机械设备行业深度报告：采煤迈入无人化智能时代，综采装备技术升级正当时

行业研究 2024年06月27日 采煤迈入无人化智能时代，综采装备技术升级正当时 行业深度 证券分析师 谢建斌S0630522020001 xjb@longone.com.cn 投资要点： ——机械设备行业深度报告 机械设备 联系人商俭 shangjian@longone.com.cn 14% 申万行业指数:机械设备(0764) 沪深300 我国采煤技术正进入智能化开采阶段。煤炭在我国能源供给中发挥“压舱石”作用，是我 6% -3% -11% -20% -28% -37%23-06 23-09 23-1224-03 国基础能源，2023年全国原煤产量47.11亿吨创历史新高；而我国人口红利消退和矿井安全事故多发，正制约我国煤炭供给。无人智能化开采是重要转型升级方向，可有效减少作业人数，降低生产运营成本，提升矿工安全保障，提高采煤效率，实现提质增效。另外，智能化开采系统结合5G、大数据和云计算技术，进一步推动智能化开采的发展。 政策明确煤矿无人化智能开采方向。国家发改委等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，到2025年大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，重点岗位实现机 器人作业；《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》，明确提出2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化开采。到“十四五”末，建成煤矿智能化采掘工作面1000处以上，智能化煤矿产能比例大于60%。 各省份积极制定发展目标，头部企业率先转型升级。主要煤炭生产省份，通过制定具体政 策和行动计划，正积极推进煤矿无人化智能开采，分阶段实现煤矿的自动化改造。大型企 业产能集中度和话语权强，为起表率和示范性作用，率先贯彻落实煤矿智能化转型。根据国家能源局发布会披露，2022年底，国家能源集团、中煤集团等7家重点煤炭企业，已建成智能化产能13.93亿吨/年，提升人员劳动工效27.7%。 智能化煤矿市场空间达百亿以上。截止2023年底，全国758处煤矿已建成1651个智能化工作面，智能化渗透率达18%，正逐步达成“十四五”建成智能化煤矿1000处以上的目标。 根据“十四五”政策目标和《智慧赋能煤炭产业新万亿市场》披露的新建型矿井单矿改造费用情况，我们预计2024-2025年智能化煤矿市场空间分别达339.30亿元和362.50亿元。 建议关注：随着我国采煤技术智能化进程提速，政策指导行业智能化转型，主要产煤大省和头部企业率先行动。综采智能化装备双龙头，天玛智控和郑煤机，将显著受益。 天玛智控：自主创新引领国内无人化智能开采技术。公司以研制液压支架电液控制系统为起点，经过多年自主研发，已成长为国内无人化智能开采领域龙头企业，可为煤矿用户无人化智能开采控制系统解决方案，并与多家头部煤炭开采企业展开项目合作，参与建设业 内半数以上示范项目。公司注重研发和人才培养，核心团队技术经验过硬，专利技术储备深厚，制定国家与行业标准，引领我国无人化智能开采控制技术的发展。公司募资围绕主营项目投资，夯实自身技术硬实力，保持领先优势。 郑煤机：子公司恒达智控是智能化转型建设的实践者。公司成立以来一直从事煤矿终端控制设备与电液控制技术的研究，是国内最早布局智能开采关键技术的企业之一，经过多年 发展已能够满足各类型井工煤矿智能化建设需求，是煤炭智能化开采控制系统技术与产品一体化解决方案提供商。公司通过郑煤机的销售网络和渠道可辐射覆盖国内全部产煤区客户，协同效应显现。公司凭借持续的研发投入、可靠的产品质量，产品得到市场和客户的广泛认可。2022年度中国煤炭企业50强中，有超过40家是公司产品的终端用户。 风险提示：煤炭行业周期性波动风险；行业政策变化风险。 正文目录 1.采煤无人智能化趋势明显，未来市场空间可期5 1.1.