第三章 研究方法與結果分析
3.1 投入與產出變數的選取
第三章 研究方法與結果分析
3.1 投入與產出變數的選取 3.1.1 產出變數的選取與介紹
本研究主要是探討國際貨櫃港埠之營運能否達到經營效率與環境效率，為了 反映兩種效率之評估，因此在產出變數部分選擇「貨櫃吞吐量」與「二氧化碳排 放當量(CO2e)」兩項；過去文獻大多選擇以貨櫃吞吐量做為衡量港埠績效之產出 變數，國際間也經常以港埠的年度貨櫃吞吐量多寡作為世界排名的依據，因此，
貨櫃吞吐量為國際貨櫃港埠展現其生產力與處理能力的主要指標。
另一方面，溫室氣體排放的多寡是目前各項產業用以檢視其是否達到綠色營 運的主要觀察的項目，同時，溫室氣體也是造成全球暖化的主要來源，是受評估 單位運作所產生的非意欲產出(undesirable output)，故對於評估港埠是否存在環境 效率，選用港埠的二氧化碳排放當量作為指標，表 3.1 對所選取的產出變數進一 步說明。
表 3.1 港埠產出變數之說明
類別 產出項目指標 說明
意欲產出
Desirable output
貨櫃吞吐量 Container throughput (單位：TEU)
貨櫃吞吐量能反映貨櫃港埠本身的生產力 與貨櫃處理能力，國際間也經常以年度貨櫃 吞吐量作為港埠排名的依據。
非意欲產出 Undesirable output
二氧化碳當量 Carbon dioxide equivalent(CO2e) (單位：公噸)
測量碳足跡的標準單位，概念是將不同溫室氣 體(包含 CO2、N2O、CH4)對於暖化的影響程 度轉換成相同當量的二氧化碳進行表示。溫室 氣體排放多寡反映出該港埠對於環境的影響 程度，故選其做為評估港埠環境效率之指標。
二氧化碳當量(CO2e)於本文的 2.5 節已有提到，當量的轉換需要有標準的轉 換係數，此係數是根據每種氣體的全球暖化潛勢(global warming potential)，也就 是特定時間內每種氣體相對於 CO2所造成的暖化影響力。根據標準資料，甲烷 (CH4)的溫暖化潛勢是 21(代表一公噸的甲烷所造成的暖化效應是同量 CO2的 21 倍)，氧化亞氮(N2O)的暖化潛勢是 310。
由於目前對港埠本身之溫室氣體排放進行計算的港口數量甚少，可收集到的 資料多半來自於北美及歐洲地區部分已開發國家的少數港埠，亞洲地區僅有台灣 所收集到的資料最為完整，另一方面，如同文中 2.4 節所提到，歐洲地區，將港 埠之溫室氣體排放劃分為三項範疇進行計算，計算方法與項目與北美洲與台灣地
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區差異較大，後者將港埠的排放源劃分為五個主要項目進行計算，因此歐洲地區 之港埠不納入分析的對象，本研究主要以北美洲的 9 個國際貨櫃港埠做為績效評 估的對象進行分析，並於 3.6 節加入台灣的貨櫃港埠共同進行環境效率的分析。
本研究將北美洲與台灣兩地區各個國際貨櫃港埠可取得之空氣汙染排放清 冊(Air emissions inventory)進行收集統整，空氣汙染排放清冊主要目的是統計當 年度港埠營運所造成各項環境破壞與污染氣體的排放量，這些造成環境破壞與汙 染的氣體包括溫室氣體(greenhouse gas, GHG)、懸浮微粒(particulate matter, PM)、
柴油微粒物質(diesel particulate matter, DPM)、氮氧化物(nitrogen oxides, NOx)、硫 氧化物(sulfur oxides, SOx)、一氧化碳(carbon monoxide, CO)等等，並依據港口活 動將港埠引起空氣污染的項目區分為五大類，分別為：
1. 遠洋船舶(Ocean-Going Vessels, OGV) 2. 港勤船舶(Harbor Craft, HC)
3. 貨物裝卸機具(Cargo Handling Equipment, CHE) 4. 鐵路機車頭(railroad locomotives)
5. 重型柴油貨車(Heavy-Duty Vehicles, HDV)
以上五個大類的排放源均有對各類污染氣體的排放量進行計算，在此僅針對 溫室氣體排放的計算進行說明，港埠五個排放項目之溫室氣體排放計算方法列於 表 3.2，雖然少數港埠在計算方法上有些許差異，但影響總體排放量計算的結果 甚低，故將此計算上的差異予以忽略；
表 3.2 港埠各項目之溫室氣體排放計算方式 排放項目 排放計算方法
遠洋船舶 Emission=Energy × EF × FCF × CF
港勤船舶 Emission=Power × Activity × LF × EF × FCF 貨物裝卸機具 Emission=Power × Activity × LF × EF × FCF × CF 鐵路機車頭 Emission = (𝐴𝑛𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑤𝑜𝑟𝑘 × 𝐸𝐹)
(453.59 𝑔/𝑙𝑏 × 2,000 𝑙𝑏/𝑡𝑜𝑛)
重型柴油貨車 Emission=Pop × Activity × Ber × CF
註：Emission：引擎排放量(公克)；Energy：消耗能源(kWh)；EF:排放係數(g/kwh)；FCF:燃料校 正係數(無單位)；CF:可減少排放設備之減量係數(無單位)；Power:引擎動力(hp)；LF:負載係數(無 單位)；Pop:車輛數；Ber:單一車輛行駛里程之排放係數(g/mile)；Activity：引擎工作時數(hr)，在 計算重型柴油貨車時表示車輛平均行駛里程(mile)。
