我國沿海港口綠色發展效率時空演化

劉翠蓮，衡麗娜，戰思綺

(大連海事大學交通運輸工程學院，遼寧 大連 116026)

0 引 言

后疫情時代，綠色復蘇成為全球疫后經濟高質量發展的重要推動力，構建綠色發展新格局的重要性更加凸顯，推行社會、經濟和環境可持續發展成為當前和未來全球各國的共同發展目標。而港口生產是宏觀經濟運行的晴雨表，作為綜合交通運輸網絡的重要樞紐，港口是經濟社會發展的戰略資源和重要支撐。因此，港口的綠色發展水平對構建綠色發展的現代化經濟體系具有重要推動作用。目前我國沿海港口正由規模擴張發展模式向綠色發展模式轉型，為了將我國沿海港口的綠色發展潛力轉化為現實，需要對我國沿海港口綠色發展的現狀進行系統評估，從而提出有針對性的對策。基于此背景，本文運用SBM(slacks-based measure)模型、綠色全要素生產率指數和空間統計量莫蘭指數，從動靜效率和時空演化視角，對我國沿海港口2014—2019年的綠色發展效率進行系統的評估，根據評估結果分析各港口以及空間區域港口群綠色發展過程中存在的不足，進而提出有針對性的發展對策。

綠色發展效率是在資源環境約束下的資源配置能力和資源利用效率。綠色發展的關鍵在于提升綠色發展效率，綠色發展效率的提升是實現生態文明建設和經濟轉型發展的重要途徑，即在實現經濟增長的同時，響應節能減排號召，推動實現低投入、低排放和高產出的綠色生產生活方式。目前國內外學者針對港口的綠色發展做了大量的研究，多數學者的研究主要集中在綠色港口評價方面，而在港口綠色發展效率方面的研究稍顯不足。

在綠色港口評價方面，PARK等根據因子分析法原理分析綠色港口評價指標的重要程度，并利用模糊集理論結合篩選后的綠色港口評價指標體系進行評價，得出韓國5個貿易港口的綠色度排名；CHIU等建立了5個維度的綠色港口評價指標體系，利用模糊層次分析法(fuzzy analytic hierarchy process, FAHP)評價港口綠色發展績效；PAPAEFTHIMIOU等基于環境指標、社會指標、經濟數據和生態效率指標，提出一種港口績效綜合評價方法；WAN等基于驅動因素、壓力、狀態、影響和響應框架，建立了綠色港口發展測度的評價模型，并采用層次分析法計算各指標權重，通過對中國五大港口的比較分析，進一步論證了該評價模型的適用性；TEERAWATTANA等采用熵值法評價2011—2014年泰國的林查班港綠色港口環境績效，結果顯示5種環境績效指數(environmental performance index, EPI)對林查班港的綠色發展影響最為顯著，并提出改善環境績效的指導意見。

在港口綠色發展效率研究方面，羅俊浩等使用SBM模型評估了我國8個集裝箱港口在2005—2011年的環境效率，結果顯示集裝箱港口的非期望產出對港口效率產生了負向影響；李順等運用非徑向、非角度的SBM模型，評價了2007—2014年我國10個集裝箱港口的環境效率，結果顯示我國集裝箱港口環境效率總體呈上升趨勢，但整體效率水平不高；袁楊等提出基于數據包絡分析(data envelopment analysis, DEA)非期望產出偏好的改進模型，將環境污染作為非期望產出，對我國上市港口企業的環境效率進行測算，驗證了改進模型的有效性；WANG等在DEA模型中引入博弈交叉效率和競合交叉效率模型，比較分析了我國5個港口群中18個港口的綠色效率，結果表明，港口排放的空氣污染物對港口綠色效率有負面影響；LIU等考慮了非期望產出指標，運用超效率SBM模型評估了我國6個自貿區港口在2010—2017年的綠色效率，并與不考慮非期望產出指標的效率進行對比分析。

綜觀既有文獻，目前關于港口綠色發展效率方面的研究主要存在以下不足：在投入產出指標方面，僅考慮了非期望產出，鮮有考慮資源投入和技術投入的；在研究視角方面，多數研究僅從靜態視角對港口綠色發展效率做出靜態的時間演化分析，鮮有從動態以及空間視角來研究效率值的動態變化情況以及空間演化趨勢。

鑒于此，在既有研究的基礎上，本文的創新之處在于：(1)投入指標不僅考慮了資本投入，還考慮了資源投入和技術投入指標；(2)利用綠色全要素生產率對我國沿海港口的綠色發展效率進行動態特征分析；(3)從時間和空間兩個維度探析港口綠色發展效率的演化趨勢和發展規律，為制定我國沿海港口綠色發展戰略提供重要的決策支撐，為港口企業制定綠色發展專項規劃提供一定的理論支持。

