基于生態(tài)效益的港口主導貨種選擇

俞靈+真虹

摘要：為研究基于生態(tài)效益的港口主導貨種選擇問題，在傳統(tǒng)決策指標“產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度”“發(fā)展前景”和“經(jīng)濟效益”的基礎上，考慮兩個關鍵的生態(tài)指標“資源”和“環(huán)境”。用最大熵原理構建面向生態(tài)效益的多目標規(guī)劃模型，定量分析選擇港口的主導貨種。通過中國廈門港的實際案例對模型進行驗算，結果表明，集裝箱和郵船是廈門港未來的主導貨種（客源）。該算例說明本文的模型正確合理。

關鍵詞： 生態(tài)效益； 最大熵原理； 港口規(guī)劃； 主導貨種選擇

中圖分類號： U691.71 文獻標志碼： 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

改革開放以來，中國國民經(jīng)濟快速發(fā)展、對外開放深入推進，港口也實現(xiàn)了跨越式發(fā)展和歷史性巨變。然而，隨著國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展進入深刻變革新階段，港口運輸需求增速放緩，新的矛盾開始凸現(xiàn)，突出表現(xiàn)為港口能力過剩、資源利用不足、港城矛盾加劇、新業(yè)態(tài)培養(yǎng)不足等。港口發(fā)展的目標從“大干快上”轉變?yōu)橹v究質量和效益，生態(tài)型（資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟效益好）港口的規(guī)劃建設成為當前經(jīng)濟形勢下新的任務。從資源、環(huán)境、經(jīng)濟效益的角度對港口主導貨種進行選擇是建設生態(tài)型港口的重要步驟。

以往港口主導貨種的研究是歸類在港口貨種結構研究的領域中的。這類研究往往是對貨種結構的發(fā)展和變化規(guī)律進行分析和歸納，進而對港口、產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向提出建議。國外研究起步很早，如：KENYON[1]從影響港口競爭的一系列因素（港口腹地貨種需求、交通通達性和技術進步等）入手，對美國主要港口的貨種結構和智能地位進行了優(yōu)化；JANSSON等[2]應用廣義混合整數(shù)規(guī)劃方法對尼日利亞21個港口的分貨類總運輸成本最小化及各港最佳貨種運量分配進行了研究。國內(nèi)的研究有：陳春芳[3]、金一等[4]、吳橋[5]分別以長三角港口、中國港口和浙江省港口的貨種結構作為研究對象，分析和總結各貨種在港口內(nèi)部的分布、發(fā)展情況，最后得出在港口體系中各貨種發(fā)展的策略；曹有揮等[6]對港口的“貨種區(qū)位商”進行了測算，并利用港口分工系數(shù)、R型因子等分析技術等，對長江下游港口體系職能的優(yōu)化調整進行了探討。此外，也有研究從貨種結構的分析和預測入手，對地區(qū)和公司的業(yè)務進行優(yōu)化指導，如：商志宇[7]、閆力君[8]、左佳[9]從各貨種的經(jīng)濟效益、發(fā)展前景等方面入手，對企業(yè)和地區(qū)的港口貨運結構提出了優(yōu)化方案。

上述文獻為港口貨種的規(guī)劃和研究提供了較好的基礎，但考慮的視角仍然是傳統(tǒng)的大工業(yè)、大港口，對于發(fā)揮港口的生態(tài)效益考慮不足，即：與城市發(fā)展有關的資源占用、環(huán)境影響等因素沒有系統(tǒng)地反映在以往的研究中。從港口城市的視角看，不同的貨種所占用的資源和產(chǎn)生的效益不同，由于生態(tài)效益不同，港口對各貨種的需求也不同。城市發(fā)展到一定的階段時，將傾向于把生態(tài)效益好的、與產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度高的貨種作為港口的主導貨種；那些效益一般，卻占用了大量資源、帶來污染和擁堵的貨種就會被取消和轉移?；诖?，本文嘗試在傳統(tǒng)決策目標（經(jīng)濟效益、發(fā)展前景、產(chǎn)業(yè)關聯(lián)）的基礎上，把生態(tài)效益這一全新的維度納入港口主導貨種規(guī)劃體系中綜合考慮，并建立相應的優(yōu)化模型進行求解。

1 面向生態(tài)效益的港口貨種選擇指標體系的構建 港口貨物可以分為本地貨和中轉貨，前者為本地的產(chǎn)業(yè)服務，后者為其他城市產(chǎn)業(yè)服務。前者對本地區(qū)的“貢獻度”較大，而后者對本地區(qū)的“貢獻度”相對較小。以煤炭為例：如果是本地電廠所需煤炭，那么在規(guī)劃時一定要重點考慮，因為它關聯(lián)的產(chǎn)業(yè)很廣；如果是中轉的煤炭，那么它對港口所屬城市的影響就比較小，其效益主要體現(xiàn)在港口運輸業(yè)本身。因此，在貨種方面，要區(qū)分本地貨和中轉貨兩類。

