我国化石能源产业链供应链韧性分析

摘要

文章从抵抗能力、恢复能力、控制能力和创新能力四个方面分析了我国化石能源产业链供应链的韧性。最终发现,我国石油、天然气和煤炭三大主要化石能源产业链供应链处于一个相对较为稳定的状态,即韧性较强。但近几年的新冠肺炎疫情和国际政治局势仍然对产业链供应链产生了较大的冲击,造成了能源进口规模下降以及创新产出降低等问题。综合来看,我国三大化石能源的产业链供应链韧性均存在进口集中度较高、物流体系仍需完善、对外依存度较高以及关键技术创新能力有待提高的问题;相比于石油和天然气,我国煤炭产业情况相对较好,基本可以实现自给自足,但煤炭的高效利用问题仍然有待解决。在此基础上,文章提出了进一步拓宽化石能源进口渠道、建立现代数字智能化石能源物流体系、加强化石能源的勘探开发力度和高效利用能力以及继续努力攻克化石能源尖端技术的建议。

关键词

化石能源;产业供应链;韧性

基金

中国社会科学院国家高端智库课题“产业链供应链韧性和安全水平评价体系构建和应用研究”([2023]CASS-36);中国社会科学院研究所创新工程项目(研究类)“‘十五五’国家能源发展战略研究”(2023GJS01);国家社会科学基金一般项目“新型能源体系建设中的煤炭战略功能定位与测算”(23BGL014);国务院国有资产监督管理委员会2022年度研究课题“新地缘政治形势下中央企业保障国家能源资源安全研究”(编号:700004-22ZB0002/17)。

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我国能源产业链供应链现状及关键环节分析

本文在此主要阐述以石油、天然气和煤炭为代表的我国传统化石能源产业链供应链上游、中游和下游的现状。如表1所示,传统化石能源的上游产业均是以能源的勘探、开发和进口为主,中游产业主要是能源的加工、运输和储存,下游产业则为主要为能源的利用环节。

表.1 

能源产业上中下游分类

我国化石能源产业链供应链韧性分析

(一)石油产业链供应链

我国石油产业链供应链的上游原油生产主要集中新疆、山西、四川、天津、黑龙江、广东及山东等省市,其中以渤海湾、黑龙江大庆油田、鄂尔多斯、准格尔盆地、珠江口、塔里木、柴达木和东海大陆架八大盆地油田为主。近几年,围绕“老油田硬稳产、新油田快突破、海域快上产”的战略,我国大力提升了石油的勘探开发力度,我国原油生产也呈现持续增长态势。根据国家统计局统计,2022年,中国原油产量20400万吨,同比增长2.9%,自2016年以来首次回升至20000万吨以上。我国石油产业链供应链的上游原油进口主要来自于沙特阿拉伯、俄罗斯、伊拉克、阿联酋与科威特等国家,其中我国自中东国家的原油进口占比总原油进口量的近50%,沙特阿拉伯更是达到了最高的17.7%。2022年,我国原油进口数量为50828万吨,同比下降0.9%,但对外依存度依然达到了71.2%,加强石油国际合作依然是我国保障石油产业链供应链上游供应安全的重要途径。

我国石油产业链供应链的中游环节主要为石油的运输和存储加工。我国的海外进口石油主要通过中哈原油管道、中俄油气管道、中缅油气管道以及包括中东航线、非洲航线和南美航线三条主干航线在内的海上进口通道进入国内后,分别并入我国的西北地区原油管道、东北地区原油管道、华北和中部地区原油管道等官网系统,从而通过航运和陆运输送到全国各地。在石油的中游加工环节,我国目前已经建成了唐山曹妃甸、大连长兴岛、江苏连云港、上海漕泾、浙江宁波、福建古雷以及广东惠州7大千万吨级以上的石油炼化基地。但受新冠肺炎疫情影响和石油产品出口配额减少等因素的影响,2022年我国原油加工量同比下降了3.4%,自2000年以来首次出现下滑;主营综合炼油利润仅为527.27元/吨,同比下跌了15%。

石油产业链条的下游环节主要为在电力系统、汽车制造业及服装等日常用品的利用。根据《中国能源大数据报告》,2022年,石油在我国能源消费结构中占比达到了17.9%;石油消费量约为71900万吨,石油炼化后的产品70%左右用于交通运输业,约15%用于工业原料生产。

