环渤海区域港口效率研究与对比分析

李 冰 李 月

（河北工业大学经济管理学院，天津 300401）

随着经济不断发展以及贸易跨区域化的深入，港口作为客货水路运输的转换节点和海运物流的交汇点，在交通运输体系与国家经济发展中扮演着日益重要的角色。在一直变化的内外部环境中，港口发展会出现磨合适应期，通过对港口效率进行测度，不仅能够更加具体而客观的分析港口发展情况，而且可以通过识别阻碍港口高效发展的关键因素，为有关部门制定相关政策提供依据。作为五大港口群之一的环渤海港口群，不仅位于京津冀协同发展地区，也是 “一带一路”北方港口建设重点，探究环渤海地区港口发展情况，对港口效率进行测算十分必要。

港口效率理论的研究经历了从单指标到多指标再到综合评价3个阶段的发展。最早以单一指标对港口效率进行评价，指标的选取多为港口吞吐量 （Wayne，1988）[1]。 随着研究深入发现单指标衡量港口效率比较片面，于是逐渐进入到多指标效率评价方法阶段 （Tongzon，2001；庞瑞芝和李占平，2005）[2，3]。 在多指标衡量港口效率方法中，不同指标出现的差异性导致无法精确分析港口效率的变动，就对港口效率进行分解，使港口效率的研究进入到综合评价方法阶段 （Cullinane等，2004； 张小蒂和邓娟，2013）[4，5]。

对港口效率研究主要采用参数化方法和非参数化方法。参数化方法包括线性回归法和随机前沿分析法（SFA），非参数化分析法主要是数据包络分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）。 由于港口系统的复杂性和参数分析方法的局限性，目前主要采用非参数研究方法中数据包络分析法进行研究。近几年学者们选择国内主要港口、中韩两国主要集装箱港口、 “一带一路”中的部分港口以及沿海港口为研究对象，运用数据包络分析法对港口效率进行研究 （匡海波和陈树文，2007；鲁渤和汪寿阳，2017；郑兵云和杨宏丰，2021；马赛等，2021； 肖祥鸿和宋炳良，2021）[6-10]，且随着研究深入，不断地将考虑外部环境因素的三阶段DEA模型运用到港口效率测算中 （吕靖和张新放，2018； 高倜鹏等，2020； 杜浩等，2021）[11-13]。

已有文献对港口效率的研究在不断的丰富，但也有需要完善的地方：（1）多数文献仅进行动态效率或者静态效率研究，缺乏动静态效率结合研究；（2）选择研究样本时，多数文献选取的是“一带一路”倡议中提到的港口或者货物吞吐量较大的港口，缺乏对某一区域港口效率的研究；（3）港口研究数据覆盖年份较少，不够全面。

基于以上分析，本文以环渤海地区的12个港口为样本，先运用三阶段DEA模型，求得剔除环境因素之后的港口效率值，再用DEA-Malmquist指数模型测度并分析港口动态效率。

DEA是对多项投入和多项产出的决策单元进行效率测算的一种分析方法。Fried最早提出三阶段DEA效率测度模型，基本原理如图1所示。

图1 三阶段DEA模型原理示意图

式 （6）是指t+1时期相对于t时期的全要素生产率，当M0＞1时，指t+1时期全要素生产率相较于t时期为正增长，当M0＜1时，表示t+1时期全要素生产率相较于t时期为负增长。

本文选取了环渤海地区的大连港、营口港、锦州港、秦皇岛港、黄骅港、唐山港、天津港、烟台港、威海港、青岛港和日照港12个港口作为研究对象。环渤海地区吞吐量主要由这12个港口贡献，选取的研究对象基本涵盖了环渤海地区规模以上的所有港口，能较全面反映环渤海地区港口水平。本文选取的投入指标为码头长度和港口泊位数量，产出指标为港口货物吞吐量和集装箱吞吐量，环境变量主要是腹地进出口贸易额、货物周转量、腹地居民消费水平和年末常驻人口。

