煤價起煤機興智能化是前進方向

1、采煤需要哪些設(shè)備？煤機設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈煤機，即煤礦機械設(shè)備，是指用于煤礦的采掘、支護、運輸、洗選等生產(chǎn)過程的礦山機械。與普通礦山機械相比，煤礦機械通常具有防爆特性，尤其是井工礦用煤機。煤機的上游包括鋼材、電機、軸承、電子元件、液壓件等原材料及零部件，下游為煤炭企業(yè)。圖 1：煤機設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)力集團招股書，煤機設(shè)備的上游主要包括原材料和零部件。以液壓支架為例，根據(jù)液壓支架制造成本影響因素分析及優(yōu)化，液壓支架成本主要由板材、銷軸、立柱、油缸、焊絲、密封、加工費及隨機配件等構(gòu)成。其中，結(jié)構(gòu)件鋼板占比最高，約占支架整體價格的 43%，立柱約占價格構(gòu)成的 17%，其次為油缸、銷軸直屬件、液壓系統(tǒng)等。圖 2：液壓

2、支架成本構(gòu)成圖 3：2020 年煤炭企業(yè)集中度密封, 4%焊絲, 3%加工費, 11%配件, 3%結(jié)構(gòu)性鋼30%產(chǎn)量集中度市場集中度25%20%液壓系統(tǒng), 6%銷軸直屬件, 8%油缸, 5%板類, 43%立柱, 17%15%10%5%0%CR4CR6CR8液壓支架制造成本影響因素分析及優(yōu)化前瞻產(chǎn)業(yè)研究院煤機設(shè)備的下游為煤炭企業(yè)，其開工、擴產(chǎn)情況，及盈利能力將直接影響煤機的需求。目前，國內(nèi)的煤炭企業(yè)以國企為主，41 家上市企業(yè)中，央企、國企 33 家，占 80%，民企 8 家，占比 20%。不過，我國煤炭企業(yè)的數(shù)量眾多，產(chǎn)業(yè)集中度仍有待提升。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年，我國煤炭行業(yè)產(chǎn)量集中

3、度 CR4、CR6、CR8 分別為 16.61%、18.69%、20.84%。未來，隨著煤炭企業(yè)整合重組，將更好的釋放先進產(chǎn)能，提升整體經(jīng)濟效益。煤機設(shè)備構(gòu)成及“三機一架”煤機設(shè)備構(gòu)成按工作方式，煤炭機械可以分為露天礦設(shè)備、井工礦設(shè)備、安全設(shè)備、電氣設(shè)備。其中露天礦開采難度相對較低，因此設(shè)備通用性較高。露天礦開采設(shè)備主要包括重型汽車、自卸車、鏟運機、挖掘機等。井工礦由于開采難度較大，對設(shè)備的要求也較高。按照煤礦開采順序，井工礦開采涉及的煤機可以分為勘探設(shè)備、綜掘設(shè)備、綜采設(shè)備、輔助設(shè)備、洗選設(shè)備。除此之外，露天礦和井工礦均需要使用安全設(shè)備、電氣設(shè)備等。圖 4：煤機設(shè)備分類創(chuàng)力集團招股書，狹義的

4、煤機裝備主要指煤炭綜合采掘設(shè)備，其核心設(shè)備主要包括掘進機、采煤機、刮板輸送機、液壓支架，簡稱“三機一架”?！叭龣C一架”在礦井中的工作原理為：掘進機與運輸設(shè)備、支護設(shè)備等配套完成各種巷道的掘進；巷道完成后，各種采煤設(shè)備及材料等通過巷道運輸?shù)讲擅汗ぷ髅妫擅汗ぷ髅嬗梢簤褐Ъ苤ёo，使礦工在較為安全的環(huán)境下工作。刮板輸送機依靠液壓支架支承和推移，采煤機搭載在刮板輸送機上并以其為軌道移動采煤。當(dāng)采煤機從煤層切割出煤炭后，刮板輸送機將煤炭從工作面運送至轉(zhuǎn)載機，破碎機，繼而轉(zhuǎn)運至帶式輸送機，并最終將煤炭提運至礦井地面。當(dāng)采煤機沿著工作面完成一次采煤后，整套綜采機械設(shè)備在液壓支架推移下向前移動，沿著工作面進行

5、下一次開采。通過掘進機、液壓支架、刮板輸送機和采煤機配合使用，可實現(xiàn)工作面巷道掘進、截煤、裝煤、運煤、支護的全部機械化作業(yè)，具有較高的營運效率和安全性。圖 5：“三機一架”工作原理圖圖 6：綜采工作面中的設(shè)備配合示意圖資料來源：綜采工作面中部設(shè)備三機配套設(shè)計探討，資料來源：創(chuàng)力集團招股書，根據(jù)創(chuàng)力集團招股書，一般綜采設(shè)備占到煤炭機械設(shè)備總投資 70%比重，其中“三機一架 “又占綜采設(shè)備的 80%。在一個工作面中，一般需要 1 臺采煤機、1 臺掘進機、1 臺刮板輸送機和百余臺液壓支架，因此在“三機一架”中，液壓支架價值量占比較大，約為 45%，掘進機和采煤機技術(shù)含量較高，價值量占比分別為 12%

6、和 13%，刮板輸送機等輸送設(shè)備約占 10%。總體上，“三機一架“共占綜采設(shè)備價值量比重 80%，其他設(shè)備占 20%。圖 7：煤機設(shè)備投資構(gòu)成圖 8：綜采設(shè)備價值量占比分布情況30%70%綜采設(shè)備其他設(shè)備10%20%45%液壓支架采煤機 掘進機刮板輸送機12%其他13%資料來源：創(chuàng)力集團招股書，資料來源：創(chuàng)力集團招股書，掘進機掘進機，是用于平直地面開鑿巷道的機器，煤礦巷道的快速掘進是保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。掘進機的類型很多，按照截割巖石的硬度系數(shù) f 值，掘進機又可以分為煤巷掘進機（f 小于等于 4）、半煤巷掘進機（f 小于等于 6 的煤或軟巖石巷道）、巖巷掘進機（f 大約等于 6 的

7、研磨性較高的巖石巷）。一般前兩者是在煤炭開采領(lǐng)域使用率較高，根據(jù)國家能源招標網(wǎng)，煤巷、半煤巖巷掘進約占煤礦巷道總工程量的 70%。掘進機主要切割、裝運、行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴霧除塵系統(tǒng)等組成。1）切割機構(gòu)，又稱為工作機構(gòu)，直接在工作面破碎煤巖,目前應(yīng)用普遍是懸臂式工作機構(gòu)；2）裝運機構(gòu)，由耙爪,刮板輸送機組成；3）行走機構(gòu)，目前掘進機采用的多為履帶行走；4）液壓系統(tǒng).由油泵,油馬達,油缸,控制閥組成；4）電氣系統(tǒng)，是掘進機的動力源,并驅(qū)動,控制各電動機的運行,同時提供各種電氣保護；5）噴霧除塵系統(tǒng)的作用是采用內(nèi)外噴霧來降塵和冷卻。目前，我國是全球范圍內(nèi)少數(shù)具有掘進機自主生產(chǎn)能力的國家

