2022年天地科技研究报告 全产业链布局的煤机行业龙头，引领行业智能化发展

一、天地科技：新发展阶段下的全产业链布局煤机龙头

（一）公司定位：全产业链布局的煤机行业龙头，引领行业智能化发展

天地科技是煤机设备行业龙头，收入规模领先。根据中国煤炭工业协会公布的 2021 年度中国煤炭机械工业 50 强企业，天地科技煤机销售收入位于第一，为 141.06 亿 元，领先山能重装、中煤装备、郑煤机等其他煤机板块龙头企业。公司在国内采煤机、 掘进机和刮板运输机行业市占率分别达 12.4%、11.6%和 26%（2019 年）。2021 年 公司营业收入 235.71 亿元，同比增长 14.69%，归母净利润 16.20 亿元，同比增长 18.73%。

20 余年不断延展服务范围，逐步完善全产业链布局。以煤机制造起家，2000 年由 中国煤炭科学总院发起成立。2006-2008 年间收购/设立天地奔牛、山西煤机等公司， 丰富公司煤机制造业务。2010 年开始发展物流贸易服务，自此开始不断对公司产业 链进行扩张。2011 年公司收购中煤科工重庆研究院、西安研究院和北京华宇工程， 进军安全设备制造、工程项目、技术项目产业；2015 年公司收购煤料院控股股权， 引进环保设备制造业务并开始涉足智能煤机制造领域。公司目前是世界范围内煤炭 行业产业链布局最为完整的企业之一，部分产品（服务）达到了国内外一流水平。

公司股东背景强大，资源丰富。公司控股股东为中国煤炭科工集团，持有公司股份 55.54%。中国煤科系国务院国资委直接监管的中央企业，是国内全产业链综合性煤 炭科技创新型企业，拥有省部级以上科研条件平台 136 个，其中国家重点实验室 3 个、国家工程实验室 3 个，在煤机制造领域完成多项关键技术突破，实现重大装备 国产化。中国煤科为公司在科技研发、技术创新、人才培养、产业发展等方面提供了稳健的保障和强有力的支撑。

公司覆盖煤炭行业全产业链，业务布局全面。主营业务包括煤机制造、安全装备、 环保设备、煤炭生产、技术项目、工程项目等，覆盖煤炭行业上游设备制造和工程 承包及中游煤炭开采业务，是我国煤炭行业产业链布局最为完整的企业之一。公司 经营稳健，2016 年后收入持续稳定增长。

公司布局全资子公司和控股子公司完善产业链，实现研发、生产和销售一体化。公 司通过控股子公司天地奔牛、山西煤机、天地支护和全资子公司上海煤科、重庆研究 院、西安研究院覆盖产业链上游综采设备研发和生产，提供成套智能化底层煤机装 备。控股子公司天地（常州）自动化为煤矿智能化提供智能监控系统；控股子公司天 马智控为煤矿智能化提供智能控制系统。天地龙跃、中煤科工开采研究院覆盖煤矿 智能化环节中软件服务及电子元器件生产，包括计算机系统、传感器等。北京中煤、 北京环宇为煤矿智能化提供工程设计服务，包括智慧建井整体解决方案、工程承包 等。通过全资子公司中煤科工集团智能矿山有限公司搭建大数据平台，对煤炭开采 中的大数据进行处理分析避免危险因素，提高开采人员安全性。

全产业链布局打造一体化解决方案，引领行业智能化升级。公司产品及服务涵盖智 慧矿山和透明矿井建设，融合 5G、人工智能、工业互联网、大数据、云计算等先进 技术，覆盖智能设计、智能开采、智能掘进、智能运输、智能安全、智能洗选全产业 链，是智慧矿山一体化解决方案提供商。各项业务之间形成协同效应，将煤炭行业全 产业链的发展体系打造为公司的核心竞争力。

（二）历史发展复盘：行业调整接近尾声，新一轮发展机遇期已经到来

公司发展阶段与行业密切相关，当前处于智能化浪潮下的发展新阶段。下游煤炭企 业的固定资本投资完成额及煤炭产量和公司收入成正相关关系。以煤炭行业发展和 公司收入变化来划分，2003-2012 年是我国煤炭行业的黄金 10 年，煤炭企业固定 资产投资完成额大幅攀升，该阶段是公司的快速发展期；2013-2016 年煤炭产量和 下游煤企固定资产投资额收缩，公司进入调整期；2017 至今煤炭调整期基本进入尾 声，智能化煤矿及设备成为主要的发展趋势，推动公司进入稳定发展期，营业收入 重新回归稳定增长。

1.2002-2012年：煤炭行业黄金10年，公司快速发展

煤炭产业快速扩张和设备进口替代推动公司 11 年间收入增长 55 倍。2002-2012 年 是我国煤炭工业全面发展阶段。2002 年后，国内外宏观经济形势好转，煤炭产量逐 年增长，根据 Wind 内国家统计局数据，2003-2012 年原煤产量复合增长 11%。在 此阶段，国务院颁发了《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》，新型煤炭工业体 系的发展理念逐步形成，优质资产开始上市融资，市场出现多元投资机制，加速大 型煤炭企业集团发展，煤炭生产力水平快速提升，全行业扭亏为盈。

