中美日三國海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律研究

朱小檬，欒維新，朱義勝

(大連海事大學(xué) a.馬克思主義學(xué)院; b.交通運輸管理學(xué)院; c.信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連　116026)

中美日三國海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律研究

朱小檬a，欒維新b，朱義勝c

(大連海事大學(xué) a.馬克思主義學(xué)院; b.交通運輸管理學(xué)院; c.信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連116026)

摘要：分析中國、美國和日本三國海港集裝箱吞吐量的增長規(guī)律，比較拉動三國GDP增長“三大要素”的作用，提出中美日三國海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)模型，給出三國海港集裝箱吞吐量增量相對GDP增量的偏微分方程，利用最小二乘法計算微分關(guān)聯(lián)模型的偏導(dǎo)數(shù)，揭示貿(mào)易伙伴經(jīng)濟發(fā)展對海港集裝箱吞吐量的相互作用，為研究中國和世界海港集裝箱吞吐量的增長規(guī)律提供新方法。

關(guān)鍵詞:微分關(guān)聯(lián)模型；海港集裝箱吞吐量；國內(nèi)生產(chǎn)總值；要素流動

一、引言

交通運輸是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)。集裝箱運輸是交通運輸現(xiàn)代化的重要形式。在不同的經(jīng)濟發(fā)展階段，交通運輸業(yè)在國民經(jīng)濟中的拉動作用不盡相同，交通運輸能力過度超前會形成設(shè)施閑置，交通運輸能力不足又會影響經(jīng)濟發(fā)展。研究海港集裝箱吞吐量的增長規(guī)律及其產(chǎn)生的原因，對我國港口布局和規(guī)劃，對綜合交通體系建設(shè)具有重要意義。

在全球經(jīng)濟一體化環(huán)境下，以國際直接投資(foreign direct investment，F(xiàn)DI)為代表的要素流動正在改變各國原有的要素稟賦結(jié)構(gòu)[1]，使得世界經(jīng)濟緊密地聯(lián)系在一起，國際貿(mào)易不再是一國要素稟賦結(jié)構(gòu)的體現(xiàn),而是世界各經(jīng)濟體共同合作發(fā)展的結(jié)果。海港集裝箱運輸是國際貿(mào)易的主要方式。本文分析中國、美國和日本三國海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律，比較拉動三國經(jīng)濟“三大要素”的作用，并提出關(guān)聯(lián)中美日三國海港集裝箱吞吐量增量與其GDP增量的微分模型，為研究中國和世界海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律提供參考。

二、中美日三國海港集裝箱吞吐量狀況

1.中國海港集裝箱運輸狀況

中國海港集裝箱運輸起步于20世紀80年代，隨著中國改革開放事業(yè)的發(fā)展和對外貿(mào)易規(guī)模的逐年擴大，中國的集裝箱運輸?shù)靡燥w速發(fā)展。據(jù)2006年統(tǒng)計[2]，中國已有50多個港口從事集裝箱運輸業(yè)務(wù)，具有萬噸級以上集裝箱專用泊位的港口16個，集裝箱專用泊位60個。隨著2001年中國加入世界貿(mào)易組織，作為全球制造加工業(yè)基地，中國集裝箱港口的規(guī)模得到進一步擴大。根據(jù)世界銀行統(tǒng)計數(shù)據(jù)*參見世界銀行網(wǎng)站http://data.worldbank.org.cn/indicator/NY.GDP.MKTP.CD.，到了2013年，我國海港集裝箱吞吐量已達1.74億標準箱(TEU)，成為世界海港集裝箱運輸?shù)谝淮髧?；上海港集裝箱吞吐量超過3361.7萬TEU*參見中國港口集裝箱網(wǎng)http://www.portcontainer.com/index.do?command=viewPage&jspName=/default.jsp.，成為世界第一大集裝箱港口。圖1所示是中國海港集裝箱吞吐量與中國GDP關(guān)系曲線，中國GDP除了其在2.26萬億美元(2005年)和4.99萬億美元(2009年)時，其海港集裝箱吞吐量產(chǎn)生了2個下跌，其余階段中國海港集裝箱吞吐量隨著中國GDP的增長而呈單調(diào)增長，利用HP濾波器[3]獲得的光滑的關(guān)系曲線的趨勢分量如淺色線所示。隨著中國集裝箱運輸業(yè)的發(fā)展，中國遠洋運輸公司(COSCO)和中國海運公司等已逐漸成為世界上最重要的集裝箱運輸公司。