8、之一，國產(chǎn)隧道掘進機的市占率在 90%以上，海外出口規(guī)模也在不斷增長。競爭格局方面，掘進機市場行業(yè)集中度較高。三一國際是國內(nèi)掘進機龍頭企業(yè)，2004 年退出煤礦掘進機開始進入煤機行業(yè)。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018 年三一國際在煤礦掘進機領(lǐng)域市占率達到 53%。除此之外，創(chuàng)力集團、天地科技、中煤能源也占有較高市場份額。采煤機采煤機是以旋轉(zhuǎn)工作機構(gòu)破煤，并將煤裝入輸送機或其他運輸設(shè)備的機械設(shè)備，使用采煤機完成機械掏槽作業(yè)，改變了采煤工作面采用手工掏槽作業(yè)的落后工藝，與炮采工藝相比，改善了采煤工人的勞動安全生產(chǎn)條件，確保采煤工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)，增加塊煤率。由于采煤機是集機械、電氣、液壓為一體的大型

9、復(fù)雜系統(tǒng)，工作環(huán)境惡劣，因此出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致整個采煤工作的中斷，造成巨大經(jīng)濟損失，采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，采煤機一般由截割部、裝載部、行走部 (牽引部)、電動機、操作控制系統(tǒng)和輔助裝置等部分組成。1）截割部的作用是實現(xiàn)截割、破碎，其上裝有截齒，可將煤破落下來； 2）裝載部的作用是將破落下來的煤礦裝入工作面輸送機的部分；3）行走部又稱牽引部，現(xiàn)代采煤機基本采用無鏈牽引，驅(qū)動裝置包括調(diào)速系統(tǒng)和機械傳動裝置。4）操控系統(tǒng)用于控制電源和工況狀態(tài)，按工作原理可以分為機械控制、液壓控制、電氣控制三種。競爭格局方面，采煤機基本成寡頭壟斷格局，據(jù)中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會、

10、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 2020 年數(shù)據(jù)，我國采煤機市場中太原礦機、西安煤機、上海創(chuàng)力占有較高市場份額，分別為 21%、16%、15%。圖 9：采煤機競爭格局圖 10：刮板輸送機競爭格局其他, 32%遼源煤機, 7%無錫盛達,9%太原礦機, 21%西安煤機, 16%上海創(chuàng)力, 15%其他, 73%張家口煤機, 10%吉林蛟河, 5%山西煤機,天4地%奔牛, 袞礦3%大陸機械, 3%沂州通用機械, 2%資料來源：煤炭工業(yè)機械制造年報、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，資料來源：中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，刮板輸送機刮板輸送機是用刮板鏈牽引，在槽內(nèi)運送散料的輸送設(shè)備。刮板輸送機不僅用于運送煤和物料，而且是采煤機的

11、運行軌道，刮板輸送機保持連續(xù)運轉(zhuǎn)是煤炭生產(chǎn)正常進行的必要條件。刮板輸送機的種類有很多種，但基本結(jié)構(gòu)都是由機頭部、機身、機尾、輔助設(shè)備四部構(gòu)成。牽引構(gòu)件是刮板鏈，溜槽是承載裝置，一般刮板鏈在溜槽的底部。其工作原理是，將敞開的溜槽，作為煤炭、矸石或物料等的承受件，將刮板固定在鏈條上（組成刮板鏈），作為牽引構(gòu)件。當(dāng)機頭傳動部啟動后，帶動機頭軸上的鏈輪旋轉(zhuǎn)，使刮板鏈循環(huán)運行帶動物料沿著溜槽移動，直至到機頭部卸載。刮板鏈繞過鏈輪作無級閉合循環(huán)運行，完成物料的輸送。相比“三機一架”中其他設(shè)備，刮板輸送機的技術(shù)門檻較低，各廠家技術(shù)差距不大，因此市場競爭格局也較為分散，競爭最為激烈。據(jù)中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會、前

12、瞻產(chǎn)業(yè)研究院 2020 年數(shù)據(jù)，張家口、吉林蛟河、山西煤機等市占率較高。未來，刮板輸送機的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在設(shè)備重型化、自動化、智能化。1）重型化：隨著煤機裝機功率不斷提升、重量增大，未來國內(nèi)“一礦一面、一個采區(qū)、一條生產(chǎn)線”的礦區(qū)將逐漸增加，工作面長度在 300m 左右，可是實現(xiàn)日產(chǎn) 2-3 萬噸，年產(chǎn) 500-1000 萬噸，這就需要刮板輸送機的功率提升至 2000-3000kw，輸送能力提高至 4000 噸/小時；2）自動化：刮板輸送機自動化主要是根據(jù)啟動、運行中的負載狀況、各零部件運行時溫度狀況、采煤機截割速度、位置等隨時調(diào)整輸送機自身的參數(shù)，實現(xiàn)“自我控制：，以保證設(shè)備的安全、可靠運

13、行。自動控制相對成熟后，最終可實現(xiàn)與液壓支架、采煤機的聯(lián)動作業(yè)，實現(xiàn)整個工作面的自動化。3）智能化：刮板輸送機的智能化是通過監(jiān)測和監(jiān)控裝置實現(xiàn)對工況的檢測和故障診斷。例如通過對輸送機電機電壓、電流、功率、升溫等監(jiān)測供電系統(tǒng)工況，通過對減速器油質(zhì)、油位、溫升、鏈輪咒詛、刮板連的運行等控制，來預(yù)測未來的運行狀況，可提前對設(shè)備維修進行計劃，減少排除故障的時間。液壓支架液壓支架是采煤工作面用來支撐頂板、控制礦山壓力的結(jié)構(gòu)物，是綜采工作面使用的主要設(shè)備之一，它與采煤機配套使用，實現(xiàn)采煤綜合機械化。高端普采工作面支護頂板主要使用液壓支柱，因此液壓支架也是綜采工作面和高端普采工作面主要的差別。其作用是實現(xiàn)升

14、架（支撐頂板）、降架（脫離頂板）、移架、推動刮板輸送機前移，以及頂板管理等一整套工序，能夠可靠地支撐頂板，有效隔離采空區(qū)，防止矸石進入工作面，保證正常作業(yè)空間。從技術(shù)水平看，目前我國液壓支架已經(jīng)具備世界先進水平，尤其是電液控制系統(tǒng)的創(chuàng)新打破了國外在高端支架方面的壟斷，已基本實現(xiàn)高端液壓支架的國產(chǎn)化，總產(chǎn)量位居世界第一。根據(jù)中金普華產(chǎn)業(yè)研究院，目前國內(nèi)使用的液壓支架主要有 3 種形式：進口液壓支架配備進口電液控制系統(tǒng)，國產(chǎn)液壓支架配備進口電液控制系統(tǒng)，國產(chǎn)液壓支架配備大流量手動可控制系統(tǒng)。競爭格局方面，液壓支架市場總體上呈現(xiàn)中低端市場競爭激烈，高端市場壟斷程度較高的局面。龍頭企業(yè)鄭煤機的優(yōu)勢明顯

