2000年到2010年我国规模以上港口都进行了较大规模的扩建投资,仅2010年,全国沿海及内河建设投资1132.06亿元。随着港口扩建投资规模逐渐增加,我国港口的功能快速发展,国际地位进一步提高,但依旧存在一些沿海港口通过能力总量不足,大型专业化码头的布局尚不完善等问题。这说明在我国港口扩建投资过程中存在扩建投资时机错误、投资不均衡即局部能力过剩及盲目投资等问题,没有达到资源最优化的目标。因此如何确定港口扩建投资的规模,以及具体的扩建投资时机是解决我国港口长远发展的关键问题。为了解决我国港口扩建投资具体时机与规模,更好的做好港口扩建投资决策,本文在分析我国港口扩建投资现状、动因及特点的基础上,运用预测理论和经济学理论建立了港口吞吐量预测模型,以及港口用户拥挤成本模型、扩建投资主体成本模型,然后,综合以上三个模型建立了港口扩建投资总成本模型。为了计算港口扩建投资总成本,最后根据哈密顿理论,对港口扩建投资总成本模型进行优化控制,从而计算推导出港口扩建投资时机与规模。为了对模型的可行性进行验证,本文以大连港大窑湾港区为例对模型进行了实证分析,并对模型中的参数进行了敏感性分析。研究结果表明,港口通过能力利用率以及港口投资规模效应对港口扩建投资的影响较大,同时也得出港口扩建投资的规模主要由港口需求所决定,港口扩建的时机则主要由港口的拥挤程度所决定。该研究丰富了我国港口扩建投资理论研究,同时可以为实际扩建投资提供决策依据。