我国沿海港口绿色发展效率时空演化

刘翠莲，衡丽娜，战思绮

(大连海事大学交通运输工程学院，辽宁 大连 116026)

0 引 言

后疫情时代，绿色复苏成为全球疫后经济高质量发展的重要推动力，构建绿色发展新格局的重要性更加凸显，推行社会、经济和环境可持续发展成为当前和未来全球各国的共同发展目标。而港口生产是宏观经济运行的晴雨表，作为综合交通运输网络的重要枢纽，港口是经济社会发展的战略资源和重要支撑。因此，港口的绿色发展水平对构建绿色发展的现代化经济体系具有重要推动作用。目前我国沿海港口正由规模扩张发展模式向绿色发展模式转型，为了将我国沿海港口的绿色发展潜力转化为现实，需要对我国沿海港口绿色发展的现状进行系统评估，从而提出有针对性的对策。基于此背景，本文运用SBM(slacks-based measure)模型、绿色全要素生产率指数和空间统计量莫兰指数，从动静效率和时空演化视角，对我国沿海港口2014—2019年的绿色发展效率进行系统的评估，根据评估结果分析各港口以及空间区域港口群绿色发展过程中存在的不足，进而提出有针对性的发展对策。

绿色发展效率是在资源环境约束下的资源配置能力和资源利用效率。绿色发展的关键在于提升绿色发展效率，绿色发展效率的提升是实现生态文明建设和经济转型发展的重要途径，即在实现经济增长的同时，响应节能减排号召，推动实现低投入、低排放和高产出的绿色生产生活方式。目前国内外学者针对港口的绿色发展做了大量的研究，多数学者的研究主要集中在绿色港口评价方面，而在港口绿色发展效率方面的研究稍显不足。

在绿色港口评价方面，PARK等根据因子分析法原理分析绿色港口评价指标的重要程度，并利用模糊集理论结合筛选后的绿色港口评价指标体系进行评价，得出韩国5个贸易港口的绿色度排名；CHIU等建立了5个维度的绿色港口评价指标体系，利用模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process, FAHP)评价港口绿色发展绩效；PAPAEFTHIMIOU等基于环境指标、社会指标、经济数据和生态效率指标，提出一种港口绩效综合评价方法；WAN等基于驱动因素、压力、状态、影响和响应框架，建立了绿色港口发展测度的评价模型，并采用层次分析法计算各指标权重，通过对中国五大港口的比较分析，进一步论证了该评价模型的适用性；TEERAWATTANA等采用熵值法评价2011—2014年泰国的林查班港绿色港口环境绩效，结果显示5种环境绩效指数(environmental performance index, EPI)对林查班港的绿色发展影响最为显著，并提出改善环境绩效的指导意见。

在港口绿色发展效率研究方面，罗俊浩等使用SBM模型评估了我国8个集装箱港口在2005—2011年的环境效率，结果显示集装箱港口的非期望产出对港口效率产生了负向影响；李顺等运用非径向、非角度的SBM模型，评价了2007—2014年我国10个集装箱港口的环境效率，结果显示我国集装箱港口环境效率总体呈上升趋势，但整体效率水平不高；袁杨等提出基于数据包络分析(data envelopment analysis, DEA)非期望产出偏好的改进模型，将环境污染作为非期望产出，对我国上市港口企业的环境效率进行测算，验证了改进模型的有效性；WANG等在DEA模型中引入博弈交叉效率和竞合交叉效率模型，比较分析了我国5个港口群中18个港口的绿色效率，结果表明，港口排放的空气污染物对港口绿色效率有负面影响；LIU等考虑了非期望产出指标，运用超效率SBM模型评估了我国6个自贸区港口在2010—2017年的绿色效率，并与不考虑非期望产出指标的效率进行对比分析。

综观既有文献，目前关于港口绿色发展效率方面的研究主要存在以下不足：在投入产出指标方面，仅考虑了非期望产出，鲜有考虑资源投入和技术投入的；在研究视角方面，多数研究仅从静态视角对港口绿色发展效率做出静态的时间演化分析，鲜有从动态以及空间视角来研究效率值的动态变化情况以及空间演化趋势。

鉴于此，在既有研究的基础上，本文的创新之处在于：(1)投入指标不仅考虑了资本投入，还考虑了资源投入和技术投入指标；(2)利用绿色全要素生产率对我国沿海港口的绿色发展效率进行动态特征分析；(3)从时间和空间两个维度探析港口绿色发展效率的演化趋势和发展规律，为制定我国沿海港口绿色发展战略提供重要的决策支撑，为港口企业制定绿色发展专项规划提供一定的理论支持。