数据来源于 《中国港口年鉴》、《城市统计年鉴》、各地区历年的社会发展统计公报及统计局网站等。

运用DEAP2.1软件对2016～2020年我国环渤海地区12个港口效率进行测算分析。由表1可知，2016～2020年环渤海地区港口综合效率均值为0.683，港口平均纯技术效率值为0.770，港口平均规模效率值为0.874。近5年来环渤海地区港口年均综合效率值变化为下降趋势，年均纯技术效率总体也为下降趋势，年均规模效率呈现先增后减的波动趋势。

表1 第一阶段各港口历年效率值

（1）各港口效率差异明显

环渤海地区港口之间效率差距也越来越大。如青岛港每年的综合技术效率、纯技术效率和规模效率均能达到1，此外日照港和黄骅港的效率值在5年间也都能够达到1或者接近效率值1；而威海港在每年的港口效率值排名中均较后，且效率值随时间发展越来越低，2016年综合效率值为0.509，到2020年时已经下降到0.132。部分港口由开始效率有效到效率相对有效甚至是低效率，环渤海区域港口效率值低于0.6的港口数目越来越多，在2016年港口综合效率值低于0.6的只有4个港口，分别是大连港、秦皇岛港、烟台港和威海港，而到2019年时，港口综合效率值低于0.6的港口数目增加到7个，在2020年数目为6个，与2016年相比较，新增综合效率低于0.6的港口分别是丹东港和营口港。

（2）规模报酬分析

在2016～2020年间，环渤海地区多数港口规模报酬呈递增状态，大多数港口能够增加对港口各方面的投入扩大运营规模，以此达到更高的投入产出比。大连港、营口港、唐山港和天津港虽然港口规模效率值较高，但港口规模报酬递减，且与其他港口相比吞吐量较大，说明了港口规模和投资出现冗余，产出与港口投入不匹配，需要对港口资源进行优化配置。黄骅港、青岛港和日照港规模报酬基本不变，综合效率值5年来基本都处于有效前沿面上，意味着增加港口投入能带来同比例的港口产出。大连港、秦皇岛港和烟台港近5年来港口综合效率较低，而港口规模效率接近于有效前沿面上，表明了港口综合效率值主要受到纯技术效率值的影响，部分有可能受到没有排除的环境因素影响和随机干扰影响。

（3）效率动因分析

2016～2020 年环渤海地区大多数港口的规模效率高于纯技术效率，分析成因主要为港口是规模效应显着的重点领域，环渤海区域内港口基本设施通过集中投资建设，形成规模效应；港口的纯技术效率主要受到港口所在区域的经济发展、先进管理技术的引进和对外贸易情况影响，因此环渤海地区港口的纯技术效率常低于规模效率。

运用Frontier4.1软件构建SFA模型。以松弛变量为被解释变量，环境变量为解释变量，模型回归结果见表2。

表2 SFA回归结果

表中可以看出单边偏误似然检验值均显着有效，说明环境变量和松弛变量符合运用SFA模型的要求。且进出口贸易额、货物周转量、居民消费水平等环境变量均在1%～5%的显着水平下通过检验，表明选取环境变量对港口效率影响显着，需要对环境影响因素进行剔除，SFA回归的值较接近于1，说明在混合误差项中，管理无效率对松弛变量的影响占比在74.4%～94.3%之间，而其他因素对于港口效率的影响则较小。

（1）进出口贸易额和年末常住人口

通过SFA模型进行回归，进出口贸易额系数为负，表明增加这个变量值会使松弛变量值减少，即降低了各个输入变量的浪费，得出进出口贸易额对于2个投入指标的松弛变量为有利因素。年末常住人口系数为正，从t值可以看出显着效果相对于其他变量较小，说明选取的这4个环境变量中，年末常住人口对港口效率影响最小。

（2）货物周转量和居民消费水平

货物周转量和居民消费水平系数为正，这两个环境变量对于投入变量的松弛变量为不利因素。货物周转量反映的是港口的交通环境，改善港口交通环境和提高居民消费水平，会增加港口投入变量的松弛变量。即较高货物周转量和居民消费水平对于港口发展是促进效果，但在这种情况下进行估计时容易夸大港口发展潜力，此时对港口过多的投入会造成港口基础资源的浪费，降低港口效率。