煤炭行业单吨固定资产投资额稳步上升，采煤机械化+进口替代红利释放。上世纪 90 年代通过引进国外煤机消化再创新，我国煤机制造关键技术产生多项突破，根据 中国煤炭网论文《采煤机技术发展历程(十) ——制造商变迁》，上海煤科研究院在 1991 年与波兰合作研发出我国第 1 台电牵引采煤机——MG344-PWD 型采煤机。 20 世纪后，国产煤机设备开始逐步替代进口设备，国内煤机行业产量大幅上升。

受益于煤炭产量倍增所带来的设备需求，公司在该阶段营收、利润保持高速增长。 天地科技在 2002-2012 年期间收入增长约 55 倍，从 2002 年的 2.58 亿元上升至 2012 年 145.35 亿元，CAGR 约 50%。归母净利润在同期增长 31 倍，从 2002 年 的 3400 万增长至 2012 年的 11.35 亿元，CAGR 约 42%。

公司技术和产品优势领先，引领行业设备的持续进步发展。根据公司的招股说明书 （2002 年），公司生产的电牵引采煤机在国内市场占有率为 45%左右，是液压牵引 采煤机的更新换代产品；全矿井综合自动化控制系统在煤炭行业的市场占有率为10% 左右；重介质选煤成套装备的市场占有率为 20%左右，在国内选煤市场处于领先地 位。据公司 2008 年年报，公司新技术、新产品形成的销售收入达到 11.85 亿元， 占公司销售收入比重约 31%。公司科研课题经费实际支出 1.21 亿元，研发支出 2.20 亿元，科技创新资金投入占公司销售收入比重约 5.73%。

据 2010 年年报，控股子 公司天地奔牛完成了“SGZ1400/4500 刮板输送机”、矿用大功率减速器等高端新 产品的开发；天地玛珂具有自主知识产权的“SAC”液压支架电液控制系统在 2010 年成功推出 27 套，实现了国产产品对进口产品的替代。2010 年公司在采煤机领域 取得 6 项国内领先的科研成果，掘进机领域取得 11 项国内领先的成果，输送机领 域有 2 项成果国内领先、1 项填补了国内空白。持

2.2013-2016年：煤炭行业调整，公司加大研发与技术投入

2013-2016年煤炭行业供给测调整，固定资产投资波动影响公司业绩表现。2012年 以来我国煤炭工业进入调整转型阶段。这一时期，经济进入新常态，煤炭产能过剩的 矛盾突出，全行业陷入亏损。2016年2月，国务院下发《关于煤炭行业化解过剩产能 实现脱困发展的意见》，开始大规模淘汰落后产能，根据国家发改委数据，2016煤炭 行业化解过剩产能2.9亿吨，根据Wind内国家统计局数据，2013-2016年原煤产量复 合增速-2.9%。2013-2016年是煤炭行业固定资产投资调整期，单吨固定资产投资额 大幅下降，单吨煤机设备投资额进入波动期，复合增速缓慢。天地科技收入受下游煤 炭行业亏损影响，进入波动期。一般煤炭行业波动传导至煤机行业需要1年左右，因 此2013年煤炭需求降低后，2014年-2016年天地科技收入出现连续下降。

这一阶段，公司继续加大研发投入，打破国外高端采煤机在国内的垄断地位。2012 年，公司研发支出合计3.3亿元，主要投入了“年产600万吨高端采煤机科技成果转化 项目”，在年产600万吨高端采煤机关键技术研究方面取得重大突破，研究成果产业 化后填补了国内高端综采成套装备的空白，可替代进口同类装备，并满足我国年产 600万吨及以上矿井对高端、高靠性采煤机的需求。

3.2017至今：煤炭行业复苏叠加智能化转型，公司迎来新一轮发展机遇期

2017 年后煤炭行业开始复苏，公司收入稳步增长。根据 Wind 内国家统计局数据， 2017-2021 年原煤产量复合增速为 1.7%，相比上一阶段转负为正。2012-2013 年是 煤企固定资产投资额历史高位，通常煤机设备使用年限为 6-9 年，因此 2018-2021 年是煤企设备更新期，单吨固定资产投资额和单吨煤机设备投资额进入上行周期。 公司 2017-2021 年收入复合增长 4.4%，进入稳定增长期。