1 研究方法

1.1 考虑非期望产出的SBM模型

目前国内外学者主要采用参数分析法和非参数分析法进行效率评价。参数分析法主要包括随机前沿分析法、灰色关联分析法等。而非参数分析法主要采用DEA方法，它是一种考虑多投入多产出的效率评价方法。相比于参数分析法，此方法不需要预先设定权重，剔除了主观因素的影响，故多数学者采用后者来对不同研究对象进行效率评价。由于传统的径向DEA模型中，对无效率程度的测量只包含了所有投入(产出)等比例缩减(增加)的比例，对于无效率决策单元来说，松弛改进的部分未得到体现，出于这样的考虑加之本文还考虑了非期望产出指标，为了量化出更精准的效率，本文采用TONE提出的考虑非期望产出的SBM模型，模型具体描述如下：

(1)

1.2 绿色全要素生产率指数

由于传统的全要素生产率未同时考虑经济增长与环境保护的平衡，本文在效率评价指标方面充分考虑环境因素，将绿色全要素生产率指数引入港口绿色发展效率评价中。绿色全要素生产率是兼顾经济增长和环境保护、反映人与自然和谐共生的绿色发展指标，是衡量和评价经济增长质量的全面、优良指标。它将能源消耗与环境纳入传统的全要素生产率核算框架中。绿色全要素生产率指数表达式如下：

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

(2)

(,,,,,+1,,+1)=·

(3)

式中，(,,,)和(,+1,,+1)分别表示第个决策单元在第期和第+1期的投入和产出；,(,,,)和,+1(,+1,,+1)分别表示第个决策单元在第期和第+1期的单期距离函数；,(,+1,,+1)和,+1(,,,)分别表示第个决策单元在第期和第+1期的跨期距离函数；表示技术效率指数；表示技术进步指数。若绿色全要素生产率指数大于1，则说明第个决策单元从第期到第+1期的绿色全要素生产率有所提升；若绿色全要素生产率指数小于1，则说明从第期到第+1期的绿色全要素生产率降低；若绿色全要素生产率指数等于1，则说明从第期到第+1期的绿色全要素生产率不变。同理，若>1或>1时，则说明决策单元生产前沿面的移动促进了绿色全要素生产率的提升。绿色全要素生产率指数可分解为技术效率指数和技术进步指数，由于企业的管理制度是技术效率变化的主要影响因素，而技术进步的驱动因素是技术的引进与研发力度，所以在测度港口绿色全要素生产率时，技术效率反映了各港口企业是否及时采取了管理措施以及制定了相应的绿色发展专项规划，技术进步则反映了港口生产过程中绿色技术的提升与创新。

1.3 空间统计量莫兰指数

为研究我国沿海港口绿色发展效率的空间自相关性以及衡量空间关联程度的总体特征，本文采取空间统计量全局莫兰指数来探索其空间演化特征。全局莫兰指数计算式为

(4)

采用标准化统计量值对研究单元空间自相关性进行显著性检验。值的计算式如下：

(5)

其中:

()=-1(-1)

()=()-(())

其中，()表示的均值，()表示的方差。若值为正且通过了显著性检验，则表明相似的观测值趋于空间集聚；若值为负且通过了显著性检验，则表明观测值趋于随机分布。

2 评价指标体系构建及数据来源

2.1 港口绿色发展效率评价指标体系构建

投入指标：综观既有研究，投入指标主要考虑港口建设资本投入，如码头长度、万吨级泊位数、码头堆场面积等；由于能源消耗和技术进步是节能减排的重要驱动因素，所以本文在既有研究的基础上，又考虑资源投入和技术投入。基于数据的可获性和可行性，本文选取的投入指标为：资本投入(生产用码头长度)、资源投入(能源消耗量)、技术投入(技术研发经费)。

产出指标：港口的年货物吞吐量和年集装箱吞吐量是反映港口运营成果的关键指标，故本文将其作为期望产出指标。近年来港口环境污染问题较为严重，包括水污染、噪声污染、空气污染等，其中最严重的是空气污染，空气污染物主要有SO、NO、PM、CO、CO、CH等。基于数据可获性和可行性，本文选取港口SO和NO排放量作为非期望产出指标。

本文构建的港口绿色发展效率评价指标体系见表1。

表1 港口绿色发展效率评价指标体系

2.2 指标数据来源

上述指标数据来源于官方统计数据，其中资本投入和期望产出数据来源于《中国港口年鉴》；资源投入、技术投入和非期望产出数据来源于《港口年度报告》《港口可持续发展报告》《港口绿色发展专项规划》《港口履行社会责任报告》《中国城市统计年鉴》，以及各港口官方网站公布的数据信息。由于目前我国港口企业对港口运营过程中产生的SO和NO排放量数据公开不详尽，所以只能通过间接推算法进行数据统计，本文根据文献[11]采取的计算方法对这2项数据进行统计。部分港口能源消耗量以及技术研发经费数据不详，本文采用李爽提到的计算方法来填充数据空白。

