2035年日本レポート：電力脱炭素化に向けた戦略著者
⽩⽯賢司1,2, Won Young Park1, Nikit Abhyankar1,2,Umed Paliwal1,2, Nina Khanna1, 諸富徹3, Jiang Lin1,2*,and Amol Phadke1,2*
1 ローレンス・バークレー国⽴研究所
2 カリフォルニア⼤学バークレー校
3 京都⼤学ローレンス・バークレー国立研究所•

1931年に設⽴された⽶国エネルギー省（DOE）の国⽴研究所•

エネルギー科学を含む6分野の科学研究を⾏い、16名のノーベル賞受賞者を輩出•

本研究チームは、世界の主要国を対象に、最新のデータとモデルを⽤いた電⼒部⾨におけるクリーンエネルギー統合を研究•

⽶国（2020年）、インド（2021年）、中国（2022年）、⽇本（2023年）、韓国（2023年）

3

世界的なエネルギー危機は試練かつ大きな機会である•••

⽇本は⼀次エネルギー消費量の約90％を海外からの輸⼊化⽯燃料に依存
⼀⽅、太陽光発電、⾵⼒発電、蓄電池の技術的進歩によりコストは⼤幅に低下
クリーンで安価な国産電⼒によってエネルギー安全保障を強化する新たな機会
⽇本の⼀般炭・LNGの輸⼊額（貿易統計 2022）

⽇本の⼀般炭・LNGの輸⼊価格（貿易統計 2022）

⽇本の太陽光・⾵⼒の発電単価（IRENA 2021）

発電単価 (2020年円/kWh)

輸⼊額(兆円)

CIF価格(円/GJ)

住宅向け太陽光

⼀般炭
LNG
⼀般炭
LNG

陸上⾵⼒

⼤規模太陽光本研究の問い• ⾵⼒、太陽光、蓄電池の急速なコスト低下は、再エネ導⼊においてどのような意味を持つのか？
• 電⼒需要の伸び、化⽯燃料価格、再エネや蓄電池のコストなどの将来の不確実性を考慮した上で、経済的・技術的に実現可能なクリーンエネルギー⽬標とはどういうものか？
• 迅速なクリーンエネルギーへの移⾏は、環境・経済・エネルギー安全保障について、どのようなメリットを⽣むか？

研究方法
•

最新の最適設備計画モデルと経済給電モデル
による発電、蓄電、送電に関する毎年の設備投資と毎時間の運⽤の最適化（費⽤最⼩化）•2030年にエネルギー基本計画を達成し、2035年にクリーンエネルギー90％となるような中核シナリオ（クリーンエネルギーシナリオ）の実現可能性と信頼性を検討•

本研究で、クリーンエネルギーとは直接的にCO2を排出しない電源（再エネ、原発、⽔素）と定義

クリーンエネルギーシナリオの主な仮定と感度分析
 エネルギー基本計画の電源構成（クリーンエネルギー59％やその内訳）を2030年に達成
 2035年にクリーンエネルギーを90％に引き上げ、⽯炭⽕⼒の稼働をゼロに。
 化⽯燃料価格はウクライナ侵攻以前の10年間の平均を使⽤
 ⽯炭⽕⼒、天然ガス⽕⼒は運転開始後50年間で廃炉。
 既存の原発は全て再稼働かつ20年の運転延⻑。
 コストは発電コスト検証WG等、⽇本のデータを使⽤。ただし、太陽光、⾵⼒、蓄電池はグローバルなコスト低下と技術進歩が著しいことから、⽶国国⽴再エネ研（NREL）の将来技術⾒通し（ATB）を⽇本向けに調整して使⽤。
 クリーンエネルギーから⼀つだけ仮定を変えた５つの感度分析を実施


再エネ及び蓄電池のコスト（⾼コスト、低コスト）、化⽯燃料価格（2022年⽔準）、電⼒需要、原発の稼働年数（既に認可を受けた炉以外は20年延⻑なし）

本研究から得られた主な示唆

石炭火力による発電やLNG火力の新設なくとも日本で90％クリーンで信頼性のある電力システムが構築できる
電源構成

総設備容量
蓄電池
揚⽔式⽔⼒
⽔⼒
陸上⾵⼒
洋上⾵⼒着床式

総設備容量 (GW)

発電電⼒量 (TWh/年)