在橫向評價指標方面，傳統(tǒng)的經(jīng)濟效益、發(fā)展前景、就業(yè)指標仍需考慮，資源節(jié)約、環(huán)境友好、產(chǎn)業(yè)關聯(lián)等3個指標是面向生態(tài)效益的港口貨種選擇需要新考慮的。

1.1 資源指標

港口行業(yè)占用的資源主要有土地、岸線、能源等，對港口城市而言，土地和岸線資源是最主要的。一般來說，由于陸域縱深有一定的規(guī)律，港口岸線占用與土地占用呈正相關關系。港區(qū)土地是目前很多城市關注的重點。因此，本文用單位面積土地產(chǎn)值來反映資源節(jié)約情況，即：單位面積土地產(chǎn)值越高，這類貨種的資源利用程度越好。指標計算公式為ci=YiSiendprint

（1）式中：Yi為i貨種的年產(chǎn)值；Si為i貨種占用的港口土地面積。

1.2 環(huán)境指標

廢物排放量是環(huán)境指標中的重要衡量指標，受到港口發(fā)展水平、貨種結構、裝卸工藝及設備水平、設計規(guī)范、環(huán)境法規(guī)等多種因素的影響。港口的排放主要是氣體排放，這與能耗有一定的關聯(lián)。[10-11]CO2排放占總排放的80%以上。因此，本文用單位CO2排放產(chǎn)值作為環(huán)境評價的指標，即：單位CO2排放量的產(chǎn)值越高，這種貨種的環(huán)保效益越好。指標計算公式為ei=YiPi

（2）式中：Pi為i貨種的年CO2排放量。

1.3 產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度指標

港口主導貨種應該具有引導產(chǎn)業(yè)發(fā)展的功能，對城市而言要有間接和波及貢獻。[12-14]本地貨對城市相關產(chǎn)業(yè)具有連鎖和波及的作用，一個貨種的發(fā)展會影響相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會影響更多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如此一環(huán)套一環(huán)。產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度大小，用產(chǎn)業(yè)影響力因數(shù)來計算。該因數(shù)越大，該貨種對其他產(chǎn)業(yè)的影響就越大，該貨種越應被重點考慮。

3 實證分析

3.1 案例基本信息

廈門港是我國沿海主要港口和集裝箱干線港之一，是大陸對臺灣“三通”的主要口岸。隨著腹地經(jīng)濟貿(mào)易的較快發(fā)展，廈門港貨物吞吐量由2005年的4 770萬t增長到2015年的2.1億t，年均增速達到16%。廈門港貨運主要分布在東渡、海滄和招銀等港區(qū)。但廈門城市內(nèi)部區(qū)域間發(fā)展相對不平衡，本島的經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、城區(qū)拓展和基礎設施分布過重過密，島外則過輕過緩。因此，廈門港未來的發(fā)展目標就是要疏解本島，向海灣地區(qū)推進，繼續(xù)發(fā)揮港口在促進城市總體功能拓展和空間布局優(yōu)化調整中的先導性作用。因此，選擇哪些貨種作為未來的主導貨種至關重要。

從貨種結構看，煤炭、金屬礦石、石油天然氣及制品和集裝箱是傳統(tǒng)港口運輸?shù)?大貨類，也是廈門港目前主要的貨種，未來的規(guī)劃重點也應該在這幾個貨種中。因此，在貨運方面，本文就以這4個貨類為例來進行測算。此外，廈門近年來還有一個港口運輸業(yè)態(tài)發(fā)展迅猛，那就是郵船。

按照上文所述，4大貨類可以分為本地貨和中轉貨，而郵船旅客作為單獨一項參與評價，各指標值根據(jù)貨種、港口布局形態(tài)以及裝卸工藝的不同而各不相同。本文綜合參考了《廈門港統(tǒng)計年鑒》《廈門各類型碼頭工程的可行性研究報告》《廈門港總體規(guī)劃》《廈門市投入產(chǎn)出表》《廈門港經(jīng)濟貢獻度研究報告》等資料，按照第1節(jié)中的計算式計算出各指標值，見表1。

需要說明的是：根據(jù)極大熵原理來測算權重，需要在之前對各指標有一個排序。港口作為一個交通基礎設施項目，對產(chǎn)業(yè)的引導是最重要的。此外，有一些不為本地服務的貨種，僅收取部分中轉費用，卻要付出高昂的土地成本，從資源利用上來看并不合理。其次，由港口運輸產(chǎn)生排放的主要是卡車、門機、岸橋、場地設備等，隨著“油改電”的推進，排放會大幅下降，因此港口運輸業(yè)排放不是未來需要重點考量的因素。最后，港口項目本身的經(jīng)濟效益一般都比較低，各地發(fā)展港口主要是看中關聯(lián)的產(chǎn)業(yè)，因此，港口項目本身的經(jīng)濟效益也不是考量的重點?；诖?，本文所建立的指標體系中評價指標按權重由高到低依次排序為：產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度、資源、發(fā)展前景、就業(yè)、經(jīng)濟效益、環(huán)保。