圖1　中國海港集裝箱吞吐量和GDP的關(guān)系

2.美國海港集裝箱運輸狀況

美國是世界上最大的發(fā)達國家，也是集裝箱運輸?shù)陌l(fā)軔國。根據(jù)美國港口管理協(xié)會網(wǎng)站文獻[4]，美國1957年就開展了海港集裝箱運輸業(yè)務(wù)，1970年開展集裝箱運輸業(yè)務(wù)的港口有20多個，到了90年代，開展集裝箱運輸業(yè)務(wù)的港口增加到50多個。1970年美國港口集裝箱吞吐量不到300萬TEU，到2013年達到4425萬TEU。美國集裝箱運輸干線港口第一是加州洛杉磯港，2013年其集裝箱吞吐量為566.8萬TEU，其次是加州長灘港496.4萬TEU，第三是紐約-新澤西港420.0萬TEU。圖2所示是美國海港集裝箱吞吐量相對其GDP關(guān)系曲線，其顯示在美國GDP為10.6萬億美元(2001年)和14.4萬億美元(2009年)時，美國海港集裝箱吞吐量有2個衰退，曲線在此處不光滑。盡管美國海港集裝箱吞吐量相對GDP曲線有不光滑處，但海港集裝箱吞吐量相對GDP的增長趨勢是明顯的，圖2淺色線代表的是美國海港集裝箱吞吐量相對GDP曲線的趨勢分量。

圖2　美國海港集裝箱吞吐量和GDP的關(guān)系

3.日本海港集裝箱運輸狀況

日本是世界第三大經(jīng)濟體，是高度發(fā)達的工業(yè)化國家和FDI的最大輸出國之一，日本向發(fā)展中國家輸出貨幣資本、技術(shù)、品牌、專利、經(jīng)營管理方法、營銷網(wǎng)絡(luò)、高端人才等生產(chǎn)要素，利用發(fā)展中國家的土地、自然資源以及勞動力等生產(chǎn)要素發(fā)展經(jīng)濟。近年來，日本經(jīng)濟呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，其GDP增長率低迷，時有負增長出現(xiàn)。日本港口集裝箱吞吐量規(guī)模不大，全國的海港集裝箱吞吐量相當中國青島港一港的吞吐量。日本集裝箱吞吐量相對GDP的變化規(guī)律如圖3所示。該曲線與中國和美國集裝箱吞吐量的變化規(guī)律有很大區(qū)別：日本GDP在4萬億美元至6萬億美元之間反復(fù)變化，其海港集裝箱吞吐量也在1300萬TEU到2000萬TEU區(qū)間振蕩，其海港集裝箱吞吐量和GDP的關(guān)系呈現(xiàn)復(fù)雜的折線。日本海港集裝箱吞吐量與GDP關(guān)系的復(fù)雜曲線給研究世界集裝箱吞吐量發(fā)展規(guī)律帶來困難。

圖3　日本海港集裝箱吞吐量和GDP的關(guān)系

三、拉動中美日三國GDP的“三大要素”

中美日三國海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律首先取決于各國經(jīng)濟自身發(fā)展狀況。美國是世界最大的發(fā)達國家，日本是發(fā)展起來的趕超國，中國是世界最大的發(fā)展中國家。三個國家處于不同的工業(yè)化發(fā)展階段，自然稟賦、經(jīng)濟增長模式和在全球經(jīng)濟一體化鏈條中的位置也大不相同。根據(jù)世界銀行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國GDP在2009年已經(jīng)超過日本，成為世界第二大經(jīng)濟體。2013年美國GDP是中國的1.81倍，中國GDP是日本的1.87倍。中美日三國GDP增長曲線如圖4所示。

圖4　中美日三國GDP增長曲線

1.拉動三國GDP的“三大要素”

支出法國內(nèi)生產(chǎn)總值的“三大要素”是指最終消費、資本形成總額和貨物與服務(wù)凈出口。支出法國內(nèi)生產(chǎn)總值的計算公式如下[4]：

(1)

式中：下標k代表年份；C代表最終消費，最終消費包括居民消費和政府消費；I代表資本形成總額；X代表貨物與服務(wù)出口額，M代表貨物與服務(wù)進口額，凈出口等于貨物與服務(wù)出口減去貨物與服務(wù)進口。改寫式(1)得到“三大要素”在國內(nèi)生產(chǎn)總值的占比關(guān)系：

(2)

