学校代码：10254
密 级：
论文编号：
上海海事大学
SHANGHAIMARITIMEUNIVERSITY
硕士学位论文
MASTERDISSERTATION
绿色港口对港口效率的影响研究
——以上海港为例
学科专业： 产业经济学
作者姓名： 张媛
指导教师： 陈雪玫
完成日期： 二○一一年六月
论文独创性声明
本文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论
文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经
发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已
在论文中作了明确的声明并表示了感谢。
作者签名：_______日期：_______
论文使用授权声明
本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校
有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以网上公布
论文的全部和部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论
文。保密的论文在解密后遵守此规定。
作者签名：__________导师签名：__________日期：_________
摘 要
当前，全球正面临着能源危机和环境恶化的双重威胁，可持续发展已成为全世界
共同追求的目标。作为一种高能耗、高污染的行业，港口业为实现可持续发展战略而
提出了绿色港口的发展方向。他们在港口建设中采用环境保护措施，推广新技术，希
望在城市生活质量和经济发展动力之间寻找新的平衡点。建设绿色港口是我国港口发
展的前进方向，是港口与社会协调发展的必由之路。
与国外建设绿色港口相比，中国起步晚、进展缓慢、成效不明显。因此，积极有
效地、稳健地推行我国绿色港口建设尤为重要。在以往的建设绿色港口的理论研究及
实践分析中，多数人关注于如何降低港口污染，走低碳环保路线，却忽视了对港口效
率的影响，而绿色港口旨在确保发展速度的同时，注重发展效益和发展质量，走环境
污染少、资源消耗低、增长方式优、规模效应强的可持续发展道路。
本文首先分析了建设绿色港口的背景及意义，回顾了国内外学者对绿色港口和港
口效率的研究成果，阐释了本文的研究内容，基本思路以及研究意义；然后分析了绿
色港口产生的历程，阐述了绿色港口和港口效率的内涵，并介绍了本文用到的效率评
价方法 DEA 和超效率 DEA 方法；其次，结合国际上成熟的绿色建筑评价体系和国际
上绿色港口实践活动，运用对比研究的方法构建了绿色港口影响因素的体系，并通过
参考国内外对港口效率的评价研究分析了港口效率的影响因素，结合前面的分析进而
综合得出绿色港口的港口效率的影响因素，为后面对绿色港口进行效率评价的指标选
取提供了依据；然后通过选取上海港 2005 年至 2010 年的数据，选取固定资产净额、
流动资产、主营业务成本、管理费用和员工人数五个备选投入变量，主营业务收入、
营业利润、利润总额和港口吞吐量四个备选产出变量，以及分析计算得出了氮氧化合
物（NOX）总排放量和固体废弃物总产生量作为环境投入变量，建立超效率 DEA 模
型进行分析，最后得出了各年度上海港的考虑绿色因素的港口效率得分以及排名。结
合上海港建设绿色港口的程度，分析了建设绿色港口对港口效率的影响。最后经过定
性和实证分析，对建设绿色港口并兼顾港口效率提出了几点建议和对策。
在研究过程中，本文运用绿色港口理论和港口效率理论，采用对比分析，归纳演
绎相结合的方法，以及主成分分析法，超效率 DEA 分析方法，运用 SPSS 软件和
EMS 软件，注重理论演绎与经验分析相结合、定性分析与定量分析相结合、静态分析
与动态分析相结合、实证研究与对策研究相结合。在研究过程中，运用了较多的数据
资料，增强了文章的客观性、严谨性和说服力。
关键词：绿色港口，港口效率，超效率 DEA
ABSTRACT
Currently, human society is facing double threats--energy crisis and environment
deterioration. In this situation, sustainable development is the common purpose of people all
over the world. As a kind of infrastructure which consume aboundant energy and pollute the
environment, ports now use the green port development strategy to realize the sustainable
development. In port construction, they take measures to protect the environment and
promote technologies so as to find a new balance between life quality and economic
development power. Building green port is the forward direction of port development and
the only way of the port and social development.
Compared with foreign Green ports, we start late and have a slow development process
as well as tangible results. Therefore, the positive, effective and steady implementation of
the green port construction in China is particularly important. In the past practice and
research on building green port, most people focus on how to reduce port pollution and take
the low-carbon green line, but they ignore the impact on port efficiency. Green port aims at
keeping development speed, meantime, concerning on development effectiveness and
development quality, which take less environmental pollution, low resource consumption,
excellent growth, strong scale and strong sustainable development.
At first, this paper analyzes the background and significance of building green port and
reviews researches on green port and port efficiency of domestic and foreign scholars. It
explains the contents, the ideas line and research significance. Then, it analyzes green ports
birth course and describes the content of green port and port efficiency; it also describes the
efficiency evaluation method —DEA and MDEA methods. Secondly, The paper uses the
comparative method to construct green port factor system based on mature international
green building rating system and international practice on the green port, and by reference to
the domestic and foreign evaluation research of port efficiency influencing factors and
combines with the analysis before, the paper comes to the green port integrated port
efficiency factors which provide the basis for the following green ports efficiency evaluation
index selection; Then it selects data of Shanghai Port from 2005 to 2010 and selects the fixed
assets, liquid assets, main business cost, management cost and the number of employees as
alternative input variables, meantime, the main business revenue, operating profit, total
profit and port thruput as alternative output variables. Through the analysis, it obtains the
nitrogen oxides(NOX) emissions and the total generation of solid waste as the environmental
input variables and builds ultra-efficiency DEA model and came to Shanghai port efficiency
scores and rankings each year considering green factors. Combined with the extent of
Shanghai port building green port, it analyzes the impact on port efficiency building green
port. Finally, the paper gives some suggestions and countermeasures on the construction of
green port after a qualitative and empirical analysis.
In the course of the research, the paper uses green port theory and port efficiency
theory, including comparative analysis, the combination of induction and deduction method,
principal component analysis, MDEA method, SPSS and EMS software and focuses on the
methods of the combination of interpretation and experience, qualitative analysis with
quantitative analysis, static analysis and dynamic analysis, empirical research with a
combination of countermeasures. In this paper, I use a lot of data, and enhance the
objectivity, stringency and convincing of the article.
ZhangYuan(Industrial Economics)
Directed by Chen Xuemei
KEY WORDS：green port, port efficiency, MDEA
目 录
摘 要 .......................................................................................................................................I
