煤矿智能化分级、底层驱动力及改造空间如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/09/19 09:19

国内智能化水平尚处于初级阶段,未来提升空间广阔.

煤矿智能化分级:明确核定的行业标准分为初级、中级、高级。在没有实现智能化 之前,“三机联动”(指采煤机、刮板运输机和液压支架)需要人工在井下操作, 跟随采煤机向前推进,手动控制采煤机摇臂升高、打开液压支架护架等步骤。 初级智能化:侧重于综采工作面自动化层面全面解决方案,实现采煤工作面5人生产 作业目标。工作面液压支架安装电液控制系统、采煤机具备记忆截割能力,综采工作面所有设备接入一整套集中控制系统。人工先使用煤机在井下作业一遍,采煤机 进行机器学习后通过记忆截割功能实现自主采煤,支架也会根据采煤机的位置实现 自主前进,皮带机通过加装传感器检测煤量控制运输速度,从而实现正常割煤、三 角 煤区域的自动化割煤、移架等操作,液压支架、采煤机、刮板输送机等动作通过 集控系统逻辑控制,采煤过程自动操作为主、人工干预为辅。

中级智能化:重点发力“三机”智能化水平提升,实现设备间智能协同,实现采煤 工作面3人生产作业目标。实现中级智能化需要装备惯性导航系统,在人工操作记 忆 割煤示范刀或自适应记忆割煤模式的基础上,实现采煤工作面截割三维曲线的测定, 通过智能算法,确定工作面直线度,并在下一刀回采过程中,对综采工作面直线度 进行调整,减少人工干预调整程度。采煤工作面“三机”设备在统一平台下,实现 协同作业推进。人员能够在地面或远程进行日常操作和集中管控。 高级智能化:在中级的基础上实现感知、决策、控制的智能化,实现采煤工作面无 人生产作业目标。高级智能化通过构建综采透明地质模型,可以实现预测割煤。目 前国内暂未达到该水平。

我国煤矿智能化升级起步较晚,未来深度智能化发展空间广阔。国内初级智能化发 展历史约为10年,中级智能化仅有3-5年。目前大部分煤矿智能化改造处于初级阶段, 中级智能化仅有少部分大型煤矿能够达到。根据《中国煤炭》期刊论文《煤矿综采 工作面智能开采技术现状与展望》,2016 年我国通过引进的惯性导航技术,研发出 综采工作面自动找直系统;2019 年以来,在国家能源神东煤炭集团榆家梁煤矿较薄 煤层工作面进行了三维激光扫描数字化建模技术研究,初步实现了截割路径规划的自主割煤。

未来中高级智能化升级改造或将进一步驱动投资额增长。智能化升级是一个长期连 续滚动的过程,并非一蹴而就。当前的智能化工作面主要是按照初级智能化要求所 实现的初步智能化改造。从长期来看,煤矿升级到初级智能化后,还有大量智能化 升级的改造空间,更多的功能逐步实现,从而向中高级智能化水平迈进。

政策推动煤炭智能化力度强,目标明确。政策层面对于全面推进智能化煤矿建设, 推动智能化技术与煤炭产业融合发展,提升煤矿智能化和本质安全水平,从根本上 消除事故隐患动力较强。从2016年以来,多项推动煤炭智能化相关政策落地,且政 策量化力度强。根据《全国安全生产专项整治三年行动计划》,目标2022年底前, 采掘智能化工作面达到1000个以上。根据《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》, “十四五”末煤矿采煤机械化程度 90%左右, 掘进机械化程度 75%左右; 原煤入选 (洗) 率 80%左右。政策持续关注煤炭生产,本质是出于安全性的核心考虑,符 合行业健康持续发展的长期趋势。

