基于非自治Lotka-Volterra模型的粵港澳大灣區(qū)港口競(jìng)合研究

梁晶 劉小菲 李永芳

【摘 要】 為推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)港口建設(shè)，研究粵港澳大灣區(qū)港口間競(jìng)合關(guān)系及其演化，將Logistics模型與生物數(shù)學(xué)中的Lotka-Volterra種間競(jìng)爭(zhēng)模型結(jié)合確定集裝箱港口之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。以粵港澳大灣區(qū)港口為例，分析競(jìng)合關(guān)系發(fā)生變化的成因，揭示粵港澳大灣區(qū)港口在不同時(shí)間段下的演化規(guī)律，為我國(guó)相關(guān)企業(yè)港口投資提供決策支持，為粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要的具體實(shí)施提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 粵港澳大灣區(qū);Logistics模型;Lotka-Volterra模型;競(jìng)合關(guān)系

0 引 言

推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)是重大國(guó)家戰(zhàn)略。構(gòu)建大灣區(qū)依托以城際鐵路、干線鐵路和高等公路為主體的交通網(wǎng)絡(luò)與機(jī)場(chǎng)群和港口群，構(gòu)建區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展軸帶，主要城市間形成網(wǎng)絡(luò)化空間格局。港口作為構(gòu)建區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的紐帶之一，在推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)中具有關(guān)鍵作用。在《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》的推動(dòng)下，港口如何建設(shè)是目前需要解決的問(wèn)題之一。

隨著港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)、市場(chǎng)主要貨物的變化、政策的改變等，港口之間的競(jìng)合關(guān)系并不會(huì)一成不變。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有文獻(xiàn)中缺乏研究港口之間隨著時(shí)間變化的發(fā)展規(guī)律，本文選擇了非自治的Lotka-Volterra模型來(lái)研究港口之間的關(guān)系。

1 模型構(gòu)建

1.1 Logistics模型

多項(xiàng)Logistics模型的一般表達(dá)式為

1.2 非自治的Lotka-Volterra模型

經(jīng)典的Lotka-Volterra模型為

將港口看作一個(gè)種群，港口數(shù)目的改變看作種群數(shù)目的變化，因此可以用生物數(shù)學(xué)的模型來(lái)研究港口之間的競(jìng)合關(guān)系。式中：cij為港口之間相互作用系數(shù)。當(dāng)市場(chǎng)份額用作狀態(tài)變量時(shí)，顯然環(huán)境容量為1，即=1，因此公式（3）可以為

在港口市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，由于政策的變化、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的改進(jìn)，海運(yùn)環(huán)境等相關(guān)因素是隨著時(shí)間的變化而不斷變化的，因此港口之間的競(jìng)合關(guān)系也是依賴(lài)于時(shí)間變化的。傳統(tǒng)的Lotka-Volterra模型不能體現(xiàn)出隨時(shí)間變化的競(jìng)合關(guān)系，使用的參數(shù)比較抽象，也沒(méi)有與經(jīng)濟(jì)學(xué)理論充分聯(lián)系;因此，本文運(yùn)用了一種與時(shí)間相關(guān)的Lotka-Volterra模型。

2 實(shí)證分析

根據(jù)粵港澳大灣區(qū)港口規(guī)劃要求及港口規(guī)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(mén)港作為主要的研究對(duì)象，大灣區(qū)內(nèi)其他港口視為外部環(huán)境。

