基于非自治Lotka-Volterra模型的粤港澳大湾区港口竞合研究
梁晶 刘小菲 李永芳
【摘 要】 为推进粤港澳大湾区港口建设，研究粤港澳大湾区港口间竞合关系及其演化，将Logistics模型与生物数学中的Lotka-Volterra种间竞争模型结合确定集装箱港口之间的动态关系。以粤港澳大湾区港口为例，分析竞合关系发生变化的成因，揭示粤港澳大湾区港口在不同时间段下的演化规律，为我国相关企业港口投资提供决策支持，为粤港澳大湾区发展规划纲要的具体实施提供理论依据。
【关键词】 粤港澳大湾区;Logistics模型;Lotka-Volterra模型;竞合关系
0 引 言
推进粤港澳大湾区建设是重大国家战略。构建大湾区依托以城际铁路、干线铁路和高等公路为主体的交通网络与机场群和港口群，构建区域经济发展轴带，主要城市间形成网络化空间格局。港口作为构建区域经济发展的纽带之一，在推进粤港澳大湾区建设中具有关键作用。在《粤港澳大湾区发展规划纲要》的推动下，港口如何建设是目前需要解决的问题之一。
随着港口基础设施建设的推进、市场主要货物的变化、政策的改变等，港口之间的竞合关系并不会一成不变。在国内现有文献中缺乏研究港口之间随着时间变化的发展规律，本文选择了非自治的Lotka-Volterra模型来研究港口之间的关系。
1 模型构建
1.1 Logistics模型
多项Logistics模型的一般表达式为
1.2 非自治的Lotka-Volterra模型
经典的Lotka-Volterra模型为
将港口看作一个种群，港口数目的改变看作种群数目的变化，因此可以用生物数学的模型来研究港口之间的竞合关系。式中：cij为港口之间相互作用系数。当市场份额用作状态变量时，显然环境容量为1，即=1，因此公式（3）可以为
在港口市场竞争中，由于政策的变化、基础设施设备的改进，海运环境等相关因素是随着时间的变化而不断变化的，因此港口之间的竞合关系也是依赖于时间变化的。传统的Lotka-Volterra模型不能体现出随时间变化的竞合关系，使用的参数比较抽象，也没有与经济学理论充分联系;因此，本文运用了一种与时间相关的Lotka-Volterra模型。
2 实证分析
根据粤港澳大湾区港口规划要求及港口规模，选择符合Logistic模型的深圳港、香港港、广州港、珠海港、中山港、东莞港、江门港作为主要的研究对象，大湾区内其他港口视为外部环境。
运用Matlab软件编写程序对数据进行预测和计算，得到大湾区主要港口间相互作用系数（见图1）。
从图1中可以看出：
（1）深圳港、广州港、香港港基本处于一个相互竞争的态势。在2005年以前，香港港与深圳港两港以合作的态势为主，很多集装箱码头业务在深圳港处理，而作为全球供应链的枢纽，香港港依托其先进的基础设施设备、高水平自动化作业，成为了世界的信息、管理、结算中心。由于此时广东省运能相对滞后，在深圳港和香港港的集装箱驳运中，深圳港依旧充当着喂给港的角色。在2005年以后，随着深圳港港口设施的完善，深圳港凭借低廉的成本及更靠近陆向腹地的优势，给香港港造成了巨大压力。香港港与深圳港之间就远洋航线、发展中转中心、远洋集装箱运输等展开了激烈的争夺。2015年以后，深圳港逐渐成为湾区最大的外贸集装箱枢纽港。在政策支撑下，深圳港逐渐完善港口建设，不断完善的海铁联运和水水中转的绿色集疏运体系使得深圳港在粤港澳大湾区港口竞合中拥有自己独特的竞争优势。不过，香港港作为自由贸易港口，其税收及过港时间优势依然比较明显。在未来，如果没有其他的政策利好促使两个港口之间展开合作，预测短期内深圳港与香港港将走向纯竞争的关系。
（2）深圳港与广州港之间一直保持着一个竞争的态势，主要是因为深圳港与广州港之间的腹地距离和货源十分相近。在深圳港大规模扩建的同时，广州港也紧随其后。如今，广州港拥有先进的基础设施设备及深水航道，基础设施先进齐全，具有可实现10万吨级和15万吨级的集装箱船双向通行的深水航道。在政策的支持下，广州港新增加了16个10万吨级集装箱泊位，实现大型深水港口与内河中小码头的联动发展。如果未来一切情况保持不变，深圳港与广州港之间可能会继续保持竞争状态。