公司作为智能化煤机装备龙头，引领煤炭企业智能化转型。2016 年国家发改委发布 《煤炭工业发展“十三五”规划》，开启全国煤矿智能化的序幕。2017 年，我国智能 采掘工作面数量为 47 处，2021 年增长至 813 处，复合增速达到 104%。天地科技 作为国内领先的智慧矿山一体化服务商，装备、技术和服务覆盖全面。下属公司天地王坡煤矿是“安全、清洁、高效”的现代化大型煤矿典型示范，3308 智能综采工 作面 2021 年 11 月被山西省能源局评定为中级智能化采煤工作面。相比传统采煤工 作面，3308 智能综采工作面可减少 50%左右的人力，6 人协作即可完成工作面的采 煤工作，实现“无人操作、有人巡视、视频监视、远程控制的”少人化开采模式。因 此，智慧矿山建设中产生的新增设备和技术需求推动公司在现阶段收入稳定增长。

在新一轮发展阶段，长期积累的技术领先有望放大公司竞争优势。公司拥有省部级 以上各类实验室、工程中心、技术中心、检测检验平台 113 个，包括国家重点实验 室、国家工程研究中心、国家级企业技术中心等国家级科技创新平台，科研实验和检 测检验资源丰富，科研成果引领行业。

（三）毛利率领先行业，盈利能力稳步上升

近年来公司净利率和资产周转率上升，推动 ROE 持续上升。2018-2021 年公司 ROE 持续上升，从 2018 年的 6.26%上升至 2021 年的 8.75%。杜邦拆分来看，净利率 和资产周转率提升共同推动 ROE 增长，其中净利率从 2019 年 6.66%上升至 2021 年 8.35%，资产周转率从 2018 年 0.49 次上升至 2021 年 0.59 次。主要原因是 2019 年后煤炭行业复兴，产品开始智能化升级，毛利率逐步上升，煤机行业进入上行通 道。2019 年后煤机板块作为占公司收入比最大的板块，毛利率稳定。

分业务板块看，公司煤机制造板块毛利率稳定，收入稳步提升。煤机制造是公司主 营业务，2021 年收入占营业总收入 41%，毛利率长期稳定在 32-33%之间。2016 年后随着我国落后煤矿产能淘汰，国内煤机产业向高端化、智能化发展，推动煤机 单套价格提升，2016-2021 年公司煤机单套价格复合增长 7.11%。2017-2020 年煤 炭行业复苏公司煤机销量持续上升。量价齐升下 2016-2021 年公司煤机板块收入复 合增长 16.16%。

安全装备板块 2021 年毛利率回升，收入自 2017 年以来持续增长。安全装备业务 主要为保障矿井安全生产和建设智慧矿山提供安全装备，主要产品包括安全仪器仪 表、钻探装备等，2021 年收入占营业总收入 16%。2016-2021 年该板块收入复合 增长 12.88%。 2021 年技术项目板块收入大幅提升，毛利率达到 26.11%，板块收入占营业总收入 15%。板块以煤矿开采、支护、运输、提升等方面的技术开发、安全技术为主要业 务，涵盖煤矿安全科技全部专业领域及智能化技术等。2016-2021 年该板块收入复合增长 6.42%。

2021 年工程项目板块收入大幅增长，收入占营业总收入 13%。主要业务包括勘察设 计、工程总承包等，具体包括矿区总体规划、露天矿和矿井及选煤厂工程设计咨询、 工程总承包，建筑工程，电力工程、岩土工程等专项工程设计咨询及工程总承包等。 2016-2021 年该板块收入复合增长 16.84%。 煤炭板块毛利率回升，近两年收入持续增长。煤炭生产 2020/2021 年毛利率分别为 29.54%/35.88%，增长 6.34 个 pct。2020-2021 年收入持续上升，2021 年该板块收 入占营业总收入 11%。山西天地王坡煤业是公司负责煤炭生产的下属公司，主要产 品为无烟煤。2016-2021 年公司煤炭吨价复合增长 19.92%，推动板块收入复合增长 18.90%。

费用端：期间费用率呈现下降趋势，近两年布局智能化研发支出有所提升。公司费 用管控能力加强，2019-2021 年期间费用率持续下降，其中管理费用率从 2019 年的 9.83%下降到 2021 年的 8.38%。2020-2021 年公司研发支出大幅上升，分别达到 11.84/14.88 亿元，占同期营业总收入 5.76%/6.31%，主要由于公司为构建“研发一体化、产业一盘棋”的煤矿智能化发展格局，对于智能化煤炭开采研发投入增长。

公司订单额持续增长，合同负债及预收款项呈上升趋势。2017-2022 年公司合同负 债和预收账款合计额呈现持续上升趋势，对应收入中枢持续上升。2022 年第一季度 公司订单额继续上升，合同负债环比增长 2.93%，同比增长 34.88%。从存货角度看， 2017-2021 年存货同比增速和下一季度的营业收入同比增速基本呈正相关关系， 2020Q4 存货下降后 2021Q1 收入同比下降；2021Q1 存货增长后 2021Q2 收入同比 增长。2022 年 Q1 公司存货 48.62 亿元，同比增长 9.24%。