21年起煤价逐步上升,高煤价持续到23年初,为下游煤炭开采企业利润提供保障。 我国煤炭价格自2021年二季度开始持续上涨,2022年继续维持高位,反映国内煤炭 供需整体紧平衡。随着国内保供增产政策逐步落地,国内原煤产量自21年10月开始 逐步增长,煤炭行业迎来高景气周期。2022年四季度炼焦煤、无烟煤、动力煤价格 仍分别维持在2135.8/1936.4/736.6元每吨的较高位水平,较2018-2020年煤价均值 分别提升175.82%/178.63%/130.41%。到2023年初,煤炭价格开始回落,但当前仍 未恢复至前期2020年价格水平。

国内规模以上煤炭企业盈利能力改善,利润水平显著提升。2021年国内煤炭价格走 强,叠加增产保供政策延续,国内煤炭企业营收规模及利润情况显著改善,具备更 为充沛现金流。根据中国煤炭工业协会数据,2022年规模以上煤炭企业实现营收4.02 万亿元,同比增长近19.5%;规模以上煤炭企业利润总额达1.02万亿元,同比增幅 达44.3%;利润率水平为25.4%,同比提升4.1个百分点。煤炭生产企业盈利能力加 速改善有望促使资本开支持续复苏。

下游煤炭行业盈利能力修复,推动煤矿智能化资本开支上升。2022年,我国煤炭开 采及洗选业固定资产投资完成额累计同比增长24.4%,累计投资额创2013年以来新 高。2023年4月煤炭开采及洗选业固定资产投资完成额累计同比增长2.6%,在22年 高基数水平上小幅上行。在政策+劳动力短缺的驱动下,煤矿智能化在煤炭开采和洗 选业的固定资产投资完成额占比预计将持续上升。 煤炭行业景气性有望持续,下游良好盈利能力保障智能化开支持续。6-7月进入高温动力煤季节性需求继续回升,同时供给端进一步增长的空间不大,预计煤价有望企 稳回升。随着央行降息及稳增长相关政策利好预期影响,后期推动经济持续回升向 好的一批政策措施有望进一步出台。虽然2、3季度长协电煤占比较低的公司盈利同 比环比或有回落,但由于长协煤比重提升,业绩具备支撑。煤企业绩维持中高位, 对于煤矿智能化开展的资本开支现金来源充足。此外,中长期煤价难有大幅回落, 预计未来五年煤炭供给难有增长,需求整体稳健,煤价中枢水平相比20年及之前仍 大幅提升,高盈利和现金流的优势有望持续显现。

煤矿劳动力短缺叠加安全性要求提升共同推动采煤智能化、无人化。我国煤矿储量 丰富,但是埋藏较深,井工矿占比较高。井工矿开采难度大,矿井通风、瓦斯和粉 尘、顶板灾害等诸多危险因素直接影响事故数量和死亡率。随着行业劳动力成本上 升,劳动力缺口增加,煤矿开采机械化、智能化需求持续提高。

煤矿重大安全事故加速行业智能化进程,核心龙头有望受益。2023年2月22日,内 蒙古阿拉善左旗一露天煤矿法发生重大坍塌事故。根据国家矿山安全监察局3月要闻, 国家矿监局在党组会议提出,要立即组织开展露天矿山安全生产专项整治并加快露 天矿山智能化建设,深入推进自动驾驶、雷达监测等先进技术装备应用,推动矿山 安全高质量发展。本次事件加强行业安全性要求,有望推动行业加速煤矿智能化改 革,行业智能化龙头公司有望最先受益。

无人化采煤已顺利进入试点推进阶段。2019-2022年,我国煤企无人化、智能化采 煤工作建设开展顺利,头部煤企智能化建设成果明显。根据公司年报,截至2022年, 中国神华共建成35个智能采煤工作面,较去年增加9个工作面;中煤能源共建成36 个智能采煤工作面,较去年增加16个工作面。头部煤企的综采工作面数量在过去数 年内维持较高增速,带头推动行业内智能化、数字化科技转型。