ABSTRACT ............................................................................................................................II
目 录 ....................................................................................................................................IV
第一章 绪论.............................................................................................................................1
第一节 研究背景及意义......................................................................................................1
第二节 国内外研究现状......................................................................................................2
第三节 主要研究内容..........................................................................................................4
第二章 相关理论与方法综述.................................................................................................6
第一节 绿色港口理论..........................................................................................................6
第二节 港口效率理论........................................................................................................13
第三节 DEA 与 MDEA 分析方法.....................................................................................14
第三章 绿色港口对港口效率的影响因素分析...................................................................18
第一节 绿色港口的影响因素分析....................................................................................18
第二节 港口效率的影响因素分析....................................................................................21
第三节 绿色港口的港口效率的影响因素分析................................................................22
第四章 绿色港口对港口效率影响的实证研究...................................................................26
第一节 数据来源................................................................................................................26
第二节 绿色港口对港口效率影响的数学模型................................................................34
第五章 建设绿色港口及提高港口效率的对策和建议.......................................................40
第一节 建设绿色港口对策和建议....................................................................................40
第二节 提高绿色港口的港口效率的对策和建议............................................................41
第六章 结论与展望...............................................................................................................43
致 谢.................................................................................................................................45
参考文献.................................................................................................................................46
第一章 绪论
第一节 研究背景及意义
近年来，随着港口污染问题日趋严重，环境政策的研究也日趋重要。世界上许多
港口城市已经开始致力于这方面的研究，他们在港口建设中采用环境保护措施，推广
新技术，希望在城市生活质量和经济发展动力之间寻找新的平衡点。建设绿色港口是
我国港口发展的前进方向，是港口与社会协调发展的必由之路。绿色港口倡导绿色观
念，要求建设低污染、低能耗、环境健康的新型港口。绿色港口的建设就是将“港
口、人、自然”和谐相处的绿色环境理念，渗透到与港区建设发展相关的各项行为之
中，最大限度地提高港口资源利用率和减少港区对所在区域环境的负面影响，改善港
区的生态环境质量，提高港区环境管理水平，从而使环境保护与港口发展协调发展、
和谐统一[1]。
在环境污染和能源危机的新形势下，绿色港口成为港口发展的必然趋势，是解决
港口发展过程中所遇疑难问题的关键。与国外建设绿色港口相比，中国起步晚、进展
缓慢、成效不明显。因此，积极有效地、稳健地推行我国绿色港口建设尤为重要。在
以往的建设绿色港口的理论研究及实践分析中，多数人关注于如何降低港口污染，走
低碳环保路线，却忽视了对港口效率的影响，而绿色港口旨在确保发展速度的同时，
注重发展效益和发展质量， 走环境污染少、资源消耗低、增长方式优、规模效应强
的可持续发展道路[2]。
本文的研究目的就是要通过利用定性分析以及利用超效率 DEA 模型，实证分析
了上海港绿色港口效率，分析了建设绿色港口对港口效率的影响，进而推动港口向绿
色化方向发展，解决环境保护与港口经济发展之间的矛盾问题。
本课题的研究意义主要体现在以下两点：
（1）构建绿色港口评价体系，帮助查找港口的非绿色因素和薄弱环节，为建设
绿色港口提供理论依据和实践指导。
（2）有助于提高港口能源利用率，降低港口污染，改善港口环境、增强港口竞
争力和可持续发展的能力、支持并服务于区域经济发展；有助于港口管理部门严格监
管港口环境，使港口监管部门有章可循，有据可依，从而实现科学管理，使环境保护
和港口发展相辅相成，协调发展。
第二节 国内外研究现状
一、绿色港口研究现状
国外的绿色港口研究可分为两个阶段。首先是 1965 年到 20 世纪 90 年代。这期
间，各国广泛开展环境质量评价研究工作，一些专家学者和相关机构开始从事港口建
设项目中的环境影响评价和环境管理方面的研究工作，例如：Stone 研究了墨西哥湾
地区超级大港在建设、运营及辅助发展过程中产生的环境污染[3]；Monney 指出了港
口对周围环境影响不仅仅局限于船舶污染物的排放，它只是其中一部分[4]；Lagarias
等人分析了港口建设项目造成的海域环境污染情况[5]；Knight 等人提出了采用互动矩
阵与生态概念模型相结合的方法评估海岸工程项目的环境影响[6]；Allen 和 Davis 等人
对港口发展过程中产生的环境问题进行了阐述并提出了相关解决措施[7][8]；McMulfon
和 wcolridge 指出了港湾环境监测标准的有效性[9][10]；美国港务局协会出版了《环境
管理手册》，针对港口造成的环境污染以及其他一些情况进行了相关研究；国际港湾
协会对港口及沿海地区发展进行了环境规划，提出了管理指导原则等。
20 世纪 90 年代之后，可持续发展观念逐渐深入人心。1993 年，联合国贸易开发
会议上提出了港口可持续发展战略，这对推动港口可持续发展研究工作的全面展开起
到了尤为重要的作用。一些相关领域的专家学者们纷纷从定性和定量的角度对该问题
进行了研究，并取得了一定的研究成果。
其中，具有代表性的定性研究的成果主要有：Brooke 首次提出了基于绿色理念的
环境影响评估程序，并对港口建设过程中产生的环境影响因子进行总体分析；Tamura
等人指出了 21 世纪的港口发展战略应着重强调环境友好和土地保护；Goulielmo 针对
港口运营时产生的交通运输和环境之间的冲突给出了解决方案；Georgison 等人针对
加拿大最大港口的可持续发展管理模式提出应该加强制度改革策略；Stetz 分析了西雅
图港修复性建设工程中的保护环境和公共健康相关问题；McConnell 等人通过分析港
航业影响沿海地区经济发展和周边环境的因素，倡导可持续发展战略及运用综合管理
方法加强保护海洋生态系统；Friliy 分析了埃及 13 个典型的海岸开发项目对本国海洋
生态环境造成的负面影响；Sawada 提出了日本大阪湾地区海岸带的生态发展策略
[11]。具有代表性的定量研究的成果主要有：Trozzi 等人基于扩散和传播模型以可持续
发展的理念全面分析了港航业产生的弃土、水、大气、垃圾物和噪声污染情况；Bak
等人应用交通运输模型，结合城市可持续发展战略，分析了未来集装箱码头发展的预
测结果；Deller 从公共福利和商业利益的角度分析了港口产生的正负面效应，在对鹿
特丹港“Maasvlakte”项目进行环境影响评估的基础上测算出了港口对公共福利的净贡
献；Peris-Mora 建立了港口可持续发展环保管理指标体系，评价了西班牙及欧洲其它
港口的环境影响，并综合应用系统模型、分层图及多标准分析等一系列方法预测未来
港口发展的潜在环境影响；Headiand 等人强调在规划发展集装箱港口的过程中要进行
平衡分析，要兼顾土地等稀缺自然资源，对其进行有效利用；Sakai 等人基于系统模
型估算了日本主要港口大气污染中的二氧化碳排放量等等。
国内研究绿色港口始于 20 世纪 90 年代末。姚伟静等人提出了港口城市可持续发
展概念，这一概念既涉及到生态平衡保护、合理利用水、土地等自然资源，也有广泛
深刻的内涵和外延；尹发军针对现行环保管理模式中存在的问题，初步探讨了港口可
持续发展的环保管理模式；盘秀贞等提出了影响港口可持续发展的港口环境成本内在
化因素；孔宪雷等人基于可持续发展思想对港口发展理论进行了补充；张庭发阐述了
港口产生大气污染的危害、种类及其防治途径；梁佩晰给出了实现可持续发展的几点
建议，并对规划建设中如何防治污染提出了宝贵意见；徐伯海探讨了绿色港口的布局
和规划；戴荣涛提出了建设“生态港”能够促进港口经济的可持续发展的主张等等。此
外，其他学者和机构还提出了适用于各地港口的可持续发展战略等。
二、港口效率研究现状
人们开始研究港口效率是 1980 年，早期分析港口效率通常借助单一或多个指
标。评价港口绩效的方法很多，通常根据码头的货物作业效率，或根据衡量单一要素
生产率，或在计算一定时期内最优吞吐量的基础上比较最优水平与实际水平，或根据
单个指标衡量港口的全要素生产率；DeNeufville、TSunokwa、chou 和 Lee 使用单一
绩效指标——每单位美元利润的港口货物吞吐量来衡量港口绩效；由于单指标衡量港
口效率的方法过于片面，HeaVer、庞瑞芝和李占平运用多指标进行绩效评价。然而，
多指标评价有时也存在部分绩效指标改善而其他一些绩效指标恶化的问题，这就很难
判断总体效率的变动情况。正是由于单一或多指标都不能较全面地刻画港口效率，人
们对港口效率的特征研究开始转入综合的评价研究阶段，以获得更准确的港口效率评
价结果。
港口效率又分为配置效率和技术效率等，人们对此进行了细致研究。然而，目前
研究港口效率主要集中在研究港口技术效率和总经济效率上，而港口效率并不是一个
简单的成本收益的对比关系，而是需要考虑投入产出的综合效率概念，其投入和产出
不仅意味着货币化的投入和产出，尤其是现在要建设绿色港口，必须还要综合考虑节
能减耗和低碳环保等方面因素。目前仍欠缺港口效率的综合评价方面的研究[12]。
第三节 主要研究内容
一、基本思路
本文首先回顾了国内外学者对绿色港口和港口效率的研究成果，分析了绿色港口
