歐洲家電市場
——智能家居和智能家電（上）

文/英國索爾福德大學 紀迎春

1 引言

以歐盟家電市場為主體，主要討論當前智能家居/家電的相關發展情況。文章主要涉及以下主題：相關政策，市場狀況，智能家居和智能家電的功能、技術、互通性和市場評估，智能能源反饋系統，節能潛力，以及住宅領域的電力需求響應。

本文通過分析目前的市場狀況以及歐盟如何在智能家居/家電領域建立監管框架和基礎設施管理，來評估智能家電和智能家居技術在歐洲應用和普及。在政策方面，歐盟相關指令（如《能源效率指令》、《建筑物能效指令》）對使用智能電表有積極的促進作用。在歐盟，智能電表的推出也將為智能家電和其他智能家居產品的廣泛應用提供利益基礎（如以節能為目的）。

為了確保在智能家居環境中成功安裝和使用諸如智能家電和家庭能源管理系統，以及其他相關技術，社會和家居環境應滿足一些具體條件。智能電表的推出，智能電網的存在，暢通無阻的需求響應市場，以及高速互聯網，這些技術都是非常重要的。歐盟立法一直在采取必要的措施和步驟來助力智能能源市場的發展。通過一系列政策（如《能源效率指令》、《電力和天然氣內部市場通用規則指令》和《數字單一市場戰略》）來幫助其在能源市場中達到“智能”水平，歐盟立法也同時密切關注私營部門的技術發展和更新換代。

智能家居需要與多個代理商（如能源或互聯網提供商）進行協作才能發揮其多方面的潛力。目前，智能家居、智能城市、物聯網之類的新流行術語已經在歐盟政策文件和社會中頻繁出現。隨著智能手機和個人計算機在世界范圍內的廣泛普及，互聯網相關應用已經不只是因為工作需求，對許多發達國家來說，互聯網已經成為人們生活的基本需求。在歐盟發達國家，即使已經有了針對智能家居的解決方案，但是通過智能家居來實現多種技術的協作和發揮它們的多方面潛力，還會與眾多其他因素緊密相關。比如智能電網需要具有足夠的靈活性以容納不同用戶的需求，這種改變也依賴于智能電表的推出和廣泛應用，但目前這一點在整個歐盟還做得不夠。

智能家居市場的主要挑戰之一是智能設備之間的相互通訊經常涉及到使用眾多不同的通訊標準和協議。為了使智能設備彼此“對話”，標準化機構、政策制定者和行業協會需要協作制定統一標準。家庭中智能連接設備的普及所面臨的另一個挑戰則是用戶安裝調控這些智能設備時“自己動手做（DIY）”的心態。生產廠商需要考慮用戶的動手能力和經驗，把產品做到即插即用并擁有友好的用戶使用界面，這一點對于順利安裝、調試和使用這些設備至關重要。

隨著電力成本的上漲、技術的進步和人們生活方式的改善，以及大型消費型企業正在進入智能建筑生態系統這一事實，智能家居解決方案可作為這一生態系統整合中的附加功能，可能會使組建和運行智能家居變得更加容易。智能家居技術為信息技術中的多個領域帶來了新的商機，終端用戶可以從中受益，可以通過簡單的自動化操作，根據自己的需求調控日常生活空間來為終端用戶提供便利，降低能源消耗，節省成本，并提高家庭環境的安全性。

目前，大規模采用智能家居技術的條件已經存在，但是仍然需要采取一些必要措施才能使之成為現實。從政策制定者到電信提供商，從城市當局到能源公司，以及在智能家居生態系統中工作的多方代理商，他們需要一起共同協作和努力，使這項技術能夠發展成為一種有效的社會變革工具，而不是被視為一種新穎，或僅僅是一種創新，或最終被遺忘的短期時尚。

2 智能家居、家電的定義和重要性

通俗的講，智能家居從外表上看也只是一間普通的房子。不同的是，房子里每臺電氣設備都連接到計算機網絡系統中，使用家庭自動化，房主將不再依賴開關或其他形式的手動操作，取而代之的是每個燈泡，每臺電視甚至溫控器都可以通過計算機數據庫來進行遠程控制。這樣做的目的是為房主提供絕對的便利。住宅中的所有物品都可以使用遙控器或筆記本電腦進行操控和維護。智能設備自己知道何時打開和關閉，需要多少能量以及如何自我維護。這不僅節省了時間，同時能夠節能、節水，而且有助于保護環境。另外，全面計算機自動化的房屋可以適應個人的生活方式：它知道你早上打開燈的時間，知道你希望房屋保持的溫度，甚至知道何時為用戶打開車庫門。