(二)天然气产业链供应链

我国天然气产业链供应链的上游生产主要集中在四川、新疆、陕西及内蒙古等地,其中以四川产量最高,其中2022年产量占居全国天然气总产量的25.62%,其次为新疆的18.50%。2022年,我国天然气总产量达2201.1亿立方米,同比增长6.0%,连续6年增长率超100亿立方米。而随着我国国内产供储销体系建设的逐步完善、勘探开发力度的不断提升,未来我国天然气产量依然会不断攀升。2022年,天然气进口量达1532亿立方米,同步下降8.8%,我国天然气的主要进口来源国为澳大利亚、卡塔尔、俄罗斯、土库曼斯坦和马来西亚5个国家,自这5个国家的天然气进口超过了我国总天然气进口量的69%。2022年,我国共进口管道天然气584亿立方米,较2021年下降1.18%;但受中俄伙伴关系优势倾斜的影响,我国2022年自俄罗斯进口管道天然气同比增长了49.04%;共进口液化天然气(LNG)948亿立方米,相比2021年下降了21.71%。2022年,天然气对外依存度为41.66%,较2021年降低3.34个百分点。

在中游运输环节,2022年我国长输天然气管道总里程达11.8万千米,新建长输管道里程3000千米以上。我国对外建有中俄油气管道线、中缅油气管道线以及链接东南亚地区的海上天然气管道运输线;对内我国建有西气东输一、二、三线路,陕京线,川气东送线,蒙西管道,神安线,天津LNG管道以及唐山LNG管道等主干线路;基本在全国范围内构建了完整的天然气运输网络。此外,我国目前已经建成了盐城“绿能港”、吐哈油田温吉桑储气库群等大规模天然气储存基地,2022年已建成24座LNG接收站,新增储气能力约50亿立方米。

在下游消费环节,我国天然气消费量相对较为平稳。2022年我国天然气消费总量3663亿立方米,同比下降1.2%,在全国能源消费总量中占比约为9.4%。从消费结构看,2022年,城市燃气消费占比增至33%;工业燃料、天然气发电和化工行业用气规模下降,占比分别为42%、17%和8%。

(三)煤炭产业链供应链

2022年,我国原煤产量45.6亿吨,较上年增加3.2亿吨,同比增长10.5%。各省市区域生产量依次为山西(13.07亿吨)、内蒙古(11.74亿吨)、陕西(7.46亿吨)和新疆(4.12亿吨),亿吨级产煤省份达到6个。2022年,我国进口煤炭2.93亿吨,同比下降9.2%,自2016年以来首次出现同比下滑;但受国际形势影响,我国煤炭进口单价涨幅较大,从而使得2022年煤炭进口总金额同比增长了22.2%。从来源国看,2022年煤炭进口供应国主要为印尼、俄罗斯、蒙古、加拿大和美国等国家,前5大来源国的进口集中度达到了92%,其中从印尼进口煤炭16848万吨,占进口总量57.50%;从俄罗斯进口煤炭6806万吨,占进口总量23.23%。从煤炭进口类型看,2022年我国进口动力煤数量2.2亿吨,占总进口量的75.08%;进口炼焦煤6383.84万吨,占总进口量的21.79%,两者总计占比达96%以上。

在中游运输环节,我国煤炭运输通道主要分为铁路、水路和公路运输。其中以铁路为主,水路为辅,公路作为省内运输主要通道,起到补充作用。国内目前已经形成了以铁路运输为主的西煤东运和水运为主的北煤南运的格局,这其中以晋陕蒙煤炭外运铁路干线为铁路运输的主力军。2022年,国内新增一条运输量过亿的能源运输铁路干线瓦日铁路正式投运,煤炭运输能力进一步提高。2022年,我国煤炭总运输量达到47.86亿吨,其中铁路累计发运煤炭27.90亿吨,同比增长8.1%,占总煤炭运输量的58.30%。在铁路发煤量中,我国电煤的发运总量达21.8亿吨,比上年增长8.7%;主要港口内贸煤发运量约7.3亿吨,同比下降1.8%。我国目前已经建成鄂尔多斯、榆林、宁东和准东四大煤炭化工基地,并有14个亿吨级以上的大型煤炭储存基地和9个超过千万千瓦级的煤电基地,形成了相对较为完备的煤炭供应体系。