式中：Ck/GDPk代表最終消費在GDP的占比；Ik/GDPk代表資本形成總額在GDP的占比；(Xk-Mk)/GDPk代表貨物與服務(wù)凈出口在GDP的占比。根據(jù)世界銀行發(fā)布的數(shù)據(jù)，中美日三國資本形成總額在其GDP的占比如圖5所示，其中2013年資本形成總額在其GDP的占比中國為47.5%，美國為18.5%，而日本為21.5%。

圖5　中美日三國資本形成總額在其GDP的占比

中美日三國貨物與服務(wù)凈出口在其GDP的占比都將趨于平衡。2013年中國貨物與服務(wù)凈出口在其GDP的占比為2.8%，而美國和日本為-3.0%左右。中美日三國貨物與服務(wù)凈出口在其GDP的占比變化規(guī)律如圖6所示。

圖6　中美日三國貨物與服務(wù)凈出口在其GDP的占比

依據(jù)圖5和圖6，由式(2)計算出最終消費在GDP的占比，如圖7所示。2013年中國的最終消費在GDP的占比為48%左右，而美國和日本的最終消費在GDP的占比為80%以上。可以說美國和日本的GDP主要是由最終消費來拉動，而中國的GDP增長主要還是由資本形成總額來驅(qū)動的。

圖7　中美日三國最終消費在其GDP的占比

2.美日是全球最大的FDI輸出國

聯(lián)合國貿(mào)發(fā)會議(UNCTAD)《2014年世界投資報告》[5]顯示，美國和日本是全球最大的FDI流出國，2013年美國FDI流出為3380億美元，日本FDI流出為1360億美元，2012年和2013年日本FDI的流入幾乎為0。雖然中國近年來也增加了FDI流出，但中國還是FDI流入國。中美日三國FDI流入和流出量如圖8所示。

圖8　中美日三國FDI流入和流出

FDI流入和流出影響了一個國家(地區(qū))的經(jīng)濟增長模式和在世界經(jīng)濟一體化鏈條中的位置。在改革開放的30年間，F(xiàn)DI的流入驅(qū)動中國GDP高速增長，解決了新增勞動力就業(yè)的問題，同時生產(chǎn)了大量用于交換的商品，使中國成為世界加工廠。美國和日本是以FDI為代表生產(chǎn)要素流出國，發(fā)達國家通過要素流動已經(jīng)將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至發(fā)展中國家，其工業(yè)制成品的出口能力逐漸下降。圖9所示為中美日三國服務(wù)和貿(mào)易進出口總額在GDP的占比。

圖9　中美日三國服務(wù)和貿(mào)易出口額在GDP的占比

以上分析說明了產(chǎn)生中美日三國海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律差別的主要原因還是本國經(jīng)濟發(fā)展狀況。海港集裝箱運輸是國際貿(mào)易的主要方式，在當前世界經(jīng)濟一體化的環(huán)境下，國際貿(mào)易不再是一國要素稟賦結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，而是世界各經(jīng)濟體共同合作發(fā)展的結(jié)果。為了揭示貿(mào)易伙伴經(jīng)濟發(fā)展對海港集裝箱吞吐量增長的相互作用，本文提出海港集裝箱吞吐量與GDP的微分關(guān)聯(lián)模型。

四、海港集裝箱吞吐量與GDP的微分關(guān)聯(lián)模型

半個世紀以來，世界經(jīng)濟不斷向全球經(jīng)濟一體化方向發(fā)展，各國經(jīng)濟更緊密地聯(lián)系在一起。作為國際貿(mào)易主要方式的海港集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展不僅取決于屬地的自然稟賦、工業(yè)化發(fā)展階段、經(jīng)濟增長模式和在全球經(jīng)濟一體化鏈條中的位置，而且取決于世界經(jīng)濟環(huán)境和主要貿(mào)易伙伴經(jīng)濟發(fā)展狀況。

為了研究中美日三國經(jīng)濟對三國海港集裝箱吞吐量變化的影響，根據(jù)世界銀行發(fā)布的數(shù)據(jù)，選擇適當?shù)膮^(qū)間，使宏觀經(jīng)濟序列在每個采樣點都有一個確定值與之對應(yīng)。為此，筆者下載了2000年至2013年中國、日本和美國海港集裝箱吞吐量(單位：TEU)。為了避免匯率變化對國家間統(tǒng)計數(shù)據(jù)的影響，筆者下載了2000年至2014年中國、日本和美國GDP增長率(百分比)。為了減少后續(xù)計算帶來的困難，筆者分別對兩組數(shù)據(jù)進行了歸一化處理，具體做法是：把中國、日本和美國海港集裝箱吞吐量除以其2000年海港集裝箱吞吐量，得到各國歸一化集裝箱吞吐量。假定各國2000年GDP為1.0，依據(jù)GDP增長率(百分比)數(shù)據(jù)換算出三國GDP對2000年的歸一化數(shù)據(jù)。歸一化的時間序列一般是不光滑離散時間函數(shù)，采用HP濾波器，適當選取HP濾波器的選擇因子λ，將GDP和海港集裝箱序列進行濾波，濾除其波動分量，使它們的趨勢分量變成光滑的時間函數(shù)。光滑的時間函數(shù)依然是離散的，但利用插值運算，理論上可以獲得采樣點間任意點的數(shù)值，可把光滑的趨勢分量看成連續(xù)時間函數(shù)來處理。

