欧洲家电市场——智能家居和智能家电（上）

文/英国索尔福德大学 纪迎春

1 引言

以欧盟家电市场为主体，主要讨论当前智能家居/家电的相关发展情况。文章主要涉及以下主题：相关政策，市场状况，智能家居和智能家电的功能、技术、互通性和市场评估，智能能源反馈系统，节能潜力，以及住宅领域的电力需求响应。

本文通过分析目前的市场状况以及欧盟如何在智能家居/家电领域建立监管框架和基础设施管理，来评估智能家电和智能家居技术在欧洲应用和普及。在政策方面，欧盟相关指令（如《能源效率指令》、《建筑物能效指令》）对使用智能电表有积极的促进作用。在欧盟，智能电表的推出也将为智能家电和其他智能家居产品的广泛应用提供利益基础（如以节能为目的）。

为了确保在智能家居环境中成功安装和使用诸如智能家电和家庭能源管理系统，以及其他相关技术，社会和家居环境应满足一些具体条件。智能电表的推出，智能电网的存在，畅通无阻的需求响应市场，以及高速互联网，这些技术都是非常重要的。欧盟立法一直在采取必要的措施和步骤来助力智能能源市场的发展。通过一系列政策（如《能源效率指令》、《电力和天然气内部市场通用规则指令》和《数字单一市场战略》）来帮助其在能源市场中达到“智能”水平，欧盟立法也同时密切关注私营部门的技术发展和更新换代。

智能家居需要与多个代理商（如能源或互联网提供商）进行协作才能发挥其多方面的潜力。目前，智能家居、智能城市、物联网之类的新流行术语已经在欧盟政策文件和社会中频繁出现。随着智能手机和个人计算机在世界范围内的广泛普及，互联网相关应用已经不只是因为工作需求，对许多发达国家来说，互联网已经成为人们生活的基本需求。在欧盟发达国家，即使已经有了针对智能家居的解决方案，但是通过智能家居来实现多种技术的协作和发挥它们的多方面潜力，还会与众多其他因素紧密相关。比如智能电网需要具有足够的灵活性以容纳不同用户的需求，这种改变也依赖于智能电表的推出和广泛应用，但目前这一点在整个欧盟还做得不够。

智能家居市场的主要挑战之一是智能设备之间的相互通讯经常涉及到使用众多不同的通讯标准和协议。为了使智能设备彼此“对话”，标准化机构、政策制定者和行业协会需要协作制定统一标准。家庭中智能连接设备的普及所面临的另一个挑战则是用户安装调控这些智能设备时“自己动手做（DIY）”的心态。生产厂商需要考虑用户的动手能力和经验，把产品做到即插即用并拥有友好的用户使用界面，这一点对于顺利安装、调试和使用这些设备至关重要。

随着电力成本的上涨、技术的进步和人们生活方式的改善，以及大型消费型企业正在进入智能建筑生态系统这一事实，智能家居解决方案可作为这一生态系统整合中的附加功能，可能会使组建和运行智能家居变得更加容易。智能家居技术为信息技术中的多个领域带来了新的商机，终端用户可以从中受益，可以通过简单的自动化操作，根据自己的需求调控日常生活空间来为终端用户提供便利，降低能源消耗，节省成本，并提高家庭环境的安全性。

目前，大规模采用智能家居技术的条件已经存在，但是仍然需要采取一些必要措施才能使之成为现实。从政策制定者到电信提供商，从城市当局到能源公司，以及在智能家居生态系统中工作的多方代理商，他们需要一起共同协作和努力，使这项技术能够发展成为一种有效的社会变革工具，而不是被视为一种新颖，或仅仅是一种创新，或最终被遗忘的短期时尚。

2 智能家居、家电的定义和重要性

通俗的讲，智能家居从外表上看也只是一间普通的房子。不同的是，房子里每台电气设备都连接到计算机网络系统中，使用家庭自动化，房主将不再依赖开关或其他形式的手动操作，取而代之的是每个灯泡，每台电视甚至温控器都可以通过计算机数据库来进行远程控制。这样做的目的是为房主提供绝对的便利。住宅中的所有物品都可以使用遥控器或笔记本电脑进行操控和维护。智能设备自己知道何时打开和关闭，需要多少能量以及如何自我维护。这不仅节省了时间，同时能够节能、节水，而且有助于保护环境。另外，全面计算机自动化的房屋可以适应个人的生活方式：它知道你早上打开灯的时间，知道你希望房屋保持的温度，甚至知道何时为用户打开车库门。