二、煤炭行业需求显著复苏，龙头份额持续提升

（一）煤炭行业扩产叠加设备更新周期拉动煤机设备需求持续提升

1．煤炭行业重回增产周期，固定资产投资增速创新高

全球煤炭供给紧张，国内煤炭价格持续高位，我国煤炭增产拉动设备需求上升。根 据我们2022年6月13日发出的报告《能源设备专题：冲突还是共鸣？总量视角下的新 老能源投资》测算，全球煤炭2022-2023年供需实际缺口约为10.6/7.5亿吨。此外， 我国煤炭价格自去年二季度开始持续上涨，今年继续维持高位，反映国内煤炭供需 整体紧平衡。 我国煤炭保供增产政策频出，新增煤炭产能3亿吨目标明确。随着国内保供增产政策 逐步落地，国内原煤产量自去年10月开始逐步增长，产量同比增速从2020-2021上半 年的0%中枢，逐步提升至2022年初的10%左右同比增长。产量角度看，今年4月原 煤产量达到3.62亿吨，同比增长10.7%，增加绝对量为4057万吨。下游煤炭企业增产 拉动煤机设备需求上升。

机械化率持续提升带动煤机设备投资占比提高。我国采煤与掘进机械化率不断提升， 2010年采煤机/掘进机机械化率为65%/52%。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。机械化、智能化水平的提升推动单吨设备投资额呈 现稳步上升趋势。煤机设备投资占煤炭开采与洗选业固定资产投资完成额的比例随 着行业机械化水平提升而不断提高，充分反映煤机设备在煤炭勘探开采过程中扮演 越来越重要的角色。

因此，煤炭行业扩产叠加机械化水平提升共同拉动煤机设备投资金额提升。我们 2022年5月31日发布报告《煤机设备行业：新一轮上行周期启动，龙头受益显著》中 明确指出，煤炭新增产量主要依靠此前新建煤炭项目的投产和现有项目核增增产两 种方式实现。其中，新建煤炭项目单吨投资规模远大于现有项目核增增产。结合新 建项目和原有项目扩产，我们预计今年新增3亿吨增产对应的固定资产新增投资将达 到1933.2亿元，2023年增产对应的固定资产新增投资达到1362.4亿元。

2.设备老旧+下游盈利修复共同推动设备替换周期到来

上一轮行业固定资产投资高峰集中在2011-2013年，设备老龄化相对严重，替换需求 上行。2003-2013年随着国内煤炭开采量持续提升和机械化率的持续提高，煤炭开采 与洗选业的固定资产投资完成额保持高增长，峰值在2011-2013年附近，年固定资产 投资完成额达到近5200亿，约为2020年的1.5倍。上一轮开支高峰距今已经8-10年， 新一轮替代周期即将到来。微观层面，上市煤企的固定资产成新率持续下降，设备更新替换需求提升。我们从上市煤炭开采企业的固定资产成新率角度观察设备老龄化程度。可以看到上市10家 煤炭开采企业平均固定资产成新率从65%逐步下降至57%，下降趋势显著。

规模以上煤炭企业利润改善显著，资本开支能力充足，设备替换意愿和能力改善。 去年国内煤价走强，叠加增产保供政策延续，国内煤炭企业营收及利润情况改善显 著，现金流充沛。根据中国煤炭工业协会，2021年规模以上煤炭企业实现营收3.29 万亿，同比增速高达64.5%；规模以上煤炭企业利润总额达到7023亿元，同比增长 216%，利润率达到21.3%，同比提升10.2个百分点。盈利能力的改善有望带来资本开支持续复苏。 煤机核心设备“三机一架”（主要指采煤机、掘进机、刮板输送机和液压支架）中三 机的使用寿命多在6-9年之间；液压支架使用寿命相对较长，在8-10年之间。因此， 考虑替换周期即将到来，未来更新替换需求将成为订单重要来源。

根据我们2022年5月31日发出的报告《煤机设备行业：新一轮上行周期启动，龙头受 益显著》，2022-2023年煤机设备更新替代需求规模约924-1047亿元，其中液压支 架251-310亿元，采煤机、掘进机等其他设备约673-738亿元。2022-2023年更新替 代需求较2020年显著提升，主要受到2011-2014年投资高峰带来设备集中替换所致。受新增产能叠加更新替代需求驱动，22-24年资本开支中枢较2018-2020年显著提升。 根据我们估算，2022-2024年煤机设备固定资产投资有望达到1500-1600亿元/年中 枢，较此前1200亿元/年左右中枢显著提高。固定资产投资增长主要受到增产保供力 度强化叠加上一轮开支高峰替换周期到来，行业新一轮开支景气周期即将到来。

（二）煤机行业份额集中，龙头企业优势显著

多年下行周期背景下，头部公司份额持续集中，龙头企业优势显著。2017-2020年煤 炭机械前10名营收占前50名营收比例有所提高，大约达到75%-78%，2021年受益煤 机行业高景气，前10名营收占前50名营收比例为57.3%。三机一架行业集中度持续 提高，份额已较为集中。2019年三机一架CR5均达到60%以上，其中采煤机集中度 最高，CR5达到90%；掘进机和刮板机CR5分别达到73%/70%；液压支架集中度相 对较低，CR5达到59%。从过去十年集中度变化角度，2019年较2009年行业CR5提 升较快的是刮板输送机和采煤机，CR5年均提升4%；掘进机和液压支架集中度也有 提升，但相对平缓，年均集中度提升分别为0.3%/0.9%。

