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智慧煤矿行业发展现状及2022年市场空间预估政策将推动煤矿智能化驶入发展快车道

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11 月 12, 2023 #报告, #智能化报告

1、煤矿智能化发展进入快车道

1.1顶层设计:政策暖风吹起,煤矿智能化进入发展快车道。

虽然未来传统煤炭机械需求将趋于稳定,但在国家政策引导和市场驱动下,未来我国煤炭机械行业智能化需求潜力巨大。 从这几年的原煤产量来看,近10年来,我国原煤产量在供给侧改革前后经历了增加、减少和反弹。 但煤矿安全水平不断提高,百万吨死亡率基本呈逐年下降趋势。 这得益于煤矿推进机械化、智能化减少人员、无人化作业,以及政策层面对安全生产的高度重视。

但我国煤矿安全水平与世界主要产煤国相比还存在一定差距。 美国劳工部数据显示,2020年美国煤矿死亡人数为5人,澳大利亚为7人,相当于每百万吨死亡率为1-2%。 这也说明,我国煤矿离少人化、无人化还很远。 还有更多改进的空间。

2016年至2021年,中国政府逐步加大对智慧矿山的重视力度,并给出了相应的指导和建议。 智慧矿山的类型也逐渐从煤矿向非煤矿延伸。 特别是2020年3月,为推动智能技术与煤炭行业融合发展,提高智能煤矿水平,国家发展改革委、国家能源局、应急部、国家煤矿安监总局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部研究制定了《关于加快智慧煤矿发展的指导意见》。 其中提出三阶段目标,表明未来在国家政策引导、市场驱动下,我国煤机行业智能化需求潜力巨大。

1.2 硬件支撑:机械化奠定智能化基础

我国煤炭资源分布广泛,煤层埋藏深。 据中国矿业报2022年1月报道,我国地下矿山数量占比高达80%,远超露天矿山。 井下开采难度大、地质环境恶劣,智能化技术对于提高煤矿产量、生产效率和安全水平至关重要。

从历史发展来看,煤炭开采技术经历了爆破开采、普采、高端普采、综采的演变过程。 可以说,与以前的爆破开采和一般开采相比,综采设备在很大程度上减少了人力。 但现阶段,即使是全机械化采矿设备,大部分也需要人工控制。 未来的发展方向,智能化煤炭开采(即“智慧矿山”),将在原有综采设备的基础上不断优化,使其能够基于实时采矿信息实现自主控制,真正实现自动化控制。无人操作。

从煤炭开采技术的发展历史来看,智能煤炭开采技术是在电力化、机械化、自动化、信息化的基础上发展起来的。 1)动力化:早在蒸汽机时代,煤炭开采只有蒸汽驱动的提升机、排水泵、井下轨道运输车辆。 这些机器主要提供“帮助”功能。 2)机械化:20世纪50年代,一般采煤机组诞生后,出现了流程采煤技术,要求矿工观察工作面状态并手动控制设备运行。 现阶段,机器主要提供“替代”功能。 。 3)自动化:进入21世纪,综采设备可通过单一参数(如采煤机速度、高度调节、液压支架移动)进行自动控制,实现“机械化人力减量、自动化人力替代”; 4)信息化:到2010年左右,综采设备可通过多参数综合优化控制,实现信息化“换人”; 5)智能化:目前,我国正处于从信息化向智能化升级的阶段。 根据《我国智能煤炭开采技术现状及待突破的关键技术》,预计到2025年左右,实现初级智能煤炭开采作业,到2035年左右,实现半自控式中级智能煤炭开采将实现控制,基本进入智能采矿工作面无人作业阶段。

机械化是智能化的基础,离不开智能化。 机械化是煤炭智能化的基础和必由之路,可以提高煤炭开采效率,减少事故发生。 据中国煤炭工业协会统计,我国大型煤炭企业煤炭开采机械化水平从1978年的32.34%提高到2020年的98.9%,可以说我国大型煤炭企业已基本实现了机械化煤炭开采,为智能开采奠定坚实基础。