在下游消费环节中,2022年,我国煤炭消费量为42.8万吨,占能源消费总量的56.2%,占比较2021年增长了约3%。从下游需求来看,《中国能源统计年鉴》数据显示,火力发电在煤炭能源需求中仍然占据主导地位,其近5年的煤炭消费占比均为50%左右,其次为钢铁、供热、建材和化工行业,此5大行业的煤炭消费超过了我国总煤炭消费量的90%。

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我国能源产业链供应链的韧性评估分析

在经济学领域中,“韧性”往往是指一个经济系统面对外部冲击的抵抗能力以及受到外部冲击创伤后恢复到原始状态的能力,抵抗和恢复能力越强,就意味着产业链供应链韧性越强。而为了保持更加坚韧的韧性,产业链供应链还需要具有较强的自身控制能力和创新能力等,因此,本将从抵抗能力、恢复能力、控制能力和创新能力四个方面对石油、天然气和煤炭能源的产业链供应链韧性进行评估分析。

(一)抵抗能力

抵抗能力,是指在受到外部冲击和干扰时,能源产业链和供应链能够维持稳定和持续运作的能力,即其应对不确定性的能力。如表2所示,我国2018年-2022年石油、天然气和煤炭的自产规模始终呈现增加的态势。2022年,石油、天然气和煤炭资产量分别突破了20000万吨、2100亿立方米和45000万吨。煤炭自产量占总消费量的比重基本维持在95%以上,基本可以实现自给自足;天然气资产量占总消费量的比重始终维持在55%以上,在2022年逼近了60%;相比之下,我国石油自产量占总消费量的比重在近几年呈现相对下滑的态势。与能源自产量相比,受新冠肺炎疫情的影响,我国三种主要化石能源的进口量在2020年或2021年后均出现小规模下滑,其中较为明显的是石油进口量在2021年同比下滑了16.28%,天然气进口量在2022年同比下滑了8.81%。此外,如图1所示,2018年-2022年,我国三种化石能源的进口来源国数量始终处于一个较为稳定的状态,石油和煤炭进口来源国始终保持在45个左右,天然气进口来源国保持在25个左右;三种化石能源的前5大来源国进口集中度在近5年也出现了下滑的趋势。综合以上数据,从产业链供应链的抵抗能力来看,我国能源体系的进口多元化在逐步提高;但除煤炭外,我国石油和天然气的自产量与消费量仍有着较大的缺口,同时进口规模在近几年上升较为迟缓,这对我国能源产业链工业链的韧性仍是一个极大的挑战。

表.2 

2018-2022年我国能源自产和进口情况

我国化石能源产业链供应链韧性分析

资料来源:国家统计局及《中国能源统计年鉴》。

我国化石能源产业链供应链韧性分析

图.1 

我国能源进口国和集中度情况

资料来源:网络资源整理所得。

(二)恢复能力

恢复能力,是指当能源产业链供应链遭遇故障或危机时,能够快速恢复正常运作的能力。我国在能源领域有着较为稳定的运输渠道。借助于“一带一路”政策的实施,我国目前已经建成并投运了中哈原油管道、东西双线的中俄油气管道、中缅油气管道以及包括中东航线、非洲航线和南美航线在内的传统海上油气通道。其中,中哈原油管道和西线的中俄油气管道分别进入我国境内的新疆北部后直接与国内的西气东输工程相连,东线的中俄油气管道直接从黑龙江大庆市的林源末站并入大庆的油气运输系统,传统的海上油气通道则从中国南海并入国内的油气运输系统,中缅油气管道在帮助我国摆脱对马六甲海峡的依赖后直接与中国云南地区的油气系统相连。截至2022年,我国境内的石油管道总里程达到了6.1万千米,天然气管道总里程总里程达到了11.8万千米。四大油气进口通道结合国内的油气运输网络从西北、东北、西南及海上四个方位保障了我国的油气安全。我国在煤炭领域基本可以实现自给自足,国内也已经建立起了四通八达的铁路—水路煤炭省间运输网络以及以公路为主的省内运输网络,主要包括“大秦线路”“神朔黄线”“侯月线”“蒙华铁路”等重要运输线,以及秦皇岛港、黄骅港、曹妃甸港、京唐港、天津港及青岛港等重要枢纽站。“合纵连横”的煤炭运输网络成为了我国能源安全的重要保障。但从表2的数据我们已经清晰地看到,2020年前后,受新冠肺炎疫情以及国际局势的影响,我国的能源进口规模出现了些许下降,同时我国的石油和煤炭缺口在近几年始终保持在5亿吨,天然气缺口始终保持在1200亿立方米以上,这也就意味着我国能源产业链供应链的恢复能力仍然存在一定的隐患。