综采工作面应用智能化系统优势显著5 1.2.劳动力紧缺和高危工作环境，驱动无人化智能开采发展7 1.3.政策引导无人智能化方向，各地政府积极制定目标计划8 1.4.头部企业率先转型升级，智能化市场达百亿以上9 1.5.三大系统构成智能化开采的“肌肉”、“大脑”和“心脏”12 1.5.1.液压支架电液控制系统是无人化智能开采设备的“肌肉”12 1.5.2.综采自动化控制系统是无人化智能开采设备的“大脑”13 1.5.3.智能集成供液系统是无人化智能开采设备的“心脏”14 1.6.煤炭无人化智能开采行业存在深厚壁垒16 2.建议关注：综采智能化装备双龙头共促行业发展17 2.1.天玛智控：自主创新引领国内无人化智能开采技术17 2.2.郑煤机：子公司恒达智控是智能化转型建设的实践者22 3.风险提示26 图表目录 图1综采工作面设备布置图（平面图+立体图）5 图21987-2022年我国大型煤炭企业采煤机械化程度6 图3采煤行业已经进入智能化采煤阶段6 图4中国煤炭开采和洗选业从业人员人数（万人）7 图5国内职工平均工资（元/年）7 图62016-2022年我国煤矿事故按类型统计7 图7国内煤炭事故死亡人数（人）7 图8煤炭发电占我国发电主导地位9 图92023中国原煤年产量达历史新高9 图10世界主要煤炭生产国家露天煤矿产能占比（%）10 图112021年主要省露天煤矿生产能力占比（%）10 图12煤炭开采和洗选业固定资产投资完成额累计同比11 图13国内智能化采掘工作面数量持续增长11 图14液压支架电液控制系统12 图15液压控制系统示意图12 图16国内液压支架电液控制系统市场规模13 图172022年液压支架电液控制系统竞争格局(亿元)13 图18综采自动化控制系统物理示意图13 图19中国综采自动化控制系统市场规模及发展预测14 图202022年综采自动化控制系统竞争格局(亿元)14 图21综采自动化控制系统物理示意图15 图22国内智能集成供液系统整体市场规模15 图232022年智能集成供液系统市场规模-分产品(亿元)15 图24天玛智控发展历程17 图25国务院国资委为实际控制人（截至2024年一季度）18 图26天玛智控无人化智能开采控制系统解决方案18 图27天玛智控营业收入持续增长18 图28天玛智控归母净利润持续增长18 图29天玛智控毛利率和净利率在较高水平保持平稳19 图30天玛智控各项费用率控制平稳19 图312023年天玛智控人均薪酬领先（万元/人）20 图322023年天玛智控人均创收与创利领先同行20 图33郑煤机：煤机板块发展历程22 图34郑煤机：煤机板块主要产品结构23 图35郑煤机控股恒达智控高达85.02%23 图36恒达智控四大系统与煤矿综采工作面设备对应关系示意图23 图37恒达智控营收增长较快24 图38恒达智控毛利率和净利率持续增长24 图39陕煤曹家滩10米超大采高智能综采工作面25 图40陕煤曹家滩综采大数据管控平台25 表1采煤工作面使用智能自动化控制系统的主要优势6 表2煤矿无人化智能开采主要政策8 表3部分省份煤矿无人智能化开采的政策情况9 表42023年原煤产量超亿吨企业积极落实智能化工作面项目10 表5新增智能化煤矿市场空间测算11 表62022年国内智能集成供液系统市场竞争格局（亿元）16 表7煤炭无人化智能开采行业主要壁垒16 表8公司核心技术团队经验与技术积累深厚19 表9天玛智控研发成果知识产权统计20 表102023年公司前五大客户收入和智能化水平20 表11天玛智控承接多处煤炭行业智能开采影响力的项目21 表12天玛智控IPO项目围绕主业提升综合竞争力22 表13恒达智控自主研发形成三大技术平台11项核心技术24 表14恒达智控获得多项荣誉奖项24 表15恒达智控2022年前五名客户情况25 1.采煤无人智能化趋势明显，未来市场空间可期 1.1.综采工作面应用智能化系统优势显著 综采工作面实现采煤全流程的机械自动化。综采工作面的主要工作方式是将采煤的主要工序如破煤、装煤、运煤、支护和管理顶板等过程全部机械化，具有劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好的特点。