運(yùn)用Matlab軟件編寫(xiě)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和計(jì)算，得到大灣區(qū)主要港口間相互作用系數(shù)（見(jiàn)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(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。在2005年以前，香港港與深圳港兩港以合作的態(tài)勢(shì)為主，很多集裝箱碼頭業(yè)務(wù)在深圳港處理，而作為全球供應(yīng)鏈的樞紐，香港港依托其先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、高水平自動(dòng)化作業(yè)，成為了世界的信息、管理、結(jié)算中心。由于此時(shí)廣東省運(yùn)能相對(duì)滯后，在深圳港和香港港的集裝箱駁運(yùn)中，深圳港依舊充當(dāng)著喂給港的角色。在2005年以后，隨著深圳港港口設(shè)施的完善，深圳港憑借低廉的成本及更靠近陸向腹地的優(yōu)勢(shì)，給香港港造成了巨大壓力。香港港與深圳港之間就遠(yuǎn)洋航線、發(fā)展中轉(zhuǎn)中心、遠(yuǎn)洋集裝箱運(yùn)輸?shù)日归_(kāi)了激烈的爭(zhēng)奪。2015年以后，深圳港逐漸成為灣區(qū)最大的外貿(mào)集裝箱樞紐港。在政策支撐下，深圳港逐漸完善港口建設(shè)，不斷完善的海鐵聯(lián)運(yùn)和水水中轉(zhuǎn)的綠色集疏運(yùn)體系使得深圳港在粵港澳大灣區(qū)港口競(jìng)合中擁有自己獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，香港港作為自由貿(mào)易港口，其稅收及過(guò)港時(shí)間優(yōu)勢(shì)依然比較明顯。在未來(lái)，如果沒(méi)有其他的政策利好促使兩個(gè)港口之間展開(kāi)合作，預(yù)測(cè)短期內(nèi)深圳港與香港港將走向純競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。

（2）深圳港與廣州港之間一直保持著一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)，主要是因?yàn)樯钲诟叟c廣州港之間的腹地距離和貨源十分相近。在深圳港大規(guī)模擴(kuò)建的同時(shí)，廣州港也緊隨其后。如今，廣州港擁有先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備及深水航道，基礎(chǔ)設(shè)施先進(jìn)齊全，具有可實(shí)現(xiàn)10萬(wàn)噸級(jí)和15萬(wàn)噸級(jí)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(gè)10萬(wàn)噸級(jí)集裝箱泊位，實(shí)現(xiàn)大型深水港口與內(nèi)河中小碼頭的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。如果未來(lái)一切情況保持不變，深圳港與廣州港之間可能會(huì)繼續(xù)保持競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。

（3）香港港與廣州港之間以競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)為主。盡管長(zhǎng)期來(lái)看兩港之間還是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，但在2015年廣州港與香港港之間由純粹競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系轉(zhuǎn)變成“捕食―被捕食”關(guān)系。廣州港在2015年前依托發(fā)達(dá)的珠江水系，內(nèi)貿(mào)優(yōu)勢(shì)十分明顯。廣州港在保證內(nèi)貿(mào)貨物吞吐量持續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí)，也在爭(zhēng)奪外貿(mào)貨物吞吐量，致力于打造國(guó)際航運(yùn)樞紐的功能定位。隨著廣州港南山港區(qū)不斷完善班輪航線和支線網(wǎng)絡(luò)、南沙三期的完工，2015年廣州港集裝箱吞吐量達(dá)到了萬(wàn)TEU，其中有一半都是內(nèi)貿(mào)集裝箱吞吐量。此時(shí)國(guó)際航線尚未完全開(kāi)發(fā)，以國(guó)內(nèi)航線為主。隨著港口的不斷完善及政府對(duì)廣州港周邊基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，2018年廣州港外貿(mào)貨物吞吐量有了大幅度提升。廣州港新建了12條國(guó)際集裝箱班輪航線，開(kāi)通了209條集裝箱航線，外貿(mào)航線和內(nèi)貿(mào)航線分別達(dá)到了103條和106條，這使得廣州港在競(jìng)爭(zhēng)中不再處于被動(dòng)地位。盡管從長(zhǎng)期來(lái)看香港港與廣州港兩個(gè)港口之間的發(fā)展態(tài)勢(shì)還是以競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)為主，但是在2019年后兩個(gè)港口之間出現(xiàn)了短暫合作。2018年廣州港務(wù)局和香港運(yùn)輸與房屋局就兩港合作空間進(jìn)行了交流，在口岸通關(guān)及港航服務(wù)方面共同協(xié)商互惠便利政策。同年，廣州航運(yùn)交易所和香港船東協(xié)會(huì)等18家港口與航運(yùn)單位發(fā)起設(shè)立“粵港澳大灣區(qū)港口與航運(yùn)聯(lián)盟”倡議，并簽署聯(lián)盟倡議書(shū)。廣州港務(wù)局在2019年工作計(jì)劃中首次增加了加強(qiáng)兩港合作這一項(xiàng)。廣州港與香港港正在尋求協(xié)同效應(yīng)，避免惡性競(jìng)爭(zhēng)和過(guò)度擴(kuò)張。在聯(lián)盟條款的積極推動(dòng)下，兩港在一定時(shí)間內(nèi)由競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系轉(zhuǎn)向合作關(guān)系。