3 港口绿色发展效率时空演化实证分析

3.1 时间演化分析

3.1.1 静态效率分析

选取我国15个沿海港口作为研究对象(大连港、天津港、烟台港、青岛港、上海港、宁波舟山港、连云港港、福州港、泉州港、厦门港、汕头港、深圳港、广州港、湛江港、海口港)，测度其2014—2019年的绿色发展效率，15个港口的原始数据描述性统计见表2。

表2 投入产出指标描述性统计

根据式(1)，运用MAXDEA软件对15个沿海港口2014—2019年的面板数据进行绿色发展效率测算，结果见表3。不难发现，我国沿海港口整体的绿色发展效率呈上升趋势，由2014年的0.714上升为2019年的0.802。

表3 15个沿海港口2014—2019年绿色发展效率值

从我国沿海港口整体的绿色发展效率演化趋势来看，我国港口企业近几年在绿色港口建设方面的投入逐年提升，将港口建设的重点转向环境管理以及绿色技术的应用，投入与产出同比例增长，使得我国沿海港口整体的绿色发展效率实现稳步提升。根据绿色发展效率均值将港口分为四个梯度：第一梯度为青岛港和深圳港，绿色发展效率均值为1，由于两港在绿色建设方面投入与产出达到平衡状态，近年来一直位于效率前沿面，处于全国沿海港口绿色发展的领先地位；第二梯度为上海港、宁波舟山港、连云港港、厦门港、广州港、湛江港和海口港，绿色发展效率均值都大于0.8，这一梯度的港口绿色发展效率均值处于相对有效的状态，由此表明这类港口近年来绿色发展状况良好；第三梯度为大连港、天津港和烟台港，绿色发展效率均值在0.5～0.8范围内，未达到相对有效的状态，究其原因是港口污染物排放量较大，对其绿色发展效率产生了负面影响，导致绿色发展效率处于较低水平；第四梯度为福州港、泉州港和汕头港，绿色发展效率位于最低水平，其效率均值在0.5以下，由于港口资源配置不合理导致这类港口在绿色建设方面存在严重的投入冗余和产出不足的现象。

3.1.2 动态效率分析

为分析我国沿海港口绿色发展效率的动态特征，根据2014—2019年的面板数据，采用式(2)和式(3)并运用MAXDEA软件测算我国沿海港口的绿色全要素生产率指数、技术效率指数和技术进步指数，结果见表4。

表4 沿海港口绿色全要素生产率指数分解结果

由表4可以看出:2014—2015年由于技术效率提升和技术进步不明显，我国沿海港口的绿色全要素生产率稍有退步(0.998<1)。2015—2016年技术的进步促进了绿色全要素生产率的增长(1.021>1)。2016—2017年由于技术的退步，绿色全要素生产率指数小于1。2017—2018年和2018—2019年沿海港口的绿色全要素生产率大于1，表明在这期间绿色全要素生产率变化幅度有了明显的提升；同时，技术效率和技术进步指数均大于1，说明我国沿海港口在管理体制与技术创新的推动下，其绿色发展水平有所改善。

图1显示了2014—2019年绿色全要素生产率指数、技术效率指数和技术进步指数的变化趋势。由图1不难发现，我国沿海港口绿色全要素生产率指数变化趋势与技术进步指数变化趋势相一致，因此技术进步是提升港口绿色全要素生产率的主要驱动力。绿色港口的快速发展，离不开科学技术的研发与创新，港口只有不断引进绿色低碳技术，如5G技术、全自动化集装箱码头技术等，才能增强港口的可持续发展能力。

图1 2014—2019年沿海港口绿色全要素生产率指数变化趋势

3.2 空间演化分析

为研究我国沿海港口绿色发展效率在空间上的自相关性，根据2014年和2019年绿色发展效率测算结果，采用式(4)～(5)并运用GeoDa软件进行莫兰指数测算，结果见图2和3。不难看出，2014年和2019年的莫兰指数分别为0.021和0.053，值分别为0.474和0.816，通过了显著性检验。由此表明我国沿海港口2014—2019年的绿色发展效率空间相关性逐渐增强，空间异质性逐渐减弱，但仍然存在空间区域差异。