产生的原因，港口效率的评价方法，阐述了绿色港口和港口效率的内涵；其次，借鉴
日本 CASBEE（建筑物综合环境性能评价）和我国 GOBAS（绿色奥运建筑评估体
系）的 QL（质量—负荷，Quality-Load）评价思想，建立了绿色港口 QC（质量—消
耗与节约，Quality-Consumption and Conservation）评价模型；然后，结合国际上成熟
的绿色建筑评价体系和国际上绿色港口实践活动，运用对比研究和实证分析的方法构
建了绿色港口对港口效率影响的指标体系，利用 DEA 模型以及 Anersen 和 Petersen 提
出的 MDEA 模型实证分析了考虑绿色因素的上海港历年的港口效率，从而分析评价
建设绿色港口对港口效率的影响。
二、研究内容
本文共分六章，各章内容如下：
第一章绪论，主要介绍文章的研究背景和意义，相关内容的国内外研究现状以及
论文的基本思路，主要内容和框架。
第二章主要介绍了绿色港口和港口效率的相关理论以及效率评价方法——DEA 分
析方法以及超效率 DEA 分析方法。
第三章阐述了绿色港口对港口效率的影响因素的定性分析。
第四章基于超效率 DEA 模型对上海港进行了考虑绿色因素的港口效率的实证研
究，本章主要介绍了数据的来源，变量体系的确定以及模型的实证分析。
第五章通过定性分析以及实证分析，对建设绿色港口并兼顾港口效率提出了几点
建议和对策。
第六章是结论与展望，主要介绍整篇文章的结论以及有待进一步研究之处。
论文框架如图 所示。
图 论文框架图
第二章 相关理论与方法综述
第一节 绿色港口理论
一、现代港口的发展历程
从港口功能的演变角度，联合国贸易与发展会议在 1992 年的《港口的发展和改
善港口的现代化管理和组织原则》的研究报告中，把港口划分为三代，各代港口的主
要特征为：
第一代港口是“转运中心”——传统港口（19 世纪初——20 世纪 50 年代），这时
期的港口是水陆运的联接点，主要负责转运、发送和临时存贮货物等。第一代港口紧
密联系着城市的对外商品交易，注重散货的装卸和运输。
第二代港口是“运输+服务中心”（20 世纪 50 年代——80 年代）。这时期的港口是
工业发展基地和运输枢纽，装卸功能开始为临港工业服务，部分专为临海工业服务的
港区及工业港已经形成，港口对城市经济发展起到明显的推动作用，港口规模扩大速
度最快的同时又日趋专业化、深水化，但港口的主要业务仍是装卸，港口的散货作业
比重增加，成为有些港口的主要货种。港口建设有独立的工业区，不仅与运输和贸易
方面往来密切，港区工业在国民经济中的比重也明显增加，港口服务于工业的现象非
常突出。[13]
第三代港口是“国际物流中心”（20 世纪 80 年代以后）。这时期，随着集装箱运输
日趋成熟，港口已经成为各种运输方式的联运中心，在现代物流链中成为不可缺少的
重要组成部分。以集装箱运输和现代物流服务为中心，港口开始快速发展。许多港口
以发展集装运输业务为重点，尽可能多地吸引国际中转货物，以发展成为地区性乃至
国际性枢纽港，港口发展水平以集装箱吞吐量为重要标志。港口发展成了信息中心，
其设施的发展特点之一是集装箱码头的大型化、深水化、专业化，以及物流中心和园
区的建设和运行。大多数第三代港口还不是功能全面的国际性现代物流枢纽，而只是
各种运输方式的联运中心及一定程度上的物流中心[14]。
从上述港口发展的不同时期来看，当港口处于第一、二发展时期时是传统意义上
的港口。其最重要的特征是货流的汇集地和货运作业的集散地，。港口发展的第三时
期由于受到现代物流和供应链管理理念的影响，港口逐步发展成为综合运输系统、物
流链或整个供应链的重要枢纽，而第四代港口则是多种物流设施和服务功能的集合。
从这个意义上讲，港口面临的竞争已经是整个运输系统、物流链、供应链的竞争。为
使港口保持竞争中的优势地位，港口本身就要融入到现代物流和供应链中，提升整体
效率和服务水平。
1999 年，联合国贸易与发展会议上又提出了第四代港口的概念：“物理空间上分
离但是通过公共经营者或管理部门链接”(physically separated but linked through common
operators or through a common administration)的组织。港口作为海上运输的起点和终
点，自然是国际贸易和全球运输网络中的一个重要节点。但是随着船舶规模的日趋增
大，港口逐步从以前的主导型地位走向对于航运公司的从属型地位。航运公司对港口
基础设施和专用设备提出了新的要求，同时也对港的营运和服务等方面提出了更高的
要求。但是，第四代港口对于一个国家的经济能否有效地参与经济全球化发挥着越来
越重要的作用。
在上面的关于第四代港口概念的基础上，许多学者都对第四代港口进行了不同角
度的研究。上海海事大学真虹教授(2005)从供应链的角度分析了第四代港口，在《交
通运输工程学报》上发表了《第四代港口的概念及推行方式》，其从供应链角度分析
第四代港口的特征出发，强调第四代港口的柔性，认为第四代港口作为供应链中的一
个环节，在保留第三代港口功能的基础上，强调港口之间的互动以及港口与相关物流
活动之间的互动，满足运输市场对港口差异化服务的需求，提供精细的作业和敏捷的
服务，形成柔性港口，促使与港口相关的供应链各环节之间的无缝连接。 [15]大连海
事大学孙光圻教授（2005）《现代港口发展趋势与“第四代港口”新概念》一文中，指
出第四代港口是港口与其所在城市及经济腹地有机结合的产物，强调了第四代港口的
港城一体化特征。上海交通大学的毛霞云在她的硕士论文《基于第四代港口理论的内
河港战略分析》中对第四代港口的特征进行了全面的梳理，并将第四代港口定位为：
物流供应链的绿色水岸据点；同时给出了第四代港口的概念：第四代港口是基于第三
代港口功能和物流供应链的整合，以港口柔性化服务和港口联盟为手段，实现可持续
发展的绿色生态港口。
二、绿色港口的产生
绿色港口源于绿色建筑，绿色建筑伴随着环境危机的出现而产生，而环境危机的
根源很大程度上就是能源危机。上世纪中叶，由于频发环境污染等公害事件导致了一
场绿色运动。发表于 1972 年的《增长的极限》的报告指出：增长存在一个极限，经
济的增长会受到我们赖以生存的地球上的土地资源、不可再生资源等等的限制，污染
承载能力也存在着极限。人们开始认识到如果不去保护生态环境，那么人类将毁灭自
身，这就是发展的负效应，生态环境开始得到人们的关注。1987 年，可持续发展概念
诞生——既满足当代人的需要又不危及后代人满足其需要的发展。1992 年，联合国环
境与发展大会制定了《21 世纪议程》，它是实现可持续发展的基础。第二年，绿色建
筑的各种设想和模型随之产生。自此，各国港口界始终致力于港口的可持续发展的研
究，力争建设绿色港口，坚持走绿色港口和可持续发展道路，在港口经济发展的同时
注重环境、生态保护等各方面的问题，实现经济效益和社会效益的均衡发展。
十多年来，许多国际组织和港口个体都在进行着建设绿色港口的探索与实践，
如：国际海事组织、国际港口协会、洛杉矶—长滩港群、纽约—新泽西港群、鹿特丹
港和悉尼港等等。他们都试图走出港口发展的困境，进而实现港口对经济发展的“绿
色”推动。关于绿色港口在世界范围内的实践行动，后面将进行详细讨论[16]。
三、绿色港口的定义
国内外许多专家学者认为：绿色港口就是“在经济利益和环境影响之间取得一个
可以接受的平衡。这个可以接受的平衡要以正确判断经济利益和环境消费为基础。而
且前提是不允许产生无法挽回的环境改变。”（陈晓峰、郭保春）。因此，绿色港口的
本质就是经济利益与环境保护之间的平衡。但平衡是一个内缩性和外延性很强的词
语，何为平衡？何为不平衡？难以把握。至今学术界还没有形成绿色港口的权威定
义。一些学者在他们的文章中提出了一些看法。
吴鹏华在 2007 年 2 月《水运管理》上发表的《第四代港口新概念与国内港口发
展战略》一文中提出：第四代港口是绿色港口。绿色物流由于降低成本、节约资源而
与节约型社会的建设紧密联系在一起，成为港口发展的必然趋势。树立绿色物流理
念、制定绿色物流政策法规、实施绿色物流管理、选择绿色供应商、实现物流活动的
绿色化并重视逆向物流已是大势所趋。第四代港口作为供应链物流体系的物流据点必
将大量应用绿色技术，在港城的海陆开发与建设中，先进的环保技术与生态技术也得
到空前的重视和应用。要大力发展绿色港口。在港城的海陆开发与建设和港口运作过
程中，倡导优先使用先进的环保技术与生态技术，通过集约化经营减少资源消耗和环
境污染。
陈霄燕（2006）认为，绿色港口是一个发展中的概念，是在环境保护和经济利益
之间获得良好平衡的可持续发展港口。绿色港口要求以绿色观念为指导，建设坏境健
康、生态保护、资源合理利用、低能耗、低污染的港口；建立绿色港口要将港口资源
科学布局、合理利用，把港口发展和资源利用、环境保护有机地结合起来，走资源消
耗低、环境污染少、增长方式优、规模效应强的可持续发展之路，最终做到人与港
口、环境和谐统一、协调发展。陈晓峰、徐金环（2002）在《二十一世纪的港口——
绿色之港》文中指出，“绿色之港”即是在环境影响和经济利益之间取得一个可以接受
的平衡。这个可以接受的平衡一定是基于对环境消费和经济利益的正确判断的基础
上。还要有一个前提,那就是不允许有无法挽回的环境改变发生。
卢勇（2009）指出绿色港口的本质就是平衡，但在考虑“怎样才是平衡？怎样算
是不平衡”时还需要兼顾绿色港口的社会性、经济性和社会性，只有全面考虑各方面
的因素才能准确把握绿色港口的内涵。
毛霞云（2007）参照中华人民共和国国家标准《物流术语(GB/T 18354-2001)》中
对绿色物流的规定，把绿色港口定义为：绿色港口是指基于港口环境保护和资源利用
效率，建立现代化的港口运营模式的可持续发展港口。具体来说，建设绿色港口是指
为达到港口环境保护目标，使得港口资源利用的效率达到最大化，通过建立现代化的
港口运营模式，比如供应链的整合、港口联盟等措施，从可持续发展的角度规划和实
施港口物流活动。
综上可以看出，尽管学者们的观点并不完全一样，不过他们观点的共同点却是很
明显的：在环境保护和经济利益之间获得良好平衡的可持续发展的现代化港口。这便
是到目前为止绿色港口的公允定义。
四、绿色港口的实践
（一）美国集装箱港口废气减排
1、近年来，美国港口业务中增长最快的业务就是集装箱业务，集装箱吞吐量在
过去的 10 年中增长了 %，从 1980 年开始的 26 年里，增长了近 5 倍。然而，集
装箱业务促进美国经济增长的同时也产生了大量的废气，严重损害了港口城市的空气
环境和居民健康。例如，加州地区最大的废气排放源是洛杉矶和长滩两港，这两港所
排放的固体颗粒物和氮氧化物分别占该地区这两种污染物排放总量的 25%和 10%，它
们是该地区癌症和哮喘发病率居高不下的根源，据 CARB（加州空气资源管理局）估
计，仅在洛杉矶地区，由于港口空气污染而导致的提前死亡每年大约有 640 例[17]。
2、废气排放源
集装箱港口的废气排放源可以分为远洋船舶、装卸设备、港务船舶、集装箱拖车
和有轨机车五个部分。根据美国加州 CAAP（圣佩罗湾清洁空气行动计划）的统计数
据，洛杉矶和长滩两港的这五类废气排放源的排放比例分别为：59%、14%、11%、
10%和 6%[18]。
3、减排措施
针对远洋船舶的废气排放，美国主要采取三项限制措施：提高船用燃料的质量；
限制船舶的航速；使用替代燃料，采用先进技术。
（1）提高船用燃油质量
洛杉矶港和奥克兰港实施了“引航员燃料选择”行动，该行动规定引航员有权对进
出两港的马士基公司班轮决定是否将含硫量为 27000PPM 的燃油转换成 15000PPM 的
燃油，预计此项行动将会少排放 400 吨船舶废气；CARB 出台规定要求所有进出加州
港口的船舶，在距离港口 40 海里的海域内使用硫含量低于 20000PPM 的燃油，将来
这一海域很可能会扩大到 100 海里。据 CARB 估计，在 2007 年起的 13 年里，该项规
定将会减少排放氮氧化物 15000 吨、固体颗粒物 23000 吨、硫氧化物 200000 吨，并
且将减少废气污染造成的提前死亡病例 520 例[19]。
（2）限制船舶航速
从技术上讲，燃油质量直接决定着废气的污染性，燃油消耗量与船舶航速的三次
方成正比，而船舶的废气排放主要由船舶使用的燃油和航速决定，因此，控制船速对
控制废气排放起到关键作用。洛杉矶港和长滩两港实施了“船舶减速”行动，对特定海
域内的航速给出了规定，减排效果十分明显。另外，美国港口的一些优惠政策也对这
一措施起到了积极的促进作用[20]。
（3）采用先进技术、使用替代燃料
美国的船舶废气排放控制技术也取得了一定的成果。例如，新型仪器“文氏管漂
洗器”可以滤除掉八成的固体颗粒污染物和二氧化硫；寻找出相比于传统的石油燃料
更为清洁、更具环保性的燃料等等。
针对装卸设备（有轨设备和轮胎设备两类），美国一直竭力推出新的标准以降低
污染，从适用于装卸设备的“非在路机动车”排放标准到“在路机动车”排放标准，从
Tier2 标准到 Tier4 标准。除了制定这些严格的排放标准外，美国港口还从技术上降低
废气排放，包括使用柴油氧化物催化剂、氮氧化物催化剂、安装固体颗粒物过滤器
等。另外，使用混合动力装卸设备能够降低燃油和运行费用，并具有明显的环保性
能。
针对港务船舶，美国港口和环保部门力争提高拖轮燃油质量，相关法规要求在加
州港口的拖轮需要使用低硫燃油。另外，关于拖轮燃油的新规则中长期的规划也将于