龙头设备公司在细分领域各有优势，错位竞争，均有望充分受益本轮周期上行。从细分赛道来看，设备龙头各有优势。三一国际在掘进机产品优势显著，2019年按产 量市占率达到31%，根据公司投资者交流材料，2021年公司掘进机市占率达到59%。 天地科技在刮板输送机上优势显著，2019年按产量市占率达到26%。郑煤机则在液 压支架角度市占率较高，达到29%，远超其他竞争对手。

三、煤矿智能化推动设备需求扩容，集中度有望再提升

（一）我国煤矿智能化势在必行，目前仍处初级阶段

1．煤矿智能化的定义、架构和分级

智能化煤炭开采本质是实现综采工作面采煤全过程“无人跟机作业，有人安全巡视” 的安全高效开采技术。智能化煤炭开采需要配备具有感知能力、记忆能力、学习能 力和决策能力的液压支架、 采煤机、刮板运输机等装备，以自动化控制系统为枢纽， 以可视化远程监控为手段，实现智能化煤炭开采。

智能化煤矿系统是智能化煤科的顶层设计。根据煤炭科学技术网的论文《煤矿智能 化(初级阶段)研究与实践》，智能化煤矿系统应基于一套标准体系，承载全面感知网 络、高速数据传输通道、形大数据应用中心、业务云服务平台等多种功能。从分层的 角度考虑智能化煤矿总体架构可分为感知层、传输层、平台层和应用层。

(1)感知层 与物联网结合，在传统煤矿安全生产环境及设备运行数据全面感知的基础上，将设 备、坏境、人统一为一个整体，形成相互之间的交互感知。(2)传输层汇集多种制式 信号并完成数据透传，为智能化煤矿的各种应用提供一条信息高速通道。(3)平台层 (或支撑层)提供基础设备设施、通用性基础软件平台与共性服务接口。该层具备多类 型数据采集，大数据处理、存储、检索和交互控制，实现全矿井数据资源的统一管 理、维护和调配。(4)应用层是围绕煤炭开采和煤矿业务开发的各类应用系统，例如 地理信息系统、智能生产系统、安全监控系统、人员定位系统等。应用层与虚拟现 实、大数据、云平台等紧密结合，形成适用于煤矿智慧应用系统。

智能化的分级：目前核定的行业标准分初级、中级、高级三个档次。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，跟着采煤机向前推进，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。

2．政策和产业双驱动，煤矿智能化势在必行

政策驱动：目前我国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 相关政策持续落地，且政策目标量化充分，推动力度强。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。

政府政策推动下我国煤矿智能化势在必行。2020 年国家发改委等 8 部委联合发布的 《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》明确提出，到 2025 年大型煤矿和灾害严重 煤矿基本实现智能化，实现各系统的智能化决策和自动化协同运行，井下重点岗位 机器人作业，露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。到 2035 年，各类煤矿基本 实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决 策、自动执行的煤矿智能化体系。

产业驱动：煤矿劳动力短缺叠加安全性要求提升共通增加煤矿企业采煤智能化、无 人化需求。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，煤矿从业人数从2012年峰值525.5万人降低至2020年 270.2万人，煤矿开采机械化。智能化已成为煤炭企业解决劳动力缺口的必要方向。

智能化技术成熟推动行业降本增效，吸引煤企加快智能化建设转型。根据中国神华 2021 年年报，中国神华保德煤矿通过智能采煤工作面、智能快速掘进工作面，可以 实现固定岗位无人值守，单班仅十余人作业。上湾选煤厂实现区域无人值守、运行状 态大数据智能分析等功能。黑岱沟露天矿实现 3 个工作面共计 18 台无人驾驶卡车同 时编组运行。

煤矿智能化提高了中国神华煤矿的安全生产水平和作业效率。根据陕 西煤业 2021 年年报，公司通过应用智能矿井和智慧矿区实现了减人提效。2021 年 陕西煤业完成煤炭产量 1.36 亿吨，同比增加 8.39%，其中智能化产能达到了 95%。 根据在《中国煤炭》发表的论文《强化科技创新推动煤炭行业高质量发展研究》中数 据，在煤矿智能掘进方面，我国研发的掘支运一体化智能快速掘进关键技术与装备 可以实现不移位截割与锚杆支护同步作业的核心功能，平均作业时间由 25%提高到75%，掘进效率提高 3 倍以上。

3．对标海外，我国煤矿智能化仍处初级阶段，未来提升空间广阔

发达国家煤矿智能化发展较早，水平较高，目前在地质条件好的中厚煤层已实现工 作面 3-5 人的全自动化割煤。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》，早在 2001 年，澳大利亚煤炭协会就开始进行综采工作面的智能 化研究；2005 年成功设计了工作面自动化 LASC(长壁自动化)系统，并实现工作面 的水平控制、采煤机位置的精确定位和工作面矫直系统研发。

