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机械设备:巡检机器人行业分析报告

2019-08-22 09:44 性质:转载 来源:360图书馆
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电力投资重点向运维转变,智能巡检机器人市场空间广阔2018-2020 年国网系统电力巡检机器人市场空间合计477 亿元我们测算2018-2020 年变电站/配电站巡检机器人市场空间分...

电力投资重点向运维转变,智能巡检机器人市场空间广阔

2018-2020 年国网系统电力巡检机器人市场空间合计477 亿元

  我们测算2018-2020 年变电站/配电站巡检机器人市场空间分别为72/405 亿元。亿嘉和招股说明书数据显示,国家电网自2013 年开始集采变电站巡检机器人,截至2017 年保有量约1,000 台,2020 年国内110KV 及以上的变电站数量将超过3 万个,需求缺口大;2015-2017 年亿嘉和的配电站巡检机器人销量分别为50/270/448 台,呈高速增长态势。如果智能电网无人巡检推进顺利,我们测算2018-2020 年国网系统巡检机器人市场总需求约为477 亿,年均市场需求约159 亿;其中,变电站巡检机器人合计9,000 台,市场空间72 亿元;配电站巡检机器人合计8.1 万台,市场空间405 亿元。

电力投资重点从“建设”向“运维”转变

  预计2016-2020 年智能电网总投资保持高位。2010 年3 月的《国家电网智能化规划总报告(修订稿)》显示,2016-2020 年智能电网建设进入第三阶段,投资额为1,750 亿元,占电网投资比例由11.67%升至12.5%。2010 年9 月的《国家电网公司“十二五”电网智能化规划》将第二阶段投资总额调整为2,861 亿元,占比升至19.07%。2016-2017 年国网电网投资为4,964/4,854 亿元,2018 年计划投资4,989 亿元,按《规划总报告》中12.5%的比例计算,2016-2018 年智能电网投资分别为621/607/624 亿元。假设2019-2020 年电网总投资规模维持在4,900 亿元左右,我们预计2016-2020 年智能电网合计投资将达到3,076 亿元。我们认为,智能电网投资总额有望保持高位。

  智能运维将成为投资重点。国网“十二五”对电力系统固定资产投资建设高峰结束,投资重点将从“基础建设”向“运维”转变,基数庞大的电力设备的监控、维护、保养等需求都将充分释放。美国电力研究院(EPRI)和施工规范协会(CSI)的统计数据表明,在电网系统实施状态检修可以提高设备利用率2%~10%,节约检修费用25%~30%,延长设备使用寿命10%~15%。现阶段国家电网的运营管理能力已经跟不上电网发展的节奏,国家电网也必将在投资规划方面更多地向电力系统运维和管理方向倾斜。电网信息化、自动化、智能化升级必将带来更多高技术含量的电力二次设备的投资,我们预计“十三五”期间,电力系统智能巡检产品及服务市场将成为电力系统投资的重要“风口”。

  国网规划于2018-2020 年全面推广机器人运维应用。国网“十二五”智能化规划已改进变电站运行管理方式,从传统有人值班逐步向集中监控、无人值班方式转变。2015 年,中国电力科学研究院(国网直属科研单位)建立智能机器人入网检测试验室,并制定出阶段性发展目标:2018 年,开展小型化、工具化机器人应用试点,建成变电站智能机器人巡检信息管理平台;2020 年,全面推广小型化、工具化机器人,在公司系统变电运维班组内进行全面配置。

  南网自2016 年开始全面推行“机巡+人巡”运维模式。南网公司在2013 年底首个变电站智能巡检机器人投入使用后,推广应用工作开始逐步展开;2016 年,南网“十三五”部署全面推行“机巡+人巡”运维模式,指出要推广智能作业、无人机、机器人等先进技术,加快推进设备在线监测、带电检测,开展机器代替人、“互联网+”、大数据的研究应用。2018 年5 月,南方电网正式提出《智能技术在生产技术领域应用路线方案》,机器人技术有望全面应用于南网系统现场作业。