将我国沿海港口划分为环渤海港口群(大连港、天津港、青岛港、烟台港)、长三角港口群(上海港、宁波舟山港、连云港港)、东南沿海港口群(福州港、泉州港、厦门港)、珠三角港口群(汕头港、深圳港、广州港)和西南沿海港口群(湛江港、海口港)。根据港口群绿色发展效率均值测算结果，其空间区域差异如图4所示。由图4不难看出，我国沿海港口的绿色发展效率存在明显的空间区域差异。

图4 港口群绿色发展效率的空间区域差异

长三角港口群处于领先地位，该港口群进出口贸易发达，近年来十分重视港口的绿色发展，不断完善港口内部的环境管理体系，在绿色建设方面积极引进先进技术，同时长三角区域一体化发展为其绿色发展提供了重要保障，促进了港口群的可持续发展。其次是西南沿海港口群，此港口群近年积极调整港口的运营模式，努力向绿色化发展，具备较强的可持续发展潜力。珠三角港口群的绿色发展效率排名第三，主要得益于此港口群绿色技术的进步，如重点引进油改电、污水处理等技术，降低了港口的环境污染程度，此外粤港澳大湾区的建设规划也推动了此港口群的绿色发展，进而使其绿色发展效率处于较高水平。环渤海港口群的绿色发展效率处于较低水平，主要原因是非期望产出对港口群的绿色发展效率产生了负向影响，由于盲目追求经济效益，忽略了港口的环境效益，该港口群投入过剩，从而导致其整体的绿色发展效率降低，因此应在经济效益与环境效益平衡的模式下，不断提升此港口群的绿色发展效率。而东南沿海港口群的绿色发展效率处于最低位，其均值仅为0.523，与其他港口群存在较大的差异，此港口群在绿色建设方面处于投入产出不平衡的状态，资源浪费现象较为严重，应加强此港口群的资源整合力度，实现绿色港口群的集约化发展。

4 结论与建议

本文采用SBM模型、绿色全要素生产率指数和空间统计量莫兰指数，基于动静效率和时空演化视角研究了我国沿海港口在2014—2019年的绿色发展效率。研究结论如下：我国沿海港口的绿色发展效率呈逐年上升趋势；技术进步是提升港口绿色全要素生产率的主要驱动因素；各港口绿色发展效率的空间相关性逐渐增强，但空间区域差异较为明显。为提升我国沿海港口的绿色发展效率，促进绿色港口建设，本文从以下3方面提出相应的发展对策，为科学制定及实施港口绿色发展战略提供一定的参考价值。

(1)完善港口的环保管理机制。根据我国沿海港口绿色发展效率的时间演化静态效率评价结果不难发现，非期望产出对港口绿色发展效率产生负面影响，大连港、天津港、烟台港这类港口的高能耗导致了严重的环境污染，其资源投入与产出之间失去了平衡，导致这类港口的绿色发展效率降低。因此，这类港口应不断完善绿色发展过程中的环境保护管理机制，应将资源节约型、环境友好型的发展模式贯穿到企业的管理体系中，严格制定环境污染物排放标准，加强环境保护监管力度，努力构建环境效益与经济效益平衡的新格局。精细化的环保管理机制是港口绿色发展的重要保障，能够使港口处于可持续发展的良好状态，从而实现港口绿色发展效率稳步提升的总体目标。

(2)加强港口企业的科技研发与创新力度。对我国沿海港口的绿色发展效率进行时间演化动态效率分析表明，港口的绿色全要素生产率指数变化趋势与技术进步指数变化趋势相一致，因此技术进步是提升港口绿色全要素生产率的重要驱动因素。港口企业应不断引进油改电、油改气、岸电设施、自动化码头技术，特别是处于绿色发展效率最低位的福州港、泉州港和汕头港，应不断加强绿色技术的应用。另外，从长远发展看，各港口企业应重视5G智能交通信息基础设施的建设，将5G技术应用于港机设备远程控制、港口无人集装箱卡车运输以及船岸协同作业中，只有着眼于新技术的创新与提升，才能长效解决港口运营与环境之间的矛盾，从而提升各港口的绿色发展效率。

(3)健全区域港口群协同发展机制。根据对我国沿海港口绿色发展效率的空间演化分析可知，虽然空间相关性逐渐增强，但依然存在明显的空间区域差异，东南沿海港口群的绿色发展效率处于低位，在2014—2019年其绿色发展效率均值仅为0.523。为提升我国沿海港口整体的绿色发展水平，降低空间区域差异，应健全区域港口群的协同发展机制，加强港口群内部的协作。尤其需要完善东南沿海港口群的绿色发展联动机制，加强资源整合力度，以助推东南沿海港口群的绿色发展效率的提升，进而全面推进我国绿色港口建设。