目前，LASC 系统已经 大量运用到澳大利亚煤矿的综采工作面。2009 年，英国曼彻斯特大学等相关研究机 构开发了“煤机领路者”系统，主要包括长壁自动化开采技术及煤矿自动化图像分 析系统，于 2010 年在德国 North Rhine-Westphalia 矿初次应用。2012 年，美国公 司开发的新型采煤机自动化长壁系统，集成工作面取直系统，可实现采煤机的全自 动智能化控制。2017 年以来，澳大利亚开始进入由自动化转变为智能化开采的发展 阶段。2018 年，澳大利亚原煤生产率已达到世界最高水平。

我国目前的煤矿智能化水平：发展起步较晚，未来空间广阔。我国初级智能化发展 历史为 10 年左右，中级仅有 3-5 年时间。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。

我国煤矿智能化仍处初期，人均产煤量提升空间大。2020 年澳大利亚、美国人均原 煤产量分别为每年 1.21 万吨/人、1.15 万吨/人，2020 年我国人均原煤产量为每年 1423 吨/人，远低于澳大利亚和美国水平。但 2018-2020 年我国人均产煤量持续上 升，从 2018 年的 1105 吨/人上升至 1423 吨/人，增长 28.7%，而同期澳大利亚和美 国人均产煤量持续下降。因此，我国目前煤矿智能化仍然处于初级阶段，但提升速度较快，提升空间大，对标澳大利亚和美国，未来人均产煤效率海游 6 倍及以上的空 间可以提高。

（二）智能化推动设备需求扩容，2025年增量市场规模约213亿

煤矿智能化的实现需要对煤机设备进行智能化升级，安装各类煤机的检测和控制系 统，利用 5G 通信、云计算等搭建通信系统和大数据平台。因此，煤矿智能化中产生 出新的软硬件需求推动行业持续扩容，空间广阔。

1．煤矿智能化行业2025年新增空间可达213亿元

我国智能化采掘工作面数量持续增长，渗透率持续提升。根据中国煤炭工业协会数 据，2021 年全国智能化采掘工作面已达 813 个，其中智能化采煤工作面 477 个，较 2020 年增长 43%，智能化掘进工作面 336 个，较 2020 年增长 109%。2021 年智 能化采掘工作面渗透率达到 4.5%，其中采煤工作面渗透率 10.6%，掘进工作面 2.5%。 根据天地科技 2020 年年报，预计全国智能化采掘工作面数量将由 2020 年的近 494 处，增加到 2022 年的 1000 处和 2025 年的 2000 处以上。考虑到 2021 年已经实 现智能化采掘工作面 813 处，比 2020 年增长 319 处，同比增长 65%，因此中性假 设 2022 年可以达到 1200 处。同比增长 45%，2025 年可以达到 2500 处。

煤矿智能化升级在软硬件维度均需要更多的投资，将进一步推动设备行业扩容。智 能化煤矿需要实现井下数据的实时传输监控，并实现智能分析，远程操控等功能，较 为依赖传感器、摄像头、智能化设备等新的硬件设施，以及数据分析系统等软件基 础。我们根据年改造工作面数量与单个工作面新增投资额来测算智能化升级过程中 设备层面的增量需求。 根据我们测算，2025 年煤矿智能化新增空间有望达到 213 亿元。据中国煤炭工业协 会发布的《2020 煤炭行业发展年度报告》，截止 2020 年底，全国尚有煤矿 4700 余 处。到“十四五”末，将压缩至 4000 处左右。我们测算的关键假设包括：

（1）采煤工作面智能化改造投资额：根据中国煤炭 2022 年论文《煤矿智能化开采 系统功能及典型模式分析研究》数据，当前一个智能化采煤工作面单纯在智能化相 关设备和系统的投资大多数都在 2000-4000 万元之间。根据龙软科技 2022 年 6 月 投资者关系活动记录公告，单个矿山的智能化投入为 5000 万-1 个亿。 假设 2017-2018 年智能化采煤工作面投资平均为 2000 万元/处，考虑到 2017-2018 年智能化程度较低，因此投资额也较低；2019-2020 年智能化程度提升，智能化采 煤工作面投资平均为 3000 万元/处；2021-2025 年智能化水平的提升，每个工作面 智能化需要投入的设备和系统有所上升，假设智能化每个采煤工作面智能化投资额 以每年 15%的增速增长。到 2025 年单个智能化工作面升级费用约为 6034 万，与此 前龙软科技披露的单个矿山的智能化投入为 5000 万-1 个亿基本一致。