智能家用电器是可以通过编程连接到中央系统的专用电器设备。智能家电可以独立做很多事情。他们可以感觉到电路过载并可以及时关闭自己的电源；他们可以感应到供水故障并立即关闭供水阀门；他们知道冰箱何时需要除霜；知道食物要煮多长时间（有些微波炉可以读取食物上的扫描栏并设置自己的计时器）；有些甚至可以自动读取食物失效日期或根据成分为用户创建食谱。智能家居最令人着迷的地方是它可以做很多你意想不到的事情，这都得益于房主可以和房屋实现即时通讯。家庭自动化每天都在变得普及，这自然会降低平均成本。尽管对有些人来说，全面自动化听起来仍令人生畏，但未来的潮流正在迅速成为当今的主流。

2.1 智能家居的定义

英国贸易和工业部将智能家居定义为一个包含通讯网络的住宅，这个通讯网络可以连接关键的电器和服务，并允许对其进行远程控制、监视和访问。智能家居使用“家庭自动化”技术通过全面监视房屋，为房主提供“智能”反馈和信息。例如，智能家居的冰箱能够对食物进行分类，建议菜单，推荐健康的替代品，以及在食物用完时订购日常生活食品。智能家居甚至可以帮助照顾宠物和给植物浇水。智能家居通常全面配备传感器和家庭网络，该网络可以协调多个智能设备和即时发电的可再生能源系统。智能家居还可以使用传感器来降低能耗，例如在家中无人时关掉灯或切断取暖。智能家居还可以通过检测房屋中的异常进行自动处理或报警，在辅助生活、健康、娱乐、交流和提高家庭安全性方面也能发挥重要作用。图1显示了智能家居的一些智能设备，当然厨房中的智能家电也都可以连接到这个家居系统中。

图1 智能家居的一些典型设备连接情况

2.2 智能家电在能源方面的重要性

智能家电可以帮助人们对家用电器进行远程编程和操控，从而可以调节这些电器的能源需求来应对可再生能源（RES）电力系统的间歇不稳定特性。智能家电还可以通过促进可再生能源的进一步整合，降低能源需求和减少温室气体排放，从而帮助欧盟实现其气候和减排目标。

智能家电可以实现调整电力需求，比如在系统发生电力短缺情况时（这可能是因为阴天或没有风，太阳能板和风力发电不畅，或者是由于意外的系统故障），智能家电可以自动采取决策少用或不用电力。在某些情况下，智能电器不仅仅可以改变需求，其还可以帮助降低电力消耗，例如，当系统中的电力不足时，可通过编程指令它们在房间没人时关掉灯，或者关闭诸如收音机之类的次要电器。这将有助于平衡调节可再生能源系统。由于技术原因，电网中的供需必须始终保持平衡。可再生能源发电量随环境条件瞬时变化，为了保持供需平衡，智能系统或需要额外的备用发电，或自主改变电力需求——通过其自主调节功能，智能家电可以帮助自动调节能源的供需关系。

智能家电在改变住宅建筑的电力需求方面也可以发挥重要作用。住宅建筑的电力需求在2014年约占欧盟最终能源消耗的25%，预计未来几十年电力需求将持续增长，节能将变得更加重要，这主要归因于供暖（通过电热泵）和运输（电动汽车）的电气化，以及建筑物本身变成了未来产生、消耗和储存电力的“微型能源枢纽”。通过更及时平均分配需求并更好的与电力生产进行协调，可以避免为适应这种能源需求增长而对新基础设施进行的投资。

图2 信息通信技术和建筑能源关系

3 欧盟针对智能家居/家电的相关政策

从政策角度来看，与智能家居和家电相关的主要政策领域包括：信息和通信技术（ICT）领域和能源领域。在欧盟，有一些相关ICT和能源的政策用于监管和推广智能家电和智能家居，这在某种程度上使得这两个领域相互补充，因为强大的智能能源和智能家居市场建立在促进更高效的政策框架之上。借助ICT可以实现有效利用能源，使终端用户和能源基础设施之间的双向通信畅通无阻。