1 研究方法

1.1 考慮非期望產出的SBM模型

目前國內外學者主要采用參數分析法和非參數分析法進行效率評價。參數分析法主要包括隨機前沿分析法、灰色關聯分析法等。而非參數分析法主要采用DEA方法，它是一種考慮多投入多產出的效率評價方法。相比于參數分析法，此方法不需要預先設定權重，剔除了主觀因素的影響，故多數學者采用后者來對不同研究對象進行效率評價。由于傳統的徑向DEA模型中，對無效率程度的測量只包含了所有投入(產出)等比例縮減(增加)的比例，對于無效率決策單元來說，松弛改進的部分未得到體現，出于這樣的考慮加之本文還考慮了非期望產出指標，為了量化出更精準的效率，本文采用TONE提出的考慮非期望產出的SBM模型，模型具體描述如下：

(1)

1.2 綠色全要素生產率指數

由于傳統的全要素生產率未同時考慮經濟增長與環境保護的平衡，本文在效率評價指標方面充分考慮環境因素，將綠色全要素生產率指數引入港口綠色發展效率評價中。綠色全要素生產率是兼顧經濟增長和環境保護、反映人與自然和諧共生的綠色發展指標，是衡量和評價經濟增長質量的全面、優良指標。它將能源消耗與環境納入傳統的全要素生產率核算框架中。綠色全要素生產率指數表達式如下：

(,,,,,+1,,+1)=

(2)

(,,,,,+1,,+1)=·

(3)

式中，(,,,)和(,+1,,+1)分別表示第個決策單元在第期和第+1期的投入和產出；,(,,,)和,+1(,+1,,+1)分別表示第個決策單元在第期和第+1期的單期距離函數；,(,+1,,+1)和,+1(,,,)分別表示第個決策單元在第期和第+1期的跨期距離函數；表示技術效率指數；表示技術進步指數。若綠色全要素生產率指數大于1，則說明第個決策單元從第期到第+1期的綠色全要素生產率有所提升；若綠色全要素生產率指數小于1，則說明從第期到第+1期的綠色全要素生產率降低；若綠色全要素生產率指數等于1，則說明從第期到第+1期的綠色全要素生產率不變。同理，若>1或>1時，則說明決策單元生產前沿面的移動促進了綠色全要素生產率的提升。綠色全要素生產率指數可分解為技術效率指數和技術進步指數，由于企業的管理制度是技術效率變化的主要影響因素，而技術進步的驅動因素是技術的引進與研發力度，所以在測度港口綠色全要素生產率時，技術效率反映了各港口企業是否及時采取了管理措施以及制定了相應的綠色發展專項規劃，技術進步則反映了港口生產過程中綠色技術的提升與創新。

1.3 空間統計量莫蘭指數

為研究我國沿海港口綠色發展效率的空間自相關性以及衡量空間關聯程度的總體特征，本文采取空間統計量全局莫蘭指數來探索其空間演化特征。全局莫蘭指數計算式為

(4)

采用標準化統計量值對研究單元空間自相關性進行顯著性檢驗。值的計算式如下：

(5)

其中:

()=-1(-1)

()=()-(())

其中，()表示的均值，()表示的方差。若值為正且通過了顯著性檢驗，則表明相似的觀測值趨于空間集聚；若值為負且通過了顯著性檢驗，則表明觀測值趨于隨機分布。

2 評價指標體系構建及數據來源

2.1 港口綠色發展效率評價指標體系構建

投入指標：綜觀既有研究，投入指標主要考慮港口建設資本投入，如碼頭長度、萬噸級泊位數、碼頭堆場面積等；由于能源消耗和技術進步是節能減排的重要驅動因素，所以本文在既有研究的基礎上，又考慮資源投入和技術投入。基于數據的可獲性和可行性，本文選取的投入指標為：資本投入(生產用碼頭長度)、資源投入(能源消耗量)、技術投入(技術研發經費)。

產出指標：港口的年貨物吞吐量和年集裝箱吞吐量是反映港口運營成果的關鍵指標，故本文將其作為期望產出指標。近年來港口環境污染問題較為嚴重，包括水污染、噪聲污染、空氣污染等，其中最嚴重的是空氣污染，空氣污染物主要有SO、NO、PM、CO、CO、CH等。基于數據可獲性和可行性，本文選取港口SO和NO排放量作為非期望產出指標。

