2050年にCO2排出量80%減を達成する
エネルギー・電⼒需給の全体像はどのようなものか︖（⼀財）電⼒中央研究所
社会経済研究所
2019年12⽉

2019

内容
１. 背景と論点
２. 利⽤するモデルの概略と分析の前提
３. ゼロエミッション電源の設備容量の⾒通し
４. CO2排出量80%減を達成するエネルギー・
電⼒需給の全体像
５. CO280％減の達成に向けた選択肢
６. 結論と政策的含意

2019

2

分析結果の概要(I)省エネ継続ケース
・2030年までは、需給⾒通しの省エネを実施
・2030年以降は、直近のエネルギー消費原単位の改善（年率1.3%）と同程度の省エネが継続⇒

2050年の⾮電⼒部⾨のCO2排出量が ⽬ 標 値 を 超 え る た め 、 80% 減 の
⽬標は達成されない。

⇒

CO280%減の⽬標を達成するには、再エネが最⼤規模で導⼊されたとしても、省エネの深掘りや原⼦⼒発電所の新増設が求められる。

省エネの深掘りを想定(II)CO280%減ケース
・消費原単位の改善が年率2.7%と約2倍となる
省エネの深掘りを想定
設置許可申請済の原⼦⼒発電所だけで達成するためには(II-1)CCUSケース
・3,000万t-CO2を回収し、貯留・利⽤(II-2)ゼロ成⻑ケース・国内の⽣産活動の減少（2050年に約10%の実質GDP減少）⇒

設置許可申請済の原⼦⼒発電所
だけでCO280％減を達成するには、CCUS（注）の⼤幅な活⽤、または国内⽣産活動の⼤幅な減少の⽢受が不可⽋。

（注）Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage

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成果の表出
 電気新聞（2019年4⽉15⽇付1⾯）
で紹介 電気新聞「ゼミナール」（隔週連載、2019 年 5 ⽉ 8 ⽇ 付 8 ⾯ 、 「 2050 年 にCO2排出量の80％減を達成するためには何が必要か︖」）にて詳報
https://criepi.denken.or.jp/jp/serc/den
ki/2019/190508.html
 浜潟「2050年のCO2 ⼤規模削減を実現するための経済およびエネルギー・電⼒需給の定量分析」研究資料
Y19501(2019/4)
https://criepi.denken.or.jp/jp/serc/sou
rce/Y19501.html
20194

１．背景と論点

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背景と論点
【背景】
 地球温暖化対策計画は2050年までに温室効果ガス80%減を掲げており（2016年3⽉）、パリ協定⻑期成⻑戦略懇談会は「CCUS等の新技術」活⽤を提⾔（2019年4⽉）。既存研究でもCCUSや⽔素輸⼊等、未確⽴の新技術に依拠する分析が多い。
【論点】
 再エネ・原⼦⼒等の既存ゼロエミッション技術を活⽤して、2050年にCO280％減を達成する経済、エネルギー電⼒需給の姿は︖
 原⼦⼒の新増設が無い場合に、どのような選択肢があり得、そして、その際の
影響は︖

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２．利⽤するモデルの概略と分析の前提

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本分析におけるモデル間の連携
需要

モデル連携

供給

マクロ経済モデル

電⼒需要
CO2排出量
燃料価格

エネルギー間競合モデル

発電電⼒量
発電設備

特徴

得られる結果特徴

得られる結果 計量経済モデル

 業種別⽣産額

 費⽤最⼩化 電源構成 産業連関分析

 最終エネルギー消費 地域間制約

 時系列発電量

 電⼒需要 CO2排出量制約

 出⼒制御量 CO2排出量

 運⽤制約（同期化率、負荷周波数制御等）

⻑期供給アデカシー評価モデル

 需要側のモデルでは、想定した経済・産業構造の下での電⼒需要やCO2排出量を推計し、供給側のモデルでは、これらの制約を満たすような電源構成を計算している。こうした変数をやり取りすることでモデル間の連携を取っている。
（注）本分析では、実質GDPを前提とし、また、2030年の電⼒需要等は⻑期エネルギー需給⾒通しの数値が再現されるようにしている。

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本分析の前提（マクロ経済） 2030年までの経済成⻑は、⻑期エネルギー需給⾒通し（経済産業省, 2015）
で想定されていたマクロ経済の姿（年率1.7%増）を踏襲した。
 ⾜元での経済の実⼒を⽰す我が国の潜在成⻑率は概ね0%台後半（⽇本銀⾏,
2019）で推移している。今後、⼈⼝減少が進む中で、2050年にかけての経済の実⼒は⾜元の推移を上回ることはないのではないか、との想定から、 2030年から2050年までの20年間の経済成⻑率は、年率0.5％となることを前提とした。
単位：%
1.40
1.20