洋上⾵⼒浮体式
住宅向け太陽光
⾮住宅向け太陽光
地熱
バイオマス
⽔素
原⼦⼒
液化天然ガス（LNG）⽕⼒
⽯炭⽕⼒
⽯油⽕⼒

2035年の電力システムの平均的な発電・蓄電の様子(月別)
1⽉

2⽉

3⽉

4⽉

5⽉

6⽉
出⼒抑制
蓄電池（発電）
揚⽔式⽔⼒（発電）
液化天然ガス（LNG）⽕⼒
⽔⼒
陸上⾵⼒
洋上⾵⼒着床式
洋上⾵⼒浮体式
住宅向け太陽光

7⽉

8⽉

9⽉

10⽉

11⽉

12⽉

⾮住宅向け太陽光
地熱
バイオマス
⽔素
原⼦⼒
⽯炭⽕⼒
蓄電池（蓄電）
揚⽔式⽔⼒（蓄電）系統電⼒需要2035年夏のピーク残余需要時の発電・蓄電の様子
出⼒抑制
蓄電池（発電）
揚⽔式⽔⼒（発電）
液化天然ガス（LNG）⽕⼒
⽔⼒
陸上⾵⼒
洋上⾵⼒着床式
洋上⾵⼒浮体式
住宅向け太陽光
⾮住宅向け太陽光
地熱バイオマス⽔素
原⼦⼒
⽯炭⽕⼒
蓄電池（蓄電）

8⽉5⽇

8⽉7⽇

8⽉9⽇

8⽉11⽇

揚⽔式⽔⼒（蓄電）系統電⼒需要2035年冬のピーク残余需要時の発電・蓄電の様子
出⼒抑制
蓄電池（発電）
揚⽔式⽔⼒（発電）
液化天然ガス（LNG）⽕⼒
⽔⼒
陸上⾵⼒
洋上⾵⼒着床式
洋上⾵⼒浮体式
住宅向け太陽光
⾮住宅向け太陽光
地熱バイオマス⽔素
原⼦⼒
⽯炭⽕⼒
蓄電池（蓄電）

1⽉28⽇

1⽉30⽇

2⽉1⽇

2⽉3⽇

揚⽔式⽔⼒（蓄電）系統電⼒需要

90％クリーンな電力システムの費用は現在より低下する

卸電⼒費⽤(円/kWh)

炭素の社会的費⽤（SCC）を考慮しない場合

SCCを考慮する場合

卸電⼒費⽤(円/kWh)

90％クリーンな電力システムの費用は現在より低下する

ベース（クリーンエネルギーシナリオ）
燃料費2022年⽔準シナリオ
再エネ・蓄エネ⾼コストシナリオ
再エネ・蓄エネ低コストシナリオ
⾼電化（⾼電⼒需要）シナリオ
低原⼦⼒シナリオ

発電電⼒量に占める割合(%)

各シナリオの下での2035年の電源構成
⽔⼒

10101010

10

1088

8888

洋上⾵⼒
着床式

109

10

10

10

11

8

11

12

610

洋上⾵⼒
浮体式

12

住宅向け太陽光

4

5

4

23

1
16164

26

1726
64

地熱

22
24

1
16

1
16ベース

燃料費
2022年⽔準

⽔素

161

原⼦⼒

1

液化天然ガス（LNG）⽕⼒

20

18

10

9

1010

再エネ・蓄エネ
⾼コスト

再エネ・
蓄エネ
低コスト

⾼電化
（⾼電⼒需要）低原⼦⼒

20

4バイオマス

11320
10

⾮住宅向け太陽光4120

陸上⾵⼒化石燃料の燃料費の削減が再エネ等の固定費増を上回る
地域間送電線
蓄電池
⽔⼒
陸上⾵⼒兆円/年

洋上⾵⼒着床式
洋上⾵⼒浮体式
住宅向け太陽光
⾮住宅向け太陽光
地熱バイオマス
⽔素
原⼦⼒
⽯油⽕⼒
⽯炭⽕⼒
液化天然ガス（LNG）⽕⼒

輸⼊化⽯燃料費（兆円/年）

90％クリーンな電力システムは化石燃料輸入を85％削減
し、日本のエネルギー安全保障を大幅に強化できる

⽯炭LNG

再エネ導入を加速して90％クリーンな電力システムを実現することは可能である
再エネ設備の年間平均導⼊量
年間平均導⼊量 (GW/年)の推移（期間平均）
⽇本における再エネ設備導⼊実績の単年度最⼤値(2015年度 9.7 GW)