15、，根據(jù)中金普華產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，鄭煤機在液壓支架市場的占有率約為 25%，在高端液壓支架的市場份額達到 60%以上，連續(xù)多年市占率第一，是第二名平頂山的 2 倍多。今年我國液壓支架國際競爭力也在逐步加強，出口數(shù)量逐年增加，形成了外資、民營、國有資本、集體資本多種資本形式競爭的格局。綜采設(shè)備市場空間測算從驅(qū)動力角度看，煤機裝備市場需求的增長主要來源于三個方面，新增煤炭產(chǎn)能的需求、煤礦機械化率提升的需求、原有煤機的更新?lián)Q代需求。這里我們對三種需求分別進行測算。圖 11：煤炭機械裝備行業(yè)發(fā)展驅(qū)動力創(chuàng)力集團招股書總體上看，2017 年以前煤炭開采和洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資的下降導(dǎo)致了近年煤機更新替換需求的下

16、滑，不過，隨著 2017 年之后固定資產(chǎn)投資的上升，預(yù)計到 2023-2024 年煤機更新替換需求將開始逐漸回升。綜合后文對機械化需求、更新替換需求、新增需求的測算，預(yù)計 2022- 2025 年綜采設(shè)備市場空間分別為 651 億元、615 億元、586 億元、597 億元，合計對應(yīng)市場空間 2450 億元。表 1：綜采設(shè)備市場空間測算（億元）2021E2022E2023E2024E2025E22-25 年合計機械化需求20.420.620.720.921.083.2更新替換需求653.9576.7526.6531.5576.12210.9新增需求14.054.068.034.00.0156.

17、0年合計688.3651.3615.3586.4597.12450.1資料來源：預(yù)測機械化需求：采掘機械化率已處于較高水平機械化需求，這里指煤礦機械化率提升帶來的需求。據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國大型煤炭企業(yè)采煤機械化程度由 1978 年的 32.34%提高至 2020 年的 98.9%。不過，這只是大型煤礦機械化程度，考慮其余煤礦機械化程度可能較為較低，全國采煤機械化程度或低于這一水平。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2010 年，我國采煤機械化率及掘進機械化率分別為 65%和 52%，根據(jù)我國煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃，2020 年我國采煤機械化程度將達到 85%，掘進機械化程度將達到 65%，

18、到“十四五”末，煤礦采煤機械化程度將達到 90%以上，掘進機械化程度達到 75%以上?；诖?，我們假設(shè) 2021-2025 年每年采煤機械化水平提升 1%，掘進機械化水平提升 2%。考慮到采煤所需煤機設(shè)備更多，價值量也更大，這里按照綜采設(shè)備中設(shè)備價值量比重來計算采、掘機械化對煤機需求的拉動作用，即采煤機械化對煤機需求的拉動作用占 88%，掘進機械化對煤機需求的拉動作用占 12%，總體上，“十四五”期間每年采、掘二者機械化率提升 1.1%。值得注意的是，未來幾年掘進的機械化率提升空間和速度將大于采煤，其主要原因是掘進的工況較為惡劣，機械化率較低。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)，從煤炭工業(yè)“十四五”結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)

19、意見（征求意見稿）來看，“十四五”的產(chǎn)量增量約為 2 億噸的累積增長，平均每年約 4000 萬噸的新增產(chǎn)能，即相對目前產(chǎn)能水平約為 1%的微幅增長。同時，未來在“碳達峰”和“碳中和”的約束下，需求端長期是縮減趨勢，新增產(chǎn)能量預(yù)計長期也將趨零。據(jù)此，可以大致測算出 2022-2025 年原煤產(chǎn)量及產(chǎn)能。單位產(chǎn)能對應(yīng)設(shè)備價值量方面，根據(jù)大同煤礦張東方年產(chǎn)千萬噸礦井綜采設(shè)備國產(chǎn)化研究，年產(chǎn)量 1000 萬噸工作面需綜采設(shè)備投資 2.5-3.4 億元（價格因國產(chǎn)、進口設(shè)備不同），據(jù)此可以大致測算出，每億噸產(chǎn)量對應(yīng)綜采設(shè)備投資 25-34 億元，對應(yīng)“三機一架”投資 20-27.2 億元?；谝陨蠝y算邏

20、輯，預(yù)計 2022-2025 年每年由機械化率提升帶來綜采設(shè)備需求分別為 20.6億、20.7 億、20.9 億、21 億，合計約 83 億元市場空間。圖 12：全國采煤機械化率水平圖 13：全國掘進機械化率水平100%90%80%70%60%50%201020152020E2025E4.0% 復(fù)合增長率（右軸）3.18% 85%采煤機械化水平（左軸）90%76%2.26%65%1.15%3.0%2.0%1.0%0.0%80%70%60%50%201020152020E2025E4.0%掘進機械化水平（左軸） 機械化率增長率（右軸） 75%2.90%2.31%2.21%65%58%52%3.0

21、%2.0%1.0%0.0%前瞻網(wǎng)，2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告前瞻網(wǎng)，2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告更新需求：傳統(tǒng)煤機需求主要支撐，剛需釋放減弱行業(yè)波動性替換需求是指原有已經(jīng)實現(xiàn)機械化的礦井對設(shè)備的更新需求。測算歷年綜采設(shè)備投資：煤炭開采與洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資一般可以分為 3 部分：建設(shè)安裝工程、設(shè)備工具購置、其他費用。根據(jù)煤寶電子商務(wù)、創(chuàng)力集團招股書數(shù)據(jù)，煤炭企業(yè)設(shè)備投資一般占固定資產(chǎn)投資的 30%，其中，綜采設(shè)備占比為 70%，即綜采設(shè)備占固定資產(chǎn)投資的 21%。另外，綜采設(shè)備中，“三機”占比為 35%，“一架”占比為 45%。根據(jù)歷年煤炭開采和洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資，可大致測算出歷年煤機

22、“三機一架”設(shè)備投資。測算歷年設(shè)備更新替換需求：煤機產(chǎn)品所處生產(chǎn)環(huán)境惡劣，部分產(chǎn)品依靠機械的物理磨損換取產(chǎn)量，因此消耗大，壽命較短。根據(jù)煤寶電子商務(wù)數(shù)據(jù)，不同產(chǎn)品煤機使用壽命各有不同，其中“三機”壽命較短，在 3-5 年，“一架”壽命較長，在 5-8 年之間。考慮到“三機”與“一架”的使用壽命不同，我們假設(shè)第 t 年的“三機”的更新替換需求為 t-3、t-4、t-5、t-6、t-7 年的“三機”設(shè)備投資的平均值（5 年平滑），第 t 年的液壓支架投資對應(yīng) t-5、t-6、t-7、t-8 年液壓支架投資的平均值?；诖?，可以測算出歷年“三機一架”及所有綜采設(shè)備的替換需求。圖 14：固定資產(chǎn)投資、