(三)控制能力

控制能力,是指能源产业链供应链保持稳定和可预见性的能力,主要包括能源产业链是否有着稳定的供应关系。我国在近几年无论与“一带一路”沿线能源富产地还是非“一带一路”沿线能源富产地均建立了稳定的能源进口长效机制,如“中国—欧盟能源合作机制”“中国—中亚能源合作机制”“中国—中东欧能源合作机制”“中国—非洲能源合作机制”等,目前已经与世界90多个国家和地区、30多个能源国际组织建立了双边或多边的合作协议,范围涵盖了中东、中亚、东欧、拉美、非洲、东南亚、俄罗斯、澳大利亚以及美国等全球主要能源富产地,合作机制也均为长效协议,如我国与中亚和俄罗斯的油气合作协议、与印度尼西亚的LNG(液化天然气)合作协议以及在2023年与美国新签署的LNG合作协议均达到了10年以上,部分协议更是达到了20年以上,这些均保障了我国能源产业链供应链的控制能力。但广泛建立合作关系的同时,我国除煤炭外的其它化石能源产业链供应链也保持了非常高的对外依存度。2022年,我国石油的对外依存度为71.2%,过去5年基本维持在70%左右;2022年我国天然气的对外依存度为过去5年的最低值,但依然达到了41.66%,较高的对外需求说明我国能源市场依然存在着较大的缺口,不利于能源产业链供应链的稳定发展。

(四)创新能力

创新能力是指能源产业链供应链对于关键技术的掌握,即其应对变革和适应新环境的能力。我国自改革开放以来,始终坚持能源技术“从引技引智到自主创新”的发展路线,目前我国在常规及非常规油气勘探开发技术、能源运输和储存技术、煤炭清洁利用技术等领域均实现了重大工程项目的自主开发能力,如我国发展的高含水精细水驱、二类聚驱和三元复合驱提高采收率技术有效地帮助了大庆、胜利等老油田提高了采收率;创新低渗透、中深层稠油及海相碳酸盐岩油藏高效开发技术帮助长庆油田实现了低渗油气田的规模效应开发;目前我国的多口油气超深井超过了8500米,少数已经达到了10000米以上;我国页岩气技术的突破在建成鄂尔多斯庆城、新疆吉木萨尔、涪陵及长宁—威远一系列页岩气开发区后,已经帮助我国成为了北美之外首个实现页岩气规模化商业开发的国家;此外,我国油气长输管线技术领域的突破帮助电驱压缩机组、燃驱压缩机组、大型球阀和高等级管线钢等核心装备和材料实现了自主化生产,从而有力地保障了西气东输以及千万吨级炼油工程的实施;我国所开发的地下储气库强化库(群)集约化建设新模式成功完成了国内首个复杂连通老腔改建盐穴储气库工程建设;我国系统攻关的大采高综放开采技术已经实现了年产1000万吨以上的特厚煤层综采与综采放顶煤开采装备的规模化应用;2020年,我国正式运行了具有完全自主知识产权的5万千瓦燃气轮机,化石能源相关技术的攻克表明我国化石能源产业链供应链的创新能力在稳步提升。