智能家用電器是可以通過編程連接到中央系統的專用電器設備。智能家電可以獨立做很多事情。他們可以感覺到電路過載并可以及時關閉自己的電源；他們可以感應到供水故障并立即關閉供水閥門；他們知道冰箱何時需要除霜；知道食物要煮多長時間（有些微波爐可以讀取食物上的掃描欄并設置自己的計時器）；有些甚至可以自動讀取食物失效日期或根據成分為用戶創建食譜。智能家居最令人著迷的地方是它可以做很多你意想不到的事情，這都得益于房主可以和房屋實現即時通訊。家庭自動化每天都在變得普及，這自然會降低平均成本。盡管對有些人來說，全面自動化聽起來仍令人生畏，但未來的潮流正在迅速成為當今的主流。

2.1 智能家居的定義

英國貿易和工業部將智能家居定義為一個包含通訊網絡的住宅，這個通訊網絡可以連接關鍵的電器和服務，并允許對其進行遠程控制、監視和訪問。智能家居使用“家庭自動化”技術通過全面監視房屋，為房主提供“智能”反饋和信息。例如，智能家居的冰箱能夠對食物進行分類，建議菜單，推薦健康的替代品，以及在食物用完時訂購日常生活食品。智能家居甚至可以幫助照顧寵物和給植物澆水。智能家居通常全面配備傳感器和家庭網絡，該網絡可以協調多個智能設備和即時發電的可再生能源系統。智能家居還可以使用傳感器來降低能耗，例如在家中無人時關掉燈或切斷取暖。智能家居還可以通過檢測房屋中的異常進行自動處理或報警，在輔助生活、健康、娛樂、交流和提高家庭安全性方面也能發揮重要作用。圖1顯示了智能家居的一些智能設備，當然廚房中的智能家電也都可以連接到這個家居系統中。

圖1 智能家居的一些典型設備連接情況

2.2 智能家電在能源方面的重要性

智能家電可以幫助人們對家用電器進行遠程編程和操控，從而可以調節這些電器的能源需求來應對可再生能源（RES）電力系統的間歇不穩定特性。智能家電還可以通過促進可再生能源的進一步整合，降低能源需求和減少溫室氣體排放，從而幫助歐盟實現其氣候和減排目標。

智能家電可以實現調整電力需求，比如在系統發生電力短缺情況時（這可能是因為陰天或沒有風，太陽能板和風力發電不暢，或者是由于意外的系統故障），智能家電可以自動采取決策少用或不用電力。在某些情況下，智能電器不僅僅可以改變需求，其還可以幫助降低電力消耗，例如，當系統中的電力不足時，可通過編程指令它們在房間沒人時關掉燈，或者關閉諸如收音機之類的次要電器。這將有助于平衡調節可再生能源系統。由于技術原因，電網中的供需必須始終保持平衡。可再生能源發電量隨環境條件瞬時變化，為了保持供需平衡，智能系統或需要額外的備用發電，或自主改變電力需求——通過其自主調節功能，智能家電可以幫助自動調節能源的供需關系。

智能家電在改變住宅建筑的電力需求方面也可以發揮重要作用。住宅建筑的電力需求在2014年約占歐盟最終能源消耗的25%，預計未來幾十年電力需求將持續增長，節能將變得更加重要，這主要歸因于供暖（通過電熱泵）和運輸（電動汽車）的電氣化，以及建筑物本身變成了未來產生、消耗和儲存電力的“微型能源樞紐”。通過更及時平均分配需求并更好的與電力生產進行協調，可以避免為適應這種能源需求增長而對新基礎設施進行的投資。

圖2 信息通信技術和建筑能源關系

3 歐盟針對智能家居/家電的相關政策

從政策角度來看，與智能家居和家電相關的主要政策領域包括：信息和通信技術（ICT）領域和能源領域。在歐盟，有一些相關ICT和能源的政策用于監管和推廣智能家電和智能家居，這在某種程度上使得這兩個領域相互補充，因為強大的智能能源和智能家居市場建立在促進更高效的政策框架之上。借助ICT可以實現有效利用能源，使終端用戶和能源基礎設施之間的雙向通信暢通無阻。

