营口港集装箱吞吐量的灰色预测模型研究*

温旭红

（中国铁路经济规划研究院有限公司 博士、助理研究员，北京 100844）

0 引言

2017 年6 月辽宁政府与招商局集团将合作建立辽宁港口统一经营平台, 开启了整合的进程[1]。 未来在统一平台的布局和协调下， 营口港将与锦州港、大连港完成资源优化配置、协同发展，形成三港联动发展的新格局。 届时，营口港集装箱业务将迎来新的增长点，海铁联运量也将持续增长。

2017 年营口港集装箱吞吐量为 585.20 万TEU，其中铁路疏运比达到10%左右，在全国主要沿海港口的海铁联运比重排名第一。 未来营口港海铁联运业务增加， 需要港口在后方铁路通道能力、港区作业以及配套物流服务能力等方面进行综合提升。

本研究采用灰色模型G(1,1)对营口港2020 年集装箱吞吐量进行预测，为营口港改善港区后方通道设施、 提高港区综合服务能力等提供规模参考，以适应未来海铁联运业务增长需求。

1 基于灰色模型的营口港集装箱吞吐量预测

1.1 数据来源与分析

本研究的原始数据为2009—2017 年营口港主要集装箱码头吞吐量数据，如图1 所示。 可以明显看出2009—2012 年是营口港集装箱业务的高速发展阶段，其中2011 年集装箱吞吐量猛增，同比增长了40.7%； 之后营口港集装箱业务逐渐进入低速增长阶段。2017 年营口港主要集装箱码头吞吐量达到585.40 万TEU，同比增长了2.6%。

图1 2009—2017 年营口港主要集装箱码头吞吐量

营口港货源腹地主要为东北三省及内蒙古东部地区。 东北三省为粮食主产区及重工业基地，营口港集装箱货源结构受东北地区产业结构及周边竞争环境影响较大，因此适箱货主要为一些附加值低、重质类货物，集装箱业务以内贸集装箱为主，外贸集装箱所占比例较小。 营口港受到地理位置和自然条件的限制， 在外贸集装箱业务中劣势明显，突出优势发展内贸集装箱运输。

由图2 可以明显看出，2009—2017 年营口港内贸集装箱吞吐量比重均为96%以上， 其中2017 年营口港内贸集装箱比重创历史新高，达到98.4%。营口港与以外贸集装箱业务主导的大连港形成错位发展，逐步发展成为东北地区重要的内贸集装箱枢纽港之一。

图2 2009—2017 年营口港内贸集装箱占比趋势

1.2 营口港集装箱吞吐量灰色预测模型

营口港的货源腹地主要为东北三省及内蒙古东部地区， 东北三省为粮食主产区及重工业基地，营口港集装箱受东北地区粮食产量、产业结构调整以及国家政策等因素影响，难确定影响吞吐量的确定因素以及与之的定量关系。 因此，将营口港集装箱吞吐量看作是一个灰色系统，采用灰色G（1,1）模型预测2020 年营口港主要集装箱码头的吞吐量。

根据灰色 G（1,1）模型的预测步骤[2]，基于 2009—2017 年营口港集装箱吞吐量数据，预测流程如下:

研究预测的原始数列为

对原始数据进行一次累加得到生成数列，即

定义z1为数列x1的紧邻均值数列，即

根据 GM（1，1）的灰色微分方程，即

令Y 为数据向量，B 为数据矩阵，u 为参数向量，则 GM（1，1）模式可以表示为 Y=Bu，得到

由最小二乘法计算参数a 和b，

故，得到参数，带入灰色GM(1,1)模型的时间相应式，即

1.3 模型检验及结果分析

通过MATLAB 编程实现以上灰色模型预测过程， 得到2009—2017 年共9 个历史时间序列的营口港集装箱吞吐量预测值（如表1 所示），其中参数a=-0.082 1，b=320.524 2。

表1 历史年度营口港集装箱吞吐量预测值及残差 万TEU

定义残差[3]

经计算， 该预测的平均相对误差C=0.310 2＜0.35，符合预测精度要求。考虑灰色GM（1,1）模型对较少基础数据仍有较好预测精度的特点，基于不同维度的营口港集装箱吞吐量历史序列数据，利用灰色 GM（1，1）模型预测，预测结果见表 2。

表2 不同数据维度下历年的预测值序列

通过公式（7）计算不同历史数据维度下预测的残差序列如表3 所示。

表3 不同数据维度下预测值的残差序列

由图3 可以看出历史数据序列长短影响预测精度。 类似文献[3]， 灰色 GM(1,1)模型在 7 维历史数据下的预测精度最高，相对误差仅为0.12，远小于0.35。 故研究选择7 维历史数据序列下灰色GM（1,1）模型预测2020 年营口港集装箱吞吐量，预测结果如图4 所示。

图3 不同数据维度下预测平均相对误差C

图 4 2011—2020 年营口港集装箱吞吐量预测

基于灰色 GM（1,1）模型预测，营口港 2020 年集装箱吞吐量将达到739.1 万TEU， 内贸集装箱保持98%以上的比重。 随着国家“一带一路”以及振兴东北工业基地战略的实施，营口港海铁联运将保持优势继续增长， 预计2020 年营口港集装箱疏港比重将达到15%，海铁联运业务将迎来新的发展。

2 结论及建议

本文基于灰色GM（1,1）模型有效预测营口港集装箱吞吐量，预计未来营口港主要集装箱码头集装箱吞吐量实现平稳增长。 在辽宁港口整合大趋势下，营口港内贸集装箱运输将迎来历史发展契机，建议营口港未来在港口后方集疏运通道、港区作业能力、物流配套服务等方面进行综合提升，以应对未来集装箱吞吐量的增长，保证海铁联运业务发展优势。