本文構建的港口綠色發展效率評價指標體系見表1。

表1 港口綠色發展效率評價指標體系

2.2 指標數據來源

上述指標數據來源于官方統計數據，其中資本投入和期望產出數據來源于《中國港口年鑒》；資源投入、技術投入和非期望產出數據來源于《港口年度報告》《港口可持續發展報告》《港口綠色發展專項規劃》《港口履行社會責任報告》《中國城市統計年鑒》，以及各港口官方網站公布的數據信息。由于目前我國港口企業對港口運營過程中產生的SO和NO排放量數據公開不詳盡，所以只能通過間接推算法進行數據統計，本文根據文獻[11]采取的計算方法對這2項數據進行統計。部分港口能源消耗量以及技術研發經費數據不詳，本文采用李爽提到的計算方法來填充數據空白。

3 港口綠色發展效率時空演化實證分析

3.1 時間演化分析

3.1.1 靜態效率分析

選取我國15個沿海港口作為研究對象(大連港、天津港、煙臺港、青島港、上海港、寧波舟山港、連云港港、福州港、泉州港、廈門港、汕頭港、深圳港、廣州港、湛江港、海口港)，測度其2014—2019年的綠色發展效率，15個港口的原始數據描述性統計見表2。

表2 投入產出指標描述性統計

根據式(1)，運用MAXDEA軟件對15個沿海港口2014—2019年的面板數據進行綠色發展效率測算，結果見表3。不難發現，我國沿海港口整體的綠色發展效率呈上升趨勢，由2014年的0.714上升為2019年的0.802。

表3 15個沿海港口2014—2019年綠色發展效率值

從我國沿海港口整體的綠色發展效率演化趨勢來看，我國港口企業近幾年在綠色港口建設方面的投入逐年提升，將港口建設的重點轉向環境管理以及綠色技術的應用，投入與產出同比例增長，使得我國沿海港口整體的綠色發展效率實現穩步提升。根據綠色發展效率均值將港口分為四個梯度：第一梯度為青島港和深圳港，綠色發展效率均值為1，由于兩港在綠色建設方面投入與產出達到平衡狀態，近年來一直位于效率前沿面，處于全國沿海港口綠色發展的領先地位；第二梯度為上海港、寧波舟山港、連云港港、廈門港、廣州港、湛江港和海口港，綠色發展效率均值都大于0.8，這一梯度的港口綠色發展效率均值處于相對有效的狀態，由此表明這類港口近年來綠色發展狀況良好；第三梯度為大連港、天津港和煙臺港，綠色發展效率均值在0.5～0.8范圍內，未達到相對有效的狀態，究其原因是港口污染物排放量較大，對其綠色發展效率產生了負面影響，導致綠色發展效率處于較低水平；第四梯度為福州港、泉州港和汕頭港，綠色發展效率位于最低水平，其效率均值在0.5以下，由于港口資源配置不合理導致這類港口在綠色建設方面存在嚴重的投入冗余和產出不足的現象。

3.1.2 動態效率分析

為分析我國沿海港口綠色發展效率的動態特征，根據2014—2019年的面板數據，采用式(2)和式(3)并運用MAXDEA軟件測算我國沿海港口的綠色全要素生產率指數、技術效率指數和技術進步指數，結果見表4。

表4 沿海港口綠色全要素生產率指數分解結果

由表4可以看出:2014—2015年由于技術效率提升和技術進步不明顯，我國沿海港口的綠色全要素生產率稍有退步(0.998<1)。2015—2016年技術的進步促進了綠色全要素生產率的增長(1.021>1)。2016—2017年由于技術的退步，綠色全要素生產率指數小于1。2017—2018年和2018—2019年沿海港口的綠色全要素生產率大于1，表明在這期間綠色全要素生產率變化幅度有了明顯的提升；同時，技術效率和技術進步指數均大于1，說明我國沿海港口在管理體制與技術創新的推動下，其綠色發展水平有所改善。

圖1顯示了2014—2019年綠色全要素生產率指數、技術效率指數和技術進步指數的變化趨勢。由圖1不難發現，我國沿海港口綠色全要素生產率指數變化趨勢與技術進步指數變化趨勢相一致，因此技術進步是提升港口綠色全要素生產率的主要驅動力。綠色港口的快速發展，離不開科學技術的研發與創新，港口只有不斷引進綠色低碳技術，如5G技術、全自動化集裝箱碼頭技術等，才能增強港口的可持續發展能力。

圖1 2014—2019年沿海港口綠色全要素生產率指數變化趨勢

3.2 空間演化分析

為研究我國沿海港口綠色發展效率在空間上的自相關性，根據2014年和2019年綠色發展效率測算結果，采用式(4)～(5)并運用GeoDa軟件進行莫蘭指數測算，結果見圖2和3。不難看出，2014年和2019年的莫蘭指數分別為0.021和0.053，值分別為0.474和0.816，通過了顯著性檢驗。由此表明我國沿海港口2014—2019年的綠色發展效率空間相關性逐漸增強，空間異質性逐漸減弱，但仍然存在空間區域差異。