电力系统对智能化巡检机器人具备较高接受度

  智能化巡检机器人无论在技术应用和功能实现方面,还是成本控制方面都对电网巡检运维的安全性、可靠性、稳定性产生积极作用,电力系统对智能化巡检机器人具备较高接受度。

  1)电力系统安全的必然要求。电力系统是一个由众多发电、输电、变电、配电、用电设备连接而成的大系统,随着大容量、超高压、交直流混合、长距离输电工程的投入运行,系统复杂性显著提升。输电、变电、配电设备是电网稳定可靠运行的关键,努力提高电网安全运行能力、维护电力系统安全稳定成为国家能源安全的必然要求。而电力系统智能巡检是保证电力设备健康运行的必要手段,国内庞大的电网规模和输变电设备存量,以及智能电网建设对自动化、智能化设备的投资,客观上为电力设备智能巡检业务提供广阔空间。

  2)在线巡检对传统巡检模式必然转变。输电设备巡检模式大致可分为故障巡检(BM)、周期性巡检(TBM)和状态巡检(CBM)三种。由于状态巡检可以克服定期检修方式下的局限性,能够及时发现潜伏性故障,降低事故率,并通过提高检修的针对性,提高设备使用率,减少停机时间和开停机次数,延长设备使用寿命,因此随着电网规模扩大与智能化水平提高,这种预防性巡检必然替代以往传统的巡检模式。

  3)人工替代下电力系统自动化巡检的必然选择。传统的变电站、配电站房巡检主要是通过人工方式,结合检测仪器对变电设备进行简单定性的检查,该方式存在劳动强度大、检测质量差、主观因素多等缺陷。近年来,随着信息技术发展和危机监控技术在变电站、配电站房的推广使用,智能巡检机器人系统因其灵活的控制/运行方式、不受天气因素影响等优点,逐渐在无人值班或少人值守的变电站和配电站房执行巡检任务,为及时发现和消除设备缺陷,预防事故发生,确保设备安全运行发挥了一定的作用。

  4)从节约成本的角度,每台巡检机器人相当于6 个巡检人员。根据我们的调研数据,每个变电站平均巡检人员数量4 人,配置巡检机器人后每个变电站只需保留一人,每个巡检机器人服务两个变电站计算,则每台巡检机器人可节约巡检人员6 人。国家统计局数据显示,2017 年电力、煤气及水的生产和供应业就业人员平均工资约为9 万元/年。考虑到电力巡检人员属于一线人员,我们假设其平均工资为6 万元/年,则每台巡检机器人每年节约人员工资36 万元,以每台变电站巡检机器人80~110 万元采购成本计算,3 年左右即可收回成本。

AI 技术进步加快电力智能巡检机器人普及与更新换代

  AI 直接影响巡检机器人的功能和应用水平,技术进步将加快智能巡检机器人普及率与更新换代节奏。AI 技术在电力智能巡检机器人的应用主要包括:自主移动、控制与驱动、定位导航以及传感器数据采集、图像处理、语音采集与处理、专家系统分析与决策、大数据分析等方面。换言之,AI 在每一个领域的突破和发展,都会对电力智能巡检机器人核心功能、平台特性、数据运维管理、专家决策与预警等起到推动作用。具体来说:

  1)环境智能监控:环境健康是设备安全运行的基础,在出现危机的条件下,传感器控制用于调节环境的风机、灭火器、报警器、排水装置等实现环境智能监控。环境智能监控需要AI 在数据处理、模式识别、环境联动控制等方面起到重要作用。

  2)机器人即时定位与地图构建(SLAM):机器人即时定位与地图构建是机器人实现各类采集任务、运维操作的基础,而定位的精度、防跌落功能、导航避障功能都有赖于AI 算法的先进程度和可靠性。

  3)机器人控制与决策:机器人在底层伺服驱动、路径规划、任务管理等方面均有前馈控制、神经网络控制等AI 算法的应用,未来随着电力巡检机器人结构更加多样化、环境适应性提升以及任务多样化,对AI 的依赖度将不断提升。

  4)机器人数据采集与处理:AI 在视频、图像、语音等领域的不断发展,推动了电力巡检机器人在图像处理、设备音频采集与判断、传感器数据采集与处理等方面的能力逐步提升。各种深度学习算法的不断应用,将有效提升图像识别的适应性和准确性。

  5)大数据平台与专家系统:数据进入平台后,通过多维度的数据关联分析和数据挖掘等技术,结合专家系统等管理工具,进行辅助决策与判断,从而提升运维管理水平。

电力智能巡检机器人行业市场高度集中

  下游客户采购垄断地位突出。国网系统(包括后续的南网系统)在电力设备采购方面垄断地位突出,采购数量和采购金额大,因此国网系统对行业的竞争格局有一定的影响力。具体表现为:(1)国网体系制定了一套复杂的招投标体系,并通过招投标体系制定市场参与规则;(2)对集中招标的设备提出产品的技术、功能认证证书,设立准入门槛。