実績

実質GDPの想定（兆円）

2013年

2030年

531

2040年

711

1.00

2050年

751

789

13-30年率 30-40年率 40-50年率
1.7%

0.5%

0.5%

0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
-0.20

（ 注 ） ⽇ 本 経 済 研 究 セ ン タ ー （ 2014 ） の ⻑ 期 予 測 で は 、 基 準 と な る 停 滞
シナリオで年率0.2%減、出⽣率が回復し移⺠受け⼊れを想定する成⻑ -0.40
シナリオでは同1.3%増となっており、本分析はこの中間に相当するケースである。

年度（半期）

図 2000年以降の潜在成⻑率の推移

出所︓⽇本銀⾏（2019）より作成。

2019

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本分析の前提（産業の姿）
 2030年までは、⻑期エネルギー需給⾒通しにおける実質GDP成⻑率の下、⾜元で進展するサービス化が継続すると想定した。
 2030〜50年にかけても、成⻑率は鈍化するものの、⼈⼝減少・⾼齢化を背景とした医療関連サービスの拡⼤や、技術⾰新の進む情報関連産業の成⻑等により、第三次産業の⽣産額の成⻑率は、製造業のそれを上回り、サービス業のシェア拡⼤が続くことを⾒込んだ。
単位：兆円
1000

271兆円増

800
製造業

600
135兆円増

第三次産業

400
200
0
2013

2019

2030

2040

2050

10

本分析の前提（再エネ・蓄電池・省エネ）
 再⽣可能エネルギーのコストは、他の発電⽅法で発電された電⼒と⽐較しても、2050年ではコスト⾯で競争⼒のある技術になっている可能性が指摘されていることから（IEA, 2014; Agora, 2015; 尾⽻, 2017; NREL, 2016）、
想定されうる最⼤規模の再エネが導⼊されるとした。
 蓄電池もコストの低下が近年進んでいることから（BNEF, 2017）、その傾向は今後も継続すると想定し、再⽣可能エネルギーの余剰電⼒を全て回収する
規模に導⼊が進むとした。
 省エネにより、実質GDPでみたエネルギー消費原単位が低下すると考え、これが毎年継続することを想定した。つまり、経済活動の規模が⼀定であっても、省エネが継続することで、エネルギー消費量は減少し続けることになる。

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３．ゼロエミッション電源の設備容量の⾒通し

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2050年における再エネの考え⽅○各種再エネポテンシャル試算の中で想定されうる、最⼤規模の再エネが導⼊される前提とした。
 太陽光発電（PV）︓3.56億kW
 住宅⽤等PV︓2.13億kW（環境省, 2018） 公共系等PV︓7,951万kW（環境省, 2018）
 地上設置型PV︓ 6,371万kW（尾⽻他, 2019） ⾵⼒発電︓7,500万kW
 陸上⾵⼒︓2,480万kW（尾⽻他, 2019） 洋上⾵⼒︓5,020万kW（陸上・洋上⾵⼒の合計が、⽇本⾵⼒発電協会の2050年の⽬標値、7,500万kWに⼀致するように想定） その他の再⽣可能エネルギーは、IEAのWEO2018の持続可能発展シナリオの2040年の発電量を使⽤
 ⽔⼒︓1,420億kWh（IEA, 2018） バイオマス︓750億kWh（IEA, 2018） 地熱︓280億kWh（IEA, 2018）
2019

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参考：洋上風力「促進区域」の対象となる海域（尾羽他(2019）研究資料Y19502）
 地理情報システム(GIS)を用いた分析により、再エネ海域利用法が規定する各要件(自然条件・航路への支障など)を踏まえ、「促進区域」の対象と考えられる海域面積を53,665km2と推計した。
 これを洋上風力の設備容量に換算すると3.22億kWとなり、環境省調査の導入ポテン
シャルの約2割となる。ただし、促進区域の指定にあたり、利害関係者との合意形成が必要となるため、実際に促進区域となる海域はさらに減少する。
16
14

図 「促進区域」の対象海域と環境省調査で開発可能とされた海域の比較[億kW]*1
14.13

(0.4)

(2.5)
(2.7)

設備容量[億kW]

12
10

(3.4)

8
(0.1)

6

(2.2)

利害関係者との3.22 調整に依存

420

環境省調査の⾵況マップ変更

離岸距離

年間平均⾵速AIS搭載船通⾏量

導⼊ポテンシャル

離島除外(30→22.2km)(6.5→7.0 m/s)

≧31隻/⽉ 除外

その他*2

⾯積あたり設備容量 「促進区域」の対象海域(10→6 MW/km²)「促進区域」(設備容量換算)*1 内訳は図中の左から右方向へ順に制約を加えた場合の数値を示し、制約順により変動する場合がある。
*2 海岸保全区域と在日アメリカ合衆国軍の海上訓練区域の除外を指す。

