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    市场研究

    矿业行业--市场应用分析

    放大字体  缩小字体 发布日期:2016-12-29   浏览次数:6875
    1 基本情况
    2015年全球矿业伴随世界经济调整而持续低迷,国际矿产品价格出现断崖式下跌,同时矿产品产能过剩且需求不足,矿山企业普遍出现利润下滑甚至亏损。国内矿业投资近5年首现负增长,全国采矿业固定资产投资额累计12971亿元,同比下滑11.6%。
     
    图表 012011-2015年中国采矿业固定资产投资情况
    年份
    采矿业
    其中:
    煤炭
    黑色金属
    有色金属
    非金属
    亿元
    增速
    亿元
    增速
    亿元
    增速
    亿元
    增速
    亿元
    增速
    2011
    11810
    21.4%
    4897
    25.9%
    1251
    18.4%
    1275
    24.2%
    1284
    28.7%
    2012
    13129
    11.8%
    5286
    7.7%
    1529
    23.7%
    1477
    19.0%
    1631
    26.3%
    2013
    14750
    10.9%
    5263
    -2.0%
    1666
    10.4%
    1659
    19.7%
    1833
    14.4%
    2014
    14681
    0.7%
    4682
    -9.5%
    1690
    2.6%
    1636
    2.9%
    2046
    2.9%
    2015
    12971
    -11.6%
    4008
    -14.4%
    1366
    -17.8%
    1588
    -2.3%
    2092
    2.1%
    数据来源:国家统计局
     
    图表 022011-2015年中国采矿业固定资产投资总额




    数据来源:国家统计局
    1.1煤炭开采与洗选业
    2015年,除库存以外,我国煤炭工业的产量、进出口量、价格、投资、效益等指标均呈现下行。煤炭产能过剩,库存压力甚大,同时煤炭进口量较前些年增速下滑但进口量规模依旧庞大且出口量有限,而煤炭市场需求欠旺,供需矛盾突出, 煤炭价格下滑,企业效益下降,煤炭企业经营举步维艰。
    图表 032011-2015年煤炭行业运行情况
     
    年份
    煤炭产量
    煤炭销量
    煤炭出口量
    煤炭进口量
    亿吨
    增长率
    万吨
    增长率
    万吨
    增长率
    万吨
    增长率
    2011
    35.2
    8.7%
    34.3
    9.9%
    1466
    -23.0%
    18240
    10.80%
    2012
    36.5
    3.8%
    35.3
    2.9%
    926
    -36.8%
    28851
    29.8%
    2013
    39.7
    0.8%
    42.4
    20.1%
    751
    -19.1%
    32708
    13.4%
    2014
    38.7
    -2.5%
    41.2
    -2.8%
    574
    -23.5%
    29122
    -10.9%
    2015
    37.5
    -3.3%
    39.7
    -3.7%
    533
    -7.1%
    20406
    -29.9%
    数据来源:国家统计局
     
    图表 042011-2015年中国煤炭产销运行情况




    数据来源:国家统计局

     
    图表 052011-2015年中国煤炭进出口运行情况
     


    数据来源:国家统计局
    1.2黑色金属矿采选业
    2015年黑色金属矿采选业固定资产投资额为1366亿元,同比下滑17.8%,是近五年来投资首现负增长。因钢铁价格持续走低,铁矿石行业进入低迷期,铁矿石产量下滑7.7%,同时铁矿石进口增速明显放缓,仅增长2,2%。
     
    图表 062011-2015年黑色金属矿采业运行情况

     
     
    年份
    投资额
    (亿元)
    投资
    增速
    铁矿石产量
    (亿吨)
    铁矿石产
    量增速
    铁矿石进口量
    (亿吨)
    铁矿石进口增速
    2011
    1251
    18.4%
    8.81
    10.7%
    6.86
    3.9%
    2012
    1529
    23.7%
    9.52
    8.0%
    7.44
    8.5%
    2013
    1666
    10.4%
    10.68
    12.2%
    8.19
    10.1%
    2014
    1690
    2.6%
    11.26
    5.4%
    9.33
    13.8%
    2015
    1366
    -17.8%
    13.81
    -7.7%
    9.53
    2.2%
    数据来源:国家统计局、中国矿业工业协会
     
    图表 072011-2015年黑色金属采选业固定资产投资情况



    数据来源:国家统计局
     
    图表 082011-2015年中国铁矿石产量与进口量(单位:亿吨)