环境变量对港口投入松弛变量具有显着影响，为了测得的港口效率值更接近于实际情况，对影响港口效率值的客观环境因素和随机因素进行分离，使各港口处于同质环境中并进行第三阶段港口效率测度。环渤海地区各港口最终效率测度结果见表3。

表3 第三阶段各港口历年效率值

环渤海地区港口之间综合效率差别较大，其中丹东港、锦州港和威海港综合效率值基本不足0.40，在环渤海地区港口中处于垫底位置，究其原因主要是这3个港口的规模效率值过低，说明这3个港口在发展过程中，港口规模与其产出极不匹配，急需对其规模进行优化。青岛港和唐山港5年来效率值很高，发展较其它港口更高效，尤其是青岛港历年港口效率值均在有效前沿面上。分析其原因主要是青岛港和唐山港本来的规模比较大，对港口的管理比较科学以及对港口投入结构更加合理。除去营口港与大连港在2020年受新冠肺炎疫情影响较大，效率值突降之外，天津港、营口港、大连港和日照港效率值基本位于0.78～0.90之间，港口规模与管理均较好，总体来说是近5年来发展比较稳健的港口。

5年来，环渤海地区港口纯技术效率普遍较高，年均效率发展呈先增长后下降的趋势，其中2016～2017年港口效率基本处于上升状态，分析原因主要是2015～2016年国家出台整合港口资源、促进港口高效发展的相关政策，环渤海地区港口相关部门积极响应国家政策，加大对港口基础设施的投资，对港口相关资源纷纷进行有效整合，再加上对港口发展重视程度加大和采取更科学的管理手段，港口行业得到大力发展，因此港口综合效率也得到不断提高；2017～2019年港口效率则总体处于下降趋势，其原因可能是港口相关部门在响应相关政策时后期忽视港口实际发展需求，对港口盲目进行投资和扩建，甚至有些港口出现资源闲置情况，港口产出速度追不上规模扩大速度，则使港口效率总体呈现下降趋势，而2020年港口效率的下降主要是受席卷全球的新冠肺炎疫情影响。

将环渤海地区港口第一阶段效率值与第三阶段效率值对比分析，剔除4个环境变量影响和分离随机因素的影响前后的效率值，决策单元效率有显着变化。

（1）纯技术效率比较分析

由图2可知，将环渤海地区港口处于同质环境中之后，测得的港口纯技术效率较之前均有所增加，均在0.6以上且大部分港口的纯技术效率值接近1。调整后除去威海港较低外，大连港、营口港、秦皇岛港和天津港在0.8～1之间，锦州港、黄骅港、唐山港、青岛港和日照港的纯技术效率基本接近1，处在有效前沿面上。说明环渤海地区港口的技术管理处在较高的水平，在给定投入的情况下能创造出更大的产出，即在环渤海地区技术管理水平不是引起港口效率差异的主要原因。

图2 5年间港口第一三阶段纯技术效率对比图

（2）规模效率比较分析

在剔除环境因素和随机因素后测得的港口规模效率中，由图3可知丹东港、锦州港和威海港的规模效率较低，唐山港和天津港较之前规模效率增加，青岛港前后均为1，其余港口与之前同一时期规模效率相比均呈下降趋势，其中丹东港、锦州港、秦皇岛港、黄骅港和威海港均有明显下降。说明本文选取的环境变量对环渤海地区港口规模效率有显着的积极影响。也反映出环渤海地区港口在近5年的发展过程中，在同质环境中除了唐山港和天津港之外，其余港口的规模与实际产出不相匹配。需要根据环渤海地区各港口实际发展情况对港口的规模进行升级优化，使其更加贴近港口发展的实际需求。