陸上⾵⼒
洋上⾵⼒

着床式

洋上⾵⼒浮体式

住宅向け太陽光
⾮住宅向け太陽光その他の再エネ
2014年度-2019年度(実績値)

2020年-2025年

2026年-2030年

2031年-2035年

累積設備投資額（兆円）

2020年から2035年までの発電、蓄電、地域間送電に関する累積設備投資額は約38兆円（クリーンエネルギーシナリオ）

地域間送電線
蓄電池
陸上⾵⼒
洋上⾵⼒着床式
洋上⾵⼒浮体式
住宅向け太陽光
⾮住宅向け太陽光
地熱
バイオマス
⽔素

排出係数(kg-CO2/kWh)

年間CO2排出量(百万トン)

クリーンエネルギーにより電力部門のCO2排出量を92％削減できるクリーンエネルギーの導入費用を抑えるために、政策、市場、土地利用に関する障壁を取り除く必要がある• 2030年以降の中期的な政策⽬標を策定する• 2035年及びそれ以降の再エネ発電の導⼊、および⽯炭⽕⼒発電の段階的廃⽌について中期的な⽬標を設定し、政策および市場の不確定要因を減らす。
• 中期的な政策⽬標を達成できるよう、研究開発・実証（RD&D）やカーボンプライシング（炭素の価格付け）を含む⼀貫性ある政策パッケージを策定する。

• 環境外部性を緩和し、再エネ導⼊と⽯炭⽕⼒発電の段階的廃⽌を加速させる• 再エネの普及を加速させるために、フィードインプレミアム（FIP）、固定価格買取（FIT）制度やオークションを強化する。
• ⽯炭⽕⼒発電の段階的廃⽌を加速させるために炭素価格を上げる。
• カーボンプライシングによる収⼊の⼀部を、電⼒システムの脱炭素化に必要なイノベーションに関する研究開発・実証に投資する。

クリーンエネルギーの導入費用を抑えるために、政策、市場、土地利用に関する障壁を取り除く必要がある• 急速な再エネ普及を妨げる制度的、社会的な障壁を低くする• 地形および⼟地利⽤区分から⾒て適格な再⽣可能エネルギーゾーン（REZ）を設定し、許認可と再エネ導⼊の遅延を避ける。
• 送電網の整備計画に当該ゾーニングのプロセスを統合する。
• 計画段階の早期にステークホルダーの参加を得て、市⺠の意⾒を取り⼊れるとともに⽀持が得られるよう努める。

• 重点的⽀援を通じた公正なエネルギー移⾏• 地域社会や企業に対する移⾏⽀援プログラムを通して、⽯炭の段階的廃⽌による社会的、経済的な影響を低減する。
• カーボンプライシングによる収⼊の⼀部を家庭や企業に還付して光熱費を低減し、負担の削減をはかる。

クリーンエネルギーの導入費用を抑えるために、政策、市場、土地利用に関する障壁を取り除く必要がある• 電⼒システムの信頼性を確保し、運⽤⾯での柔軟性を強化し、エネルギー効率を⾼める• エネルギー貯蔵、デマンドサイドマネジメント（DSM）や施策、柔軟性のある発電などの柔軟性資源のために、市場および収益性のあるビジネスモデルを構築する。
• 基準・規制の設定や資⾦的優遇措置の導⼊を通して、費⽤対効果の⾼いエネルギー効率向上への投資を促進する。

今後のステップ• 本研究は再エネを中⼼とした技術ポートフォリオを検討したが、ディマンドレスポンスやその他の脱炭素技術を加えることで、よりコスト削減が可能• 本研究で得られた設備容量を⽤いて、LOLP、慣性⼒、最適潮流計算（OPF）、無効電⼒補償等の詳細検討• 再エネ及び電⼒需要の予測誤差の運⽤に与える影響の検討
等

強力な政策によって2035年までに90％クリーンな電力システムを実現し、様々な便益を具体化することができる

Photo credit: EPA-EFE, South China Morning Post, 4 March 2021

Questions?
kshiraishi@lbl.gov