（2）掘进面工作面智能化改造投资额：掘进工作面设备价值较低，根据我们前文提 到的掘进机投资额占煤机投资额约为 12%，去除其他综采设备后刮板运输机、采煤 机和液压支架投资额占煤机投资额约为 68%，即掘进机投资额是刮板运输机、采煤 机和液压支架投资额的 18%。因此，我们假设掘进工作面智能化投资额约为 500 万 元，是采煤工作面投资额的 17%左右水平。 （3）采掘工作面数量：根据 2022 年能源局发布的《煤矿安全规程》，全国煤矿一个 采区内同一煤层的一翼最多只能布置 1 个采煤工作面和 2 个煤巷掘进工作面同时作 业。一个采区内同一煤层双翼开采或者多煤层开采的，该采区最多只能布置 2 个采 煤工作面和 4 个煤巷掘进工作面同时作业。因此我们估计一个煤矿对应 1 个采煤工 作面加上 3 个掘进工作面。

因此，根据以上假设，我们测算得出 2025 年新增煤矿智能化行业改造需求累计可 达到 955 亿元，2022-2025 年每年新增煤矿智能化空间分别为 79/114/153/213 亿 元，占每年煤机设备投资额比达到 4.7%/7.2%/10.7%/13.4%。

此处测算的空间主要考虑到大部分煤矿升级到初级智能化水平和少部分煤矿升级到 中级智能化水平，未考虑以下因素： (1) 未考虑智能化煤机设备价格提升。此处考虑的是对企业原有煤矿进行智能化改 造的投资额，其实未包含“三机一架”等核心采掘设备更新升级的投入。事实上， 智能煤矿同样要求主要采煤设备实现智能化开采等诸多功能，新一代智能“三机 一架”装备价格较传统设备仍有一定提高。

(2) 未考虑中高级智能化升级改造投资额。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。此处未考虑已改造 完成的初级智能化工作面进一步升级所需的改造和设备投资规模。

(3) 存量智能化设备维护和升级需要投资。由于智能化设备使用中传感器易受煤矿 内渗水、煤块掉落的影响，使用寿命相对较短，需要定期维修或更换。同时，在 智能化发展初期，系统及设备升级迭代较快。随着技术不断发展，智能化设备的 升级属于滚动开发，持续升级，煤炭企业需要定期对设备进行升级。因此，此处 未考虑已有智能化设备的维护费用将增加智能化煤矿建设的投资额。 因此，考虑到上述因素后，我们预计 2022-2025 年煤矿智能化的空间有望超出我们 的预测值。2025-2035 年煤矿智能化的每年新增空间会以较快速度持续增长。

（2）煤矿智能化催生软件系统新需求，智能化煤矿建设需要增加软件投资。智能化煤矿建设中需要液压支架电控系统、智 能集成供液系统、综采自动化控制系统等软件。目前国内智慧矿山软件系统解决方 案龙头包括天玛智控（天地科技子公司）、郑煤机液压电控公司、龙软科技等。 天玛智控：立足于智能无人化开采，深耕新一代综采工作面智能控制系统，2018- 2021 年收入/净利率复合增速分别为 33%/63%，增速较高。 郑煤机液压电控公司：国内液压电控系统龙头企业，2018-2021 年收入/净利率复合 增速分别为 41%/49%，远高出母公司郑煤机 2018-2021 年收入/净利率复合增速 4%/33%。

龙软科技：以“龙软专业地理信息系统”为底层开发平台，向煤炭、石油天然气等 能源行业提供全面、个性化的等以空间信息管理为特点的信息化整体解决方案(智能 矿山、智慧安监、智能应急等)。2018-2021 年龙软科技智慧矿山软件及系统收入复 合增长 30%，增速较高。从龙头公司收入表现看，智能化升级中软件需求增速高于 煤机行业整体增速。同时，煤炭企业软件投资额不断提升推动煤矿智能化行业扩容。

未来软件投入占信息化、智能化总投入的比例将逐渐提高。目前我国煤炭行业信息 化中网络设备和硬件投入的比例较大，未来软件投资比例提高的主要原因有两个： (1)部分中小型煤矿还未完成基础建设及系统建设，对于硬件的需求量仍然较大。在 逐步建成智能化煤矿过程中，软件需求量将逐步提高；(2)由于煤矿井下有煤块、渗 水等环境影响，传感器等硬件很容易被损坏，导致硬件的使用寿命较短，更新速度 较快。目前仍处于煤矿智能化建设的早期阶段，各大矿井的投入多数仍优先用于智 能化设备的改造和升级，随着智能化的不断深入，信息化、智能化软件的投入将会 越来越高。

2．智能化浪潮头部公司优势显著，行业份额有望进一步集中

煤矿智能化激发新需求，拉动煤机企业盈利能力提升。2018-2021 年天玛智控净利 率均高于母公司天地科技净利率，2020-2021年天玛智控净利率分别达到26%/24%， 为母公司净利率的 3.3/2.9 倍。2018-2021 年郑煤机液压电控公司净利率均高于母公 司郑煤机净利率，2020-2021 年郑煤机液压电控公司净利率分别达到 25%/28%，为 母公司净利率的 4.7/4.0 倍。因此，煤矿智能化是煤机行业优质新赛道，净利率水平 高于传统煤机生产销售，可提升煤机公司盈利能力。