2014 年开始讨论。随着拖轮燃油质量的提高，美国也在积极进行拖轮升级改造、采用
先进的推进系统、安装污染控制设备、使用清洁燃料、研制混合动力拖轮等等。
针对有轨机车，美国港口与铁路公司积极开展合作以减少火车废气排放。几年
前，CARB 分别与北伯林顿三塔铁路公司、联合太平洋铁路公司签署了减排备忘录，
此举使有轨接车固体颗粒物的排放量降低了 20%；联合太平洋铁路公司在将所有服务
于圣佩罗湾港口的老式调度机车更换成符合 Tier3 标准的清洁机车的同时，购买 60 辆
新的调度机车替换了洛杉矶地区的 95 辆老式调度机车；另一项减排措施督促铁路公
司使用低硫燃料，如使用硫含量低于 15PPM 的燃料；此外，美国还积极研制新型的
污染性更小的机车——新型混合动力火车，这种火车可以降低燃料消耗量 15%-45%，
固体颗粒物和氮氧化物排放量仅为常规火车的 85%[21]。
（二）悉尼港绿色港口行动
悉尼港的绿色行动简要介绍如下：
从改善水体质量的角度来看，针对船舶生产生活废水，悉尼港加强了船舶管理，
采取的措施如：采用防漏技术防止加油过程中的漏油；派专业人员现场监督危险品
（油气、化学品等）作业。
针对陆地雨水废水，悉尼港在全港范围内推广安装运用雨水收集处理装置，处理
后的雨水能够达到澳大利亚饮用水标准参数，然后再用于花园浇灌和卫浴冲洗，可节
省 45%的水资源。
针对船岸溢油等突发事故，悉尼港划定了 4 海里应急海域，组建了一支装备先进
的应急队伍 24 小时待命，并且每年要举行至少 3 次应急演练使这支队伍时刻保持临
战状态。2003 年悉尼港共发生 212 起突发性污染事故，均得到了应急队伍的快速反应
和妥善处理。
从改善空气质量的角度来看，悉尼港积极配合州政府实施相关法规减少港口废气
排 放 ， 提 高 空 气 质 量 。 例 如 ： 配 合 州 交 通 局 实 施 “2010 交 通 运 输 的 政 府 行 动 ”
（Government’s Action for Transport2010）；配合州环保局实施“空气政策的政府行动”
（Government’s Action for Air Policy）。
从降低噪声污染的角度看，悉尼港采取了制定噪声管理计划、成立噪声管理委员
会、开设噪声投诉热线的措施。
从治理垃圾污染的角度看，悉尼港实施 WRAPP（Waste Reduction and Purchasing
Plan）计划，要求所有投标者在标书中说明降低垃圾生成量和充分回收利用垃圾的方
法；要求中标者在施工中最大限度地降低垃圾生成量和充分回收利用垃圾；要求办公
室优先采购环保办公用品；
此外，悉尼港按照相关法律法规严格管理危险货物并长期致力于员工环保教育，
提高员工的环保意识。
上述努力使得悉尼港的绿色行动取得了显著成就，改善港口环境的同时也节省了
成本、提高了效率，成为世界闻名的绿色港口建设典范。
（三）经验与启示
西方发达国家在建设绿色港口的探索中获得了巨大成功，仅美国洛杉矶和长滩两
港在 2002 年到 2007 年的 5 年间，氮氧化物排放量就降低了 24%，固体颗粒物排放降
低了 50%，而两港集装箱吞吐量却增长了 30%。总结上述实践得到的经验主要有以下
几点。
一、目前最有效的减排措施是提高燃油质量。由于在未来相当长的一段时间里，
新型清洁能源还不会发展成熟，石油仍然是主要能源，以石油为燃料的引擎仍然是世
界绝大多数船舶和港口的首选。因此，我们应该通过提高燃油质量的途径来降低废气
排放，同时做开发研究新型能源的工作。
二、采用先进技术，使用替代燃料。天然气与柴油相比会产生较少的温室气体和
废气，具有明显的环保优势，同时量很充足。天然气在美国是主要的替代天然气的燃
料，因为天然气可以通过沼气补充，而沼气是可在生能源，同时，生物燃料能有效的
降低固体颗粒污染物的排放；同样，混合动力装备因其潜在优势在港口中得到越来越
广泛的应用，它与传统燃油发动机相比具有更高的燃料利用率，并且可以使用其他替
代燃料。
三、加强港口间协助。港口都面临着共同的环境问题，当面对环境问题时，个别
港口单独行动将会增加其经营成本，使其在竞争中处于劣势。为了在提高港口环境质
量的同时不增加经营成本，很多港口开始寻求合作，共同面对实施减排措施带来的不
利因素。例如，GMAP（货物运输行动计划）要求加州所有港口统一实施废气减排计
划；NPCAS（西北港口清洁空气战略）联合三个普吉特海湾的港口共同实现减排目
标。这些行动都是通过区域合作来应对环境问题的典范，避免了单独行动给港口造成
的不利影响。
四、创建减排基金，提供财政支持。全面实施港口减排战略既需要政策支持，还
需要坚强的财政支持。建立港口减排基金为港口提供资金支持已经列入美国计划，通
过贷款、利息、税收等渠道，该基金将募得更多资金。以上调集装箱费率为例，据估
计，如果将集装箱费率上调至 30 美元，那么每年获得的资金将相当于从 2007 年到
2020 年 13 年间每年需要的减排资金，而这一举措并不会对商品价格产生较大影响，
对航运成本的影响也不超过 10%，因此具有可行性。
五、加强立法、严格执法、提高员工环保意识。西方发达国家有完善的关于环境
保护的法律法规，并且严格执行着这些法律法规，依法对造成港口污染的行为进行惩
处，起诉并胜诉了十多起关于港口污染的诉讼。建设绿色港口也需要提高员工的环保
意识，重视员工的教育培训，让员工自觉保护环境。
六、积极与政府、社区合作，建设绿色港口需要政府和社区等多方共同参与和通
力合作。
五、绿色港口技术
（一） 船舶接用岸电
船舶岸电指船舶靠港期间停止使用船舶发电机而改用岸电电源供电。码头的岸电
通过船舶上备用岸电箱和连接电缆对船舶上的电气设备供电。通常，码头提供岸电的
功率为靠港船舶上单台发电机的额定功率，能满足船舶各种电气设备的用电需求[22]。
（二） 船舶减速（VSR）
分析研究表明，降低航速可以减小运行功率，从而节省燃油。具体说来，船速降
低实质就是主机减功率运行，这时每循环的主机喷油量减少，主机油耗也就减少了。
（三）铁路集疏运系统
铁路是最环保的陆路运输方式。其优势体现在土地占用面积小，土地利用率高。
完成相同的运量，铁路占地仅是公路的几分之一。
铁路的优势还体现在能源消耗上。铁路是各种运输方式中消耗能源最少的一种运
输方式。在相同运量下，铁路、公路、民航耗油量之比为 1：：18。此外，铁路有
多种能源包括煤、电、燃油做动力，灵活性较大，其不完全依赖于燃油的能源方式可
以减少燃油消耗以缓解能源危机。20 世纪 70-80 年代出现了石油危机，价格上扬，提
高了汽车和民航的运输成本。据资料记载，石油占交通运输消耗总量的 90%以上，而
交通运输业的能耗在很多工业化国家里要占国家总能耗的三成，因此采用铁路运输的
方式对节约能源的意义十分重大。
另外，作为环境友好型的运输方式，铁路运输在环保方面的优势广泛被人们认
可，它空气污染小、噪声污染小，按每公里有害气体排放量计算，汽车是铁路的 10-
20 倍，飞机是铁路的 100 倍；而同等运量的货运，铁路产生的平均噪声只有公路的一
半。
总之，为实现绿色港口的目标，大力发展铁路集疏运系统的意义十分重大[23]。
第二节 港口效率理论
港口的生产效率是指港口通过合理分配投入获得最佳产出的能力，是衡量港口是
否实现投入最小化和产出最大化的重要指标。我国入世以来，飞速发展的港口业务，
和日益壮大的多样化服务使港口之间的竞争日益激烈，而竞争的核心就归结于港口效
率。
现代的效率分析由于分析角度不同存在很多分析方法。国内外学者把效率的度量
方法分为非前沿分析方法(Non-frontier Analysis)和前沿分析方法(Frontier Analysis)，非
前沿分析方法包括指数方法 (Ratio Analysis)、生产函数回归分析方法 (Regression
Analysis)。前沿分析方法主要包括随机前沿方法(Stochastic Frontier Approach)和数据包
络分析(Data Envelopment Analysis—DEA)等[24]。
第三节 DEA 与 MDEA 分析方法
一、DEA 分析方法
DEA 分析方法是用来度量决策单元的相对效率值的一种线性规划方法，在做非参
数前沿效率估计方面应用广泛，是继 1957 年 Farrell 的研究成果之后，由 Charnes、
Rhodes(1978)等人发展起来的。DEA 分析的原理是利用观察到的数据样本的数据，对
具有若干输入和若干输出的决策单元(Decision Making Unit DMU)进行生产有效性评
价。DEA 方法的主要思路是，通过保持决策单元的输入或输出不变，借助于数学规划
将 DMU 投影到 DEA 前沿面，并通过比较决策单元偏离 DEA 前沿面的程度来评价他
们的相对有效性。DEA 方法把样本内的每个个体与最佳个体进行比较，然后确定样本
中的哪些个体是有效率或是无效率的。可见，DEA 效率测度是一种相对效率而非绝对
效率[25]。
Charnes 开创 DEA 的非参数模型方法后，这种非参数法开始越来越广泛地应用在
研究港口效率上。Charnes 和 Banker 等利用 DEA 建立了模型来评价港口的规模效率
和技术效率； Chin 和 Tongzon 采用 DEA 模型研究了新加坡的港口效率；Dowd 和
Leschine 利用 DEA 模型得出结论，即劳动力、土地和设备的利用效率决定了集装箱
港口的生产效率；李遴士和周明道等利用 DEA 模型对亚太地区货运港的效率进行了
评估；Martinez-Budria 等研究了西班牙 26 个港口的相对效率，发现规模越大的港口
效率也越高；Barros 和 Athanassiou 通过对比的方法分析和评估了葡萄牙和希腊的港
口效率；杨华龙等改进了 DEA 模型，将输入、输出指标选为集装箱港口的桥吊数
量、集装箱吞吐量、泊位长度等，对集装箱港口的效率进行了定量研究，并运用实证
分析的方法对我国主要集装箱港口的相对效率进行了测算；庞瑞芝将投入指标选取为
泊位长度和泊位数量，将产出指标选取为总吞吐量，采用 DEA 模型研究了 1999-2002
年间我国 50 个主要沿海港口的效率。
与参数法相比，以 DEA 为主的非参数方法的评估特性有以下几方面的优势：
（一）可处理多种产出、多种投入的评估问题，DEA 可以处理多种产出多种投入
的评估，无须预设生产函数与参数估计，因此在实务面上较具可行性；
（二）单位数不变，只要 DML 都采用相同的计量单位，其目标函数则不受投
入、产出项计量单位的影响；
（三）权重的决定不受主观因素所影响，DEA 模型的权重的决定是由模式本身的
数学线性规划所产生，非主观因素所操纵，因此可满足公平性的原则；
（四）衡量效率的指标是综合指标，DEA 所衡量的经营效率是一个综合性指标，
此指标包含资源使用与分配情况，也包含公司总经营效率，以各类指标完整衡量公司
效率以避免偏差；
（五）可获得资源使用状况的相关资讯，DEA 所评估的经营效率值及松弛变量分
析，可知道资源使用情况，进而提供管理者相关决策改善的资讯。
本文也将采用非参数分析法中最常用的 DEA 的基本方法来计算港口效率，希望
能够通过一个综合性的指标来对港口实现绿色港口的程度进行客观评价，避免主观估
计港口生产函数带来的偏差。但必须指出的是，非参数方法也存在着一些缺陷：
（一）相对于参数法而言，非参数方法对效率值的估计偏低，且离散程度较大。
如 Berger 和 Humphrey 在对 188 项关于美国银行业的效率研究报告进行分析后发现，
应用非参数方法得出的效率值为 ，标准差为 ， 而参数法的均值为 ，标
准差仅为 ；
（二）非参数法不考虑运气成分、数据问题或其他计量问题引起的随机误差；
（三）非参数方法不能像参数法那样直接检验结果的显著性；
（四）当约束条件较多时，非参数方法常会得出观察样本为 100%有效的结果。
设有决策单元(decision making unit ， DMU) ， 为第 j 个决策单元的 m
维输入向量， 为第 j 个决策单元的 s 维输出向量。
则 DEA 的具体模型如下：
nDMU jx
jy
ˆmin T Te s e s
式中， 和 是被评价的某决策单元 的输入和输出向量； 为非阿基
米德无穷小量，实际应用中可取值为 。
此模型主要用于评价 DMU 的规模及技术有效性。
(1) 当最优解为 ，决策单元 为 DEA 有效；
(2) 当最优解为 或 时，决策单元 为非 DEA 有效。
二、MDEA 分析方法
DEA 方法一个弱点就是可能计算得到的有效单元较多（效率评价值为 1），对于
这些有效单元若要继续进行评价，上述模型是无能为力的。Anersen 和 Petersen 于
1993 年提出的 MDEA 模型能够对 DEA 有效的单元进行排序，下面将这种模型进行
简单介绍。
MDEA 的具体模型与 DEA 模型的数学形式相似，其形式如下：
这里各数学符号意义同前，同前面模型不同的是，其基本思想是在进行第 j0 个决
策单元效率评价时，使第 j0 个决策单元的投入和产出被其它所有的决策单元投入和产
出的线性组合替代，而将第 j0 个决策单元排除在外，而 DEA 模型是将 j0 包括在内
的。一个有效的决策单元可以使其投入按比例的增加，而效率值保持不变，其投入增
加比例即 MDEA 效率评价值。
在运用超效率 DEA 模型进行效率测度时，样本的选取是进行有效分析的基础。
正确运用 DEA 方法的首要前提，就是必须正确地选择决策单元（DMU）。为了得到
