特点，选取Logistic模型对我国沿海港口吞吐量增长进行模拟演化，最后根据所得到的结果，为港口发展提供相应的对策建议。

一、运输经济学相关理论

运输经济学的发展从经济学上阐述了交通运输与经济发展之间的辩证关系，而港口由于其本身的特性，成为了交通运输业的一个重要组成部分，因此港口的发展应遵循运输经济学的相关理论。本部分对交通运输与经济发展关系的相关理论进行梳理的基础上，揭示运输需求的增长规律，对研究港口吞吐量的增长规律有一定的借鉴意义。

（一）运输与经济发展的基本关系

运输从市场经济的角度来看，由供给和需求两大部分构成。从总量上来看，供给与需求的关系就是运输系统与经济系统的关系，运输需求来自于经济和社会的发展。从运输经济学的观点来看，社会经济系统是运输服务的需求方，运输系统是供给方，运输市场上运输服务平衡的结果表现为运输网络中人与物移动的运输模式，其中需求方、供给方与运输模式三者之间相互影响相互制约。

在一定时期内，运输服务的供需双方之间能达成短期的动态均衡。需求方（社会经济系统）与供给方（运输系统）共同决定运输模式，而运输模式通过所提供的服务以及在提供这些服务时所消耗的资源逐渐使社会经济系统发生变化。但是随着时间的推移以及经济规模的扩大，运输需求及运输设施的质量和数量都会发生变化。

（二）货物运输需求的增长规律

货物运输需求的增长规律是指货运需求随着时间的推移受不断发展的经济系统的影响而呈现出来的一定规律性的演变趋势。从近代工业和近代运输业的发展历程来看，在不同时期运输需求增长呈现不同的特点。将经济发展分为4个时期，分别研究这4个时期的运输需求增长。

1.轻工业占主导地位时期

在这个时期，近代工业刚开始起步，劳动密集型产业轻纺工业在国民经济中占主导地位；同时也出现了为轻纺工业服务的煤、铁业等，但工业布局偏重于区位有利的江河海附近；近代运输业开始出现，布局也偏重于部分地区。这一阶段，运输需求增长主要表现为数量型增长，其中在货物运输需求增长方面表现为增长率高但增长量不大。^[1]

2.重工业占主导地位时期

在这一时期，加速发展的重化工业逐渐代替轻纺工业成为国民经济的支柱产业。伴随着重化工业的发展，矿产资源得到大规模开发，形成产业集聚区，产业布局迅速展开，区域间的差距逐渐扩大。伴随着重化工业的发展，运输网络迅速扩张。此时，运输需求增长也表现为数量型增长，其中在货物运输需求增长方面表现为不管是增长率还是增长量都大幅度提高，以能源和原材料及资本密集型产品运输为主。

3.加工制造业占主导地位时期

这一发展时期，重化工业发展趋于成熟，步入低速成长期，并逐渐沦为“夕阳产业”，而同时加工制造业迅速发展，成为国民经济的支柱产业，并且逐渐向精加工、深加工阶段发展，产业结构开始向技术密集型产业为主过渡。运输方式出现革命性变化，公路和航空运输

迅速崛起，并逐渐形成了综合运输体系。此时，运输需求增长开始由数量型增长向质量型增长转变，其中在货物运输需求增长方面表现为增长率和增长量都进入低速期，但集装箱运输需求迅速增加。

4.高新技术产业占主导地位时期

在这一时期，经济发展逐步进入高技术和信息化时代，电子计算机，现代邮电通信及信息产业迅速发展，成为国民经济的主导产业，大量取代了运输业的位移动能。各种运输方式相互协作，综合运输体系不断完善，运输业的技术水平也大为提高。此时表现在运输需求方面的特点为以质量型增长为主，其中货物运输需求方面表现为大宗货增长缓慢且出现停滞，信息产品等高附加值货物运输需求量迅速增加，货物运输对速度和“门对门”等高质量服务提出了更高的要求。

从这部分研究中发现，货物运输需求增长呈现以下规律：增长率高但增长量少→增长率和增长量高速发展→增长量和增长率低速发展→增长缓慢且出现停滞。而港口作为交通运输一个重要组成部分，港口吞吐量的大小反映的就是货物运输需求，因此港口吞吐量的增长也应遵循以上规律，且增长趋势可用“S”型曲线表示。