3.1 信息通信政策

3.1.1 数字单一市场战略

作为欧洲2020年战略的一部分，欧盟委员会于2015年在数字单一市场上启动了该战略（SWD（2015）100最终版），该战略旨在：

（1）在整个欧洲为消费者提供更好的数字商品和服务访问渠道；

（2）为数字网络和创新服务的蓬勃发展创造适当的条件和公平的竞争环境；

（3）数字经济的增长潜力最大化。

ICT标准化对于数字单一市场内的互通性至关重要，这个战略可以指导5G无线通信、数据驱动服务、云服务、智能运输系统和物联网等新技术的开发。

根据“数字单一市场”战略，预计ICT将在三个相互关联的领域对能源系统的效率产生影响。如图2所示。

（1）建筑物中的ICT——以建筑物管理系统和传感器网络的形式；

（2）能源网格（智能电网）中的ICT——为了减少高峰需求并加强可再生能源的整合；

（3）家庭中的ICT——随着智能电表和智能设备的推出，使消费者意识到他们的能源消耗并促进他们改变行为方式以达到节能目的。

3.1.2 欧洲千兆位网络社会的连接策略

欧洲委员会于2016年9月通过的《欧洲千兆网络社会连通性战略》（COM（2016）587）提出了欧洲对未来网络的愿望：即超高容量网络的可用性和普及性，使产品、服务和应用得以广泛运用到数字单一市场中。这一愿景是基于在2025年需要实现的三个主要目标而提出的。

（1）高速千兆网络将会服务和驱动所有社会和经济活动；

（2）5G要不间断覆盖所有城市地区，以及主要陆地运输网络；

（3）为所有欧洲家庭提供不少与100兆（Mbps）的网络连接能力。

3.2 能源政策

3.2.1 生态设计指令

《生态设计指令》（2009/125/EC）制定有关产品对环境影响的强制性要素。这个指令是能源相关产品的生态设计要求框架。生态设计要求涵盖产品的全生命周期，从原材料提取到产品寿命终止。这一指令的侧重点是家用电器产品。具体到智能设备方面，欧盟委员会已开始通过对智能设备进行生态设计的初步研究来制定这类产品的法规。这项准备性研究是朝着能源效率，互通性和能源标识法规迈出的第一步，并有可能受到一些实施措施的约束。

3.2.2 能源标识指令

与产品能效有关的还有《能源标识指令》（2010/30/EU），该指令侧重于需求方，而《生态设计指令》则侧重于供应方。2015年，欧盟委员会提议对《能源标识指令》进行审查，以期通过定期调整现有标识的标称值范围，并重新使用早期的A至G级（而不是目前使用的模糊缩放比例，比如A+，A++，A+++）来进一步开发家用电器的能源效率（节能）潜力。

3.2.3 能源效率指令

欧盟2012年制定的能效指令（EED）（2012/27/EU）规定了一系列具有约束力的措施，以帮助欧盟在2020年之前实现其20%的能源效率目标。特别是关于智能电表的第9条款，要求成员国在应用智能电表时提供有关实际使用时间和用量的信息，第三方机构可以访问这些信息，并放开智能电表的访问权限。

3.2.4 欧盟建筑能效指令

《建筑能效指令》（EPBD）于2002年5月获得通过，2010年进行了改版。该文件要求国家主管部门必须制定针对成本效益的最低能源绩效要求，并至少每5年对这些要求进行一次审查。这些要求必须涵盖暖气、热水、空调和大型通风系统。新建筑必须符合最低标准，并要使用高效的替代可再生能源系统。更具体而言，关于智能建筑，EPBD与内部电力市场的指导政策相一致，成员国在建造或进行重大翻修房屋建筑时应鼓励采用智能电表系统。成员国还应鼓励在适当情况下安装旨在节省能源的主动控制系统，例如自动化控制和监视系统。

3.2.5 欧盟电力和天然气市场一体化指令

欧盟关于电力和天然气内部市场一体化的第2009/72/EC号指令和第2009/73/EC号指令强调：成员国需要通过引入智能电网、智能电表以及持续开发智能电网来鼓励配电网络现代化，并研发创新性的定价计算公式。这一系列的文献要求成员国到2012年评估推出智能电表系统对市场和个人消费者的长期成本和收益。如果评估结果乐观，那么到2020年，欧盟至少80%的用户应配备智能电表。

3.2.6 智能电表系统投放

2 012年欧盟委员会针对部署智能电表策略（2012/148/EU）提出了建议，该建议遵循有关内部电力和天然气市场一体化指令，并强调了数据保护和安全注意事项。该建议还提出了智能电表应满足的常见最低功能要求。对于用户而言，仪表应直接向用户提供读数，因为使用者的直接反馈对于确保需求方（消费者/用户）的节能至关重要。

3.2.7 能源联盟框架战略

欧盟委员会从2015年起制定能源联盟的战略（COM（2015）80最终版本），预计将为消费者达成一项新协议，使能源消费者拥有可理解，易于访问的信息和友好的用户工具。智能技术的使用将通过控制他们的能源消耗（也有可能是自产能源）来帮助消费者获得参与能源市场的机会。通过使消费者充分参与市场，电力需求响应被视为能源联盟战略的一项关键技术。