將我國沿海港口劃分為環渤海港口群(大連港、天津港、青島港、煙臺港)、長三角港口群(上海港、寧波舟山港、連云港港)、東南沿海港口群(福州港、泉州港、廈門港)、珠三角港口群(汕頭港、深圳港、廣州港)和西南沿海港口群(湛江港、海口港)。根據港口群綠色發展效率均值測算結果，其空間區域差異如圖4所示。由圖4不難看出，我國沿海港口的綠色發展效率存在明顯的空間區域差異。

圖4 港口群綠色發展效率的空間區域差異

長三角港口群處于領先地位，該港口群進出口貿易發達，近年來十分重視港口的綠色發展，不斷完善港口內部的環境管理體系，在綠色建設方面積極引進先進技術，同時長三角區域一體化發展為其綠色發展提供了重要保障，促進了港口群的可持續發展。其次是西南沿海港口群，此港口群近年積極調整港口的運營模式，努力向綠色化發展，具備較強的可持續發展潛力。珠三角港口群的綠色發展效率排名第三，主要得益于此港口群綠色技術的進步，如重點引進油改電、污水處理等技術，降低了港口的環境污染程度，此外粵港澳大灣區的建設規劃也推動了此港口群的綠色發展，進而使其綠色發展效率處于較高水平。環渤海港口群的綠色發展效率處于較低水平，主要原因是非期望產出對港口群的綠色發展效率產生了負向影響，由于盲目追求經濟效益，忽略了港口的環境效益，該港口群投入過剩，從而導致其整體的綠色發展效率降低，因此應在經濟效益與環境效益平衡的模式下，不斷提升此港口群的綠色發展效率。而東南沿海港口群的綠色發展效率處于最低位，其均值僅為0.523，與其他港口群存在較大的差異，此港口群在綠色建設方面處于投入產出不平衡的狀態，資源浪費現象較為嚴重，應加強此港口群的資源整合力度，實現綠色港口群的集約化發展。

4 結論與建議

本文采用SBM模型、綠色全要素生產率指數和空間統計量莫蘭指數，基于動靜效率和時空演化視角研究了我國沿海港口在2014—2019年的綠色發展效率。研究結論如下：我國沿海港口的綠色發展效率呈逐年上升趨勢；技術進步是提升港口綠色全要素生產率的主要驅動因素；各港口綠色發展效率的空間相關性逐漸增強，但空間區域差異較為明顯。為提升我國沿海港口的綠色發展效率，促進綠色港口建設，本文從以下3方面提出相應的發展對策，為科學制定及實施港口綠色發展戰略提供一定的參考價值。

(1)完善港口的環保管理機制。根據我國沿海港口綠色發展效率的時間演化靜態效率評價結果不難發現，非期望產出對港口綠色發展效率產生負面影響，大連港、天津港、煙臺港這類港口的高能耗導致了嚴重的環境污染，其資源投入與產出之間失去了平衡，導致這類港口的綠色發展效率降低。因此，這類港口應不斷完善綠色發展過程中的環境保護管理機制，應將資源節約型、環境友好型的發展模式貫穿到企業的管理體系中，嚴格制定環境污染物排放標準，加強環境保護監管力度，努力構建環境效益與經濟效益平衡的新格局。精細化的環保管理機制是港口綠色發展的重要保障，能夠使港口處于可持續發展的良好狀態，從而實現港口綠色發展效率穩步提升的總體目標。

(2)加強港口企業的科技研發與創新力度。對我國沿海港口的綠色發展效率進行時間演化動態效率分析表明，港口的綠色全要素生產率指數變化趨勢與技術進步指數變化趨勢相一致，因此技術進步是提升港口綠色全要素生產率的重要驅動因素。港口企業應不斷引進油改電、油改氣、岸電設施、自動化碼頭技術，特別是處于綠色發展效率最低位的福州港、泉州港和汕頭港，應不斷加強綠色技術的應用。另外，從長遠發展看，各港口企業應重視5G智能交通信息基礎設施的建設，將5G技術應用于港機設備遠程控制、港口無人集裝箱卡車運輸以及船岸協同作業中，只有著眼于新技術的創新與提升，才能長效解決港口運營與環境之間的矛盾，從而提升各港口的綠色發展效率。

(3)健全區域港口群協同發展機制。根據對我國沿海港口綠色發展效率的空間演化分析可知，雖然空間相關性逐漸增強，但依然存在明顯的空間區域差異，東南沿海港口群的綠色發展效率處于低位，在2014—2019年其綠色發展效率均值僅為0.523。為提升我國沿海港口整體的綠色發展水平，降低空間區域差異，應健全區域港口群的協同發展機制，加強港口群內部的協作。尤其需要完善東南沿海港口群的綠色發展聯動機制，加強資源整合力度，以助推東南沿海港口群的綠色發展效率的提升，進而全面推進我國綠色港口建設。