23、行業(yè)利潤總額、原煤產(chǎn)量變化圖 15：固定資產(chǎn)投資、利潤總額、原煤產(chǎn)量增速變化 固定資產(chǎn)投資完成額:煤炭開采和洗選業(yè)（億元，左軸）煤炭開采和洗選業(yè)利潤總額（億元，左軸）原煤產(chǎn)量（億噸，右軸）6,000505,000404,000303,0002,000201,0001000 80%60%40%20%0%-20%-40% 固定投資額同比增速（左軸） 原煤產(chǎn)量同比增速（左軸）利潤總額同比增速（右軸）2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021200%150%100%50%0%-50%-100%國家統(tǒng)計局國家統(tǒng)計局預(yù)測未來設(shè)備投資及替換需求：從歷史

24、數(shù)據(jù)看，煤炭開采和洗選業(yè)固定資產(chǎn)投資額與該行業(yè)利潤總額高度相關(guān)。2011-2013 年、2015-2017 年、2017-2019 年數(shù)據(jù)表明，一般固定投資額的拐點會比行業(yè)利潤總額滯后?？紤]到 2021 年煤炭價格高漲，煤炭行業(yè)盈利情況較好，假設(shè)2022 年煤炭開采和洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資額增速為 20%。按照綜采設(shè)備及“三機一架”占比，進而可以測算出 21-25 年設(shè)備替換需求。值得注意的是，2016-2020 年期間，我們按照各類設(shè)備占固定資產(chǎn)投資比重所計算出的理論設(shè)備投資額，要低于根據(jù)使用壽命推算出的實際設(shè)備更新替換需求，這主要是由于供給側(cè)改革期間，大量過剩產(chǎn)能退出，在建煤礦產(chǎn)能也無明顯提

25、升，固定資產(chǎn)投資無顯著回升。相比之下，煤機正常更新替換對應(yīng)剛性需求的釋放，這也表明，更新需求在固定資產(chǎn)投資中所占比例在不斷提升。未來，隨著更新需求在總需求中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，市場將接近于完全更新市場，剛性需求的釋放將使煤機設(shè)備的需求波動性逐漸減弱。綜采設(shè)備投資（理論值）綜采設(shè)備更新替換需求（實際值）圖 16：綜采設(shè)備投資及更新替換需求測算（億元）圖 17：“三機一架”投資及更新替換需求測算（億元）1500100050001000三機一架”投資（理論值） ”三機一架“更新替換需求8006004002000 國家統(tǒng)計局國家統(tǒng)計局考慮到更新替代屬于剛性需求，這里我們使用測算的實際更新替代需求代表當(dāng)年

26、更新提到帶需求帶來的煤機市場規(guī)模，而不使用理論值。對應(yīng) 2021-2025 年綜采設(shè)備更新替換需求分別為 654 億、577 億、527 億、532 億、576 億。鑒于 2018 年之后煤炭開采和洗選業(yè)固定資產(chǎn)投資額逐漸回升，未來幾年更新替換需求也將緩慢回升，預(yù)計拐點將出現(xiàn)在 2022 年。新增需求：煤炭緊缺背景下，新增煤機需求有望逐步釋放新增需求是指由每年新增礦井產(chǎn)能帶來的煤機設(shè)備需求。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)，從煤炭工業(yè)“十四五”結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)意見（征求意見稿）來看，“十四五”的產(chǎn)量增量約為 2 億噸的累積增長，平均每年約 4000 萬噸的新增產(chǎn)能，即相對目前產(chǎn)能水平約為 1%的微幅增長。不可否認

27、的是，未來在“碳達峰”和“碳中和”的約束下，需求端在長期內(nèi)將是縮減趨勢，新增產(chǎn)能也將趨零。不過，去年煤炭價格飆漲，背后反應(yīng)的是煤炭供需的失衡。據(jù) Mysteel 數(shù)據(jù)，秦皇島港 Q5500 動力煤平倉價從 2021 年初的 845 元/噸，一度上漲至 10 月 18 日的 2600元/噸，漲幅達 207.7%。雖然四季度開始，部分產(chǎn)能核增加新增產(chǎn)能釋放在一定程度上緩解了供需缺口，但截至 2022 年 3 月 11 日，秦皇島港 Q5500 動力煤平倉價依然維持在 1700 元/噸高位，這表明煤炭供需缺口依然存在。從供給端看，2021 年 6、7 月份原煤產(chǎn)量均低于 2019-2020 年，三季

28、度煤炭供需缺口擴大后，產(chǎn)量快速上升，直至今年 1-2 月，煤炭產(chǎn)量達 6.87 億噸，依然高于往年同期。進口方面，據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)，我國 1-2 月進口煤總量為 3539.1 萬噸，同比下降 14%，創(chuàng)下近 10 年來僅次于供給側(cè)改革期間的最低水平，其主要原因在于我國煤炭進口最大來源地印度尼西亞（約占我國進口量 60%）于今年 1 月開始禁止煤炭出口，影響較大。另一方面，俄務(wù)沖突尚未緩和，海外煤炭需求提升推高煤炭價格，國內(nèi)外煤炭價格倒掛進一步抑制了煤炭進口需求。圖 18：秦皇島港 Q5500 動力煤平倉價（元噸）圖 19：2017-2021 年原煤月度產(chǎn)量變化（億噸） 2020年2022年201

29、8年 2019年2021年300025002000150010005001月2日1月21日2月9日2月28日3月19日4月8日4月27日5月17日6月5日6月24日7月13日8月1日8月20日9月8日9月27日10月23日11月11日11月30日12月19日04.13.93.73.53.33.12.92.72.52017年2019年2021年2018年2020年2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月Mysteel注：數(shù)據(jù)截至 2022 年 3 月 11 日國家統(tǒng)計局圖 20：歷年 1-2 月原煤產(chǎn)量（億噸）圖 21：歷年 1-2 月煤炭進口量（萬噸）6.876.18

30、5.165.40 5.30 5.35 5.475.13 5.07 5.16 5.144.897.57.06.56.05.55.04.54.080006,7955,8735,3854,872 5,1144,0204,2594,1123,2043,5392,6642,877600040002000國家統(tǒng)計局國家統(tǒng)計局從需求端看，據(jù)期貨日報網(wǎng)數(shù)據(jù)，電力行業(yè)約占動力煤下游需求的 61%，是所有下游中占比最大的行業(yè)。一方面，2021 年火電發(fā)電量遠高于往年同期水平，在產(chǎn)能釋放不足的背景下加劇了供需缺口的擴大。其主要原因在于疫情后高能耗產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量的提升，以及新能源發(fā)力不足，導(dǎo)致火電需求超預(yù)期。四季度在“能耗