二、我国沿海港口吞吐量增长现状

（一）中国港口吞吐量总体增长状况

从新中国成立初期到现在，我国港口不管是在硬件设施还是软件设施都实现了快速的提升，这在很大程度上促进了港口吞吐量的快速增长。特别是进入21世纪以来，在GDP、对外贸易快速增长和重化工业发展的推动下，我国沿海港口货物吞吐量呈现出快速增长态势。2000年至今，根据对中国水运发展社会经济背景的定性判断，可以将中国港口发展分为两个阶段。首先是战略准备阶段，2000年到2004年。从图1可以看出，继2000年以来我国沿海港口货物吞吐量表现出指数增长，从2000年至2004年，年均递增达18. 5%。2004年全国港口完成货物吞吐量41. 72亿吨（其中外贸货物吞吐量11. 55亿吨），比上年增长26. 6%，其中沿海港口完成25. 38亿吨，增长23%，内河港口完成16. 34亿吨，增长32. 5%。并在此期间形成了8个吞吐量超亿吨的港口，上海港、宁波港、广州港和天津港等4个港口吞吐量超过2亿吨，进入世界港口吞吐量前10位。该阶段，港口货物吞吐量的发展取得了显著进展。

图1　中国沿海港口货物吞吐量

图2　中国沿海港口货物吞吐量增长率

2005—2010年为中国港口发展的战略框架阶段。由图2得，2004年中国沿海港口货物吞吐量增长出现了转折，增长速度达到最高值22. 3%后开始下降，2005年、2006年、2007年分别为20%、16. 9%和13. 4%，2008年和2009年由于受全球金融危机的影响，增长率为10. 7%。但到2010年，在经贸快速增长的推动下，中国沿海港口得到了快速发展。2010年全国港口完成货物吞吐量89. 32亿吨，比上年增长16. 7%，增速比上年加快7. 6个百分点，其中沿海港口完成56. 45亿吨，内河港口完成32. 88亿吨，比上年分别增长15. 8%和18. 1%。全国货物吞吐量超过亿吨的港口增加到22个，其中沿海亿吨港口16个，内河亿吨港口6个。在世界港口吞吐量前10位中中国港口占具6位，分别是上海港、宁波港、广州港、天津港、青岛港和香港港，其中上海港货物吞吐量达到537百万吨，位居世界第一。

（二）主要货类增长特点及现状

中国港口集装箱吞吐量实现快速增长。经过50多年的建设，中国港口迅速发展，目前来看，集装箱货物进出口仍然是港口发展的主要力量。由于经济、对外贸易快速增长，货物以及运输结构调整，集装箱化率提高三大因素的共同推动，中国沿海集装箱吞吐量一直呈现快速增长的态势（见图3），持续保持25%左右的增幅。2010年集装箱吞吐量已超过金融危机前的水平，实现快速增长。全国港口共完成集装箱吞吐量1. 46亿TEU，比上年增长19. 4%，与金融危机之前的高峰年份2007年、2008年相比，分别增长27. 7%和13. 9%。其中沿海港口完成1. 31亿TEU，比上年增长19. 3%；内河港口完成1468万TEU，比上年增长20. 3%。集装箱吞吐量超过100万TEU的港口由上年的16个增加到18个。上海港更是首次以2909. 9万标箱的成绩超越新加坡2843. 08万标箱，成为世界集装箱吞吐量第一大港。

图3　中国港口集装箱吞吐量

煤炭、石油和金属矿石等主要货类沿海港口吞吐量继续较快增长。从图4可以看出，进入21世纪以来，煤炭、石油和金属矿石这三类货物的沿海港口吞吐量均表现出指数增长，年均增长率分别达到14. 1%、12%、20. 8%。2010年全国规模以上港口全年完成货物吞吐量81. 02亿吨，比上年增长16. 2%。其中，完成煤炭及制品吞吐量16. 46亿吨，石油、天然气及制品吞吐量7. 12亿吨，金属矿石吞吐量12. 63亿吨，比上年分别增长24. 4%、14. 4%和11. 1%。在工业生产和人民生活提高对能源需求进一步增长的情况下，煤炭、石油和金属矿石的吞吐量将会继续增加。