分別用Tc、Tj和Ta表示中國、日本和美國海港集裝箱吞吐量趨勢分量，用Gc、Gj和Ga表示中國、日本和美國GDP趨勢分量。這些函數(shù)一般是復(fù)雜的非線性函數(shù)，很難用公式表達它們之間的關(guān)系。如果中國、日本和美國海港集裝箱吞吐量的趨勢分量可以看成是中國、日本和美國GDP趨勢分量的連續(xù)函數(shù)，記做

(3)

如果式(3)可微，則有

(4)

分別對三國GDP和海港集裝箱吞吐量的時間序列進行HP濾波，獲得中美日三國GDP和海港集裝箱吞吐量的趨勢分量；然后進行差分運算(在Matlab運用diff來實現(xiàn))，求出其增量。中美日三國GDP增量和海港集裝箱吞吐量增量的趨勢分量如圖10所示。對于圖10光滑曲線上采樣點的偏導(dǎo)數(shù)，可以利用最小二乘法來確定。

圖10　中美日三國GDP增加值和其海港集裝箱吞吐量增加值的趨勢分量

為確定圖10光滑曲線上采樣點處偏導(dǎo)數(shù)，定義ΔT=[ΔTc,ΔTj,ΔTa]，ΔG=[ΔGc,ΔGj,ΔGa]，選取三國海港集裝箱吞吐量增量和GDP增量前13行(2001—2013年)，構(gòu)成兩個13行3列矩陣ΔT、ΔG，式(4)可以簡寫成

(5)

符號p′代表矩陣p的轉(zhuǎn)置運算，其中

(6)

對于式(6)偏導(dǎo)數(shù)的平均值可以用超定方程的解或者在Eviews平臺上利用多項式擬合的方法來確定。兩種方法的本質(zhì)都是采用最小二乘法，因此結(jié)果是一樣的。多項式擬合過程，可以靈活地觀察到擬合的優(yōu)度，以及各元素的t統(tǒng)計量。據(jù)此，可以增加或刪除p矩陣的元素。最小二乘法確定超定方程的解[6]為

(7)

對于n維偏微分矩陣式(6)需要n年的數(shù)據(jù)確定其元素，選擇不同時間，獲得的結(jié)果有所不同。近期連續(xù)ΔG、ΔT值所確定的偏導(dǎo)數(shù)能較準確地預(yù)測下一時刻的發(fā)展趨勢和結(jié)果。隨著世界網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云計算的發(fā)展，人們可以獲得更多的貿(mào)易伙伴，更多參數(shù)的年度、季度和月度數(shù)據(jù)。更多相關(guān)數(shù)據(jù)更短的時域間隔，將會使微分關(guān)聯(lián)矩陣式(4)的效果更加明顯。

1.中美日三國海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)矩陣

利用2010年至2014年數(shù)據(jù)得到中美日三國海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)矩陣的平均偏導(dǎo)數(shù)矩陣：

(8)

根據(jù)世界銀行公布的數(shù)據(jù)，2014年GDP年增長率中國為7.4%，美國為2.4%，日本為-0.1%，經(jīng)過HP濾波器濾波的三國2014年GDP增量的趨勢分量分別為ΔGc=0.253 61，ΔGj=0.008 875 4，ΔGa=0.031 526，則中美日三國海港集裝箱吞吐量的增量為

ΔTc=1.0727ΔGc+3.027ΔGj+

2.8268ΔGa=0.388 04

ΔTj=0.143 12ΔGc+5.2379ΔGj-

2.5533ΔGa=0.002 29

ΔTa=0.056 659ΔGc+1.3341ΔGj-

0.030 956ΔGa=0.025 234

(9)