31、雙控”背景下，火電發(fā)電量增速有所放緩。不過，據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，今年 1-2 月全國發(fā)電量達 13141 億千瓦時，同比增長 4%，再次回到高位。另一方面，電廠存煤可用天數(shù)通常可以用來衡量電廠動力煤庫存水平，通常其安全邊際為 18 天。去年2-9 月我國重點電廠存煤可用天數(shù)均低于 18 天，遠低于往年同期水平，四季度在增產(chǎn)措施下，可用天數(shù)逐漸回升。但 2022 年 1 月可用天數(shù)再次下降至 15 天。圖 22：2018-2021 年火電發(fā)電量（億千瓦時）圖 23：2018-2021 年電廠存煤可用天數(shù)（天）2018年2020年2019年2021年2018年 2020年2019年2021年8500

32、307500256500205500154500103月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月wind國家發(fā)改委總體上看，雖然去年四季度煤炭供應(yīng)緊張問題有所緩解，但供需缺口仍然存在。短期內(nèi)，煤炭供應(yīng)的增加仍是當(dāng)務(wù)之急。基于此，我們上調(diào)對“十四五”期間煤炭產(chǎn)能釋放的預(yù)測?？紤]到 2021 年約新增煤炭先進產(chǎn)能超 2 億噸，假設(shè) 2022-2024 年新增煤炭產(chǎn)能 3 億噸，共計對應(yīng)“十四五”期間新增煤炭產(chǎn)能 5 億噸。考慮到煤炭產(chǎn)能釋放的緊迫性，我們假設(shè)新增產(chǎn)能主要集中在2021-2023 年完成批復(fù)，對應(yīng)每年新增產(chǎn)能 2 億、2 億、1 億噸。由于新建煤礦，尤其是井工礦的

33、建設(shè)周期較長，約為 3-5 年，因此新增產(chǎn)能對應(yīng)的煤機需求有望逐年釋放， 對應(yīng) 2022-2024年每年釋放 1.6 億、2 億、1 億噸新增產(chǎn)能對煤機的需求，2021 年仍然按照原規(guī)劃，假設(shè)釋放 4000 萬噸計算，2025 年假設(shè)更新需求為 0。單位產(chǎn)能對應(yīng)設(shè)備價值量方面，根據(jù)大同煤礦張東方年產(chǎn)千萬噸礦井綜采設(shè)備國產(chǎn)化研究，年產(chǎn)量 1000 萬噸工作面需綜采設(shè)備投資 2.5-3.4 億元（價格因國產(chǎn)、進口設(shè)備不同），據(jù)此可以大致測算出，每億噸產(chǎn)量對應(yīng)綜采設(shè)備投資 25-34 億元。據(jù)此，可以大致測算出 2022-2025 年新增需求帶來的綜采設(shè)備投資分別為 54 億、68 億、34 億、0

34、 億元，合計市場空間為 156 億元。煤礦智能化發(fā)展進入快車道頂層設(shè)計：政策吹暖風(fēng)，煤礦智能化進入發(fā)展快車道雖然傳統(tǒng)煤機的需求未來將趨于平穩(wěn)，但在國家政策的引導(dǎo)和市場的驅(qū)動下，未來我國煤機行業(yè)智能化需求潛力巨大。從過去幾年原煤產(chǎn)量看，過去近 10 年，我國原煤產(chǎn)量先后經(jīng)歷了供給側(cè)改革前后的上漲、下跌和回升，然而煤礦安全水平卻在不斷提升，百萬噸死亡率基本成逐年下降趨勢，這要得益于煤礦機械化、智能化推進對少人化、無人化的推動，以及政策層面對于安全生產(chǎn)的高度重視。不過，目前我國的煤礦安全水平與世界主要產(chǎn)煤國家仍然存在一定差距。據(jù)美國勞工部數(shù)據(jù)， 2020 年美國煤礦死亡人數(shù)為 5 人，澳大利亞為 7

35、 人，折合百萬噸死亡率均在 1-2%，這也表明，我國煤礦在少人化、無人化方面還有更多提升空間。圖 24：全國煤礦百萬噸死亡率圖 25：2020 年各國煤礦百萬噸死亡率情況對比1原煤產(chǎn)量（億噸，右軸）80.3%全國煤礦百萬噸死亡率（左軸）56.4%37.4%29.3%25.7%16.2% 15.6%10.6% 9.3% 8.3% 5.8%0.80.60.40.204540354.43%00.070.060.050.040.030.020.010.005.80%1.67%0.93%中國美國澳大利亞國家安全監(jiān)管總局DOL，國際煤炭網(wǎng)，Safe Work Australia,從 2016-2021 年

36、，中國政府對智能礦山的重視程度逐步加強，并給出相應(yīng)的指導(dǎo)意見與建議，智能化礦山的種類也從煤礦逐步延伸到非煤類礦山。尤其 2020 年 3 月，為推動智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、提升煤礦智能化水平，國家發(fā)展改革委、國家能源局、應(yīng)急部、國家煤礦安監(jiān)局、工業(yè)和信息化部、財政部、科技部、教育部研究制定了關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見。其中，提出三個階段性目標表明，未來在國家政策的引導(dǎo)和市場的驅(qū)動下，我國煤機行業(yè)智能化需求潛力巨大。表 2：2015-2021 年我國煤礦智能化政策匯總時間部門政策具體細節(jié)2021 年 6 月2020 年 11 月國家能源局、國家礦山安全監(jiān)察局中國煤炭工業(yè)協(xié)會煤礦智能化

37、建設(shè)指南（2021 年版）煤炭工業(yè)“十四五”高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見關(guān)于開展首批智能化重點突破智能化煤礦綜合管控平臺、智能綜采（放）、智能快速掘進、智能主輔運輸、智能安監(jiān)、選煤、智能機器人等系列關(guān)鍵技術(shù)與裝備。爭取在“十四五”末期全國煤礦數(shù)量控制在 4000 處以內(nèi)，大型煤礦產(chǎn)量占 85%以上，大型煤炭基地產(chǎn)量占 97%以上；建成煤礦智能化采掘工作面 1000 處以上到 2021 年底，建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，初步形成煤礦生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運行技術(shù)體系，2020 年 7 月國家能源局2020 年 3 月發(fā)改委、國家能源局等八部門示范煤礦建設(shè)推薦工作有關(guān)事項的通知

38、關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見基本實現(xiàn)掘進工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠程監(jiān)控。推動智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平，促進我國煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。鼓勵煤礦生產(chǎn)過程綜合監(jiān)控技術(shù)、裝備開發(fā)與應(yīng)用和煤礦智能化開采2019 年 11 月國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整知道目錄（2019 年本）技術(shù)及煤礦機器人研發(fā)應(yīng)用，限制采用非機械化開采工藝的煤礦項 目、煤炭資源回收率達不到國家規(guī)定要求的煤礦項目、未按國家規(guī)定程序報批礦區(qū)總體規(guī)劃的煤礦項目30 萬噸/年以下煤礦普遍生產(chǎn)效率低、技術(shù)裝備水平低、安全保障程2019 年 8 月發(fā)改委、財政部等六部門