煤矿智能化对软硬件层面提出更高的要求，头部公司竞争优势凸显。煤矿智能化对 于企业研发能力的要求更高，因此龙头煤机企业在进驻市场通过行业领先的研发能 力获得了先发优势。根据我们测算，2018 年天玛智控和郑煤机液压电控公司在煤矿 智能化赛道市占率分别为 34%/35%，CR2 为 69%；2021 年天玛智控和郑煤机液压 电控公司在煤矿智能化赛道市占率分别为 27%/33%，CR2 为 60%，寡头格局较为 稳定。

（三）智能化大发展趋势持续，天地科技发展空间广阔

智能化煤炭开采推动行业集中，龙头公司受益显著。智能化煤炭开采核心在于利用 信息基础设施与自动化、将智能化的掘进、采煤、运输设备充分协同，最终实现智能 化无人化开采作业的过程。因此，煤炭开采的智能化对设备和系统提出了更高的要 求，尤其是对设备间的协同。总体来看，智能化使得龙头设备公司的优势持续放大， 通过设备成套化、智能化销售，进一步推动行业份额集中。

1．智能化推动设备成套化发展，天地科技全面布局有望充分受益

智能化对设备协同需求提高，成套化设备趋势凸显。根据煤炭科学技术网的论文《煤 矿智能化(初级阶段)研究与实践》，煤矿开采由综采工作面采煤机、液压支架和刮板 输送机等有较强运动关联的强耦合设备群与运输、通风设备等辅助弱关联设备群协 同工作，形成开采生产系统。实现强、弱设备群内部及相互之间的智能化控制，需要 通过设备上的传感器传输回煤矿环境及各种监测数据，提出时变多因素影响下的最 优操作轨迹规划及协同控制方法，解决大数据环境下复杂开采系统的最优化协同控 制问题。而传感器的加装及设备之间的协同需要不同煤机设备的厂家开放接口，因 此由同一厂家提供的成套化设备在智能化改造和升级中更高效省力，煤矿智能化推 动行业向成套化方向发展。

龙头企业成套化比例提升。2021 年郑煤机成套化和智能化产品订单增速高于全年订 货，2021 年成套化产品订货/智能化产品订货金额增速分别达到 26%和 50%，体现 煤炭智能化在公司设备订单结构上的变化。成套化趋势下龙头企业市占率有望提高， 加速行业份额集中。智能化设备推动煤机单价提升。 成套化、智能化推动煤机单价提升。2021 年天地科技煤机单套价格同比增长 18.80%。 2016-2020 年煤机单套价格复合增速仅为 4.37%。受益于智能化产品销量提升，龙 头企业煤机单价呈现上行趋势

2、龙头企业依靠自有控制系统，未来可反哺设备更新升级

头部公司自有智能化控制系统可以增加客户粘性。目前我国提供控制系统及软件的 公司可分为两类。一是自主研发各类控制系统及软件的煤炭设备企业，如天玛智控、 郑煤机液压电控公司，二是独立第三方企业如华为、龙软科技。煤矿智能化需要华为 的 5G 基站和其专门为煤矿提供的操作系统“矿鸿”，而煤炭设备企业自主研发的 是设备类系统，因此华为和煤机厂商是合作关系。龙头企业通过自有智能化控制系 统未来可以反哺设备的更新升级，维持收入增长。

主要原因有 2 个：（1）目前我国 煤矿智能化仍然处于初级智能化阶段，随着技术的成熟，未来将逐步升级到中级和 高级智能化。在煤矿升级过程中，过去为煤矿初级智能化提供系统及软件的厂家将 占据主动权，煤炭企业为了节约成本提升效率，大概率会继续选择原先的智能化厂 家，直接在原有的系统上进行升级。（2）软件的粘性大于硬件的粘性。操作人员熟悉 软件操作后更换软件系统的时间和资金成本高，因此直接选择原有厂商对于煤炭企 业成本更友好。

3、天地科技全产品全产业链优势，智能化领域发展空间广阔

天地科技作为国内煤机行业龙头企业，拥有全产品全产业链优势。公司可以为煤炭 企业提供成套化智能煤机设备，同时，子公司天玛智控可以提供智能化系统及软件 服务，是我国领先的智慧矿山一体化服务商。 公司通过下属公司天地王坡煤业打造智能化示范煤矿，强化客户信任度。天地科技 子公司山西天地王坡是中国煤炭科工集团煤炭科技与装备“安全、清洁、高效”生 产示范矿井， 2020 年进入国家首批智能化示范煤矿建设名单。天地王坡全面推进 智能化建设，打造了基于“MineCloud 煤科云”智能矿山一体化监管平台的“智慧 大脑”，实现采掘自动化、平台智能化、运营信息化，为同等条件下智能化煤矿建设 提供了示范，加强客户在选择智能化改造厂商时对公司的信任度。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）