    数据来源:中国矿业工业协会
    1.3有色金属矿采选业
    2015年中国有色金属矿采选业固定资产投资额为1588亿元,同比下滑2.3%,较上年同期减少5.2%
    图表 092011-2015年有色金属矿采选业固定资产投资运行情况(单位:亿元)




    数据来源:国家统计局
    1.4 非金属矿采选业
    2015年中国非金属矿采选业固定资产投资额为2092亿元,同比增长2.1%。除非金属矿采业外,其余矿采业投资均出现负增长,主要因为我国钢铁、有色等矿产行业虽然几乎全部处于亏损状态,但是非金属矿产行业还有一定的利润空间。资本是追逐利润的,为此导致部分钢铁、有色等产业资本在结构调整中转投非金属矿产行业,直接推动非金属矿产行业产能继续扩张。
     
    图表 0102011-2015年非金属矿选业投资运行情况(单位:亿元)




    数据来源:国家统计局
    2 在煤矿行业应用
    煤矿行业既是我国的产能大户,又是耗能大户。其中,作为矿井之“肺”的主通风机耗电量约占生产电耗15%~25%。随着节能降耗成为国策,越来越多的企业寻求对其进行技术改造。由于煤矿的工艺特点,主通风机设计选型时按照矿井最大需量考虑,实际生产过程中运行效率普遍较低,部分甚至在30%以下。在传统运行方式下,无论需用风量大小,风机都以最高转速运行,系统所需风量大小一般是通过调节风门开度或增减运行电动机台数来完成,功率较大,消耗电能多;采用变频调速技术以后,通过改变电动机工作电源频率来调节系统风量,最大化地实现了节能。近几年来,地处兖州矿区范围内各类大小煤矿在将变频技术应用于矿井主通风机方面进行了许多工作,取得了不少有价值的研究成果和实践经验,具有一定的参考作用。
     
    以下以煤矿风井主通风机一拖二变频器的应用为例:
     
    长期以来,煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响,在矿用设备选型上都采用富裕系数比较大的规格型号,电动机全速运行,大马拉小车现象非常普遍,耗能十分严重。通风机作为矿井主通风设备,常远大于煤矿正常生产所需的运行功率,且所需风量是一个不断加大的过程,主通风机运行的相当长时间内均背离最佳工况点,运行效率偏低,电能浪费较为严重;另外,矿井需要风量在某些阶段也需根据生产实际情况进行相应的调节。为此,兖州矿业(集团)公司北宿煤矿开展了煤矿风井主通风机一拖二变频器应用的研究与实施。
     
    ⑴在用运行工况
     
    该矿西风井BDK60-8-№26型主通风机运行工况:风量4965m3/min,负压1841Pa,电压6300V,电流46A。根据通风机的性能曲线和风量需求,主通风机运行在小风叶+3°性能曲线上,其性能曲线所需轴功率≤250kW。根据矿井的矿用通风机检测报告,主通风机运行工况在4~5点之间,技术测定表明其所需轴功率约315.20kW,而计算的实际运行有功功率为426.64kW,每年多耗电能97.62万kWh。
     
    ⑵变频调速与液力耦合器调速比较
     
    从曲线数据看,当输出转速降低时,液力耦合器的效率比变频调速的效率下降快得多,因此变频调速的低速特性比液力耦合器要好。变频调速通过电力电子整流和脉宽调制逆变技术改变电动机电枢的电压和频率,除本身控制所需很少能量消耗保持不变外,电力电子器件的损耗基本与输出功率成正比,可有在全转速范围内保持较高效率运行。此外,液力耦合器调节需改动通风机机械部分、占地面积大、改造时间长和过程复杂、维修量较大,不利于通风机长期安全运行。通风机的机械特性具有二次方律特征,即转矩与转速二次方成正比例变化。在低速时由于流体的流速低,所以负载的转矩很小,随着电动机转速增加和流速加快,负载的转矩和功率也越来越大。从公式计算结果可看出,当被控制对象所需风量减少时,采用变频器降低通风机转速会使电动机功耗大为降低。
    ⑶方案实施
     
    根据该矿井下巷道通风系统布局和生产情况,他们通过理论分析计算及变频器选型要求,交流变频调速装置选择配套西门子PH-6-6-800无谐波高压变频器,功率800kW,输出电压6600VAC,输出电流92A,频率范围0~50Hz。
     