（4）據(jù)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)掛靠深圳港、廣州港和香港港的國(guó)際班輪航線已多達(dá)85條。隨著港珠澳大橋的通車(chē)，通過(guò)陸運(yùn)方式到達(dá)港珠澳三地也變得非常便捷，托運(yùn)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(yùn)人將貨物運(yùn)往同一目的地，可以選擇其中任意一個(gè)港口開(kāi)展業(yè)務(wù)。如此一來(lái)，區(qū)域內(nèi)港口的競(jìng)爭(zhēng)將日益加劇。

（5）在2019年以后廣州港與東莞港、江門(mén)港趨于合作的關(guān)系。2017年底，廣州港務(wù)集團(tuán)與東莞港務(wù)集團(tuán)在廣州簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，廣州市與東莞市簽署了3項(xiàng)合作框架協(xié)議，以加快港口資源整合。為實(shí)現(xiàn)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(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穗莞港口一體化。隨著合作框架的簽訂，兩港關(guān)系逐漸趨于合作關(guān)系。但是，深圳港與珠海港、中山港的未來(lái)關(guān)系則是以競(jìng)爭(zhēng)為主要的發(fā)展趨勢(shì)。

3個(gè)鄰近小型港口珠海港、中山港和江門(mén)港，正在從“捕食―被捕食”關(guān)系中轉(zhuǎn)換為純粹的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系（見(jiàn)圖2）。

3 結(jié)論與建議

大型港口之間的競(jìng)合關(guān)系主要以競(jìng)爭(zhēng)為主，要想粵港澳大灣區(qū)大型港口之間協(xié)同發(fā)展就不能讓單一港口占據(jù)壟斷地位。建議政策的制定不要單獨(dú)惠及一個(gè)港口，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的連通性，規(guī)劃對(duì)接，大型港口之間發(fā)展應(yīng)該有所側(cè)重，根據(jù)其自身特點(diǎn)，發(fā)揮其獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。各個(gè)港口之間產(chǎn)業(yè)協(xié)同、錯(cuò)位發(fā)展。

小型港口與大型港口之間沒(méi)有必然的合作關(guān)系，聯(lián)盟協(xié)議的簽署有利于促進(jìn)兩港之間的合作關(guān)系。大型樞紐港口可帶頭與臨近小型港口之間尋求合作，實(shí)現(xiàn)深水港與中小型內(nèi)河港口的聯(lián)動(dòng)發(fā)展，提升港口群整體的競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著大灣區(qū)小型港口的不斷壯大，相鄰的小型港口之間轉(zhuǎn)向純粹的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。過(guò)度的口岸擴(kuò)建和相近貨源爭(zhēng)奪只會(huì)形成惡性競(jìng)爭(zhēng)，最終致使競(jìng)爭(zhēng)力逐漸下降。

粵港澳大灣區(qū)內(nèi)的港口在未來(lái)的發(fā)展中應(yīng)該有所側(cè)重，在不斷增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)能合作共贏，提升整個(gè)港口群的競(jìng)爭(zhēng)力。港珠澳大橋順利建成，廣深高鐵、廣中澳高鐵也已經(jīng)完工，粵港澳大灣區(qū)的交通運(yùn)輸體系已在逐步完善。但目前灣區(qū)海鐵聯(lián)運(yùn)規(guī)模還很小，實(shí)施“港口+物流”模式、與泛珠三角地區(qū)開(kāi)展海鐵聯(lián)運(yùn)是未來(lái)灣區(qū)港口的重要增長(zhǎng)極。發(fā)展鐵水聯(lián)運(yùn)通道是提升整個(gè)港口群競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。