經(jīng)過反歸一化計算，中國海港集裝箱吞吐量2014年增長1590.9萬TEU，增長率為9.14%，日本海港集裝箱吞吐量增長率為0.149%，美國海港集裝箱吞吐量增長率為1.615%。其中中國GDP增長為中國海港集裝箱吞吐量產(chǎn)生1063萬TEU貢獻，日本GDP增長對中國海港集裝箱運輸產(chǎn)生110.15萬TEU貢獻，美國GDP增長對中國海港集裝箱運輸產(chǎn)生365.38萬TEU貢獻。

由于日本海港集裝箱吞吐量規(guī)模不大，日本經(jīng)濟發(fā)展具有FDI流出國的特點，復(fù)雜的日本海港集裝箱吞吐量與其GDP的關(guān)系給研究世界海港集裝箱吞吐量增長規(guī)律帶來一定的困難。因此下文只研究中美海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)矩陣。

2．中美海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)矩陣

利用歸一化2010—2013年中美海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量數(shù)據(jù)，通過最小二乘法得到中美海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)矩陣的偏微分的平均值為

(10)

其中中國2014年對2000年歸一化GDP的增量ΔGc=0.253 61，美國2014年對2000年歸一化GDP的增量ΔGa=0.031 526，給出：

ΔTc=1.0639ΔGc+4.0308ΔGa

ΔTa=0.053 225ΔGc+0.492 71ΔGa

(11)

預(yù)計中國2014年歸一化海港集裝箱吞吐量的增加值ΔTc=0.372 81,2014年中國海港集裝箱吞吐量增長率為9.55%，同理美國2014年海港集裝箱吞吐量增長率為1.69%。

觀察微分關(guān)聯(lián)矩陣(8)和(10)可以總結(jié)出美國GDP的增長對中國海港集裝箱吞吐量有較大的作用，由前文分析，美國GDP的80%以上是由美國最終消費來拉動的，所以現(xiàn)階段美國市場狀況對中國海港集裝箱吞吐量增長有很大的關(guān)系。反過來，中國GDP的增長對美國海港集裝箱吞吐量的增長影響要小得多。

五、結(jié)語

本文分析了中國、美國和日本三國集裝箱吞吐量與GDP增長之間的關(guān)系，比較了三國“三大要素”拉動GDP增長的作用。在世界經(jīng)濟一體化的環(huán)境下，國際貿(mào)易不再是一國要素稟賦結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，而是世界各經(jīng)濟體共同合作發(fā)展的結(jié)果。本文提出了中美日三國海港集裝箱吞吐量增量與GDP增量的微分關(guān)聯(lián)模型，說明一國海港集裝箱吞吐量不僅取決于該國的自然稟賦、工業(yè)化發(fā)展階段、經(jīng)濟增長模式和在全球經(jīng)濟一體化鏈條中的位置，而且取決于世界經(jīng)濟環(huán)境和主要貿(mào)易伙伴經(jīng)濟發(fā)展狀況。微分關(guān)聯(lián)模型給出了三國海港集裝箱吞吐量增量相對GDP增量的偏微分方程，利用最小二乘法計算了微分關(guān)聯(lián)模型的偏導(dǎo)數(shù)。微分關(guān)聯(lián)矩陣的計算結(jié)果揭示了貿(mào)易伙伴經(jīng)濟發(fā)展對海港集裝箱吞吐量增長的相互作用，為研究我國和世界海港集裝箱港口的發(fā)展規(guī)律提供了新方法。

參考文獻：

[1]張幼文,等.要素流動——全球化經(jīng)濟原理[M].北京：人民出版社，2013.

[2]韓增林,安筱鵬.集裝箱港口發(fā)展與布局研究[M].北京：海洋出版社，2006.

[3]朱小檬，朱義勝，欒維新.宏觀經(jīng)濟時間序列的頻率域特性與HP濾波器平滑參數(shù)的選擇[J].統(tǒng)計與決策,2012(5):7-11.

[4]朱小檬.沿海港口集裝箱吞吐量與國內(nèi)生產(chǎn)總值關(guān)聯(lián)模型的研究[D].大連:大連海事大學(xué)，2014.

[5]UNCTAD.WorldInvestmentReport2014[EB/OL].[2015-11-03].http://unctad.org/en/Pages/DIAE/World%20Investment%20Report/World_Investment_Report.aspx.

[6]易丹輝.數(shù)據(jù)分析與Eviews應(yīng)用[M].北京:中國人民大學(xué)出版社,2008.

收稿日期：2015-12-10

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(41371131)

作者簡介：朱小檬(1978-)，女，副教授；E-mail:zhulaw@hotmail.com

文章編號：1671-7031(2016)03-0001-06

中圖分類號:U695.2+2

文獻標志碼：A