3.1 信息通信政策

3.1.1 數字單一市場戰略

作為歐洲2020年戰略的一部分，歐盟委員會于2015年在數字單一市場上啟動了該戰略（SWD（2015）100最終版），該戰略旨在：

（1）在整個歐洲為消費者提供更好的數字商品和服務訪問渠道；

（2）為數字網絡和創新服務的蓬勃發展創造適當的條件和公平的競爭環境；

（3）數字經濟的增長潛力最大化。

ICT標準化對于數字單一市場內的互通性至關重要，這個戰略可以指導5G無線通信、數據驅動服務、云服務、智能運輸系統和物聯網等新技術的開發。

根據“數字單一市場”戰略，預計ICT將在三個相互關聯的領域對能源系統的效率產生影響。如圖2所示。

（1）建筑物中的ICT——以建筑物管理系統和傳感器網絡的形式；

（2）能源網格（智能電網）中的ICT——為了減少高峰需求并加強可再生能源的整合；

（3）家庭中的ICT——隨著智能電表和智能設備的推出，使消費者意識到他們的能源消耗并促進他們改變行為方式以達到節能目的。

3.1.2 歐洲千兆位網絡社會的連接策略

歐洲委員會于2016年9月通過的《歐洲千兆網絡社會連通性戰略》（COM（2016）587）提出了歐洲對未來網絡的愿望：即超高容量網絡的可用性和普及性，使產品、服務和應用得以廣泛運用到數字單一市場中。這一愿景是基于在2025年需要實現的三個主要目標而提出的。

（1）高速千兆網絡將會服務和驅動所有社會和經濟活動；

（2）5G要不間斷覆蓋所有城市地區，以及主要陸地運輸網絡；

（3）為所有歐洲家庭提供不少與100兆（Mbps）的網絡連接能力。

3.2 能源政策

3.2.1 生態設計指令

《生態設計指令》（2009/125/EC）制定有關產品對環境影響的強制性要素。這個指令是能源相關產品的生態設計要求框架。生態設計要求涵蓋產品的全生命周期，從原材料提取到產品壽命終止。這一指令的側重點是家用電器產品。具體到智能設備方面，歐盟委員會已開始通過對智能設備進行生態設計的初步研究來制定這類產品的法規。這項準備性研究是朝著能源效率，互通性和能源標識法規邁出的第一步，并有可能受到一些實施措施的約束。

3.2.2 能源標識指令

與產品能效有關的還有《能源標識指令》（2010/30/EU），該指令側重于需求方，而《生態設計指令》則側重于供應方。2015年，歐盟委員會提議對《能源標識指令》進行審查，以期通過定期調整現有標識的標稱值范圍，并重新使用早期的A至G級（而不是目前使用的模糊縮放比例，比如A+，A++，A+++）來進一步開發家用電器的能源效率（節能）潛力。

3.2.3 能源效率指令

歐盟2012年制定的能效指令（EED）（2012/27/EU）規定了一系列具有約束力的措施，以幫助歐盟在2020年之前實現其20%的能源效率目標。特別是關于智能電表的第9條款，要求成員國在應用智能電表時提供有關實際使用時間和用量的信息，第三方機構可以訪問這些信息，并放開智能電表的訪問權限。

3.2.4 歐盟建筑能效指令

《建筑能效指令》（EPBD）于2002年5月獲得通過，2010年進行了改版。該文件要求國家主管部門必須制定針對成本效益的最低能源績效要求，并至少每5年對這些要求進行一次審查。這些要求必須涵蓋暖氣、熱水、空調和大型通風系統。新建筑必須符合最低標準，并要使用高效的替代可再生能源系統。更具體而言，關于智能建筑，EPBD與內部電力市場的指導政策相一致，成員國在建造或進行重大翻修房屋建筑時應鼓勵采用智能電表系統。成員國還應鼓勵在適當情況下安裝旨在節省能源的主動控制系統，例如自動化控制和監視系統。

3.2.5 歐盟電力和天然氣市場一體化指令

歐盟關于電力和天然氣內部市場一體化的第2009/72/EC號指令和第2009/73/EC號指令強調：成員國需要通過引入智能電網、智能電表以及持續開發智能電網來鼓勵配電網絡現代化，并研發創新性的定價計算公式。這一系列的文獻要求成員國到2012年評估推出智能電表系統對市場和個人消費者的長期成本和收益。如果評估結果樂觀，那么到2020年，歐盟至少80%的用戶應配備智能電表。

3.2.6 智能電表系統投放

2 012年歐盟委員會針對部署智能電表策略（2012/148/EU）提出了建議，該建議遵循有關內部電力和天然氣市場一體化指令，并強調了數據保護和安全注意事項。該建議還提出了智能電表應滿足的常見最低功能要求。對于用戶而言，儀表應直接向用戶提供讀數，因為使用者的直接反饋對于確保需求方（消費者/用戶）的節能至關重要。

3.2.7 能源聯盟框架戰略

歐盟委員會從2015年起制定能源聯盟的戰略（COM（2015）80最終版本），預計將為消費者達成一項新協議，使能源消費者擁有可理解，易于訪問的信息和友好的用戶工具。智能技術的使用將通過控制他們的能源消耗（也有可能是自產能源）來幫助消費者獲得參與能源市場的機會。通過使消費者充分參與市場，電力需求響應被視為能源聯盟戰略的一項關鍵技術。