（3）香港港与广州港之间以竞争趋势为主。尽管长期来看两港之间还是竞争关系，但在2015年广州港与香港港之间由纯粹竞争关系转变成“捕食―被捕食”关系。广州港在2015年前依托发达的珠江水系，内贸优势十分明显。广州港在保证内贸货物吞吐量持续增长的同时，也在争夺外贸货物吞吐量，致力于打造国际航运枢纽的功能定位。随着广州港南山港区不断完善班轮航线和支线网络、南沙三期的完工，2015年广州港集装箱吞吐量达到了万TEU，其中有一半都是内贸集装箱吞吐量。此时国际航线尚未完全开发，以国内航线为主。随着港口的不断完善及政府对广州港周边基础设施的建设，2018年广州港外贸货物吞吐量有了大幅度提升。广州港新建了12条国际集装箱班轮航线，开通了209条集装箱航线，外贸航线和内贸航线分别达到了103条和106条，这使得广州港在竞争中不再处于被动地位。尽管从长期来看香港港与广州港两个港口之间的发展态势还是以竞争趋势为主，但是在2019年后两个港口之间出现了短暂合作。2018年广州港务局和香港运输与房屋局就两港合作空间进行了交流，在口岸通关及港航服务方面共同协商互惠便利政策。同年，广州航运交易所和香港船东协会等18家港口与航运单位发起设立“粤港澳大湾区港口与航运联盟”倡议，并签署联盟倡议书。广州港务局在2019年工作计划中首次增加了加强两港合作这一项。广州港与香港港正在寻求协同效应，避免恶性竞争和过度扩张。在联盟条款的积极推动下，两港在一定时间内由竞争关系转向合作关系。
（4）据统计，同时挂靠深圳港、广州港和香港港的国际班轮航线已多达85条。随着港珠澳大桥的通车，通过陆运方式到达港珠澳三地也变得非常便捷，托运人将拥有更多选择的自由，在不考虑其他因素的影响下，托运人将货物运往同一目的地，可以选择其中任意一个港口开展业务。如此一来，区域内港口的竞争将日益加剧。
（5）在2019年以后广州港与东莞港、江门港趋于合作的关系。2017年底，广州港务集团与东莞港务集团在广州签署战略合作框架协议，广州市与东莞市签署了3项合作框架协议，以加快港口资源整合。为实现港口资源整合，两市将打造广东―东莞组合港作为两市穗莞港口的共同目标，进而实现穗莞港口一体化。随着合作框架的签订，两港关系逐渐趋于合作关系。但是，深圳港与珠海港、中山港的未来关系则是以竞争为主要的发展趋势。
3个邻近小型港口珠海港、中山港和江门港，正在从“捕食―被捕食”关系中转换为纯粹的竞争关系（见图2）。
3 结论与建议
大型港口之间的竞合关系主要以竞争为主，要想粤港澳大湾区大型港口之间协同发展就不能让单一港口占据垄断地位。建议政策的制定不要单独惠及一个港口，加强基础设施的连通性，规划对接，大型港口之间发展应该有所侧重，根据其自身特点，发挥其独特的竞争优势。各个港口之间产业协同、错位发展。
小型港口与大型港口之间没有必然的合作关系，联盟协议的签署有利于促进两港之间的合作关系。大型枢纽港口可带头与临近小型港口之间寻求合作，实现深水港与中小型内河港口的联动发展，提升港口群整体的竞争力。
随着大湾区小型港口的不断壮大，相邻的小型港口之间转向纯粹的竞争关系。过度的口岸扩建和相近货源争夺只会形成恶性竞争，最终致使竞争力逐渐下降。
粤港澳大湾区内的港口在未来的发展中应该有所侧重，在不断增强自身竞争力的同时能合作共赢，提升整个港口群的竞争力。港珠澳大桥顺利建成，广深高铁、广中澳高铁也已经完工，粤港澳大湾区的交通运输体系已在逐步完善。但目前湾区海铁联运规模还很小，實施“港口+物流”模式、与泛珠三角地区开展海铁联运是未来湾区港口的重要增长极。发展铁水联运通道是提升整个港口群竞争力的关键。
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