2019

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2050年における原⼦⼒発電の設備容量の考え⽅
 2019年2⽉現在の再稼働等の状況を踏まえ、各社の個別事情を考慮せず、⽇本原⼦⼒産業協会（2018）および原⼦⼒安全推進協会（2018）のデータを基にしてケース分けを実施。
 2019年2⽉現在で廃炉が選択されていない原⼦⼒発電所は、運転が継続され、原⼦炉等規制法第43条の3の32に基づく運転延⻑申請がなされると想定。
 全ての発電所で60年運転可とし、設備利⽤率は86.7%を想定。
全て60年運転可

個別発電所名④ ＋未申請も全て稼働のケース

⼤飯3・4、伊⽅3、⽞海3・4の計5基（＋⾼浜3・4、川内1・2）①＋柏崎6・7の計7基（＋東海第⼆、美浜3、⾼浜1・2）②＋泊2・3、⼤間、東通1（東北）、⼥川2、浜岡4、志賀2、島根3の計15基（＋泊1、浜岡3、敦賀2、島根2）③＋⼥川3、柏崎3・4、浜岡5、志賀1の計20基（＋柏崎1・2・5）⑤ ＋計画段階も含めて全て稼働のケース④＋東通1（東京）、東通2（東北）、
敦賀3・4、上関1・2、川内3の計27基① 2019年2⽉現在稼働中の発電所② ＋再稼働許可済③ ＋審査中は全て稼働のケース
新増設が必要とされる容量

2050年の設備容量561万kW
832万kW
1,684万kW2,178万kW3,196万kW※現在の原⼦炉等規制法では、80年運転は認められていない。仮に運転期間の⾒直しが⾏われ、80年運転が認められれば、2050年に⻘字の発電所も稼働することとなる。
2019

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ケース①〜⑤における⼀般送配電事業者のエリア別
原⼦⼒発電の設備容量（2050年）
 ケース①〜⑤（60年運転）のそれぞれについて、⼀般送配電事業者のエリア別にみた原⼦⼒発電の設備容量を積み上げたものを以下に⽰した。

2019

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４．CO2排出量80%減を達成する
エネルギー・電⼒需給の全体像

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(I)省エネ継続ケース
 基 準 と な る (I) 省 エ ネ 継 続 ケ ー ス は 、 2030 年 ま で は 需 給 ⾒ 通 し 並 み の 省 エ ネ が実施されるとした。この時、実質GDPでみた2030年までのエネルギー消費原単位の低下
は年率2.3％と、⾮常に厳しい省エネが課されている。
 下図に⽰すように、直近の20年間（1996〜2015年）における消費原単位の平均的な改善率は年率1.3%であり、2030年以降はこれが継続すると想定した。
消費原単位の変化率

3.0%
2.0%
1.0%
0.0%

年率1.3%で改善

-1.0%
-2.0%
-3.0%
-4.0%

⇒⾮電⼒部⾨の排出量が80％減の制約を超えてしまう。つまり、電⼒排出分が仮にゼロであっても排出量⽬標が達成できない。
⇒80%減の⽬標を達成するためには、さらなる省エネの深掘りが必要。
2019

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CO280％減に向けたさらなる省エネの前提
 CO280％減に向けて、2030年以降にエネルギー消費原単位の改善が年率2.7%と、省エネ継続ケースと⽐較して約2倍となる省エネの深掘りを想定した。
 例えば、（１）産業部⾨では、製造プロセスにおける電化技術の導⼊が進む（２）⺠⽣部⾨では、2050年に電化率100%に達する（３）運輸部⾨では、内燃機関⾞の効率がさらに向上するなどを考慮した。
 なお、⻑期エネルギー需給⾒通しにおける消費原単位の改善は年率2.3%であり、本分析での前提はこれをも上回っている。

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2050年の最終エネルギー消費（(II)CO280%減ケース）
 (II)CO280％減ケースでは、省エネがさらに深掘りされた結果、2050年の最終エネルギー消費は8.00EJと、13年度⽐で5.8EJ減少（42.0%減）する。
⇒ CO2の⼤規模削減には、省エネ・電化を活⽤したエネルギー消費の⼤幅な減少が必要となる。

42.0%減201920

2050年の電⼒需要（(II)CO280%減ケース）
 省エネの深掘り（年率2.7%）を想定し、CO280％減を達成した場合、2050年の電⼒需要は約1.11兆kWhとなり、2030〜50年の20年間で、683億kWh増加する。
 全体の電化率は、2030年の28.4％から、2050年には50.0%へ上昇する。
（注）図の積み上げグラフ中の数値は、各部⾨の電化率を⽰す。