1.3 基础设施:IT基础设施不断推进提供技术支撑

具体来说,智能综采系统主要由地面监控中心、地下巷道、综采工作面三部分组成。 1)地面监控中心:通过矿井环网,实现对井下巷道、工作面、设备、人员、车辆等的全方位动态监控及相关设备的远程控制; 2)下游:通过布置供电系统、供液系统和集中控制系统等设备作为辅助设备,为工作面设备提供电液和设备运行的远程监控功能; 3)工作面:位于地下采场,“三机一机”等核心设备相互配合,实现开采和支护。 、交通等工作。

5G、大数据、人工智能、物联网、云计算等新一代信息技术解决系统架构与互操作、数据处理决策、高级计算问题,通过技术赋能推动智慧矿山建设。 其中,华为发布的智慧矿山联合解决方案,融合了业界在智慧矿山建设方面的实践经验,并与ICT技术相结合,形成了“3 1+N+5”的整体智慧矿山架构,从而提高了矿山本质安全生产水平。矿山企业。 等级。 华为匡宏推出的鸿蒙矿用操作系统也将从四个方面助力煤矿行业智能化转型:一是共同构建煤矿工业互联网,打造未来煤矿,切实解决“工业安全”问题。 ; 二是通过制定煤炭行业接口和协议标准,有效促进行业适配; 三是打磨煤矿工业物联网操作系统,实现工业控制系统的安全可信; 四是构建煤矿工业互联网生态系统,推动数字经济与能源经济融合。 ,实现煤炭工业高质量发展。

1.4 国内矿山在智能化领域的实践探索

据《中国煤炭报》报道,截至2021年底,全国共有智能开采工作面687个,其中智能采煤工作面431个,占63%;智能采掘工作面256个,占37%。 %; 26种采煤机器人已不同程度应用于煤矿现场。 根据煤矿安全专项整治三年行动计划,力争到2022年智慧矿山工作面超过1000个,智慧矿山生产能力达到10亿吨至15亿吨,建设100人以下的智慧矿山群。 矿。

国内矿山已经探索了不同煤层厚度的智能化。 其中,峰峰集团、阳煤集团、陕煤集团在薄煤层领域进行了智能化探索。 主要有晋能控股、川煤集团、陕北矿业等。 煤炭企业在中厚煤层领域探索智能化,天地科技在大采高领域探索综采装备智能化系统。

此外,郑煤机、天地科技、三一国际、创力集团等企业也在传统煤矿机械之外积极布局煤矿智能化技术和系统,进一步完善软硬件。

2、煤矿智能化渗透率及市场空间测算

2.1 煤矿渗透率智能计算:煤炭开采技术最前沿,掘进是薄弱环节

对于煤矿智能化普及率,我们采用两种方法来衡量。 据我们测算,目前我国智能煤矿普及率仅为10%左右,仍然存在巨大的市场空间。 具体来说,智能采煤的渗透率较高,约为14%,而智能挖掘的渗透率较低,约为4.9%。 可见,与综采智能化相比,采掘设备自动化水平较低,智能化发展滞后,成为煤矿智能化建设的薄弱环节。

方法一:按产能计算,2022年智慧矿山渗透率将达到18.9-28.3%

煤矿数量方面,根据《2020煤炭工业发展年度报告》,到“十四五”末,全国煤矿数量控制在4000个左右,煤炭产量控制在41亿吨左右。 假设2020年底全国煤矿数量为4700个。 “十四五”期间,煤矿数量将逐年减少,对应2021年底4560个矿井,2022年底4420个矿井。

单井产能方面,认为2020年全国煤矿平均单井(矿)产能将增至110万吨/年。考虑到2018年平均单井产能为92万吨,且2018-2020年平均年产能增加9万吨,假设2021-2022年平均单矿产能将增加5万吨/年。假设在大规模现代化发展的背景下,煤矿方面,到2022年,单井(矿)产能提高到120万吨/年,对应2022年全国煤矿总产能为53.04亿吨。 如前所述,到2022年,智慧矿山产能将达到1.0-15亿吨,对应2022年智慧矿山渗透率为18.9-28.3%。

方法二:按工作面数量计算,目前智能化开采工作面普及率为8%,其中采煤工作面智能化水平为14%,掘进工作面智能化水平为4.9%

一般情况下,一个采(盘)区内同一煤层的一翼最多可布置1个采煤工作面和2个煤巷(半煤岩巷)掘进工作面同时作业。 按“一矿一井一侧”测算以及2021年四季度采矿业产能利用率77%计算,到2021年底,全国4560个采矿工作面共计10534个全国矿山,其中煤炭开采工作面3511个,掘进工作面7022个。 个人的。