国内智能化采掘工作面建成数量加速增长,渗透率持续提升。根据郑煤机2022年年 报,截至2022年底,中国煤矿智能化建设速度已达到新的高度。2020年以来,全国 煤矿智能化采掘工作面由494个增至1019个,增加42%;智能化煤矿由242处增至572 处,产能由8.5亿吨增至19.36亿吨;煤矿井下机器人从19种增加到31种,25个省份 出台了财税等支持保障措施,全国智能化煤矿建设投资累计达1000亿元以上,矿山 专用操作系统、5G专网等前沿技术得到更广泛应用。另外,根据天地科技2020年年 报中关于行业空间展望,八部委联合印发煤矿智能化指导意见驱动下,国内智能化 采掘工作面数量在2025年将达到2000处以上。

根据天玛智控第二轮审核问询函的回复,单矿智能化建设投入为2.04亿元;根据中 国煤炭工业协会发布的《2020煤炭行业发展年度报告》,到“十四五”末,全国煤 矿数量控制在4000处左右。因此,我们计算出煤矿智能化行业整体空间大约为8160 亿元。但考虑到天玛智控的产品属于煤矿智能化建设过程中的一环,因此为测算天 玛智控所处行业的市场空间,我们对其所属的智能采煤系统空间进行测算:

(1)智能化采煤工作面数量(处)测算:由于采掘工作面包含采煤工作面与掘进工 作面,平均一个煤矿有1个采煤工作面与3个掘进工作面,因此此处我们需单独测算 出智能化采煤工作面的数量。根据中国应急管理部数据,2021年我国建成智能化采 煤面为477个,与2020年相比增加43%;智能化掘进面为336个,与2020年相比增 加109%。根据中国煤炭工业协会发布的《2022煤炭行业发展年度报告》,2022年 国内已建成智能采掘工作面数量为1019处,较2021年增长25.3%。考虑到采煤工作 面是煤矿开采的核心,采煤工作面的智能化优先于掘进工作面,预计22年采煤工作 面智能化增速高于掘进工作面智能化,因此我们假设22年采煤工作面智能化渗透率 增速为30%。在此基础上,考虑到22年受疫情影响煤矿智能化建设速度放缓,预计 23年增速将超过22年(根据新华社23年6月8日报道,国家矿山安全监察局局长黄锦 生8日表示,目前全国煤矿智能化采掘工作面已经达到1300余个,说明23年上半年 新增智能采掘工作面已接近或超过300个)。此外,因为当前下游煤企受益21-22年 煤价高企,盈利能力优异,现金流较为充足,我们预计23-25年我国智能采煤工作面 增速分别为42%/35%/30%;智能掘进工作面增速分别为40%/30%/26%(考虑到采 煤工作面重要程度,预计采煤工作面智能化渗透率增速高于掘进工作面)。经测算 我国2025年智能化采煤工作面累计建成量将有望达到1374处。2023-2025年国内智 能化综采工作面新增建成数量分别达229/258/284处。\

(2)智能煤矿累计投资规模(亿元)及三大智控系统累计投资规模(亿元)测算: 根据《天玛智控及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复》中数据,单矿智能化投 资额均值约为2.04亿元,我们假设未来三年单矿智能化投资额均值呈低单位数增长。 另外,根据单矿价值量分布结构(综采智能系统占单矿投资比重25.3%,SAC、SAM、 SAP系统分别占综采系统价值28.1%/16.7%/9.1%)对天玛智控三大系统产品所处行 业空间进行测算。 根据23年6月8日新华社援引国新办当日举行的“权威部门话开局”系列主题新闻发 布会的数据,目前智能化建设投资总规模接近2000亿元,已完成投资超过1000亿元。 我们测算,到2025年SAC、SAM、SAP系统新增市场空间分别为50.0/29.7/16.2亿 元,三大系统2025年新增市场空间合计将达到95.9亿元;累计投资额将分别达241.8/143.7/78.3亿元,公司产品所覆盖的三大系统(SAC、SAM、SAP)领域累 计市场规模达464亿元。