3.2.8 关于“需求响应”的员工工作文件

欧盟委员会2013年“需求响应”员工工作文件（SWD（2013）442）解释了需求方参与的重要性，尤其是关于电力需求响应（注：员工工作文件SWD是一种成为法规、标准、指令之前的预备文件）。就加快住宅领域的电力需求响应而言，智能家用电器（拥有智能电表系统和储能功能）被视为在欧洲市场上能有效采用电力需求响应的解决方案之一，因为智能电器可以即时调节能源使用。

图3 欧盟28个成员国各自的家用电器产值

图4 欧盟成员国对应用智能建筑准备情况

图5 家庭，个人和经常使用互联网的个人的互联网访问水平（2017）

4 智能家居在欧洲市场现状

智能家居中的智能设备，以及与这些智能设备连接的其他设备与外部条件全部是相关联的，例如访问高速互联网，灵活的能源供应商，终端用户有电力需求响应的机会，以及智能电网通过传统电网的快速响应。这些内部和外部设备以及环境，组成了一个完整的智能生态系统。

表1 欧盟家电企业数量，产值和GDP占比

4.1 欧盟家用电器市场

如表1所示，在2008至2017年的10年间，欧盟家电企业数量大体在3400家到3650家之间。家电行业总产值从2008年最高534.10亿欧元降至2013年的436.07亿欧元。2013年以后，家电市场再次稳定增长，但截至2017年还未能达到10年前的产值。家电行业在国民生产总值中的占比并不是很高，通常低于0.4%。国家间的产值比较数据如图3所示（2014年统计数据）。显而易见，德国在欧盟家电市场具有绝对的统治地位，其他的领跑国家有意大利、波兰以及法国，西班牙和英国的产值也相对较高。

4.2 欧盟成员国的建筑智能准备情况

欧洲建筑性能研究所（BPIE）撰写了一份有关欧洲是否已为智能建筑革命做好准备的报告。这份报告全面分析了如何把建筑物变得更智能，这是使智能建筑成为全球“动态参与式能源系统”的一部分的关键点。报告分析了诸如建筑性能、智能电表部署、动态市场、宽带访问、电力需求响应可用性或可再生能源访问等指标。这份报告的结论是，尽管已经有一些成员国的智能建筑行业已经逐步成熟，比如：瑞典、芬兰、丹麦和荷兰，但其余成员国在解决智能建筑与智能建筑相关的问题上还有很长的路要走，如图4所示。

4.3 欧洲互联网访问情况

在互联网访问方面，据欧盟统计局（Eurostat）称：2017年数据显示，绝大多数家庭都可以访问互联网，其中一些成员国的访问率几乎达到了100%。具体数据如图5“家庭、个人和经常使用互联网的个人的互联网访问水平（2017年）”所示，如AT、BE、CZ、DE、DK、EE、ES、FI、FR、HU、IE、LU、MT、NL、PL、SE、SK和UK有80%或以上的家庭中都具有一定程度的互联网访问水平。就欧盟28国总人口而言，所有欧盟人中有85%的家庭拥有互联网访问权限。就个人使用互联网而言，该值也很高，在欧盟28国中总体为80%以上。在AT、BE、CY、CZ、DE、DK、EE、ES、FI、FR、IE、LU、MT、NL、SE、SK和UK，个人互联网使用率达到或超过87%。

注：欧盟28个成员国的2个字母缩写检索：AT-奥地利、BE-比利时、BG-保加利亚、CY-塞浦路斯、CZ-捷克共和国、DE-德国、DK-丹麦、EE-爱沙尼亚、ES-西班牙、FI-芬兰、FR-法国、GR-希腊、HR-克罗地亚、HU-匈牙利、IE-爱尔兰、IT-意大利、LT-立陶宛、LU-卢森堡、LV-拉脱维亚、MT-马耳他、NL-荷兰、PO-波兰、PT-葡萄牙、RO-罗马尼亚、SE-瑞典、SI-斯洛文尼亚、SK-斯洛伐克。

图6 欧洲的宽带覆盖情况（2017年）

就宽带覆盖而言，2017年数据显示（图6），所有28个欧盟成员国的平均宽带覆盖率为99.7%，宽带速度超过30兆（Mbps），占81%，宽带速度超过100 Mbps占57%。在会员国国家层面，AT、BE、CY、CZ、DE、DK、ES、HU、IE、IT、LT、LU、LV、MT、NL、PT、SI和UK的宽带有超过80%覆盖范围宽带网速超过30兆（Mbps），并且这些国家（BE、CY、DK、ES、LT、LU、LV、MT、NL和PT）的80%以上的区域有100兆（Mbps）或更高的宽带速度。