科学的评价结论和可靠的决策信息，DEA 方法对决策单元的选择有着如下要求：
0
1
0
1
. .
0, 1, 2, , ; , 0
n
j j
j
n
j j
j
j
x s x
s t y s y
j n s s
0x 0y 0JDMU
1010
1, 0, 0s s 0J
1 0, 0s s
0J
ˆmin T Te s e s
0
0
0
1,
0
1,
. .
0, 1,2, , ; , 0
n
j j
j j j
n
j j
j j j
j
x s x
s t y s y
j n s s
（一）所有的决策单元应该具有“同类型”的特征；
（二）Banker 等的经验法则告诉我们，在评价系统时，被评价的 DMU 的个数 n
以及输入输出个数之和(m+s)必须满足 n≥2(m+s)，否则会影响到 DEA 效率的区分度和
准确度；
（三）在选择决策单元时，为了具有可比性，应选择一些较为先进的单元，有利
于效率偏低的决策单元找出差距，从而进行有针对性的改进。
三、因子分析法和主成分分析法
因子分析（Factor Analysis），又叫因素分析，是通过寻找众多原始变量的公共因
素来简化变量中存在的复杂关系的一种统计方法，它把每个原始变量分解成两部分：
一部分是由所有变量共同具有的少数几个因子，即“公共因子”；另一部分是每个变量
独自具有的因子，即“独特因子”。
主 成 分 分 析 (Principal Component Analysis ， PCA) 首 先 是 由 英 国 的 皮 尔 生
(KarlPearson)对非随机变量引入的，而后美国数理统计学家赫特林(Harold Hotelling)
在 1933 年将此方法推广到随机向量的情形。
主成分分析是研究如何将多指标问题转化为较少的综合指标的一种重要统计方
法，它能将高维空间的问题转化到低维空间去处理，使问题变得比较简单、直观，而
且这些较少的综合指标之间互不相关，又能提供原有指标的绝大部分信息。主成分分
析的基本思路可概述如下：借助一个正交变换，将分量相关的原随机变量转换成分量
不相关的新变量，从代数角度，即将原变量的协方差阵转换成对角阵，从几何角度，
将原变量系统变换成新的正交系统，使之指向样本点散布最开的正交方向，进而对多
维变量系统进行降维处理。按照特征提取的观点，主成分分析相当于一种基于最小均
方误差的提取方法。
第三章 绿色港口对港口效率的影响因素分析
本章将主要通过定性分析研究绿色港口的影响因素以及港口效率的影响因素，进
而综合得出绿色港口的港口效率的影响因素，从而为下一章绿色港口对港口效率影响
的实证分析的投入产出变量的选取提供依据。
第一节 绿色港口的影响因素分析
绿色港口倡导以绿色观念为指导，以建设良好的生态环境和高效的港口经济，建
设高度生态文明的港口，实现港口及其腹地社会—经济—环境复合生态系统的整体和
谐和可持续发展，建立以港口为龙头的现代交通、物流、临港工业和综合服务体系为
核心目标。将港口资源科学布局、合理利用，把港口发展和资源利用、环境保护有机
结合起来，走能源消耗少、环境污染小、增长方式优、规模效应强的可持续发展之
路，最终做到港口发展与环境保护和谐统一、协调发展；建设环境健康、生态保护、
资源合理利用、低能耗、低污染的新型港口，在环境保护和经济利益之间获得良好平
衡的健康可持续发展的港口。
绿色港口的影响因素涉及面很广，既包含港口资源消耗和利用，还包含生态环境
和污染的因素，经过综合分析、调查， 同时借鉴国内外绿色港口评价研究、实际工
作中的指标设置。首先从原始数据中筛选出评价信息， 然后通过理论分析、专家咨
询、公众参与初步确定评价指标， 并在绿色港口评价工作进展中根据实际情况补
充、调整, 最后完善成正式的绿色港口评价指标体系。具体做法是：选取国际上成熟
的绿色建筑评价体系和现行比较成功的绿色港口标准、法规、指南等，通过对比提取
它们共性的指标。参考的绿色建筑评价体系具体有：美国的 LEED（绿色建筑评估体
系，Leadership in Energy and Environmental Design）、英国的 BREEAM（建筑研究所
环境评估法，Building Research Establishment Environmental Assessment Method）、日
本的 CASBEE（建筑物综合环境性能评价，Comprehensive Assessment System for
Building Environmental Efficiency）和我国的 GOBAS（绿色奥运建筑评估体系，Green
Olympic Building Assessment System）。参考的绿色港口法规、指南、标准具体有：澳
大利亚悉尼港的 GPG（绿色港口指南，Green Port Guidelines）、美国长滩港的 GPP
（绿色港口政策，Green Port Policy ）、我国的 DC （港口工程环境保护设计规范，
Design Code of Environment Protection for Port Engineering）。
通过对绿色港口影响因素的对比研究，并结合港口的自身特点，在经过聚类分析
最后形成了一个包含四个层次的评价指标体系：总目标层（A）、分目标层（B）、准
则层（C）、基本指标层（D），总体框架如表 3-1 所示。
表 3-1 评价指标体系
D1 用能管理
D2 装卸机械及工艺
D3 仓库和厂房
D4 供电和照明
D5 港务船舶
D6 助航标志
D7 可再生能源
C1 能源消耗与节约
D8 节能技术与设备
D9 用水管理
D10 废污水处理
D11 雨水合理利用
D12 景观及绿化用水
D13 节水设备与器具
C2 水资源消耗与节约
D14 技术指标
D15 节材管理
D16 办公室节材
D17 工程建设节材
B1 消耗与节约
C3 材料资源消耗与节约
D18 节材技术进步
D19 水质标准
C4 水体质量
D20 油污水处理水平
D21 室内空气质量
D22 室外空气质量
D23 大气污染状况
C5 空气质量
D24 新途径检查
D25 垃圾管理
D26 恶臭防治措施
A
绿
色
港
口
B2 质量
C6 垃圾管理
D27 垃圾处理
总目标层是绿色港口综合评价；分目标层有消耗与节约、质量；准则层共有 6
个，其中消耗与节约分目标层包括了 3 个：能源消耗与节约、水资源消耗与节约、材
料资源消耗与节约；质量分目标层包括了 3 个：水体质量、空气质量、垃圾管理。这
6 个目标层基本涵盖了绿色港口影响港口效率所应考虑的因素。分目标层所涵盖的主
要内容是：
B1：消耗与节约（Consumption and Conservation）：港口是各种交通工具转换的
中心，有大量的货物在这里集散，因而港口是一种服务与货物运输的服务设施，它需
要通过消耗能源资源来产生服务。如果一个港口能用较少的消耗、较低的环境代价产
生较高的服务水平，那么毫无疑问该港口就是一个绿色港口。因此考察一个港口的绿
色消耗与节约是重要的因素。
B2：质量（Quality）：如上所述，一个港口的绿色程度如何，不仅要考察它的消
耗（投入），而且要考虑它的质量（产出）。简单地说，考察港口的效率就是要考察它
的投入—产出比，毋庸置疑，投入产出性能高的港口的效率要比投入产出性能低的港
口好。因而，质量是考察港口效率的另外一个重要的因素。
各分目标层（B）下准则层（C）的选取是在综合考虑分目标层的每一分目标所
要
达到的目的为依据所确定的，实质上是为实现各分目标的设计内容具体化后经聚
类所形成的中间层，包含 9 项，具体如下：
C1：能源消耗与节约：在港口消耗的诸多资源中，能源是最重要的部分。随着港
口生产的发展，港口自动化、现代化、机械化进程的不断推进，电力、燃油等能源消
耗量大的问题日益明显。影响港口能源消耗的主要因素归纳为港口的规划、设计，港
口管理，装卸设备、工艺及辅助生产设施，工作人员操作技术水平，节能意识等方
面。而其中，港口的装卸生产能耗占港口总能耗比例最大，是影响港口能耗的最大因
素。如一个集装箱码头：生产用能占总能耗的 80%以上，而生产用能中，主要装卸设
备（岸桥、场桥）用能量最大，其中岸桥用电就占装卸生产用能量的 20%－30%。
C2：水资源消耗与节约：港口业是一种高耗水行业，煤炭、矿石码头的防尘喷水
设备、港区清扫除尘设备、船舶的舱室清洗都需要耗用大量的水。虽然港口靠近海
洋，水可以任意取用，但是港口使用过的水一般都含油油类、重金属、泥沙等，这样
的废水会对环境带来巨大的破坏。因此，节约用水也是绿色港口所必须具备的重要品
质之一。
C3：材料资源的消耗与节约：港口用材主要包括：办公用材、机械设备用材、港
口改扩建用材等，其中机械设备用材是最主要的部分，这是因为港口各类机械繁多，
需要经常维修保养，更换零件。因此如何合理的节约使用港口设备，降低港口耗材也
是绿色港口所考虑的重点。
C4：水体质量：水体质量是港口环境质量的一项重要因素，港口比邻海洋，每天
由于生产生活产生大量的废水，虽然有些港口具有污水处理设施，但处理能力有限，
不能保证做到每一滴污水都能得到处理，况且有些由于事故发生的泄漏是无法事前能
得到控制的。
C5：空气质量：港口是各种交通工具的集散地，因而是尾气排放的重要源头。船
舶的功率都非常大，因而尾气排量也非常大，给港口的空气质量带来巨大的压力，并
且为了节约营运成本，船舶都使用含硫量高的重油，这就更加恶化港口的空气环境。
因此，世界各国在质量港口环境问题时，首先从港口废气减排入手。
C6：垃圾管理：港口每天都产生大量的垃圾，垃圾管理工作的好坏直接关系到港
口的绿色水平。
基本指标层（D）。基本指标是准则层（C）的细化和具体化，实质上亦为规划与
设计时的具体设计指标。
第二节 港口效率的影响因素分析
港口效率理论的根源是经济学界广为关注的“效率”理论。“效率”意味着经营实体
对其拥有资源的利用有效程度，即增加或减少投入量对其产出能力的影响程度。当
“效率”概念被应用到港口领域时，“有效率”意味着该港口与其它港口相比，在成本费
用支出最小化、产出能力最大化、资源配置合理化等方面处于竞争优势。港口效率的
研究主要包括技术效率、成本效率(总经济效率)、配置效率等。从港口投入产出的角
度看，技术效率就是反映了既定生产投入数量下，实际产出与理论最大产出的百分
比；成本效率是反映了既定产出条件下，实际成本与理论成本的百分比；配置效率被
定义为反映给定价格时企业以适当比例使用各种投入的能力。总经济效率则是在产出
规模不变，市场价格不变的条件下，按照既定的要素投入比例所能达到的最小生产成
本占实际生产本的百分比。
一、影响港口效率的因素分析
根据港口的作用和特点，可以按照区位禀赋，功能及配套设施，集约化程度和规
模，腹地及辐射范围，港口企业素质，国际化水平，服务和培训来分析
区位禀赋是港口所独有的自然地理条件如码头面积、泊位长度和港口吃水等和与
之配套的公路、铁路、空港和水路等城市和区域综合交通体系。
功能及配套设施，包括装卸、仓储、物流、商务和信息功能，集装箱等货物处理
能力、泊位能力、桥吊数量、货场通关能力、集疏运能力、港口通过能力、港口综合
通过能力、港口生产指挥信息系统、海上船舶交通指挥信息系统、物流信息系统等。
集约化程度和规模，包括港口及关联产业集约化程度、临港产业以及其他关联产
业规模、基础设施规模、物流系统规模等。
腹地及辐射范围，包括腹地经济发展状况、市场需求、居民生活水平、货运量、
国内腹地辐射范围、国际腹地辐射范围等。
企业素质，包括企业文化、企业参与市场能力、决策与管理者整体素质、员工整
体素质、市场营销策略与绩效、现代企业制度。
国际化水平，包括与世界各国通航情况、通航的港口数量、航线长度、国际办事
机构和员工数量、国际管理水平、跨国投资、国际营销能力。
服务与培训，包括货运安全质量、顾客满意程度、技术和科研水平、职工教育培
训、政府与社会协调支持、港务管理部门的支持、海关联检部门的配合、行业协会的
协调支持。
二、衡量港口效率的指标
吞吐量及其增长率是衡量港口生产任务大小的主要指标，其货类构成以及数量和
主要流向，反映该港在国内外物资交流中所起的作用；另外客流量也是衡量港口生产
任务的重要指标，对于综合性港口以及所在区域的发展逐渐体现出它的重要性。
社会贡献是评价港口在区域经济和国民经济中作用的重要指标。包括港口及关联
产业吸纳社会就业量，对国民经济和区域经济 GDP 贡献率以及对经济增长的拉动作
用。
除了以上指标，还有效率与可持续发展也应作为衡量港口综合效率的指标，包括
投资效益、资产负债率、成本、利税率、资产增值、货物装卸速度、船舶滞港时间、
生产效率、通关效率、能源节约和环境保护、生态效益等。
第三节 绿色港口的港口效率的影响因素分析
经过本章前两节分别对绿色港口和港口效率的影响因素的分析，可以得出绿色港
口的港口效率的影响因素不仅包含一般的港口效率的影响因素，还应考虑能源资源消
耗和环境因素。
一般港口效率影响因素有：（1）固定资产净额；（2）流动资产（3）流通股股
数；（4）主营业务成本；（5）员工人数；（6）管理费用；（7）码头泊位长度；
（8）码头面积；（9）码头 CFS；（10）桥吊数量；（11）延迟时间等。而用来衡量
港口效率的因素一般包含（1）总利润；（2）净利润；（3）主营业务利润；（4）货
物吞吐量；（5）每股收益；（6）集装箱吞吐量；（7）集装箱年增长率等。
此外港口在生产和营运过程中不可避免的会对环境产生一定的影响，绿色港口的