39、2019 年 5 月發(fā)改委國家煤礦安全監(jiān)30 萬噸/年以下煤礦分類處置工作方案 關(guān)于做好 2019 年重點領(lǐng)域化解產(chǎn)能過剩產(chǎn)能工作的通知煤礦機器人重點研發(fā)度低。煤炭去產(chǎn)能由總量去產(chǎn)能轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)性去產(chǎn)能、系統(tǒng)性優(yōu)產(chǎn)能，需要繼續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，有序釋放先進產(chǎn)能，進一步推動煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。鞏固煤炭去產(chǎn)能成果，加快出清“僵尸企業(yè)”，加快退出落后和不安全的煤礦等措施。引導(dǎo)煤炭企業(yè)、科研機構(gòu)、機器人制造企業(yè)和全社會參與研發(fā)應(yīng)用，2019 年 1 月察局2018 年 1 月財政部等六部門國家安全監(jiān)管總目錄關(guān)于調(diào)整重大技術(shù)裝備進口稅收政策有關(guān)目錄通知單班入井超千人礦井把握煤礦安全需求重點，鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，力爭盡快

40、在煤礦機器人技術(shù)上有新的突破，使煤礦實現(xiàn)“少人則安、無人則安”。對符合規(guī)定條件的國內(nèi)企業(yè)為生產(chǎn)國家支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備或產(chǎn)品而確有必要進口的部分關(guān)鍵零部件及原材料,免征關(guān)稅和進口環(huán)節(jié)增值稅。深入推進“機械化換人、自動化減人”，力爭到 2018 年底所有千人礦井下井人數(shù)減少 30%以上，單班下井人員減少到千人以內(nèi),科技支2017 年 2 月2016 年 2 月局、國家煤礦安監(jiān)局發(fā)展改革委、能源局、工業(yè)和信息化部科技減人工作方案關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見關(guān)于開展“機械化換撐作用顯著增強,安全生產(chǎn)基礎(chǔ)保障能力大幅提升以智能化為基礎(chǔ)，緊緊圍繞構(gòu)建綠色低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體 系，促

41、進能源和信息深度融合，推動能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)發(fā)展。重點是以機械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動化控制減少人為操作，大2015 年 6 月國家監(jiān)管總局人、自動化減人”科技強安專項行動的通知力提高企業(yè)安全生產(chǎn)科技保障能力。資料來源：各政府部門官網(wǎng)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，硬件支持：機械化為智能化奠定基礎(chǔ)我國煤炭資源分布廣、煤層埋藏深，據(jù)中國礦業(yè)報2022年1月報道，我國井工礦在數(shù)量上占比高達80%，遠超露天礦。井工礦開采難度大，地質(zhì)環(huán)境惡劣，因此智能化技術(shù)對煤礦產(chǎn)量、生產(chǎn)效率、安全水平的提升至關(guān)重要。從歷史發(fā)展角度看，采煤工藝經(jīng)歷了炮采、普采、高端普采、綜采的演變過程?？梢哉f，綜采設(shè)備相比此前的炮

42、采、普采已經(jīng)在很大程度上減少了人力。不過在現(xiàn)階段，即使是綜采設(shè)備也大部分需要人的控制，而未來的發(fā)展方向，智能化采煤（即“智采），將在原有綜采設(shè)備基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化，使其能夠根據(jù)實時開采信息實現(xiàn)自主控制，實現(xiàn)真正的無人化作業(yè)。表 3：采煤工藝的演化采煤工藝具體方法炮采通過爆破落煤，人工裝煤，機械化運煤，用單體支柱和頂梁或懸移液壓支架支護工作空間頂板普采普通機械化采煤，特點是用采煤機同事完成落煤、裝煤，而運煤、頂板支護和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。綜采綜合機械化采煤，落梅、裝煤、運煤、支護、踩空區(qū)處理五個程序全部實現(xiàn)機械化，不需要人工。高端普采處于普采與綜采之間，采煤機割煤裝煤、刮板輸送機運煤、單體

43、液壓支護資料來源：煤礦安全網(wǎng)，從采煤技術(shù)的發(fā)展歷史看，智能化采煤技術(shù)是在動力化、機械化、自動化、信息化的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。1）動力化：早在蒸汽機時代，采煤只有蒸汽驅(qū)動的提升機、排水泵、井下軌道運輸車，這些機器主要提供“助人”的作用。2）機械化：20世紀50年代，普采機組誕生之后，出現(xiàn)了流程式采煤技術(shù)，需要靠礦工觀察工作面狀態(tài)，手動對設(shè)備的運行進行控制，這一階段機器主要提供 “替人”作用。3）自動化：進入21世紀，綜采設(shè)備可以通過單參數(shù)（如采煤機速度、調(diào)高、液壓支架移動）實現(xiàn)自動控制，實現(xiàn)“機械化減人、自動化換人”；4）信息化：至2010年附近，綜采設(shè)備可以通過多參數(shù)綜合優(yōu)化控制，實現(xiàn)信息化“替人

44、”；5）智能化：目前，我國正處于從信息化向智能化升級的階段，據(jù)我國智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)計到2025年左右，將實現(xiàn)初級智能化采煤作業(yè)，到2035年左右實現(xiàn)半自助控制的中級智能化采煤，基本跨入智采工作面無人化作業(yè)階段。機械化是智能化的基礎(chǔ)，與智能化不可分割。作為煤炭智能化的基礎(chǔ)和必經(jīng)之路，機械化可提高煤炭開采效率，減少事故發(fā)生率。據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國大型煤炭企業(yè)采煤機械化程度由1978年的32.34%提高至2020年的98.9%。可以說，目前我國大型煤炭企業(yè)已基本實現(xiàn)采煤機械化，為智能化開采奠定了堅實基礎(chǔ)。圖 26：采煤工作面技術(shù)發(fā)展階段圖 27：大型煤企采煤機械化程

45、度變化120%100%80%60%40%20%0%95.3%89.7%97.8% 97.9%98.7% 98.9%81.5%73.6%58.0%32.5%1978 1988 1998 2003 2008 2013 2017 2018 2019 2020我國智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)，中國煤炭工業(yè)協(xié)會，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院基礎(chǔ)架構(gòu)：IT 基礎(chǔ)架構(gòu)持續(xù)推進提供技術(shù)支撐具體而言，智能化綜采系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控中心、井下順槽、綜采工作面三部分組成。1）地面監(jiān)控中心：通過礦井環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)井下巷道、工作面、設(shè)備、人員、車輛等的全方位動態(tài)監(jiān)測及相關(guān)設(shè)備的遠程控制；2）順槽：通過布設(shè)供電系統(tǒng)、供液系統(tǒng)以及集控系統(tǒng)

