基于非自治Lotka-Volterra模型的粵港澳大灣區港口競合研究

梁晶 劉小菲 李永芳

【摘 要】 為推進粵港澳大灣區港口建設，研究粵港澳大灣區港口間競合關系及其演化，將Logistics模型與生物數學中的Lotka-Volterra種間競爭模型結合確定集裝箱港口之間的動態關系。以粵港澳大灣區港口為例，分析競合關系發生變化的成因，揭示粵港澳大灣區港口在不同時間段下的演化規律，為我國相關企業港口投資提供決策支持，為粵港澳大灣區發展規劃綱要的具體實施提供理論依據。

【關鍵詞】 粵港澳大灣區;Logistics模型;Lotka-Volterra模型;競合關系

0 引 言

推進粵港澳大灣區建設是重大國家戰略。構建大灣區依托以城際鐵路、干線鐵路和高等公路為主體的交通網絡與機場群和港口群，構建區域經濟發展軸帶，主要城市間形成網絡化空間格局。港口作為構建區域經濟發展的紐帶之一，在推進粵港澳大灣區建設中具有關鍵作用。在《粵港澳大灣區發展規劃綱要》的推動下，港口如何建設是目前需要解決的問題之一。

隨著港口基礎設施建設的推進、市場主要貨物的變化、政策的改變等，港口之間的競合關系并不會一成不變。在國內現有文獻中缺乏研究港口之間隨著時間變化的發展規律，本文選擇了非自治的Lotka-Volterra模型來研究港口之間的關系。

1 模型構建

1.1 Logistics模型

多項Logistics模型的一般表達式為

1.2 非自治的Lotka-Volterra模型

經典的Lotka-Volterra模型為

將港口看作一個種群，港口數目的改變看作種群數目的變化，因此可以用生物數學的模型來研究港口之間的競合關系。式中：cij為港口之間相互作用系數。當市場份額用作狀態變量時，顯然環境容量為1，即=1，因此公式（3）可以為

在港口市場競爭中，由于政策的變化、基礎設施設備的改進，海運環境等相關因素是隨著時間的變化而不斷變化的，因此港口之間的競合關系也是依賴于時間變化的。傳統的Lotka-Volterra模型不能體現出隨時間變化的競合關系，使用的參數比較抽象，也沒有與經濟學理論充分聯系;因此，本文運用了一種與時間相關的Lotka-Volterra模型。

2 實證分析

根據粵港澳大灣區港口規劃要求及港口規模，選擇符合Logistic模型的深圳港、香港港、廣州港、珠海港、中山港、東莞港、江門港作為主要的研究對象，大灣區內其他港口視為外部環境。

運用Matlab軟件編寫程序對數據進行預測和計算，得到大灣區主要港口間相互作用系數（見圖1）。

從圖1中可以看出：

（1）深圳港、廣州港、香港港基本處于一個相互競爭的態勢。在2005年以前，香港港與深圳港兩港以合作的態勢為主，很多集裝箱碼頭業務在深圳港處理，而作為全球供應鏈的樞紐，香港港依托其先進的基礎設施設備、高水平自動化作業，成為了世界的信息、管理、結算中心。由于此時廣東省運能相對滯后，在深圳港和香港港的集裝箱駁運中，深圳港依舊充當著喂給港的角色。在2005年以后，隨著深圳港港口設施的完善，深圳港憑借低廉的成本及更靠近陸向腹地的優勢，給香港港造成了巨大壓力。香港港與深圳港之間就遠洋航線、發展中轉中心、遠洋集裝箱運輸等展開了激烈的爭奪。2015年以后，深圳港逐漸成為灣區最大的外貿集裝箱樞紐港。在政策支撐下，深圳港逐漸完善港口建設，不斷完善的海鐵聯運和水水中轉的綠色集疏運體系使得深圳港在粵港澳大灣區港口競合中擁有自己獨特的競爭優勢。不過，香港港作為自由貿易港口，其稅收及過港時間優勢依然比較明顯。在未來，如果沒有其他的政策利好促使兩個港口之間展開合作，預測短期內深圳港與香港港將走向純競爭的關系。

（2）深圳港與廣州港之間一直保持著一個競爭的態勢，主要是因為深圳港與廣州港之間的腹地距離和貨源十分相近。在深圳港大規模擴建的同時，廣州港也緊隨其后。如今，廣州港擁有先進的基礎設施設備及深水航道，基礎設施先進齊全，具有可實現10萬噸級和15萬噸級的集裝箱船雙向通行的深水航道。在政策的支持下，廣州港新增加了16個10萬噸級集裝箱泊位，實現大型深水港口與內河中小碼頭的聯動發展。如果未來一切情況保持不變，深圳港與廣州港之間可能會繼續保持競爭狀態。

