基于三次指數(shù)平滑法的中國港口鐵礦石吞吐量預測

摘 要：進入21世紀以來，在經(jīng)濟全球化背景下，中國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，外貿(mào)進口鐵礦石的數(shù)量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，港口已成為國際通道連接的重要節(jié)點。介紹了中國鐵礦石港口的發(fā)展現(xiàn)狀及特點，影響港口發(fā)展的因子，并利用三次指數(shù)平滑法預測未來中國鐵礦石港口吞吐量。結(jié)果顯示，未來中國港口鐵礦石的吞吐量還是保持持續(xù)增長的，到2020年略有下降。

關(guān)鍵詞：中國港口；三次指數(shù)平滑法；鐵礦石吞吐量

中圖分類號：F72 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）04-0191-03

引言

隨著國民經(jīng)濟穩(wěn)定快速的發(fā)展，各行業(yè)對鋼材的需求加大，中國鐵礦石進口量也呈現(xiàn)出快速增長的局面。目前，中國已經(jīng)成為世界上第一大鐵礦石進口國。鐵礦石港口吞吐量不僅是衡量一個港口在國際貿(mào)易中的地位，更是一個地區(qū)經(jīng)濟繁榮程度的標志，其發(fā)展水平的預測對于合理科學的港口布局，提升運營效率、發(fā)展戰(zhàn)略、甚至運輸規(guī)劃具有重要的意義。目前，國內(nèi)外專家和學者對港口吞吐量預測方法很多。如聚類分析法[1] 、灰色系統(tǒng)理論[2] 、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[3] 、系統(tǒng)動力學[4]等方法。本文采取了三次指數(shù)平滑法對吞吐量進行預測。

一、中國鐵礦石港口發(fā)展現(xiàn)狀及特點

目前，世界鐵礦石儲量約為1 600億t，儲量基礎(chǔ)為3 700億t。世界鐵礦資源分布廣泛，主要集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯、烏克蘭、哈薩克斯坦、印度、美國、加拿大、南非等國。中國的鐵礦資源總量上比較豐富，但含鐵品位較低，鐵礦山分布不均衡，礦山開采難度較大，規(guī)模較小，大部分都要靠進口來解決行業(yè)需求。截至2008年底，中國共有礦石碼頭10萬噸級及以上碼頭32個，年吞吐通過能力為37 090萬噸，形成了以大連、營口、唐山、天津、青島、日照六港為主，秦皇島、煙臺、錦州三港為補充的環(huán)渤海外貿(mào)鐵礦石接卸運輸體系；由寧波—舟山港、上海港和南京、鎮(zhèn)江、南通、張家港等港口組成的長三角外貿(mào)鐵礦石運輸體系；以湛江、防城兩港專業(yè)化泊位為主，深圳、珠海、廣州三港通用散貨泊位為有益補充的華南沿海礦石接卸系統(tǒng)港口布局。進口鐵礦石港口有以下特點：第一，外貿(mào)鐵礦石進口量繼續(xù)保持高度增長，受國內(nèi)外鐵礦石及鋼材價格等多方面影響，鐵礦石進口量以及進口價格波動較大，中國進口鐵礦石的主要來源于澳大利亞、巴西、印度、南非四國，占中國進口鐵礦石總量的八成左右。第二，港口礦石泊位接卸能力增強。隨著大型港口建設(shè)，中國港口接卸鐵礦石能力大大提高，很大程度緩解了中國接卸大型鐵礦石船舶能力不足的局面，同時大大縮短了進口鐵礦石船舶在港等泊時間，基本滿足了中國鋼鐵企業(yè)的原材料需求。

二、鐵礦石港口發(fā)展的驅(qū)動因子

港口的發(fā)展既受全球經(jīng)濟形勢與貿(mào)易結(jié)構(gòu)的發(fā)展的影響，又受港口位置、港口腹地的影響。除了這些客觀因素外，政府態(tài)度及政策管理體制也會影響港口發(fā)展。

1.經(jīng)濟因素。中國國內(nèi)市場對鋼鐵的需求主要用于建筑、機械、汽車、造船、石化、電力、煤炭等行業(yè)，均保持較快增長。市場對鋼鐵的旺盛需求，支撐中國鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展，同時對鐵礦石需求也不斷提高 [5]。鐵礦石貿(mào)易在世界干散貨運輸中所占的份額與地位與日遞增，在世界鐵礦石貿(mào)易中，絕大多數(shù)是依靠海運完成的，這樣就帶動了以礦石運輸為主的港口發(fā)展。在經(jīng)濟危機的市場條件下，鐵礦石的需求也會有所波動，對港口的發(fā)展也會造成影響，所以經(jīng)濟因素是港口發(fā)展的主要影響因子。

2.自然條件。自然條件是港口建設(shè)發(fā)展的重要條件。在船舶大型化的趨勢下，進口鐵礦石港口呈大型化與專業(yè)化發(fā)展，港口自然條件的好壞決定該港口發(fā)展的可能性。港口自然條件著重考慮港口地理位置、航道條件以及岸線資源等要素，港口的氣象條件給港口的生產(chǎn)也會帶來影響。

3．經(jīng)濟腹地的發(fā)展水平。鐵礦石港口的興衰與其經(jīng)濟腹地的發(fā)展聯(lián)系緊密。港口必須倚重所在腹地才能穩(wěn)步的發(fā)展。腹地經(jīng)濟發(fā)展水平高，增長快，也會帶動港口的貨物流量的提高。腹地經(jīng)濟環(huán)境是從貨源角度影響鐵礦石港口地位的重要因素。