通过对1980年以来中国港口吞吐量的研究得到，我国港口吞吐量一直保持着较高的增长速度。特别是进入21世纪后，中国港口集装箱吞吐量有了快速的飞跃，在全世界排名中都名列前茅。随着中国工业化进程的发展，在今后几年港口吞吐量的增长还将维持在较高的水平。

图4　煤炭、石油和金属矿石沿海港口吞吐量

三、中国港口吞吐量增长的Logistic模型

在预测模型中，Logistic增长模型长被用来表述有界增长的现象，生动地刻画了“S”型曲线。因此，本文采用Logistic模型对我国沿海港口吞吐量进行趋势预测。

（一）Logistic模型的建立

设Z（t）为在时刻t中国的沿海港口吞吐量，将其作为描述港口吞吐量增长过程中的状态变量。假定港口吞吐量的增长速度与其演变过程中的状态变量Z呈正比，但是随着演变接近于增长速度的极限，增速又会减弱，趋于0。因此，港口吞吐量的演变轨迹可以用数学模型来表示，表达式为：

式中，k为港口吞吐量增长速度系数；A为港口吞吐量增长上限。经过计算，得到Logistic模型的解的形式如下：

式中，Z为待测指标，t为时间，k为增长率，B＝（A/Y0- 1）ekt0（其中Z0＝Z（t0），为Z的初始值）。

（二）Logistic模型的分析

从数学上看，式（1）表示港口吞吐量在任一时刻的增长速度，式（2）表示随着时间的推移，港口吞吐量增长的动态演变方程。通过求导可得，这两个式子所描绘的曲线之间存在的关系及状态特征，如图5所示。

图5　沿海港口吞吐量增长的演化曲线

从图5得，港口吞吐量增长演化过程可以分为四个阶段：第一个阶段为0＜t＜t1，虽然港口吞吐量增长量很小，但其增长速度很快，呈指数型增长；第二阶段为t1＜t＜t*，该阶段不管是港口吞吐量增长量还是增长速度都快速增长，总体上表现为线性增长；第三阶段为t*＜t＜t2，港口吞吐量增长量继续增加，但其增长速度呈下降趋势，增长性质还是表现为准线性；第四阶段为t2＜t＜＋∞，港口吞吐量增长速度继续递减，使得增长量越来越小，最后使港口吞吐量趋近于一个极限值。因此通过分析可知，第一、第二阶段为港口吞吐量的高速增长阶段，第三阶段为由高速增长向低速增长的过渡阶段，第四阶段为缓慢低速增长阶段，最后停止增长。

（三）模型参数的估计

本文采用1990年到2010年的中国沿海港口吞吐量数据（亿吨）作为模型创建样本，用以预测2011年至2050年的中国港口吞吐量。由于即使所建立的模型精确度非常高，准确确定参数的初始值也是非常重要的。因为合适的初始值的设置，不仅可以保证正常、迅速地收敛，同时还能避免解决方案范围的缩小。^[2]本研究采用MATLAB软件来编程计算式（2）中的参数A、B、k，得参数A＝98. 7，B＝19. 4，k＝0. 1558，而且拟合优度为0. 99，说明拟合效果很好。于是得到中国港口吞吐量增长演变的Logistic方程：

式中，t表示年份，Zt表示港口吞吐量增长的离散变量。

（四）中国港口吞吐量增长演变模型结果分析

通过绘制t- Zt曲线，将我国港口吞吐量增长的观测值和Logistic计算值描绘在同一坐标中，可以看出曲线匹配的效果很好，见图6。通过对该图的分析，我们可以得到以下结论：

第一，中国港口吞吐量增长演变遵循Logistic增长规律，演变过程中，初期和后期的增长较慢，中期增长速度最高，最终达到了一个极限值。中国港口吞吐量达到极限值的时间大概在2030—2050年间，在极值点附近将会是中国港口发展的变革期。

第二，目前我国港口发展已经经历了第一个阶段，正处于第二个阶段的末期，即我国港口吞吐量正处于高速增长阶段，但其增长速度马上要面临下降阶段，意味着我国港口吞吐量高速增长将要结束。

第三，对照图5来看，我国港口发展所要经历的第三个阶段大约为2015—2030年，第四阶段为2030—2050年，因此通过我国港口吞吐量增长的Logistic模型判定，我国港口吞吐量由高速向低速转变的时间段为2015—2030年。