变电站巡检机器人市场:格局集中,亿嘉和是有力挑战者

  变电站巡检机器人行业市场格局较为集中。变电站巡检机器人行业主要参与者有6 家:山东鲁能、深圳朗驰、亿嘉和、浙江国自、浙江大立、杭州申昊。从2016 年国网室外机器人集中招标中标数量/金额来看,山东鲁能和深圳朗驰居第一梯队,市场份额均在25%以上;亿嘉和与浙江国自属于第二梯队,市场份额在16%~20%之间。2017 年亿嘉和的室外机器人中标率较低,主要是因为南网/国网浙江的客户基础尚浅。随着各省级电力公司自主采购规模扩大,亿嘉和通过研发投入与产品快速迭代,仍然是变电站巡检机器人行业有力的挑战者。

配电站巡检机器人市场:蓝海市场,亿嘉和独占鳌头

  国网江苏是配电站巡检机器人的先行试点,2015 年,亿嘉和率先在江苏实现销售,后陆续开发其他试点省份,在一定程度上开拓和引领着客户需求。亿嘉和招股说明书数据显示,2015-2017 年,公司的配电站巡检机器人销量分别为50/270/448 台,以中标金额统计的市占率分别达到79.67%92.11%77.78%;从其他参与者中标情况来看,山东鲁能于2016年开始获得订单,杭州申昊与深圳朗驰于2017 年开始获得订单。虽然竞争对手进入会加剧行业竞争,但是亿嘉和在配电站巡检机器人方面项目经验丰富,同时公司充分研究客户需求,并不断增加产品的功能模块和巡检指标,提升产品的技术门槛,使得公司的产品竞争力始终处于行业领先的地位。

竞争壁垒:技术密集+资质认证+电力专业人才+快速服务响应+资金实力

  多学科融合的技术密集型行业。智能巡检机器人产品研发综合了自动控制、智能检测、抗电磁干扰、网络通信、数据采集与处理、AI、图像处理和模式识别等多种技术,涉及数学、力学、结构学、计算机、电学、声学、光学等多个学科,属于多学科综合的技术密集型行业。产品的设计、调试以及检测还需要丰富的电力行业专有知识和产品现场实践经验。对于缺乏行业经验积累和技术沉淀的新进入者而言,具有较高的技术门槛。

  严格资质认证与过往业绩达标。电力系统运行具有高安全性和可靠性要求,入网设备的性能及可靠性尤为关键。设备入网前,需通过国家或行业第三方权威检测机构的严格认证;并经过一定时间的挂网试运行以检验合格。此外,电网客户招标对供应商的历史经营业绩和信誉度也有较高要求。对于行业新进入者来说,在较短时间内达到行业标准所要求的各项指标、满足用户的产品需求具有较大的难度。

  电力专业人才紧缺。电力设备检测、监测技术是一门实践性较强的新兴技术。技术人员在具备扎实的相关专业知识基础上,还需经相当长时间的实践经验积累,才能更好的完成理论向现实生产力的转化。目前,既精通监测技术、又熟悉电力系统知识的高端技术复合型人才较为紧缺。对于行业新进入者而言,面临着一定的人才壁垒。

  快速服务响应能力。电力涉及国计民生和社会安全,对巡检产品售后服务的及时性和有效性提出较高要求;且电力巡检产品的技术综合度和科技含量较高,要求服务人员具备高专业素质和良好沟通能力,对异常状况和需求做出快速准确的响应。对于新进入者而言,较难在短期内建立起相对完善且优质的售后服务体系,面临较高服务壁垒。

  强资金实力支撑运营与研发投入。电力系统客户的设备采购、货款结算遵循严格的预算管理制度,合同项目执行与实施主要集中于下半年,且付款审批程序相对复杂,货款回收周期较长,跨期结算较多,并需预留一定比例的质量保证金,对巡检机器人企业的资金周转造成不利影响;随着技术不断进步以及行业竞争日趋激烈,企业需要持续投入产品与技术研发,进一步加大企业的资金压力。缺乏资金积累或支持的公司将难以适应市场竞争。

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