46、等作為輔助設(shè)備，為工作面裝備提供電液及裝備運行的遠程監(jiān)控功能；3）工作面：位于井下采場，“三機一架“等核心裝備之間協(xié)同配合，實現(xiàn)采、支、運等工作。5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)解決系統(tǒng)架構(gòu)和互通、數(shù)據(jù)處理決策及高級計算問題，其通過科技賦能的形式推動智能礦山建設(shè)。其中，華為發(fā)布的智能礦山聯(lián)合解決方案綜合了業(yè)界在智能礦山建設(shè)上的實踐經(jīng)驗，結(jié)合 ICT 技術(shù)，形成了“3 個 1+N+5”的智能礦山整體架構(gòu)，從而提升礦企本質(zhì)安全生產(chǎn)水平。而華為推出的鴻蒙礦山操作系統(tǒng)礦鴻，也將從四個方面助力煤礦產(chǎn)業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型：一是共同打造煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、建設(shè)未來煤礦，有效解決“產(chǎn)業(yè)安全”問題；

47、二是通過制定煤礦行業(yè)接口、協(xié)議標準，有效推進行業(yè)適配；三是打磨煤礦工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)控制體系的安全可信；四是構(gòu)建煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，推進數(shù)字經(jīng)濟和能源經(jīng)濟的融合，實現(xiàn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。圖 28：智能化綜采系統(tǒng)框架圖 29：“3 個 1+N+5”智能礦山整體架構(gòu)煤礦綜采裝備智能化技術(shù)研究現(xiàn)狀概述華為官網(wǎng)國內(nèi)礦山在智能化領(lǐng)域的實踐探索據(jù)中國煤碳報報道，截至 2021 年底，全國智能化采掘工作面已達 687 個，其中智能化采煤工作面 431 個，占比 63%，智能化掘進工作面 256 個，占比 37%；已有 26 種煤礦機器人在煤礦現(xiàn)場實現(xiàn)不同程度的應(yīng)用。按照煤礦安全專項整治三年行動

48、實施方案，2022 年要力爭采掘智能化工作面達到 1000 個以上，有智能化的礦井產(chǎn)能達到 10 億噸至 15 億噸，建成一批 100人以下少人智能化礦井。圖 30：我國智能化采掘工作面數(shù)量（個）圖 31：2021 年智能化采掘工作面構(gòu)成15001000智能化采掘工作面同比增速299%1000400%智能化掘進工作面37%智能化采煤工作面63%300%5003027580244%49480%68739%200%100%46%0%201520182019202020212022E國家礦山安監(jiān)局，中國煤碳報，人民日報國家礦山安監(jiān)局國內(nèi)礦山在不同煤層厚度的智能化進行了探索，其中，峰峰集團、陽煤集團、

49、陜煤集團在薄煤層領(lǐng)域智能化進行探索，以晉能控股、川煤集團、陜北礦業(yè)為主的煤炭企業(yè)在中厚煤層領(lǐng)域探索智能化，天地科技在大采高領(lǐng)域探索了綜采成套裝備智能系統(tǒng)。表 4：國內(nèi)礦山在智能化領(lǐng)域的實踐探索煤層煤炭企業(yè)煤礦探索情況薄煤層中厚煤層峰峰集團薛村礦3 號煤層形成了在巷道進行集中控制( 有人值守)工作面無人操作的全自動化開采模式陽煤集團登茂通煤礦巷道集中控制、工作面無人操作的智能開采陜煤集團張家峁煤礦實現(xiàn)產(chǎn)能達到 200 萬噸/年的堅硬薄煤層智能化綜采工程示范晉能控股塔山礦針對傳統(tǒng)兩巷開采工藝，工作面間留有 8 米煤柱，存在資源浪費和頂板應(yīng)力集中等制約工作面安全高效開采的問題。川煤集團綠水洞煤礦70

50、急傾斜中厚煤層采煤。解決了全國 70急傾斜中厚煤層開采技術(shù)難題，填補了國內(nèi)外 70急傾斜中厚煤層無法實現(xiàn)綜合機械化開采的空白。大高采和超大高采陜北礦業(yè)韓家灣煤炭公司天地科技陜北礦業(yè)紅柳林公司國能神東上灣煤礦紅柳林煤礦、國內(nèi)首個中厚煤層智能化“110 工法”控制系統(tǒng)，地面一鍵操作，百米井下便可輕松實現(xiàn)一整套采煤工序。煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)，并于 2012 年在 15205 綜采工作面建成了全國第一個 7 米大采高智能化綜采工作面2021 年底，國能神東上灣煤礦依托中國煤科天瑪智控承擔(dān)的神東煤炭大采高工作面智能開采安全技術(shù)集成與示范-電液控制系統(tǒng)和綜采智能化控制系統(tǒng)成套技術(shù)科研項目，天瑪智控自主

51、研制的基于網(wǎng)絡(luò)型控制器的 SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)和基于 TOS 的 SAM 型綜采自動化控制系統(tǒng)在 12403 工作面開始全面實施。通過采用 7m 超大采高大梯度過渡配套技術(shù)，成功實現(xiàn)了堅硬厚煤層安全、高陜煤集團、魯能集團三道溝煤礦效、高回采率開采，工作面年產(chǎn)量突破 10Mt，煤炭資源回采率提高約 3.23% ，技術(shù)、經(jīng)濟效益顯著。國源礦業(yè)龍王溝煤礦全國首個特厚煤層智能化快速掘進系統(tǒng)順利通過驗收8222 特厚煤層工作面智能化開采。8222 工作面配套的智能化綜放開采成套特厚煤層同煤集團塔山煤礦裝備，廣泛應(yīng)用了遠距離集中供液、液壓自移式設(shè)備列車等一系列科技含量高、安全系數(shù)高的新技術(shù)、新裝

52、備。汾源煤業(yè)大傾角特厚煤層綜采放頂煤精益化開采資料來源：我國智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)，除此之外，以鄭煤機、天地科技、三一國際、創(chuàng)力集團為主的企業(yè)，除傳統(tǒng)煤機外也在積極布局煤礦智能化技術(shù)和系統(tǒng)，在軟件和硬件上進一步提升。表 5：智能化相關(guān)企業(yè)布局時間布局天地科技冀凱股份林州重機三一國際創(chuàng)力集團鄭煤機“透明礦井”地質(zhì)保障技術(shù)體系，實現(xiàn)了地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)、機電液控數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實時在線分析?！盁o人巡視、遠程干預(yù)”式無人化采煤控制新技術(shù)，在全國各大煤礦已廣泛推廣?！爸悄芸焖俣垦b車系統(tǒng)”，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提高了煤炭等散裝物料裝載運輸行業(yè)的自動化水平。產(chǎn)品具有自動化程度高、