图6　中国港口吞吐量及其演变模型预测值

四、结论及对策建议

通过我国沿海港口吞吐量现状的分析得到，我国沿海港口吞吐量正处于高速增长期，这与Logistic模型所模拟的结果相同，即目前我国港口处于第二发展阶段，港口吞吐量呈线性增长趋势。这一现象已经诱发了国内建设港口的热潮，新建港口大规模扩大。但根据本文的分析，我国港口吞吐量增长马上要进入第三阶段，即增速减缓阶段，因此控制港口建设规模，促进港口转变升级显得十分重要。本文针对未来的港口发展趋势，提出以下几点对策建议。

（一）注重港口内涵式发展

近年来，我国沿海各地对于建设新码头的热潮异常高涨，码头等基础设施规模明显扩大，但是未来我国沿海港口货物吞吐量将结束高速增长，这就意味着未来我国沿海地区港口将面临吞吐能力过剩这一局面。同时，新建码头对配套设施如交通、物流、金融等要求很高，码头分散建设的局面无疑会极大增加配套设施的建设成本，造成资源的闲置和浪费。而且伴随着产业结构的进一步优化升级，港口吞吐量也将出现结构性变化，未来天然气、滚装汽车、液体化工等货类将成为港口新兴增长点，需要加强对新兴货类设施的规划和建设。因此，国家应该出台相关的政策，对沿海地区要加强新建码头的控制，同时必须加强对现有码头的技术改造，提高对新货种和新船型的适应能力，对现有港口资源进行挖潜，走内涵式开发的道路。

（二）加快港口区域化整合

当前，我国港口建设布局存在着港口个体主张与整体优化的不一致性，沿海港口“同质化”趋势明显，港口间竞争日趋激烈，而实现港口区域化整合是解决这一问题的有效途径。港口区域化整合包括两方面：第一，区域港口集团的横向整合。应按照沿海主要枢纽港的分布地域和特点，整合长三角、珠三角及环渤海地区的港口资源，建立各具特色的港口体系。区域内大中小港口的有效衔接布局、功能互补，专业化合理分工，将有助于提高港口群的竞争力，而且港口群整体功能的不断完善，有助于形成合力强化其服务国际国内的能力。因此，区域港口集团的整合有利于吸引国际货源，提高港口吞吐量。第二，港口与腹地资源的纵向整合。港口提升其服务功能，扩展服务腹地，使得我国港口在传统装卸生产能力的基础上不断靠向临港工业功能、腹地经济带动功能等，延伸其产业链的发展。

（三）提升港口服务向物流化、高端化发展

当今世界经济发展的新要求下，我国港口应加快从数量增长向追求质量和效益提升的发转变，因为当前港口的竞争优势已经由港口的规模和等级逐渐转向港口功能的扩展。而且伴随着我国经济发展方式的转变，高端服务需求及其对港口的增值空间将会不断增大。因此，一方面要加快港口服务的物流化发展。通过加快港口与供应链上下游形成以港口码头为中心的有机整体，构建由多种运输方式构成的集疏运体系，形成供应链各环节的无缝衔接，为用户提供更安全、更快捷的服务。^[3]另一方面要加快港口服务的高端化发展。就是要将港口服务功能向航运金融、航运保险、航运信息等高端航运服务业扩展，增强港口对全球性航运资源的配置和控制。

参考文献

[1]徐萍.“十二五”期我国港口发展趋势分析.综合运输，2010（3）.

[2]陈航，栾维新，王跃伟.港口增长的演化模型与实证分析.港工技术，2009（46）.

[3] Airriess C A.The Spatial Spread of Container Transport in a Developing Regional Economy，Transportation Research，1989（23）.

[4]贾顺平.运输经济学.北京：中国交通出版社，2011.

[5]罗萍.浅析我国沿海港口发展趋势.综合运输，2009（12）.

[6]董江水.应用SPSS软件拟合Logistic曲线研究.金陵科技学院学报，2007 （23）.

[7]张元明.Logistic模型的参数估计.西南农业大学学报（社会科学版），1994 （2）.

作者系宁波大学研究生

【注释】

[1]贾顺平：《运输经济学》，中国交通出版社2011年版。

[2]陈航、栾维新、王跃伟：《港口增长的演化模型与实证分析》，《港工技术》2009年第46期。

[3]罗萍：《浅析我国沿海港口发展趋势》，《综合运输》2009年第12期。