港口效率的影响因素要将环境因素考虑进来，主要包括以下几个方面：
（1）对大气环境的负面影响
港口对大气环境产生影响的主要污染包括：石油、散装液体化学品在港口装卸、
转运、储存过程中挥发的有机气体；固体散货在港口装卸、储存过程中产生的粉尘；
燃油型港口装卸机械和在港船舶排放的大气污染物等，具体如下：
①粉尘
港口粉尘在大气环境中扩散迁移是我国沿海城市大气总悬浮物污染的主要成份之
一。经港口运输的固体散货主要包括煤炭、矿石和散粮。煤炭和矿石装卸过程中的尘
源是港口粉尘污染的主体，散粮的装卸工艺多为密闭装卸和筒仓储存，并且运量较
小，粉尘产生量相对较小。随着我国专业矿石大港的相继建成投产，外贸进口矿石的
接卸中转量与日俱增，矿石粉尘污染问题日益突出。由于我国各主要煤炭、矿石码头
目前均采用露天堆存为主，而堆存状态产生的尘源飞散的比例最大，对环境的危害最
为严重，因此，露天堆场的尘源飞散是长期以来煤炭、矿石码头粉尘污染治理的重
点。[52]
①船舶排放的大气污染物
大气中的污染物的浓度如果过高，会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功
能和生长发育受阻，群落组成发生变化，甚至造成植物种群的消失。船舶排放大气污
染主要有以下几个途径:易挥发有机物、船舶柴油机排放的废气、冷藏船或船上制冷设
备的氯氟碳、灭火设备的卤素化合物等。易挥发有机物是指液体散货在港口运输、装
卸、储存过程中，从与外界空气连通处扩散到大气中而形成的废气污染物。船舶柴油
机排放的废气是影响港口产生的最主要的大气污染物。船舶在从驶进至驶离港口的过
程中要燃烧大量柴油，进而会排放大量的大气污染物，尤其是在港停靠的船舶由于发
动机处于减速或空档运行状态，排放的废气浓度要比常速高出数倍甚至十倍，而这种
状态有时需要持续数天的时间。根据环保组织估计，在全球的氧化氮排放总量中，来
自船舶的占三成；二氧化硫排放总量中，来自船舶的近一成。正是出于这个原因，本
文将把氮氧化合物的排放作为研究的重点。
（2）对水环境的负面影响
港口的生产活动主要是货物的装卸作业过程。因此港口生产对港口水域环境的影
响主要取决于在货物位移过程的工艺及可能发生的货物散落扩散。由于港口装卸的货
物不同，它的装卸工艺也不相同，由此产生的污染物也不相同。对水环境的负面影响
主要包括以下几点。
①含油污水
含油污水进入海洋、内河等水域会造成石油污染，给水域生态环境带来严重的破
坏。含油污水主要产生自油码头的装卸过程，以及各类码头后方机修车间的维修过
程。含油污水的类型主要包括以下几种:压舱水、洗罐水、洗舱水、助扫线洗水、装卸
栈台、油罐区初期雨水、泵房地面水等。我国是当今世界第二、亚洲第一大石油进口
国，进口石油的 90%通过海上运输完成。巨额的石油进口量，使得油轮特别是超大型
油轮在我国水域出现频繁，船舶溢油污染严重，特别是重特大船舶溢油污染给我国的
水域环境造成了极其恶劣的破坏。我国沿海地区海水含油量己超过国家规定海水水质
标准的 2-8 倍，海洋石油污染十分严重。溢油不仅会对海洋鱼类、鸟类等生物以及人
体的健康造成严重威胁，而且还会对岸线观光旅游业、淡水制造业、制盐业、造船业
等诸多行业造成不同程度的负面影响。
①含煤、矿石污水
煤、矿石码头作业过程产生的含煤、矿石污水进入水域，其中体积大的颗粒沉入
水底，其余部分在水体中形成悬浮状物质。沉人水底的煤、矿石颗粒会覆盖原有的底
质层，改变底栖生物的生态环境。悬浮于水体中的煤、矿石颗粒则会造成局部水域的
浊度增高，上层水中的悬浮颗粒会迅速吸收光辐射能，使能进行光合作用的水体深度
减少，从而降低水体的自净能力，使水中溶解氧水平下降，进而阻碍浮游生物细胞分
裂和生长，导致受污染海域内初级生产力水平下降。
①集装箱洗箱水
洗箱污水是集装箱码头港口水域的主要污染源。集装箱运输中，装载过酸、碱、
盐、化学品、油性、冷冻品、动植物等的集装箱，在重新装货前需进行冲洗和消毒处
埋，因此冲洗水中溶入了酸、碱、化学品、有机物等污染物。洗箱污水的排放量与洗
箱用水量、冲洗时间的长短、洗箱量有关，其中洗箱量由拆装箱率、洗箱率和进口集
装箱比例决定。
①含化学品污水
大多数化学品进入水体后会对生物产生毒性危害。水体受化学物质污染后，人们
通过饮水或食用被污染后的食物可能会急性或慢性中毒，对人体健康产生严重的威
胁。
①生活污水
生活污水是每个港口水域均存在的污染源，主要包括两部分：一是船舶生活污
水，一般不含有毒物质，但含有大量有机污染物和相当数量的氮、磷、钾等物质；二
是港口陆域食堂、浴室、厕所办公楼等职工活动场所排放的陆源性生活污水。
（3）固体废弃物污染
固体废弃物污染主要包括船舶生活垃圾、船舶维修保养垃圾和船舶作业产生的垃
圾。港口固体废弃物可分为船舶固体废弃物和陆域固体废弃物两大类。其中，船舶固
体废弃物包括船舶生活垃圾、船舶卸货作业产生的固体废弃物和船舶保养产生的固体
废弃物，而陆域固体废弃物则主要包括港口陆域生活垃圾。
（4）噪声污染
噪声是不同频率和不同强度的声音无规律地组合在一起形成的声响。噪声对人和
环境造成的影响被视为公害之一。噪声会影响人们休息、降低工作效率、损害听觉、
诱发疾病等，同时还会影响和破坏建筑物及仪器设备的正常工作。港口产生的噪声污
染主要包括港口噪声源和船舶噪声源。
①港口噪声源
港口噪声源主要来自装卸机械、输助机械、机修等设备产生的机械噪声，一级集
疏港汽车、火车、船舶的交通噪声，主要集中在港口码头的前沿地带。通常，港口码
头与后方居民区距离一般均不少 200m。
①船舶噪声源
船舶噪声是交通噪声中比较突出的问题，这种噪声的主要危害对象是船员及旅
客。船舶噪声主要来自主机、辅机、螺旋桨、推进系统的动力机械、泵、风机等辅助
机械的运行，此外还有水动力噪声。船舶主机噪声可达 75-90 分贝，但由于在港停靠
期间一般不开主机，所以主机噪声产生的影响不大。相比之下，当船舶在靠近码头或
进入船坞时，由柴油机驱动的辅助发动机产生的噪音较大，可达到 80-120 分贝，而
当噪声超过 110 分贝时人们就会难以忍受。
除了以上四大类主要的污染外，港口还会有由各种废旧物资、超期存放的鲜活货
等造成的卫生污染，以及由于港区绿化差、色彩单调、视线阻隔等造成的视觉污染。
上述这些港口带来的环境污染都可作为影响绿色港口效率的环境因素，分析者在
研究过程中可针对不同的港口的特点选取不同的因素作为研究侧重点。
第四章 绿色港口对港口效率影响的实证研究
第一节 数据来源
一、决策单元的选取
综合考虑了港口的代表性和数据的可得性，本文拟选取不同时期的上海国际港务
集团股份有限公司作为决策单元，进行纵向比较。具体来说，以半年作为时间间隔，
选取 11 个不同时间节点（从 2005 年上半年到 2010 年下半年）的上海国际港务（集
团）股份有限公司做为决策单元，数据全部来自对应时间的上海国际港务（集团）股
份有限公司的年度报告和半年度报告，具体如表 4-1 所示。
表 4-1 选取的决策单元 DMU
DMU1 DMU2 DMU3 DMU4 DMU5 DMU6 DMU7 DMU8 DMU9 DMU10 DMU11 DMU12
05 年
上半年
05 年
下半年
06 年
上半年
06 年
下半年
07 年
上半年
07 年
下半年
08 年
上半年
08 年
下半年
09 年
上半年
09 年下
半年
10 年上
半年
10 年下
半年
上海港位于我国海岸线的中心，地处"黄金水道"和"黄金海岸"的交叉点，服务腹
地主要是长江三角洲和长江流域。
上海国际港务（集团）股份有限公司（简称：上港集团）是目前我国最大的港口
股份制企业，目前是全球货物吞吐量第一、集装箱吞吐量第二的综合性港口。 上 海
港的主业领域包括港口集装箱、大宗散货和件杂货的装卸生产，以及与港口生产有关
的引航、船舶拖带、理货、驳运、仓储、船货代理、集卡运输、国际邮轮服务等港口
服务以及港口物流业务。
本例选择选取不同时期的上港集团作为决策单元，理由主要有以下四点：
第一，上市的港口公司主营业务各不相同，主营业务不同的港口对环境污染的类
型差异较大，因此为建设绿色港口实施的措施不同，不同港口相互之间可比性较差；
第二，每个港口都有着独特的发展历程、基础设施和管理方法，在一定程度上，
不同的港口的资源配置模式差异很大，因此对其进行横向比较的意义不大；
第三，目前国内港口上市公司的数量有限，而根据 DEA 方法对决策单元选择的
要求，所取的决策单元的数量不能太少，因此考虑到数据的可得性，本文以半年为一
个节点，选取了 12 个不同时期（从 2005 年上半年到 2010 年下半年）的上港集团作
为决策单元，从而有利于提高计算结果的区分度和准确度；
第四，上港集团的主营业务货种较广，兼营散货（包括煤炭和矿石）和集装箱业
务。同时经营煤炭和矿石业务可以熨平港口半年期经营的周期性，使得上港集团上半
年和下半年总业务量的差异不大，换言之，本算例选取的决策单元之间的可比性较
好。
二、备选投入产出变量的确定
绿色港口影响港口效率的模型的投入变量除了要考虑资源投入变量以外，还有考
虑环境投入变量部分，在综合国内外先进研究成果的基础上，本文选择了五个备选资
源投入变量，包括固定资产净额（I1）、流动资产（I2）、主营业务成本（I3）、管理费
用（I4）和员工人数（I5）；四个备选产出变量，包括主营业务收入（O1）、营业利润
（O2）、利润总额（O3）和港口吞吐量（O4）。
在确定上述变量之后，从上港集团的对应的半年度报告或年报中找出各备选资源
投入、产出变量的原始数据。其中，DMUj（j=1，3，5，7，9，11）的变量数值都可
从对应的半年报中直接引用；对于 DMUj（j=2，4，6，8，10，12）来说，包括固定
资产净额（I1）、流动资产（I2）、员工人数（I5）属于存量性质的变量，可从当年的年
度报告中直接引用，而主营业务成本（I3）、管理费用（I4）、主营业务收入（O1）、营
业利润（O2）、利润总额（O3）和港口吞吐量（O4）则属于流量性质的变量，可由当
年的年报与半年报的对应数值相减而得到。备选资源投入变量和备选产出变量的原始
数据如表 4-2(a),4-2(b)所示。
表 4-2（a）备选投入变量
变量 备选投入变量
DMU I1 固定资产 I2 流动资产 I3 主营业务成本 I4 管理费用 I5 员工
人数
DMU1 14,857,483, 13,886,532, 2,289,764, 738,496, 18567
DMU2 16,661,073, 15,646,668, 3,105,860, 804,841, 18567
DMU3 20,672,446, 15,046,558, 3,466,112, 987,442, 20439
DMU4 22,520,664, 15,366,041, 2,748,167, 917,493, 20439
DMU5 19,586,730, 14,025,114, 3,660,988, 769,537, 24592
DMU6 21,570,204, 14,902,490, 4,890,089, 839,346, 24592
DMU7 22,987,785, 16,449,509, 4,507,832, 839,346, 24875
DMU8 23,626,608, 17,917,808, 4,455,166, 979,827, 24875
DMU9 23,127,812, 21,949,796, 4,373,304, 848,872, 23489
DMU10 23,234,432, 21,712,111, 4,791,339, 964,435, 23489
DMU11 22,930,167, 23,030,754, 4,432,959, 819,885, 23245
DMU12 22,109,792, 22,554,293, 5,641,353, 983,966, 22322
表 4-2（b）备选产出变量
变量 备选产出变量
DMU1 O1 主营业务收入 O2 营业利润 O3 利润总额 O4 港口吞吐量
DMU2 5,238,553, 1,612,843, 1,960,549, 12,
DMU3 5,751,853, 1,948,327, 1,808,610, 13,
DMU4 5,438,770, 2,097,545, 2,136,451, 14,
DMU5 7,045,600, 1,760,101, 2,226,225, 15,
DMU6 7,479,136, 2,804,346, 2,805,700, 17,
DMU7 8,849,260, 3,386,138, 3,732,394, 17,
DMU8 9,145,805, 3,386,138, 3,732,394, 19,
DMU9 8,558,091, 2,946,484, 3,366,307, 17,
DMU10 7,715,209, 2,211,289, 2,380,826, 16,
DMU11 8,455,138, 2,549,124, 3,002,601, 19,
DMU12 8,819,498, 3,419,229, 3,867,927, 21,
DMU1 9,835,656, 3,211,435, 4,034,378, 21,
数据来源于上海国际港务（集团）股份有限公司各年度报告，半年度报告和网站主页
三、备选环境变量的确定
如上文所述，港口营运中会产生的污染种类多样，包括噪音污染、废水、废气和
固体垃圾等。实际计算中，分析者可以综合考虑环境投入变量的重要性、代表性和数