据中国煤炭报报道,截至2021年底,全国共有智能开采工作面687个,其中智能采煤工作面431个,智能掘进工作面256个。 据中华网2022年3月14日报道,安全基础司司长孙庆国在3月份应急管理部例行新闻发布会上表示,全国智能矿山工作面数量已达813个,其中采煤工作面有477个掘进工作面,有336个掘进工作面,对应采矿工作面、采煤工作面、掘进工作面智能渗透率分别为8%、14%、4.9%分别面对。

从以上数据可以看出,虽然掘进工作面数量较多,但其智能化水平远低于采煤工作面。 主要原因是隧道掘进的工作条件比煤矿开采更为恶劣。 因此,掘进是我国煤矿的智能化驱动力。 转型过程中的薄弱环节也是亟待改进的环节。

2.2 煤矿智能化市场空间测算

根据我们的产业链研究,考虑到每个矿山和工作面的位置不同,每个工作面的改造成本约为20-3000万元(包括设备升级和系统费用,但不包括设备)。 如果考虑到传统设备的购置成本,改造成本就更高。

此外,安永在2020年发布的《智慧赋能煤炭行业新万亿市场》报告中测算了单个矿山的投资和改造成本:按照年产能120万吨以下划分,1.2-5万吨,500万吨以上。 新建矿山单矿改造成本约为1.95亿元至3.85亿元(平均值为2.9亿元)。

综上所述,如果全部设备及系统回购,整个智能矿山建设成本约为2.9亿元,其中设备及设备升级改造费用以外的系统费用约为每台20-3000万元。工作面。 假设每个矿井有两个工作面(1个采煤工作面+1个挖掘工作面),单个矿井改造成本约为40-6000万元(不含设备),占整个智能矿山建设的10%成本。 14-21%。

此前,我们从生产能力和工作面数量两个角度来衡量当前煤矿智能化水平。 这里我们也用两种方法来衡量煤矿智能化的市场空间。

方法一:从矿山角度计算,22-25年智能化改造市场空间约为268亿元

此前我们预计,到2022年,智慧矿山渗透率将达到18.9-28.3%。这里,我们假设2021年智慧矿山渗透率为15%,到2025年达到30%(相当于每年的渗透率)。增长3.75%)。 那么从2022年到2025年,大约15%的矿山将实现智能化。

值得注意的是,近年来智能矿山数量保持较高增长,主要得益于矿山基数较小、区位条件较好、早期改造难度较低。 未来几年智能化改造矿山数量增速将略有加快。 慢慢地,但随着转型难度的增加,转型成本也会逐年增加。

基于以上数据和计算逻辑,在2025年智能化渗透率达到30%的假设下,我们测算2022-2025年煤矿智能化改造市场规模分别为65亿元、67亿元、68亿元、68亿元。 ,对应市场总规模为268亿元。

方法二:从工作面角度计算,22-25年智能化改造市场空间约为246亿元

《2020煤炭工业发展年度报告》显示,到2020年底全国煤矿数量达到4700个,“十四五”末煤矿数量控制在4000个左右。计划”期间。 假设“十四五”期间煤矿数量逐年减少,相当于每年减少140个矿井。

按每个矿井有一个采煤工作面、两个掘进工作面、产能利用率为77%,可以粗略计算出每年的工作面数量。 同方法一,考虑到未来智能化改造难度可能增加以及基数效应,预计每年新增智能化(采矿)工作面数量将放缓,对应22-25年每年新增智能化(采矿)工作面化学矿山数量分别为250座、240座、230座、220座。

相应地,每年单位工作面智能化改造的成本也会增加。 假设22年至25年单位工作面智能化改造每年费用分别为2250元、2500元、2750元、3000万元。

综合以上数据和计算逻辑,从工作面来看,我们预计2022-2025年煤矿智能化改造市场规模分别为56.3亿元、60亿元、63.3亿元、6.6亿元,对应市场总规模246亿元。 元。

(本文仅供参考,不代表本行任何投资建议,如需使用相关信息,请以报告原文为准。)