以下以美國洛杉磯港為例，說明港埠溫室氣體排放的計算範圍，在遠洋船舶 排放方面，遠洋船舶的排放主要來自於三項設備，包含主引擎(Propulsion Engine)、
輔助引擎(Auxiliary Engine)以及輔助鍋爐(Auxiliary Boiler)；如圖 3.1，遠洋船舶 之排放計算範圍分別來自東、西、南、北四條航路之進港與離港船舶的排放量，
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以及在警戒區(Precautionary Zone)內船舶下錨、停泊、船席間移動等各項操縱之 排放量。
港勤船舶排放方面，港勤船舶之類別包含輔助拖船、港勤交通船、遠洋拖船、
商用漁船、拖船、遊覽船、政府船、渡輪與工作船等九項，其溫室氣體排放量是 藉由統計上述之船舶在規範區域內之排放所獲得。
貨物裝卸機具排放方面，機具類別包含堆高機、門式起重機、橋式起重機、
跨載機以及拖車等，其排放源主要來自於各項貨櫃貨物的裝卸、搬運與處理所造 成機具引擎操作之排放。
鐵路機車頭排放部分，主要來自於鐵路進行港埠貨物運送所造成引擎運作之 排放，如圖 3.2，洛杉磯港以南海岸空氣盆地地區(South Coast Air Basin)為溫室氣 體排放之計算範圍。
重型柴油貨車排放方面，來自於貨車引擎燃油排放，可分為港內移動的排放 及道路運輸排放，港內移動包含排隊進港、離港與等待貨物裝卸時車輛怠速惰轉 所造成的排放，離港道路運輸則是於南海岸空氣盆地進行貨運移動造成的溫室氣 體排放。
圖 3.1 洛杉磯港之警戒區與主要航線圖
資料來源：Starcrest Consulting Group, LLC. 2013. Port of Los Angeles Inventory of Air Emissions 2012. The Port of Los Angeles.
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圖 3.2 洛杉磯港鐵路與陸路運輸路線圖
資料來源：Starcrest Consulting Group, LLC. 2013. Port of Los Angeles Inventory of Air Emissions 2012. The Port of Los Angeles.
鐵路機車頭排放部分，主要來自於鐵路進行港埠貨物運送所造成引擎運作之 排放，如圖 3.2，洛杉磯港以南海岸空氣盆地地區(South Coast Air Basin)為溫室氣 體排放之計算範圍。
重型柴油貨車排放方面，來自於貨車引擎燃油排放，可分為港內移動的排放 及道路運輸排放，港內移動包含排隊進港、離港與等待貨物裝卸時車輛怠速惰轉 所造成的排放，後者則是於南海岸空氣盆地進行貨運移動造成的溫室氣體排放。
3.1.2 投入變數的選取與介紹
影響國際港埠經營效率的因素甚多，變數的選擇需同時考慮適切性與資料的 可取得性，本研究主要研究對象為北美洲地區之國際貨櫃港埠，故投入變數之選 取也須符合貨櫃港埠營運之需求，藉由文獻的整理可將所選擇的投入變數分為
「勞動力」、「資本設備」與「其他生產的投入」三類。由於各港埠勞動力數量資 料不易取得，因此過去文獻主要以港埠營運所需使用的各項機具設備數量與土地 面積作為投入變數。參考過去文獻之精神，本研究所收集的的投入變數資料包含
「貨櫃船席總長度(公尺)」、「橋式起重機數量(台)」、「貨櫃碼頭面積(平方公尺)」
以及「堆貨場儲存容量(TEU)」等四項資料，表 3.3 對所選取的投入變數進一步 說明。
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表 3.3 港埠投入變數之說明 投入項目指標 說明
貨櫃船席總長度 Length of berth (單位：公尺) Number of cranes (單位：台)
橋式起重機的主要功能為從事船舶與岸邊碼頭之貨櫃裝卸 作業，起重機的數量與處理能力，為影響港埠吞吐量與績 效的重要依據。
貨櫃碼頭面積 Area of container terminal Container storage (單位：TEU) 辨識能力，而導致相對有效率的港口數量增加(Panayides et al., 2009)，根據過去 研究所歸納的經驗法則，受評單位的個數至少應為投入項與產出項個數總和的兩 倍(Thompson et al, 1986; Bowlin, 1987; 高強等人，2003)，本研究以北美地區 9 個國際貨櫃港埠為受評估單位，故在經驗法則之下投入與產出的數量總和應為 4
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且「橋式起重機數量」對於產出變數間的相關性低於「貨櫃船席長度」，故排除
「橋式起重機數量」這項投入變數，另外，由表 3.4 可知投入項「貨櫃碼頭面積」
與產出項「二氧化碳排放當量」相關性為 0.197，相較其他投入項目而言，貨櫃 碼頭面積的的大小對於「二氧化碳排放當量」並沒有顯著的影響，將其予以排除，
經過篩選後所留下的兩項投入變數為「貨櫃船席長度」與「堆貨場儲存容量」。
表 3.4 投入與產出變數之相關性分析
貨櫃船席
長度
橋式起重 機數量
貨櫃碼頭 面積
堆貨場儲 存容量
二氧化碳 當量
貨櫃吞吐 量 船席總長度(m) 1.000
橋式起重機數量(台) 0.926 1.000
貨櫃碼頭面積(m2) 0.832 0.819 1.000
堆貨場儲存容量(TEU) 0.739 0.657 0.606 1.000
二氧化碳當量(公噸) 0.501 0.469 0.197 0.686 1.000
貨櫃吞吐量(TEU) 0.966 0.925 0.786 0.830 0.658 1.000