自由贸易区以货物贸易、金融汇兑自由等手段获得优势。中国设立自由贸易试验区（简称“自贸区”）是为加快适应国际贸易变革，促进经济发展和产业转型升级。港口作为货物贸易流通的功能性节点，是自贸区货物贸易依托的核心载体、对外开放的窗口和货物进出口贸易的平台，对经济和社会发展具有重要的作用。许多自贸区将港口功能区纳入自贸试验区的核心发展区域，并作为自贸区的创新驱动新平台建设的引擎。以港口吞吐量为例，2018年，中国大陆规模以上港口的货物吞吐量和集装箱吞吐量分别为1334499万吨和24982.43万标准箱，同比增长2.9％和5.3％，两者吞吐量均排名世界第一，而自贸区港口的货物吞吐量和集装箱吞吐量各自占了全国总量的一半以上。2018年，上海等12个自贸区新设企业61万家，其中外资企业3.1万家，吸收合同外资占所在省市吸收合同外资的比重超过50％。自贸区多项创新政策对中国港口、产业转型升级带来了深远影响，营商环境也得到持续改善，2019年，中国营商环境全球排名46位，比2014年提升50位，但和世界上制度完善发展成熟的香港、新加坡等自由贸易港产业相比，中国自贸区港口产业发展仍显不完善、不成熟。通过深化改革和制度创新是自贸区港口产业发展的必然选择。那么如何识别和提取影响中国自贸区港口产业生态圈的关键因素？自贸区港口产业生态圈的演化机理是什么？如何评价自贸区港口产业生态圈发展过程的成熟度情况？如何对自贸区港口转型升级及其发展模式是什么？鉴于这些疑问，本文进行了一系列的深入研究:
　　首先，识别了影响自贸区港口产业生态圈的关键因素。影响自贸区港口产业生态圈因素诸多，如何找出根本型影响因素、原因型的因素和结果型的因素成为研究焦点。针对传统决策试验与评价实验室方法(DEMATEL)的不足，先用改进双链量子(IDCQGA)优化BP神经网络，再与传统的DEMATEL方法结合，构建了改进BP-DEMATEL模型，从区域发展、港口因素、改革成效、支撑产业、社会效益和环境影响六个方面建立自贸区港口产业生态圈指标体系。利用上海等10个自贸区港口的2018年数据进行分析，找出影响自贸区港口产业生态圈的原因型的影响因素为:自贸区生产总值(GDP)、进出口贸易总额、外商直接投资额、工业增加值、固定资产投资额、港口货物吞吐量、港口集装箱吞吐量、港口旅客吞吐量、出口货物平均通关时间、累计改革创新成果和改革创新成果全国推广数等11个影响因素指标，而对自贸区港口产业生态圈发展影响最大的5个因素是:港口货物吞吐量、港口集装箱吞吐量、工业增加值、新增各类企业数、新增企业注册资本数，结果证实所提出的方法的可行性。
　　其次，对自贸区港口产业生态圈的发展演化机理研究。自贸区港口产业生态圈演化机理非常复杂和现有文献研究的不足，运用系统动力学(SD)理论构建了自贸区港口产业生态圈演化模型，利用上海自贸区2013-2018年的实证数据研究了自贸区港口产业生演化机理，并仿真分析了几个重要因素对自贸区港口产业生态圈发展的影响程度，验证了模型的可行性。结果表明:自贸区GDP、工业增加值、港口吞吐量、改革成效和固定资产投资是影响上海自贸区港口产业生态圈发展的重要因素。研究结论可以为决策者提供自贸区港口产业发展理论和决策参考。
　　再次，对自贸区港口产业生态圈成熟度进行评价。在自贸区港口产业生态圈的演化机理研究的基础上，针对自贸区港口产业生态圈成熟度评价有多维性和复杂性的特点以及现有文献研究的不足，从区域经济支撑和其它交通支撑两个方面建立自贸区区域发展差异系数指标体系，构建区域差异系数的TOPSIS模型;从港口因素、改革成效、支撑产业、社会效益和环境影响五个方面建立自贸区港口产业生态圈成熟度的指标体系，借鉴软件能力成熟度理论和模糊综合评判方法，构建自贸区港口产业生态圈成熟度评价模型，并以上海等10个自贸区港口产业生态圈的2017-2018年的历史数据实证研究，测度自贸区港口产业生态圈成熟度水平，并提出对策建议，为自贸区港口产业发展提供参考，弥补了现有研究的不足。
　　最后，对自贸区港口转型升级及发展模式进行了研究。自贸区港口产业发展的核心载体是港口，港口转型升级对产业集聚和经济发展带来深远影响，自贸区港口如何转型升级自由贸易港成为人们关注的热点问题。利用扎根理论的研究方法对新加坡等典型自由贸易港的发展历程进行系统的调查、设计和实施，获取丰富的资料及数据，进行持续的开放性译码、主轴性译码与选择性译码，提炼出典型自由贸易港发展过程的信息编码，并和上海等10个自贸区港口的发展现状进行对比、分析，提出了自由贸易港发展模式，并给出了对策建议，探讨了扎根理论在港口规划与管理中的具体运用。