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从韧性角度对我国产业链供应链所存在问题的分析

(1)除煤炭外,石油和天然气产业链供应链的抵抗能力依然不强。

如前文所述,我国化石能源的自产量虽然在逐步提升,但除煤炭外,石油和天然气的自产规模与消费总量依然有着较大的差距,并且短期内难以得到显著改变。再加之2020年之后,受到全球新冠肺炎疫情以及国际政治局势的影响,石油和天然气的进口量均出现了一定程度的缩减。同时我国化石能源进口对少数个别国际的依赖性尽管在最近几年得到了改善,但依然维持在非常高的水准,石油对前5大进口来源国的集中度近5年最低值为2022年的53.63%,天然气为2021年的65.97%,煤炭为2019年的86.30%。这些均使得我国石油和天然气产业链供应链的抵抗能力依然存在着较大的风险。

(2)现有的物流体系在未来恐难以适应未来可能增加的能源缺口,从而威胁产业链供应链的恢复能力。

我国的石油储量居于全球第十位,天然气储量局全球第六位,煤炭储量居世界第三位。但与此同时,我国是全球第二大石油消费国家,第三大天然气消费国家以及最大的煤炭消费国家,这也就意味着我国需要从其他国家进口大量的化石能源来满足国内的能源需求,而这就需要非常完备的国际运输通道。此外,我国的化石能源主要分布在西北、东北和华北北部地区,而东南沿海能源高消费地区的储量相对较少,这同样需要较为完备的运输体系。尽管我国目前已经建成了多条国际能源管道干线以及“西气东输”等国内能源管道,但目前我国各省份能源产业及其关联产业的要素错配现象十分严重[1],如何能实现最有效的能源匹配和能源运输问题依然是我国亟待解决的重要问题,传统的运输体系所存在的区域性物流紧张、季节性物流紧张以及“前后一公里阻碍”等问题,将严重制约我国能源产业链工业链在遭遇危机后有效恢复正常运转的能力。

(3)较高的对外依存度让我国能源产业链供应链受制于地缘政治,从而控制能力有限。

我国化石能源较高的对外依存度意味着我国在能源国际竞争中只能处于劣势地位。目前,以乌克兰危机和中东纷争为缩影的国际政治局势波谲云诡,这也就使得我国的能源进口局势始终处于一个较为不稳定的状态,从而严重威胁着我国的能源安全。如:乌克兰危机爆发后,俄罗斯的天然气供应大幅度减少[2],从而增加了我国的天然气进口压力,与此相随的是大幅度上涨的能源价格。据统计,2022年我国的石油进口价格为4556.07元/吨,较2018年上涨了约40.64%;2022年天然气进口价格为4310.89元/吨,较2018年上涨了约44.62%,这其中必然有着作为我国油气主要来源地的俄罗斯和中亚地区局势不稳定的原因。与此同时,较高的对外依存度也使得我国能源安全频繁受到大国威胁,如美强权对中东油气出口国的限制以及其对马六甲海峡在内的部分交通枢纽的管控,均会减少我国对自身能源产业链工业链的控制。

(4)关键技术“卡脖子”现象仍较为突出,创新能力有限。

尽管我国近几年在能源勘探、能源储存等关键技术领域已经取得了较大的成就,但不得不承认,我国在传统化石能源产业链供应链上游领域的部分技术仍然落后于国际先进水平。如我国目前在煤炭开采领域的技术设备依然相对落后,从而使得我国煤炭资源的利用效率低于国际水平,二次能源的损耗也十分严重;我国虽然成功建立了几个南海深海能源开发基地,但我国的深海能源开发整体技术水平仍然落后于欧美,甚至落后于日韩,无法在关键技术上占据自主性就使得我国在国际能源竞争中缺乏主导性。2022年,我国石油、天然气和煤炭领域的专利申请数量分别为13642项、5683项和5317项,自2020年起的年复合下降率分别达到了8.62%、17.04%和17.37%,这说明我国能源领域的创新韧性依然十分不足,从而在新冠肺炎疫情期间无法持续保持高效产出,此外我国能源领域的专利申请较多以改进欧美和日本先进技术为主,缺乏真正有效改变市场、立足国际的关键核心技术能力,这些必然制约着我国能源产业链供应链的核心竞争力。