据的可得性等，选取其中的数个环境投入变量。根据这个原则，本算例将氮氧化合物
（NOX）总排放量（I6）和固体废弃物总产生量（I7）作为备选环境投入变量。
（一）氮氧化合物（NOX）总排放量的估算
本算例采用基于样本船的排放量的方法来估算 NOX 总排放量。实际进出港口的
船型复杂多样，为了简化计算过程，本算例将所有进出港口的船舶折算为最常见的两
种船型——集装箱船和散杂货船进行估算。具体步骤为：第一步，分别选定集装箱船
和散杂货船的样本船；第二步，将上港集团每半年的集装箱和散杂货吞吐量折算成样
本船的数量；第三步，结合船舶进出港主机平均运行时间、船舶在港发电机运行时间
和 NOX 排放系数，估算出上港集团每半年的 NOX 总排放量。
参照之前做过的算法，集装箱船和散杂货船的样本船型，其各项指标如表 4-3、
4-4 所示。
表 4-3 集装箱船和散杂货船的样本船的各项指标值
船型 载重量 装卸量 船舶主机额定功率
（KW）
发电机额定功率
（KW）
转速
(r/min)
集装箱船 2316(TEU) 1173(TEU) 19810 1000 108
散杂货船 5863(t) 2969(t) 1911 750 120
表 4-4 样本船进出港主机平均运行时间、船舶在港发电机运行时间
船舶进出港主机平均运行时间（小
时）
船舶在港发电机运行时间（小
时）
集装箱船 2
散杂货船 5 120
资料来源于大连海事大学赵伟娜的基于绿色理念的港口对城市经济贡献应用研究
NOX 排放系数根据样本船的转速参照 MARPOL73/78 附录 VI，取为 17 g/KWh。
结合上表以及 NOX 排放系数可以估算出样本船单船的 NOX 排放量，如表 4-5 所示。
表 4-5 样本船在港单船 NOX 排放量（t）
集装箱船
散杂货船
上港集团集装箱和散杂货的每半年的吞吐量数据均取自该公司对应时间的半年度
报告或年度报告，其中，DMUj（j=2，4，6，8，10，12）的吞吐量数值由当年年报
与半年报中披露的吞吐量相减而得到，具体数据如表 4-6 所示。
表 4-6 上港集团集装箱和散杂货半年吞吐量
决策变量 集装箱（万 TEU） 散杂货（万 t）
DMU1 4456
DMU2 5232
DMU3 4845
DMU4
DMU5 1252 5828
DMU6
DMU7 1382 6271
DMU8 5328
DMU9 5848
DMU10 6692
DMU11 7682
DMU12 7718
数据来源于上海国际港务（集团）股份有限公司各年度报告，半年度报告和网站主页
由样本船的装卸量和吞吐量可折算出上港集团每半年的到港集装箱船数和散杂货
船数，详细数据如表 4-7 所示。
由样本船单船的 NOX 排放量和到港集装箱船数和散杂货船数，可计算出天津港
股份有限公司营运半年的氮氧化合物（NOX）总排放量，各决策单元的 NOX 总排放量
如表 4-8 所示。
表 4-7 上港集团半年内到港集装箱船数及散杂货船数
决策变量 集装箱 散杂货
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
表 4-8 上港集团营运半年氮氧化合物（NOX）总排放量(t)
决策变量 NOX 总排放量（I6）
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
（二）固体废弃物总产生量的估算
港口固体废弃物分为船舶固体废弃物和陆域固体废弃物两大类。其中，船舶固体
废弃物包括船舶生活垃圾、船舶卸货作业产生的固体废弃物和船舶保养产生的固体废
弃物，而陆域固体废弃物则主要包括港口陆域生活垃圾。本算例仅对船舶卸货作业产
生的固体废弃物、船舶保养产生的固体废弃物和港口陆域生活垃圾进行估算，因为这
三类固体废弃物的总和占了全部固体废弃物的绝大部分。
1、船舶卸货作业产生的固体废弃物量的估算
根据交通运输部 1994 年 09 月 20 日批准、1995 年 02 月 01 日开始实施的《港口
工程环境保护设计规范》，船舶卸货作业产生的固体废弃物量可按式 4-1 计算。
G＝W*K （4-1）
式中：
G——七天高峰周期卸货作业产生的固体废弃物量(kg)；
W——七天高峰周期卸下的货物量(kg)；
K——货物废弃物发生率，件杂货可取 1／123，干散货可取 1／10 000，集装箱
可取 1／25 000。
将式（4-1）中的 W 换成港口半年吞吐量 T，则可以估算出该港口半年船舶卸货
作业产生的固体废弃物总和，详见式（4-2）。
G1=T*K（4-2）
式中：
G1——船舶卸货作业产生的固体废弃物量(kg)；
T——港口半年吞吐量(kg)；
K——货物废弃物发生率，干散货可取 1／10 000，集装箱可取 1／25 000。
由此可算出散杂货和集装箱卸货作业产生的固体废弃物，相加后得到上港集团半
年船舶卸货作业产生的固体废弃物总和，详见表 4-9 所示。
表 4-9 上港集团半年船舶泻火作业产生的固体废弃物
决策变量 集装箱卸货（t） 散杂货卸货（t） 卸货作业产生的固体废弃物总和
（t）
DMU1 4456
DMU2 5232
DMU3 4845
DMU4
DMU5 5828
DMU6
DMU7 6271
DMU8 5328
DMU9 5848
DMU10 6692
DMU11 7682
DMU12 7718
2.、船舶保养产生的固体废弃物量的估算
根据交通运输部 1994 年 09 月 20 日批准、1995 年 02 月 01 日开始实施的《港口
工程环境保护设计规范》，船舶保养产生的固体废弃物量可按每艘船 20 kg／d 计算。
前面已分析过上港集团半年内到港集装箱船数及散杂货船数，则可估算出上港集
团半年内船舶保养产生的固体废弃物量，结果见表 4-10 所示。
表 4-10 上港集团半年内船舶保养产生的固体废弃物量
决策变量 船舶保养产生的固体废弃物量(t)
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
3.、港口陆域生活垃圾量的估算
根据交通运输部 1994 年 09 月 20 日批准、1995 年 02 月 01 日开始实施的《港口
工程环境保护设计规范》，港口陆域生活垃圾量可按每人 kg／d 计算。
港口员工人数可由年报和半年报得到，则可估算出上港集团半年内港口陆域生活
垃圾量，详见表 4-11 所示。
表 4-11 上海港半年内港口陆域生活垃圾量
决策变量 员工人数（人） 港口陆域生活垃圾固体废弃物量(t)
DMU1 18567
DMU2 18567
DMU3 20439
DMU4 20439
DMU5 24592
DMU6 24592
DMU7 24875
DMU8 24875
DMU9 23489
DMU10 23489
DMU11 23245
DMU12 22322
数据来源于上海国际港务（集团）股份有限公司各年度报告
将上面三表加总可得出上港集团半年内固体废弃物总产生量，结果如表 4-12 所
示。
表 4-12 上港集团半年内固体废弃物总产生量(t)
决策变量 固体废弃物总产生量（I7）
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
将前面几个表汇总可得到本算例的所有备选投入变量和产出变量，详见表 4-
13(a),4-13(b),4-13(c)所示。
表 4-13（a） 备选投入变量
变量 备选投入变量
DMU I1 I2 I3 I4 I5
DMU1 14,857,483, 13,886,532, 2,289,764, 738,496, 18567
DMU2 16,661,073, 15,646,668, 3,105,860, 804,841, 18567
DMU3 20,672,446, 15,046,558, 3,466,112, 987,442, 20439
DMU4 22,520,664, 15,366,041, 2,748,167, 917,493, 20439
DMU5 19,586,730, 14,025,114, 3,660,988, 769,537, 24592
DMU6 21,570,204, 14,902,490, 4,890,089, 839,346, 24592
DMU7 22,987,785, 16,449,509, 4,507,832, 839,346, 24875
DMU8 23,626,608, 17,917,808, 4,455,166, 979,827, 24875
DMU9 23,127,812, 21,949,796, 4,373,304, 848,872, 23489
DMU10 23,234,432, 21,712,111, 4,791,339, 964,435, 23489
DMU11 22,930,167, 23,030,754, 4,432,959, 819,885, 23245
DMU12 22,109,792, 22,554,293, 5,641,353, 983,966, 22322
表 4-13（b） 备选环境投入变量
变量
备选环境投入变量
DMU I6 I7
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
表 4-13（c） 备选产出变量
变量 备选产出变量
DMU O1 O2 O3 O4
DMU1 5,238,553, 1,612,843, 1,960,549, 12,
DMU2 5,751,853, 1,948,327, 1,808,610, 13,
DMU3 5,438,770, 2,097,545, 2,136,451, 14,
DMU4 7,045,600, 1,760,101, 2,226,225, 15,
DMU5 7,479,136, 2,804,346, 2,805,700, 17,
DMU6 8,849,260, 3,386,138, 3,732,394, 17,
DMU7 9,145,805, 3,386,138, 3,732,394, 19,
DMU8 8,558,091, 2,946,484, 3,366,307, 17,
DMU9 7,715,209, 2,211,289, 2,380,826, 16,
DMU10 8,455,138, 2,549,124, 3,002,601, 19,
DMU11 8,819,498, 3,419,229, 3,867,927, 21,
DMU12 9,835,656, 3,211,435, 4,034,378, 21,
第二节 绿色港口对港口效率影响的数学模型
一、最终投入变量和产出变量的确定
上表的备选投入、产出变量的数量较多，且存在一定的关联性。为此，本算例选
择主成分分析法对这些变量进行统计处理，减少投入变量和产出变量的数量，从而增
加港口绿色度的区分度和准确度。
首先，本算例使用 对备选投入变量做主成分分析，输出的相关系数矩
阵，KMO 和巴特莱特球体检验结果，主成分累计方差贡献率，具体见表 4-14、4-
15、4-16 所示。
表 4-14 备选投入变量主成分分析——相关系数矩阵
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
表 4-15 备选投入变量主成分分析——KMO 和巴特莱特球体检验
Kaiser-Meyer-Olkin Measure of Sampling Adequacy
Bartlett's Test of Sphericity -
Square
Df
Sig.
.551
21
.000
表 4-16 备选投入变量主成分分析——累计方差贡献率
Initial Eigenvalues Extraction Sums of Squared
Loadings
Component
Total %of
Variance
Cumulative% Total %of
Variance
Cumulative%
.783
.350 .852
.212 .656
1
2
3
4
5
6
.082 .007
7 .005 .000
由上面分析可以看出，相关系数矩阵中的所有相关系数值都远大于 ，说明各
投入变量的相关性很好。另外，KMO 值为 ，巴特莱特球体检验结果表明相关系
数矩阵与单位矩阵有显著性差异。上述 3 项指标表明这 7 个备选投入变量适合做主成
分分析。经过主成分分析后，第一主成分（x1'）和第二主成分（x2'）的累计方差贡献
率为 %，大于 85%，因此可用这两个主成分代替原备选投入变量进行后续计
算。主成分分析结果见表 4-17 所示。
表 4-17 备选投入变量主成分分析结果
第一主成分（ ） 第二主成分（ ）
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
同样，用 对备选产出变量做主成分分析，运算输出中的相关矩阵 KMO
和巴特莱特球体检验结果，主成分累计方差贡献率，见表 4-18、4-19、4-20 所示。
表 4-18 备选产出变量主成分分析——相关系数矩阵
O1 O2 O3 O4
O1 1
O2 1
O3 1
O4 1
表 4-19 备选产出变量主成分分析——KMO 和巴特莱特球体检验
Kaiser-Meyer-Olkin Measure of Sampling Adequacy
.683
'
1x
'
2x
'
1x
'
2x
Bartlett's Test of Sphericity -Square
Df
Sig.