图3 5年间港口第一三阶段规模效率对比图

（3）综合效率比较分析

图4展示的是12个港口近5年来第一、三阶段综合效率值的对比。在剔除环境影响因素之后，港口综合效率值变化差异较大。大连港、秦皇岛港、唐山港、天津港、烟台港5个港口较之前上升；丹东港、营口港、锦州港、黄骅港、威海港和日照港6个港口综合效率值较之前下降，说明港口之前的低效率是由较差的外部环境引起的。调整后效率值均大于0.6的有大连港、营口港、黄骅港、天津港、唐山港、青岛港和日照港。其中青岛港效率值前后均为1，发展状态最佳。

图4 5年间港口第一、三阶段综合效率对比图

测度的环渤海地区12个港口第三阶段效率值显示，2016～2020年环渤海地区港口整体综合效率和规模效率较之前降低，纯技术效率增加。与第一阶段同时期内单个对应港口效率进行对比，环渤海地区港口的纯技术效率总体呈现上升趋势且接近于有效前沿面，但各港口的综合技术效率和规模效率总体呈下降趋势。分离出客观环境变量以及随机干扰对港口效率影响后的效率结果，各港口纯技术效率基本接近于有效前沿面，说明环渤海地区港口在同质环境中，各港口效率的高低主要取决于港口的规模效率，可见环渤海地区港口投入与规模结构之间的不平衡，因此应根据第三阶段测度出的港口规模报酬增减情况优化港口规模结构，从而提高环渤海地区港口效率。

运用DEA三阶段模型对港口率进行测度，得出效率值反映的是港口静态效率，为了更全面了解港口效率，本文再运用Malmquist指数模型测算2016～2020年环渤海地区港口动态效率，结果如表4所示。

表4 环渤海地区港口动态效率值

由表中数据可知，近5年来环渤海地区港口全要素生产率指数绝大部分大于1，说明了大多数港口的生产力水平呈上升趋势。为了更好将港口发展情况进行对比，将坏渤海地区港口按照地理位置划分为辽东半岛港口群、津冀港口群和山东半岛港口群。辽东半岛港口群近几年的全要素生产率分别是1.035、0.966、0.775和0.873，表明港口群总体生产力状态呈现下降的趋势；津冀港口群近几年的全要素生产率分别是1.085、1.030、0.979和1.064，表明津冀港口群总体生产力水平呈波动上升趋势，发展态势较好；山东半岛港口群近几年的全要素生产率分别是0.681、1.109、1.023和1.001，基本数值都大于1，表明港口群发展力水平连年增强。对比环渤海内三大港口系统发展情况，山东半岛港口群发展态势最好，发展潜力较大。其次是津冀港口群，且其技术效率在三大港口群中最高。辽宁半岛港口群发展趋势相对较弱一些，为了使环渤海地区港口群均衡发展，需要更加重视辽宁半岛港口群规划情况以及港口资源利用配置情况。

本文基于2016～2020年环渤海地区12个港口的面板数据，先运用三阶段DEA模型对港口效率进行测度，分别对第一阶段效率值和对剔除相应环境因素和随机因素之后效率值进行测度和分析；为了更加全面分析港口效率，再运用Malmquist模型对港口效率进行测度分析。

研究结果表明：（1）第一阶段效率分析。环渤海地区港口之间效率差异较大，丹东港、锦州港和威海港与青岛港和唐山港相比差距悬殊；主要原因是港口规模效率低下；港口效率发展总体呈现先上升后下降的趋势；（2）第三阶段效率分析。剔除客观因素和随机因素之后效率值，港口的纯技术效率值总体变大，且几乎接近有效前沿面，综合效率值和规模效率值较之前降低。表明港口的投入与规模之间不匹配，港口规模有待优化；（3）动态效率分析。环渤海地区三大港口群中，山东半岛港口群发展态势较好，一直呈上升趋势，其次是津冀港口群，辽宁半岛港口群总体发展趋势较差。

根据本文研究结果给出以下几条相应建议：（1）根据港口实际发展需求进行港口资源整合和规模优化。避免对港口进行盲目扩建和投资而造成资源闲置现象；（2）积极有效落实国家相应政策。因港施策，针对港口不同发展情况，运用适宜的方式将相关政策落到实处；（3）推进智慧化港口建设，为 “一带一路”倡议助力。将先进的技术引渡到港口发展过程中，如码头自动化、动态信息平台建设等。