53、操作簡單、勞動強度低、安全系數(shù)高等特點，相關(guān)產(chǎn)品通過遠程視頻監(jiān)控，人機分離控制，自動打孔和造穴，實現(xiàn)釋放、降低地應(yīng)力。與四川航天電液控制有限公司合作成立煤炭企業(yè)自動化、智能化采煤項目研發(fā)機構(gòu)，結(jié)合公司“三機一架”的結(jié)構(gòu)特性，研究制定合作方自動化、智能化技術(shù)的植入和配置路徑。圍繞“智慧礦山”和“智能碼頭”兩大智能應(yīng)用場景，專門針對智能化、無人化、電動化等技術(shù)進行研發(fā)和儲備。例如自動掘進技術(shù)、無人化技術(shù)、自我感知技術(shù)、工作面可視化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、智能管理平臺等，抓住智能化機遇，全力實現(xiàn)三一國際的創(chuàng)新發(fā)展和跨越升級?；?5G+AI 技術(shù)的智慧礦山成套技術(shù)與裝備、煤礦智能洗選成套技術(shù)與裝備的安裝制

54、造、服務(wù)升級等。2010 年下線了千萬噸級別的智能化電牽引采煤機。2020 年，鄭煤機首套成套化智能綜采工作面在平煤二礦正式投產(chǎn)，項目研發(fā) 1.3 米采高成套綜采機組，構(gòu)建了一體化的智能控制系統(tǒng)，是國內(nèi)首套由單一廠家提供成套裝備和自動化系統(tǒng)的智能化薄煤層開采工作面，使薄煤層資源由不可采、難采，向可采、高效、高質(zhì)開采轉(zhuǎn)變。資料來源：各公司官網(wǎng)，河南省工業(yè)和信息化廳，金融界網(wǎng)站，煤礦智能化滲透率及市場空間測算煤礦智能化滲透率測算：采煤技術(shù)走在較前列，掘進是薄弱環(huán)節(jié)關(guān)于煤礦智能化的滲透率，我們采用兩種方式進行測算。根據(jù)我們的測算，目前我國煤礦智能化滲透率僅在 10%左右水平，仍有巨大市場空間。具體而

55、言，智能化采煤的滲透率更高，約為 14%，而智能化掘進滲透率較低，約為 4.9%。由此可見，相對于綜采智能化，掘進裝備自動化程度低，智能化發(fā)展滯后，成為煤礦智能化建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)。方法一：按產(chǎn)能計算，到 2022 年智能化礦井滲透率達到 18.9-28.3%煤礦數(shù)量方面，根據(jù)2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告，到“十四五”末，全國煤礦數(shù)量將控制在 4000 處左右，煤炭產(chǎn)量控制在 41 億噸左右。假設(shè) 2020 年底全國煤礦數(shù)量為 4700 處，“十四五“期間煤礦數(shù)量按照每年逐年遞減，對應(yīng) 2021 年底礦井?dāng)?shù)量 4560 處，2022 年底礦井?dāng)?shù)量為 4420 處。單井產(chǎn)能方面，考慮到 2020

56、年全國煤礦平均單井（礦）產(chǎn)能提高至 110 萬噸/年?？紤]到2018 年平均單礦井產(chǎn)能為 92 萬噸，2018-2020 年期間平均每年提高了 9 萬噸產(chǎn)能，這里假設(shè)2021-2022 年單礦井產(chǎn)能平均每年提升 5 萬噸。假設(shè)在大型現(xiàn)代化煤礦發(fā)展背景下，到 2022年單井（礦）產(chǎn)能提升至 120 萬噸/年，則對應(yīng) 2022 年全國煤礦總產(chǎn)能為 53.04 億噸。按照此前提到的，到 2022 年智能化礦井產(chǎn)能達到 10-15 億噸，對應(yīng) 2022 年智能化礦井滲透率 18.9- 28.3%。表 6：從產(chǎn)能角度測算煤礦智能化滲透率指標20202,021E2,022E礦井?dāng)?shù)量(處）470045604

57、420單礦井產(chǎn)能（萬噸/年）110115120全國礦井總產(chǎn)能（億噸）51.752.4453.04智能化礦井產(chǎn)能（億噸）/10-15智能化滲透率/18.9-28.3%資料來源：2020 年煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告方法二：按工作面數(shù)量計算，目前智能化采掘工作面滲透率為 8%，其中采煤工作面智能化水平為 14%，掘進工作面為 4.9%一般一個采（盤）區(qū)內(nèi)同一煤層的一翼最多可以布置 1 個采煤工作面和 2 個煤巷（半煤巖巷）掘進工作面同時作業(yè)。按照“一礦一井一面“以及 2021 年四季度采礦業(yè)產(chǎn)能利用率 77%計算，則到 2021 年底全國 4560 處礦井對應(yīng)采掘工作面共計 10534 個，其中采煤工作

58、面 3511個，掘進工作面 7022 個。據(jù)中國煤碳報報道，截至 2021 年底，全國智能化采掘工作面已達 687 個，其中智能化采煤工作面 431 個，智能化掘進工作面 256 個。另據(jù)中國網(wǎng) 2022 年 3 月 14 日報道，安全基礎(chǔ)司司長孫慶國在應(yīng)急管理部 3 月例行新聞發(fā)布會上表示，全國智能化采掘工作面已達到 813 個，其中，采煤面為 477 個，掘進面為 336 個，分別對應(yīng)采掘工作面、采煤工作面、掘進工作面的智能化滲透率為 8%、14%、4.9%。從以上數(shù)據(jù)可以看出，雖然掘進工作面數(shù)量更多，但其智能化水平要遠低于采煤工作面，主要原因是掘進的工況要比采煤更加惡劣，因此，掘進是我國

59、煤礦智能化過程中的薄弱環(huán)節(jié)，也是急需提升的環(huán)節(jié)。表 7：從工作面角度測算煤礦智能化滲透率指標20202021E2022E礦井?dāng)?shù)量(處）a470045604420采掘工作面數(shù)量（個）a*0.77*31085710533.610210.2采煤工作面（個）36193511.23403.4掘進工作面（個）72387022.46806.8智能化采掘工作面（個）494687813智能化采煤工作面（個）/431477智能化掘進工作面（個）/256336智能化采掘工作面滲透率4.6%6.5%8.0%智能化采煤工作面滲透率/12.3%14.0%智能化掘進工作面滲透率/3.6%4.9%資料來源：2020 年煤炭行

60、業(yè)發(fā)展年度報告，中國煤碳報，國家礦山安監(jiān)局，煤礦智能化市場空間測算根據(jù)我們的產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，考慮各個礦井、工作面地址情況不同，每個工作面的改造成本約為 2000-3000 萬元（包括設(shè)備升級改造，以及系統(tǒng)費用，但不包含設(shè)備）。若考慮傳統(tǒng)設(shè)備的購置成本，則改造成本則更高。此外，安永在 2020 年發(fā)布的智慧賦能煤炭產(chǎn)業(yè)新萬億市場報告中對單礦投資改造費用進行了估算：按照 120 萬噸以下、120-500 萬噸、500 萬噸以上年產(chǎn)能劃分，新建型礦井單礦改造費用約在 1.95 億元人民幣至 3.85 億元人民幣之間（均值為 2.9 億元）。綜上，若全部重新購置設(shè)備、系統(tǒng)，則建設(shè)整個智能化礦井的成本約為