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提升我国能源产业链供应链韧性的建议

(1)进一步扩大能源进口渠道,建立能源风险预警体系。增强我国能源产业链供应链的抵抗能力和稳定性的一个必须措施就是保障我国的能源进口渠道。我国应该通过外交和投资等多种途径保障好现有能源进口渠道的稳定输入。同时,应在“一带一路”的带动下,积极开辟更多的能源进口途径,与周边国家一起全面布局能源基础设施建设,积极参与全球能源治理,努力通过双多边协议的国际合作方式来打造包括能源开发、输送、加工和交易在内的全产业链供应链,从而最大限度地保障我国能源安全。

此外,能源产业链供应链的风险管理是保障我国能源安全的重要基石[3]。结合新冠肺炎疫情和国际地缘政治给我国能源安全所带来的威胁,我国应从石油、天然气和煤炭的全产业链条进行综合考虑建立能源风险预警机制[4]。这需要我国政策制定部门不应只考虑到某一区域或某一能源行业的内部风险,还应综合国际环境中能源产业链供应链的上、中、下游可能存在的风险,结合大数据等新兴技术建立起化石能源风险预警机制和能源应急保障措施。

(2)结合新型基础设施建设和数字化转型的浪潮,建立现代数智能源物流体系。根据相关研究,以煤炭企业为例,我国煤炭的运输成本约占煤炭总成本的40%,是国外运输成本的10倍,降低煤炭运输成本,优化大宗商品供应物流链成为能源发展的重要抓手。我国需要响应新型基础设施建设和数字化转型的趋势,以提升数字化管理能力为切入点[5],结合区块链、大数据及人工智能等新兴技术,加快建设智慧化石能源物流体系[6]。首先,要深化应用区块链等数字孪生技术[7],实时更新化石能源仓储数据,推进仓储管理可视化、数字化和智能化,有效解决传统能源仓储谷峰时期爆仓问题,结合能源物资集约化管理优势,实时监控能源存储和运输状态,提高能源仓储安全性。其次,大数据、云计算区块链等相关技术还可以帮助石油、天然气和煤炭上、中、下游各个节点的参与者实时进行信息共享[8],推动能源信息和数据的云共享[9],提高上下游产业链的协同与联通效率,因此其可以结合供应者和需求者的运输需求,综合考量化石能源运输方式,自动规划能源运输路线和物流方案,提高运输效率,实现低碳发展。最后,人工智能等相关技术的发展可以帮助化石能源产业链供应链建立起完备的物联网体系,从而对运输线路、运输设备、能源状态进行实时监测,打通各行业、各环节及各阶段的主体信息壁垒,充分发挥出要素潜能,以此通过能源智慧运维系统建设来保障能源安全[10]。

(3)加大本国能源的勘探开发力度以及高效利用能力。要想降低我国能源产业的对外依存度,增强我国对于本国能源安全的控制能力,就必须继续在国内能源增产方面做出努力。这就需要我国首先增强能源勘探开发的能力,找到更充足的能源供应基地,同时还应通过推动先进技术和设备来提高能源的利用效率,保障能源的高效产出。目前,我国在化石能源的分解利用以及循环利用等领域仍然落后于国际先进水平,未来我国应继续通过国际合作和自主创新的方式实现化石能源“多层分解—分解使用—循环利用”的产业链条,让化石能源在电力、供暖、化工及日用等多个领域都可以发挥积极的作用。

(4)持续保持能源技术的引入,坚持自主能源技术的研发。《“十四五”能源领域科技创新规划》提出加快推进能源科技创新,有力支撑引领能源产业高质量发展。近年来,各国主力推动能源科技创新促进能源领域新一轮转型升级。作为世界最大的能源生产国、能源消费国和碳排放国,我国部分关键能源核心材料和零部件仍依赖国外。因此,无论是以实现“碳达峰、碳中和”目标和“六稳六保”要求入手[11],还是从能源高质量发展的角度保障我国能源安全为出发点,坚定不移地提升我国能源产业科技创新水平和自主研发能力都是一项必要举措。首先,我国应从能源勘探开发技术入手,加强深海领域非常规勘探技术的突破创新。其次,应努力突破化石能源储存领域的共性关键技术,瞄准原创新、颠覆性创新技术的发展,提高我国对能源产业链的控制能力。最后,我国应紧跟国际趋势,加快推动能源系统领域数字化和智能化技术与传统化石能源技术的匹配和结合[12],努力推动新兴信息技术成为能源技术发展的“催化剂”。

参考文献

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