以提高采煤效率和安全性。其工作原理和主要设备如下： 采煤机：利用大功率双滚筒采煤机进行破煤和装煤，采煤机沿着工作面移动，通过滚筒切割煤层； 刮板输送机：采煤机切割下来的煤炭通过刮板输送机初步输送，然后通过转载机转运至胶带输送机，实现煤炭的连续输送； 液压支架：支撑工作面顶板，维护工作空间，防止煤层坍塌，实现自动化支护。液压支架在完成支撑后，可进行前移，同时处理采空区，保证工作面的安全和稳定； 乳化液泵站和喷雾泵站：为液压支架提供动力和润滑，同时提供防尘和降温的喷雾；综采自动化控制系统：综采工作面通常配备自动化控制系统，以实现设备的远程监控和 操作，提高作业安全性和效率； 综采工作面的煤机设备通过这些设备的协同工作，实现采煤过程的自动化和机械化，提高了采煤效率，降低了作业风险，是现代煤炭开采过程中重要方向。 图1综采工作面设备布置图（平面图+立体图） 资料来源：《综采工作面主要设备的布置》杨守峰，东海证券研究所整理 煤企机械化进程已经基本完成。据中国煤炭工业协会统计数据显示，我国大型煤炭企业采煤机械化程度由1978年的32.5%提高到2022年的99.01%，已实现高度机械化。随着行业集中度提升及煤矿规模的扩大，煤矿开采设施已实现跨越性发展，机械化应用已经普及。 采煤技术进入智能化开采阶段。我国采煤技术经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采，发展到现在进入智能化开采阶段。智能化开采是综采工作面通过配备，液压支架电液控制系统、综采自动化控制系统、智能集成供液系统、刮板输送机智能控制系统等先 进装备，实现采煤流程的全自动化和智能化。5G、大数据和云计算技术的结合运用，进一步推动智能化开采的发展。这有效减少数据传输的时延，提高采煤效率，降低了成本，显著提升矿工安全保障。 图21987-2022年我国大型煤炭企业采煤机械化程度图3采煤行业已经进入智能化采煤阶段 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 197819881998200320082013201720182019202020212022 采煤机械化程度（%） 资料来源：中国煤炭工业协会，天玛智控招股说明书，东海证券研究所 资料来源：华经产业研究院，公开资料整理，东海证券研究所 采煤工作面应用智能自动化控制系统优势显著。液压支架电液控制系统、综采自动化控制系统、智能集成供液系统三大系统，将工作面的作业方式从手动机械化作业升级为自动化、 智能化作业，实现工作面“有人巡视、无人操作”的远程干预式智能化采煤，可全面提升综采工作面的智能化采煤水平和工作面安全作业水平，有效减少工作面作业人数，降低作业人员劳动强度，降低生产运营成本，提高采煤效率，实现全面提质增效。 表1采煤工作面使用智能自动化控制系统的主要优势 产品应用 对比指标 应用前 应用后 支架操作人数 单班平均4~6人左右 单班平均1~2人左右 支架移架速度 单架移架15-20秒 单架移架10-15秒 液压支架电液控制系统 （与手动操作系统对比） 作业强度人工操作多个液压操作手柄，劳 核心液压元部件寿命6000次>30000次 动强度很大 电控按键操作，劳动强度中等 液压支架支护达标率小于70%（依靠工人经验）大于95% 安全系数低：本架操作，贴近动作支架， 煤尘大 中等：邻架或隔架操作，远离动作支架，煤尘相对较小 单刀割煤时间时间较长降低20%左右综采工作面作业人数单班平均10人左右单班平均1~5人 综采自动化控制系统 （与无集中控制系统对比） 作业强度 劳动强度中等：单机控制，采煤机、输送机、液压支架单机分别启停，人工控制装备动作 劳动强度低：远程一键启停，实现有人巡视、无人操作的远程干预式开采模式 安全系数中等：位于综采工作面或顺槽实 地操作，煤尘相对较小 高：位于顺槽监控中心或地面调度中心监控，远离工作面现场，无煤尘 作业人数2人1人 控制方式单泵就地控制集中联动控制 智能集成供液系