3.2.8 關于“需求響應”的員工工作文件

歐盟委員會2013年“需求響應”員工工作文件（SWD（2013）442）解釋了需求方參與的重要性，尤其是關于電力需求響應（注：員工工作文件SWD是一種成為法規、標準、指令之前的預備文件）。就加快住宅領域的電力需求響應而言，智能家用電器（擁有智能電表系統和儲能功能）被視為在歐洲市場上能有效采用電力需求響應的解決方案之一，因為智能電器可以即時調節能源使用。

圖3 歐盟28個成員國各自的家用電器產值

圖4 歐盟成員國對應用智能建筑準備情況

圖5 家庭，個人和經常使用互聯網的個人的互聯網訪問水平（2017）

4 智能家居在歐洲市場現狀

智能家居中的智能設備，以及與這些智能設備連接的其他設備與外部條件全部是相關聯的，例如訪問高速互聯網，靈活的能源供應商，終端用戶有電力需求響應的機會，以及智能電網通過傳統電網的快速響應。這些內部和外部設備以及環境，組成了一個完整的智能生態系統。

表1 歐盟家電企業數量，產值和GDP占比

4.1 歐盟家用電器市場

如表1所示，在2008至2017年的10年間，歐盟家電企業數量大體在3400家到3650家之間。家電行業總產值從2008年最高534.10億歐元降至2013年的436.07億歐元。2013年以后，家電市場再次穩定增長，但截至2017年還未能達到10年前的產值。家電行業在國民生產總值中的占比并不是很高，通常低于0.4%。國家間的產值比較數據如圖3所示（2014年統計數據）。顯而易見，德國在歐盟家電市場具有絕對的統治地位，其他的領跑國家有意大利、波蘭以及法國，西班牙和英國的產值也相對較高。

4.2 歐盟成員國的建筑智能準備情況

歐洲建筑性能研究所（BPIE）撰寫了一份有關歐洲是否已為智能建筑革命做好準備的報告。這份報告全面分析了如何把建筑物變得更智能，這是使智能建筑成為全球“動態參與式能源系統”的一部分的關鍵點。報告分析了諸如建筑性能、智能電表部署、動態市場、寬帶訪問、電力需求響應可用性或可再生能源訪問等指標。這份報告的結論是，盡管已經有一些成員國的智能建筑行業已經逐步成熟，比如：瑞典、芬蘭、丹麥和荷蘭，但其余成員國在解決智能建筑與智能建筑相關的問題上還有很長的路要走，如圖4所示。

4.3 歐洲互聯網訪問情況

在互聯網訪問方面，據歐盟統計局（Eurostat）稱：2017年數據顯示，絕大多數家庭都可以訪問互聯網，其中一些成員國的訪問率幾乎達到了100%。具體數據如圖5“家庭、個人和經常使用互聯網的個人的互聯網訪問水平（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聯網訪問水平。就歐盟28國總人口而言，所有歐盟人中有85%的家庭擁有互聯網訪問權限。就個人使用互聯網而言，該值也很高，在歐盟28國中總體為80%以上。在AT、BE、CY、CZ、DE、DK、EE、ES、FI、FR、IE、LU、MT、NL、SE、SK和UK，個人互聯網使用率達到或超過87%。

注：歐盟28個成員國的2個字母縮寫檢索：AT-奧地利、BE-比利時、BG-保加利亞、CY-塞浦路斯、CZ-捷克共和國、DE-德國、DK-丹麥、EE-愛沙尼亞、ES-西班牙、FI-芬蘭、FR-法國、GR-希臘、HR-克羅地亞、HU-匈牙利、IE-愛爾蘭、IT-意大利、LT-立陶宛、LU-盧森堡、LV-拉脫維亞、MT-馬耳他、NL-荷蘭、PO-波蘭、PT-葡萄牙、RO-羅馬尼亞、SE-瑞典、SI-斯洛文尼亞、SK-斯洛伐克。

圖6 歐洲的寬帶覆蓋情況（2017年）

就寬帶覆蓋而言，2017年數據顯示（圖6），所有28個歐盟成員國的平均寬帶覆蓋率為99.7%，寬帶速度超過30兆（Mbps），占81%，寬帶速度超過100 Mbps占57%。在會員國國家層面，AT、BE、CY、CZ、DE、DK、ES、HU、IE、IT、LT、LU、LV、MT、NL、PT、SI和UK的寬帶有超過80%覆蓋范圍寬帶網速超過30兆（Mbps），并且這些國家（BE、CY、DK、ES、LT、LU、LV、MT、NL和PT）的80%以上的區域有100兆（Mbps）或更高的寬帶速度。