    具体方案是将主通风机叶片换为大风叶,原有电动机保持不变,原有电动机高压控制柜保留作为备用,变频器前端采用干式隔离整流变压器,1台变频器带动1台对旋式通风机的2台电动机。整套变频器由变压器柜、输入输出柜、控制柜和单元柜4个部分组成,每套变频器需要增设1台高压开关柜进行控制。
     
    ⑷改造效果
     
    实现了变频软启动,不增加电网的谐波污染,避免启动电流对电网的冲击;主通风机的通风量不再由调整叶轮角度或更换叶轮进行,调节范围从0~100%连续可调,可以根据生产的需要随意调节风量,减少了浪费;变频改造之后使主通风机处于适应的负荷状态运行,减少了能耗;变频改造后,主通风机在比较低的速度下运行,极大地降低了通风机工作的机械强度和电气冲击,大大延长了使用寿命;改造以后,电动机和通风机的运转速度下降,润滑条件改善,传动装置故障率下降。
    3 2011-2015年市场规模
    产能过剩短期内难以消化、煤炭价格低迷、国家能源结构调整加大对新能源支持力度,传统化石能源发展受挤压,各类新建项目审查更为严格或不予批复等因素影响,企业发展举步维艰,使得投资下滑。2015年中国低压变频器在矿业行业市场规模为2.1亿元,同比下滑12.5%。
    主要应用品牌有西门子、ABB、A-B应用居多,国产品牌如台达、汇川、英威腾等也有应用。
     
    图表 0112011-2015年低压变频器在矿业行业应用市场规模


    数据来源:中自集团研究部
    4矿业行业市场前景
    积极因素:
    优化资源开发布局,严格控制煤炭总量;根据市场需求,控制煤矿新建规模;建立煤矿退出机制,淘汰落后产能,消化过剩产能,优化煤炭生产结构;支持建设大型坑口电厂,促进煤电联营和煤电一体化发展;支持现代煤炭物流、煤炭金融等新兴产业发展;鼓励煤炭上下游协调发展,推进企业兼并重组,推动煤炭结构调整与转型升级,催生新的增长点,促进发展方式由数量、速度型向质量、效益型转变。
     
    推动煤化工行业发展,推动煤炭由燃料向原料和燃料并重转变。
     
    推进煤机装备制造业发展。提高原始创新、集成创新和消化吸收再创新能力,加快关键部件研发,攻克核心技术,增强大型成套装备制造能力和产品的可靠性;注重信息化和工业化融合,提高煤炭装备智能化水平,推进煤机装备的数字化控制、自动化生产和远程操作能力;健全产业配套体系,促进全产业链整体升级,提高我国煤机装备制造能力,促进煤炭行业向现代化、信息化发展。
     
     
    消极因素:
    市场供需严重失衡,受经济增速放缓、经济结构优化、能源结构变化、生态环境约束等因素影响,2012年以来煤炭需求增速放缓,然而近10年煤炭采选业固定资产投资大幅增加,目前现有生产能力40亿吨左右,在建规模11亿吨。与煤炭消费需求相比,煤炭产能过剩问题突出,此外煤炭进口继续保持高位,进口煤炭价格仍具有较大竞争力,对国内市场冲击很大。
     
     国家大力推行清洁能源行动,清洁能源对煤炭的替代作用明显。
     
    5 相关政策
    国家能源局发布《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》提出,全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时;到2020年,原煤入选率达到80%以上;现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克标准煤/千瓦时,电煤占煤炭消费比重提高到60%以上。
    国家能源局、环境保护部、工业和信息化部联合发布《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》,提出到2020年,大型煤炭基地煤炭生产能力占全国总生产能力的95%左右;煤炭占一次能源消费比重控制在62%以内。
    国家能源局、国家煤矿安监局联合印发《关于严格治理煤矿超能力生产的通知》和《做好2015年煤炭行业淘汰落后产能工作的通知》,旨在遏制煤炭产量无序增长,调整产业供需结构。 
    发改委发布了《关于降低燃煤发电上网电价和一般工商业用电价格的通知》指出,全国燃煤发电上网电价平均每千瓦时下调约3分钱(含税),同幅度下调一般工商业销售电价,支持燃煤电厂超低排放改造和可再生能源发展,并设立工业企业结构调整专项资金。
    工信部印发《2015年工业绿色发展专项行动实施方案》,明确到2015年底,减少煤炭消耗400万吨以上。
     
     
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