4.快捷的集疏運體系。集疏運體系是連接多種運輸方式的平臺和紐帶，是進行一體化運輸組織的關(guān)鍵。集疏運體系的快速高效，能在相當大的程度上緩和由于船舶隨時到港、貨流不均衡而引起的壓船壓貨現(xiàn)象[6]。而且，集疏運體系能力的增強也會在一定程度上彌補港口其他系統(tǒng)的不足，擴大港口腹地半徑，從而促進港口發(fā)揮最大的潛力。

三、中國港口鐵礦石吞吐量預測

三次指數(shù)平滑值計算公式為：

設(shè)時間序列為X1 ，X2，…，Xt ，

St （1 ） =αXt + （1- α） S（1 ） t-1 （1）

St （2 ） =αSt （1 ） + （1- α） S （2 ） t-1 （2）

St （3 ） =αSt （2 ） + （1- α） S （3 ） t-1 （3）

公式中，Xt 是第t 年指標實際值，α 加權(quán)系數(shù)（0< a<1），指數(shù)平滑值記為St （1 ）、St （2 ）和St （3 ） 分別為第t 年一次、二次和三次指數(shù)平滑值。

三次指數(shù)平滑法的數(shù)學模型為[7]：

Xt+T = at + bt T + ct T2 （4）

公式中，Xt+T 表示基年為第t年，預測周期為T年的指標預測值；T表示預測周期；at 為一次平滑系數(shù)，bt為二次平滑系數(shù)，ct 為三次平滑系數(shù)，α 為加權(quán)系數(shù)，其計算公式為：

at =3 St（t） - 3 St （2） + St （3 ） （5）

bt= [（6-5α）St （1 ）-2（5-4α）St（2 ）+（4- 3α） S t （3 ）] （6）

ct=（ St （1 ）-2 S t （2 ） + St （3 ）） （7）

應(yīng)用三次指數(shù)平滑法進行預測時，須首先估算初始值 S0 （1 ），S0 （2 ）、S0 （3 ），由于本次收集資料只有九年，不能夠忽略初始平滑值對預測值的影響，所以取前三 個數(shù)據(jù)的平均值作為一次指數(shù)平滑的初始值，即：

S0 （1 ）= S0 （2 ）=S0 （3 ）=（X1 +X2+X3）

具體做法：

1.加權(quán)系數(shù)α的確定。根據(jù)對2000—2008年中國港口鐵礦石吞吐量數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)分析，為使數(shù)據(jù)的變化得到明顯反應(yīng)，α值應(yīng)取的較大的數(shù)值，根據(jù)經(jīng)驗選用三個α值：0.6、0.8、0.9進行計算，并使用2000—2005年吞吐量數(shù)據(jù)來預測2006—2008年的，再用實際值域預測值的MSE（均方誤差）最小來尋找最佳α值。

MSE=，Y（t）表示預測值，X（t）表示實際值。

表1 加權(quán)系數(shù)α的選取

由以上結(jié)果可以看出，當α取0.9時均方誤差最小，為1 437.267，預測結(jié)果較優(yōu)，所以α取0.9 。

2.平滑值及平滑系數(shù)的計算。α 值確定后利用公式（5）~（7），計算平滑值及平滑系數(shù)值（見表2）：

以2008 年為第t 期，用式（5）~（7） 計算出at 、bt 、c t系數(shù)值：at=90 402.46，

bt =11 327.58，ct =-601.83.得出中國港口鐵礦石吞吐量三次指數(shù)平滑預測公式為：

Xt+T =90 402.46 + 11 327.58 T - 601.83 T2 （8）

利用公式（8），預測2013年、2015年、2018年和2020年鐵礦石吞吐量分別為：

X2013=Xt+5=90 402.46+11 327.58*5-601.83*52=131 994.61（萬噸）

X2015=Xt+7 =90 402.46+11 327.58*7-601.83*72=140 205.85（萬噸）

X2017=Xt+10=90 402.46+11 327.58*10-601.83*102=143 495.26（萬噸）

X2020 =Xt+12=90 402.46+11 327.58*12-601.83*122=139 669.90（萬噸）

從預測結(jié)果可以看出，未來中國港口鐵礦石的吞吐量還是保持持續(xù)增長的，到2020年略有下降，其預測結(jié)果具有一定的可信性。但由于影響鐵礦石吞吐量因素很多，預測值與實際值會有一定差異。

結(jié)語

近年來中國鐵礦石港口發(fā)展迅速，吞吐量保持持續(xù)的增長，在統(tǒng)計資料的基礎(chǔ)上，建立三次指數(shù)平滑的預測模型，對中國鐵礦石港口的未來發(fā)展前景、規(guī)模和水平進行了定量的估計和推測，預測結(jié)果表明，到2020年中國港口鐵礦石吞吐量估計能達到約139 700萬噸。港口吞吐量的預測是一個不斷提出新模型、積累歷史數(shù)據(jù)、更新模型參數(shù)、修正預測值的發(fā)展過程，本文只是進行了一些淺顯的探討，希望能為今后港口研究提供有益的借鑒。

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China’s Port Throughput of Iron Ore Forecast Based on Cubic Exponential Smoothing Method

CHEN Gang，LEI Lei，ZOU Hua

（College of Urban and Environmental Sciences Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

Abstract：Under the background of economic globalization in the 21st century，China’s iron and steel industry develops fast.The number of the iron ore import in foreign trade presents a fast growth trend，and the port has become an important node that connects international transportation passageways.This paper introduces the characteristics and current situation of the development of the iron ore port in our country，and the influence factors of the iron ore port development.By applying cubic exponential smoothing method，it forecasts the throughput of China iron ore port in the future.The results show that China’s port throughput of iron ore will maintain a sustained growth in the future，declined slightly in 2020.

Key words：China’s port；cubic exponential smoothing method；throughput of iron ore[責任編輯 安世友]