3.2 主導貨種選擇

（1）用P1，P2，P3，P4，P5，P6分別表示單位面積土地產(chǎn)值、單位CO2排放產(chǎn)值、產(chǎn)業(yè)影響力因數(shù)、技術進步對產(chǎn)值增長的貢獻、勞動資金產(chǎn)出率、單位面積土地就業(yè)人數(shù)指標，構建初始指標矩陣A，在對A進行擴展后可以得到擴展矩陣A′：

（2）把A′做“當量化”處理，可以得到矩陣R′：

（3）將矩陣R′中的數(shù)據(jù)代入式（18）中，并給δ分別賦上0.2，0.4，0.6和0.8等4個值，可以得到4組不同的權重結果。

根據(jù)上文的分析，比較理想的指標權重排序方案如下：w3>w1>w4>w6>w5>w2，選取4組賦權策略中最好的1組，即：取δ=0.4時，W=（0.323 3，0.059 5，0.350 2，0.172 0，0.081 8，0.013 2）。

（4）根據(jù)第i個方案的最終評價值計算式Ui=mj=1（wjrij），可以得到各指標的最終評價值為（U1，U2，…，U9）=（0.95，0.40，0.91，0.69，1.15，0.88，1.65，1.18，1.20）。因此，各貨種的排序：本地集裝箱郵船旅客中轉集裝箱本地油品本地煤炭本地礦石中轉油品中轉礦石中轉煤炭。

3.3 結果分析

根據(jù)廈門港案例的計算結果，可以得出以下結論：

（1）對廈門港而言，集裝箱和郵船是未來發(fā)展的重點。相比于其他貨種，這兩種貨在占用資源差距不大的情況下，與本地的產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度更大，對當?shù)氐慕?jīng)濟貢獻更大，且更有發(fā)展前景，而煤炭、礦石的生態(tài)效益要相對差一些。當然，煤炭是本地電廠所需的，是不可或缺的貨種，這點從本地煤炭的得分中可以看出，與集裝箱的差距不大。總體來看，模型的評價指標體系比較合理，計算結果也比較理想。

（2）從業(yè)務類型來看，廈門港的本地貨比中轉貨生態(tài)效益更好。對于廈門港來說，投入差不多的土地和環(huán)境容量，本地貨能拉動更多的產(chǎn)業(yè)，從而帶來更多的稅收和就業(yè)崗位，所以在島內(nèi)東渡港區(qū)土地資源有限的情況下，要優(yōu)先考慮本地貨運的發(fā)展。

（3）對廈門港而言，生態(tài)指標中最為關鍵的是土地資源。港口運輸由于排放較小，環(huán)保指標相對不重要，而貨種的產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度和發(fā)展前景相對重要。

（4）廈門港在未來規(guī)劃時，要把集裝箱布局作為重點，利用東渡港區(qū)逐步搬遷的契機，整體規(guī)劃、合理布局，要留有足夠的發(fā)展空間。郵船業(yè)務可結合東渡港區(qū)0～4#泊位改造工程進行，并加強郵船城配套建設?？筛鶕?jù)本地電力和其他耗煤產(chǎn)業(yè)的需要為煤炭適度預留一些岸線，不建議把鐵礦石列在本地服務的岸線規(guī)劃中。干散貨中轉方面，結合海滄7#泊位的轉型，兼顧煤炭和礦石作業(yè)，逐步將干散貨中轉業(yè)務轉移到后石等港區(qū)?？蔀橛推愤\輸留一定的空間，但應遠離島內(nèi)。endprint

4 結 論

在港口規(guī)劃中，主導貨類的規(guī)劃是一項重要的前期工作，是港口功能布局設計、平面方案設計、工程設計的基礎。目前，貨種的規(guī)劃主要通過吞吐量的預測來進行。但隨著港口城市發(fā)展進入新的階段，港口貨運已經(jīng)從“招商引貨”發(fā)展為“招商選貨”，而對于資源占用頗多而效益產(chǎn)出較小的貨種，在規(guī)劃時就需要壓縮了。

本文從生態(tài)效益的視角入手，在總結了主導貨種選擇的傳統(tǒng)方法基礎上，融入資源和環(huán)境指標，并基于最大熵原理對整個評價體系進行多目標規(guī)劃建模，用定量的方法選擇港口的主導貨種，最后通過廈門港的案例驗證了模型的適用性。

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（編輯 賈裙平）endprint