（3）香港港與廣州港之間以競爭趨勢為主。盡管長期來看兩港之間還是競爭關系，但在2015年廣州港與香港港之間由純粹競爭關系轉變成“捕食―被捕食”關系。廣州港在2015年前依托發達的珠江水系，內貿優勢十分明顯。廣州港在保證內貿貨物吞吐量持續增長的同時，也在爭奪外貿貨物吞吐量，致力于打造國際航運樞紐的功能定位。隨著廣州港南山港區不斷完善班輪航線和支線網絡、南沙三期的完工，2015年廣州港集裝箱吞吐量達到了萬TEU，其中有一半都是內貿集裝箱吞吐量。此時國際航線尚未完全開發，以國內航線為主。隨著港口的不斷完善及政府對廣州港周邊基礎設施的建設，2018年廣州港外貿貨物吞吐量有了大幅度提升。廣州港新建了12條國際集裝箱班輪航線，開通了209條集裝箱航線，外貿航線和內貿航線分別達到了103條和106條，這使得廣州港在競爭中不再處于被動地位。盡管從長期來看香港港與廣州港兩個港口之間的發展態勢還是以競爭趨勢為主，但是在2019年后兩個港口之間出現了短暫合作。2018年廣州港務局和香港運輸與房屋局就兩港合作空間進行了交流，在口岸通關及港航服務方面共同協商互惠便利政策。同年，廣州航運交易所和香港船東協會等18家港口與航運單位發起設立“粵港澳大灣區港口與航運聯盟”倡議，并簽署聯盟倡議書。廣州港務局在2019年工作計劃中首次增加了加強兩港合作這一項。廣州港與香港港正在尋求協同效應，避免惡性競爭和過度擴張。在聯盟條款的積極推動下，兩港在一定時間內由競爭關系轉向合作關系。

（4）據統計，同時掛靠深圳港、廣州港和香港港的國際班輪航線已多達85條。隨著港珠澳大橋的通車，通過陸運方式到達港珠澳三地也變得非常便捷，托運人將擁有更多選擇的自由，在不考慮其他因素的影響下，托運人將貨物運往同一目的地，可以選擇其中任意一個港口開展業務。如此一來，區域內港口的競爭將日益加劇。

（5）在2019年以后廣州港與東莞港、江門港趨于合作的關系。2017年底，廣州港務集團與東莞港務集團在廣州簽署戰略合作框架協議，廣州市與東莞市簽署了3項合作框架協議，以加快港口資源整合。為實現港口資源整合，兩市將打造廣東―東莞組合港作為兩市穗莞港口的共同目標，進而實現穗莞港口一體化。隨著合作框架的簽訂，兩港關系逐漸趨于合作關系。但是，深圳港與珠海港、中山港的未來關系則是以競爭為主要的發展趨勢。

3個鄰近小型港口珠海港、中山港和江門港，正在從“捕食―被捕食”關系中轉換為純粹的競爭關系（見圖2）。

3 結論與建議

大型港口之間的競合關系主要以競爭為主，要想粵港澳大灣區大型港口之間協同發展就不能讓單一港口占據壟斷地位。建議政策的制定不要單獨惠及一個港口，加強基礎設施的連通性，規劃對接，大型港口之間發展應該有所側重，根據其自身特點，發揮其獨特的競爭優勢。各個港口之間產業協同、錯位發展。

小型港口與大型港口之間沒有必然的合作關系，聯盟協議的簽署有利于促進兩港之間的合作關系。大型樞紐港口可帶頭與臨近小型港口之間尋求合作，實現深水港與中小型內河港口的聯動發展，提升港口群整體的競爭力。

隨著大灣區小型港口的不斷壯大，相鄰的小型港口之間轉向純粹的競爭關系。過度的口岸擴建和相近貨源爭奪只會形成惡性競爭，最終致使競爭力逐漸下降。

粵港澳大灣區內的港口在未來的發展中應該有所側重，在不斷增強自身競爭力的同時能合作共贏，提升整個港口群的競爭力。港珠澳大橋順利建成，廣深高鐵、廣中澳高鐵也已經完工，粵港澳大灣區的交通運輸體系已在逐步完善。但目前灣區海鐵聯運規模還很小，實施“港口+物流”模式、與泛珠三角地區開展海鐵聯運是未來灣區港口的重要增長極。發展鐵水聯運通道是提升整個港口群競爭力的關鍵。