6
.000
表 4-20 备选产出变量主成分分析——累计方差贡献率
Initial Eigenvalues Extraction Sums of Squared
Loadings
Compone
nt
Total %of Variance Cumulative% Total %of
Variance
Cumulative
%
.498 .498
.213
1
2
3
4 .036 .969
由上面分析可得相关系数矩阵中的所有相关系数值都远大于 ，说明各投入变
量的相关性很好。另外，KMO 值为 ，巴特莱特球体检验结果表明相关系数矩阵
与单位矩阵有显著性差异。上述 3 项指标表明这 4 个备选产出变量适合做主成分分
析。经过主成分分析后，第一主成分（y1'）和第二主成分（y2'）的累计方差贡献率为
%，大于 85%，因此可用这两个主成分代替原备选产出变量进行后续计算，见
表 4-21 所示。
表 4-21 备选产出变量主成分分析结果
第一主成分（ ） 第二主成分（ ）
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8
DMU9
DMU10
DMU11
DMU12
'
1y
'
2y
'
1y
'
2y
本算例的样本选择了 12 个 DMU，因此变量' x1' ，x2'， y1' ，y2' 均为 12 维的列
向量，其中包含一些值为负数的元素，无法直接进行超效率 DEA 的计算。因此，需
要对上述 4 个列向量的所有元素进行统一处理，使得其所有元素都大于零，处理之后
的列向量分别记为 x1 ，x2， y1， y2。
采用公式进行统一处理，处理后的投入变量和产出变量的详细数据如表 4-22 所
示。
表 4-22 投入变量和产出变量
x1 x2 y1 y2
DMU1
DMU2
DMU3
DMU4 1
DMU5
DMU6
DMU7
DMU8 1
DMU9 1
DMU10 1
DMU11
DMU12
二、绿色港口效率的实证分析
经前两节的分析，得出投入变量和产出变量分别作为超效率 DEA 模型的投入、
产出变量，利用 EMS 进行运算并得到各个 DMU 的港口效率的相对大小，运算结
果，见表 4-23 所示。
表 4-23 绿色港口效率计算结果
效率得分 排名
DMU1 % 12
DMU2 % 5
DMU3 % 7
DMU4 % 1
DMU5 % 9
DMU6 % 10
DMU7 % 11
DMU8 % 8
DMU9 % 6
DMU10 % 2
DMU11 % 4
DMU12 % 3
上表即考虑绿色因素计算出来的从 05 年上半年到 10 年下半年的上港集团的绿色
港口效率以及排名，从中可以很清晰地看出，DMU4、DMU10、DMU11，DMU12 的效
率明显居前，从表中可以看出，上港集团的绿色港口效率整体趋势除了在 06 年较高
以外，近几年港口效率都相对较高。具体分析起来，06 年上港集团整体整合上市，进
一步提高了港口效率，而近几年，受全球减少碳排放的呼声日益增高，以及建设绿色
港口在全国各地方兴未艾，上海港在 2008 至 2010 年大步迈向绿色港口，采取了一系
列节能减排的措施，如通过近几年的研究开发，开发并应用了一种绿色的箱型设备，
能够为停泊在码头不同泊位的大型集装箱班轮提供移动式岸基电源，据中海集运提供
的数据，其 4250TEU 型集装箱船舶，平均功率为 1000 千瓦/时，靠泊时平均每天耗
油 11 吨。采用岸基供电对上海港所有靠港船舶进行供电，24 小时就可以节省
吨标准煤；废气减排方面更是效果明显，岸基供电的大型船舶（169 艘）靠岸一天，
将分别减少 CO2 排放为 2499 吨、有害物质排放为 吨。不仅如此，该项技术还有
着很好的经济效益。载重量 6000TEU 的船舶停靠 1 天消耗 7 吨左右的柴油，花费 3
万多元人民币，但是用岸电的话，花费只有 1 万多块钱，大大节省了成本，此外上海
港实施了从机械化向数字化、智能化、自动化迈进，以上一系列措施使上海港从大港
变强港，不仅实现了是节能减排，并提高了效率。
本章主要选取上海港 2005 年至 2010 年的数据，选取固定资产净额（I1）、流动资
产（I2）、主营业务成本（I3）、管理费用（I4）和员工人数（I5）五个备选投入变量，主
营业务收入（O1）、营业利润（O2）、利润总额（O3）和港口吞吐量（O4）四个备选
产出变量，以及分析计算得出了氮氧化合物（NOX）总排放量和固体废弃物总产生量
作为环境投入变量，建立超效率 DEA 模型进行分析，最后得出了各年度上海港的考
虑绿色因素的港口效率得分以及排名。结合上海港建设绿色港口的程度，分析了建设
绿色港口对港口效率的影响。
第五章 建设绿色港口及提高港口效率的对策和建议
经过以上研究，了解到建设绿色港口对港口效率的影响，从而由此针对性的提出
建设绿色港口同时提高港口效率的对策和建议。
第一节 建设绿色港口对策和建议
一、从布局规划方面应该：
做好布局规划和工程设计工作，优化港区布局和码头设计，构建综合性运输枢
纽。实现多种运输方式的“无缝衔接”和“零换乘”，尽量减少中间环节。对于新建工程
项目，应优化装卸工艺和设备选型设计，选用低能耗、高效率的装卸设备，优先选用
以电能作为动力源的装卸设备。充分利用港口区位优势、自然条件、腹地经济发展潜
力，提高码头专业化、规模化水平，提升通过效率。利用信息技术加强港口科学生产
调度，优化运输组织结构，减少空驶现象，合理配备装卸机械和工具。改进各类码头
装卸工艺系统，使系统各环节能力匹配、工艺流程先进合理，从而降低装卸能耗。
二、对于港口企业应该：
优化节能减排激励约束制度安排，使低碳排放成为港口企业的约束性指标。建立
有效的激励与问责制度，包括节能减排目标责任制、装卸作业单位能耗和污物处理评
价考核制度，将能耗和减排指标纳入考核体系。建立鼓励节能降耗、减少污染排放的
预算管理体制；开展群众性的节能减排合理化建议活动。
三、对于技术改造和创新方面应该：
鼓励技术设备更新改造，大力推广应用节能减排新成果新工艺。实施码头清洗污
水处理及循环利用的配套管网建设，加强港口作业水域水体的监控。不断研究改进装
卸工艺，采用封闭性好的胶带输送系统，减少和控制高耗油、高污染的流动机械进入
工艺流程。探索建立港口温室气体排放数据采集、监控体系，编制港口总体排放和分
类排放清单，按码头分布及作业特性确定检测重点区域，采用自动监测站与定期流动
监管相结合的方式，动态掌控港区空气质量。
四、对于港航主管部门应该：
港航主管部门应加强节能统筹工作，完善节能减排监察制度，加大重点耗能设备
的抽查检测力度，坚决淘汰达不到节能减排指标的设备。另外，对关系港口发展的低
碳节能技术推广、重大节能技术示范工程、节能宣传培训、节能信息服务等给予政策
支持和奖励。
第二节 提高绿色港口的港口效率的对策和建议
提高绿色港口的港口效率主要从两方面抓，一方面是节能减排，另一方面是港口
工艺的改造和创新。就此给出了以下三点建议。
一、在港口工程设计方面，
港口平面布置、装卸工艺、主要装卸设备的配置及选型等是在港口工程设计阶段
确定的。建设绿色港口应着重注意在港口工程设计方面注重节能减排。对于新建港口
工程项目，应优化装卸工艺和设备选型设计，选用低能耗、高效率的装卸设备，优先
选用以电能作为动力源的装卸设备。改进各类码头装卸工艺系统，使系统各环节能力
匹配，提高装卸效率，降低能耗。加快对集装箱码头设备和散货码头设备关键技术的
研究，优先采用轻型、高效、变频控制的设备。
1、大型集装箱码头设计。首先应对港口陆域布置进行充分、细致的考虑，合理
组织车流，尽量减少水平运距和相互间的干扰。港区的出入口应尽量分开设置，避免
出现拥堵现象。特别是对于港区出入口与港区外集疏港道路的交接部位，应加以科学
考虑，理顺车流。对于主体装卸工艺的设计，从节能角度来看，轮胎式场桥与轨道式
场桥相比能源利用效率较低；从运行费用来看，轮胎式场桥远高于轨道式场桥，因
此，在场地条件许可的情况下，设计时应优先采用轨道式场桥方案。港口主要用能设
备的合理选型也十分重要。无接卸超大型集装箱船舶要求的码头可少配或不配大型集
装箱装卸桥。
2、大型矿石码头和大型煤炭码头的皮带机设计。考虑皮带机工艺流程的顺畅
性，减少折返次数，同时考虑堆场的实际情况，合理布置皮带机，以提高堆场利用
率。对于有配煤要求的煤炭码头，应根据配煤比例配置一定数量的小型皮带机。
3、大型油品码头设计。装卸船时主要耗能来自于储罐及输油管道的加热和温度
维持，耗能量巨大。在设计此类码头时，应考虑管线顺畅，尽量缩短管线长度，最重
要的是考虑储罐及管线加热和温度维持时的节能。对于蒸汽消耗量较大的码头锅炉的
选型，应考虑热电联产，以提高能源利用率。
二、港口企业方面
港口企业应按照我国《节能法》的要求，多方面抓节能工作。
1、加强能源管理制度和标准体系建设，保证企业能源管理工作的科学性、系统
性、连续性和严密性，保证企业能源管理工作有章可循。能耗定额考核是港口企业节
能工作的重要内容。做好能源消耗统计是企业开展能耗定额考核的基础，也是企业进
行能耗统计分析的必要条件，因此，港口企业应配合行业节能监测机构做好节能监测
工作，同时，企业也应定期对主要耗能设备进行自查，发现问题及时解决。
2、合理使用能源。港口企业可借鉴和推广各种机械的省时节能操作方法，加强
对能源计量工作的管理，确保统计数据的准确性，并且定期分析能源利用状况，为采
取有针对性的节能措施提供决策依据。
三、技术进步方面
科学技术在提高绿色港口的港口效率的工作中具有重要作用，技术进步是港口企
业节能降耗的原动力。港口企业及时采用节能新技术、新工艺、新材料和新产品，不
仅能节能降耗，而且可以提高装卸效率和经济效益。
在集装箱码头，采用计算机辅助智能堆场系统，将原来单纯由人工进行的堆场管
理转为智能化堆场管理，能减少翻箱量，从而减少翻箱能耗；采用智能配载系统，合
理调配生产资源，能提高装船效率和装船准确率。
在散货码头，推进散货码头皮带机系统节能控制技术的推广应用；在以燃油为动
力的水平运输车辆和流动机械上采用内燃机节油技术，降低内燃机燃油消耗；在散货
堆场采取有效的防风防尘措施，加强堆场防风防尘集成技术研究，达到节水、减少扬
尘和空气污染。
在油气码头及码头加油站点，采用先进的油气回收技术，收集油气码头和码头加
油站点储运过程中蒸发的油气，消除油气挥发造成的安全隐患，减少空气污染。
除此之外，港口应及时引进、消化与吸收国内外节能减排技术创新成果，积极采
用新技术、新工艺、新设备和新材料；采用绿色节能技术，鼓励电能回馈、储能回用
等节能技术的研究与应用；积极研制开发电动水平运输车辆等新工艺和新技术；大力
推广再生水、海水淡化水、微咸水和雨水的开发利用，最大限度地节约用水；充分利
用可再生资源，研究利用太阳能、潮汐能和风能。
第六章 结论与展望
在经济全球化的推动下，世界上许多国家或地区的国际贸易港口发展迅猛。然
而，港口的高速发展是以自然资源等各种生产要素的大量投入和对环境的损害为代价
的。在全球气候异常、环境问题日益严峻的今天，港口作为人类经济活动的重要场
所，面临的环境压力越来越大。在这样的大背景下，建立绿色港口成为了港口理论界
和实务界共同关注的热点问题。
本文首先分析了建设绿色港口的背景及意义，回顾了国内外学者对绿色港口和港
口效率的研究成果，阐释了本文的研究内容，基本思路以及研究意义；然后分析了绿
色港口产生的历程，阐述了绿色港口和港口效率的内涵，并介绍了本文用到的效率评
价方法 DEA 和超效率 DEA 方法；其次，结合国际上成熟的绿色建筑评价体系和国际
上绿色港口实践活动，运用对比研究的方法构建了绿色港口影响因素的体系，并通过
参考国内外对港口效率的评价研究分析了港口效率的影响因素，结合前面的分析进而
综合得出绿色港口的港口效率的影响因素，为后面对绿色港口进行效率评价的指标选
取提供了依据；然后通过选取上海港 2005 年至 2010 年的数据，选取固定资产净额、
流动资产、主营业务成本、管理费用和员工人数五个备选投入变量，主营业务收入、
营业利润、利润总额和港口吞吐量四个备选产出变量，以及分析计算得出了氮氧化合
物（NOX）总排放量和固体废弃物总产生量作为环境投入变量，建立超效率 DEA 模
型进行分析，得出了各年度上海港的考虑绿色因素的港口效率得分以及排名。结合上
海港建设绿色港口的进程，分析了建设绿色港口对港口效率的影响。得出建设绿色港
口不仅仅可以降低港口污染，保护港口环境，而且可以降低成本，兼顾港口效率，完
全可以走出一条高效低耗的绿色港口之路。
本文通过分析考虑了绿色因素的港口效率，结合港口实际发展过程，对绿色港口
建设对港口效率的影响进行了比较分析，具有较强的理论基础和可参考性，但是仍具
有以下几点局限性。
第一，本文所采取的超效率 DEA 模型所计算得出的港口效率是一个相对值，而
非绝对值，只适合做比较分析，不宜做绝对值分析。
第二，在备选环境投入变量的估算方面，由于目前港口船舶吞吐量很难查到，而
且港口对环境的污染种类多样，数量巨大，测算难度很大，本文采取了标准化估算，
由于时间和能力有限，估算思路较为粗略。
当今世界，经济发展与环境之间的矛盾日益突出，作为交通运输网络的枢纽，港
口的可持续发展对整个经济，甚至人类社会有着极其重要的意义。建设绿色港口，能
在达到环境保护目标的同时，实现港口资源利用效率最大化，因而成为当今港口发展
的必然趋势。然而，无论在理论还是实践方面，建立绿色港口依然任重而道远。
致 谢
光阴似箭，岁月如梭，转眼间两年的研究生求学阶段即将结束，在此我要向我的
导师、我的同学及家人致以诚挚的感谢！
成吾学时念吾师。首先，我要向尊敬的导师陈雪玫副教授致以最诚挚的谢意和最
崇高的敬意。本论文的选题、开题直至最后的定稿都是在陈老师的精心指导下一一完
成的。在短短两年和陈老师相处的日子里，陈老师严谨的治学态度、深厚的理论知识
和勇于创新的精神都给我留下了深刻的印象，这一切都将使我终生受益。数载教诲，
师恩难报，毕业在即，谨向我的导师表示衷心的感谢！
此外，感谢在一起度过愉快研究生生活的兄弟姐妹，正是由于你们在学习中给我
提出很多探索性意见，在生活中相互支持和帮助，我才能克服一个又一个的困难和疑
惑。
最后，还要特别感谢我的家人，每想到你们，总是感到特别温暖。哺育之恩，养
育之情我将永生难忘。你们永远健康快乐是我的最大心愿！
参考文献