7.7%

14.9%増

2.0%

51.2%

18.4%

3.5%

57.7%

21.2%

100%

31.4%

（注）運輸部⾨では、欧州諸国における政策動向を踏まえ、2050年に乗⽤⾞の新⾞販売が、電気⾃動⾞・プラグイン
ハイブリッド⾃動⾞（EV・PHV）のみになると想定した。
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2050年のCO2排出量（(II)CO280%減ケース）
 ⽬標達成に向け、⻑期エネルギー需給⾒通しを上回る省エネの深掘りにより、⼤幅にエネルギー消費が減少し、2050年の排出量は⾮電⼒部⾨で約1.82億
t-CO2、電⼒部⾨で約6,500万t-CO2となる。
 この排出規模は、基準年（2013年度⽐）に⽐べ、⾮電⼒部⾨で73.5％減、電⼒部⾨では⾮電⼒部⾨を上回る88.1%減となっている。

80%減︓2.47億t-CO2

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2050年の電源構成（(II)CO280%減ケース）
 電⼒部⾨の排出量を2050年に約6,500万t-CO2とする条件の下での電源構成を検討した。最⼤規模の再エネ導⼊ポテンシャルが実現し、出⼒制御をしないという前提の下でも、原⼦⼒発電の発電電⼒量は約2,200億kWh（設備利⽤率を86.7%と想定した場合、設備容量では約2,900万kW）必要となる。
 厳しいCO2排出量制約により、⽕⼒はLNGのみとなり、2050年の発電電⼒量は
約1,900億kWhとなる。
PV⾵⼒の出⼒制御をゼロとするため、蓄電池の⼤量導⼊を想定

ゼロエミ⽐率％84

原⼦⼒2,188億kWh
2,882万kW2019

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５．CO280％減の達成に向けた選択肢

2019

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「原⼦⼒2,900万kW」の政策的な含意
60年運転が認められた場合の原⼦⼒の設備容量との⽐較（2050年）
 (II)CO280%減ケースにおいて、必要となる原⼦⼒の設備容量は2,900万kWであり、以下の①〜⑤に沿い、60年運転が認められた場合の2050年の設備容量と⽐較を⾏う。
全て60年運転可

2050年の設備容量

基数① 2019年2⽉現在稼働中の発電所

561万kW5②＋再稼働許可済

832万kW

7③＋審査中は全て稼働のケース

1,684万kW

15＋未申請も全て稼働のケース

2,178万kW20＋計画段階も含めて全て稼働のケース

3,196万kW27④⑤

新増設が必要とされる容量

 2,900万kWという規模は、④未申請も全て稼働ケースと⑤計画段階も含めて全て稼働ケース、の間にある。
⇒未申請分も全て稼働し、かつ、約700万kW分の新増設が必要となる。
2019

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2050年以降の原⼦⼒発電の発電電⼒量/設備容量に関する考察
１．現状の設備利⽤率に留まれば、更なる新増設が必要
 設備利⽤率が86.7%と⾼い場合でも、未申請の原⼦⼒発電所がすべて稼働し、かつ、
計画段階のものが⼀部稼働する必要がある（ケース④とケース⑤の間）。仮に、設備利⽤率が現状の70%程度に留まると、ケース⑤を超える新増設の計画も必要となる。
２．新増設のための政策判断
 既存の⽴地点における増設にあたっては、準備⼯事の完了に加え、新基準に合わせた設計の⾒直しが必要であり、それに伴う設置変更許可申請の修正も必要。全国各地で同時並⾏的に⼯事を⾏えるだけの要員等を確保できるかどうかは不透明なため、2050年を射程とすると、時間的な余裕は⻑くない。
 新規の⽴地点における新設には、運開までの期間が30年程度を要する可能性がある
ことから、喫緊の判断が求められる。
３．2050年以降の設備容量の⼤幅な減少
 60年運転の場合、2050年以降、今世紀後半にかけて設備容量の⼤幅な減少が⾒込まれる（次スライド参照）ため、2050年以降の検討も重要である。
2019

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年別の原⼦⼒発電の設備容量
 本分析は2050年を射程としているが、2050年以降の原⼦⼒の設備容量を以下に⽰した。60年運転の場合、2050〜60年にかけて1,360万kW減少
することとなり、2050年以降の原⼦⼒の在り⽅についての検討も重要である。
60年運転

80年運転

2019

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新規制基準の下、設置許可申請済の原⼦⼒発電所だけでCO280%減を達成するには 仮に、新規制基準の下、設置許可申請済の原⼦⼒発電所だけが稼働している場合（ケース③に相当）、原⼦⼒の設備容量は1,684万kW以下となる。
この前提の下、CO280%減を達成するために、以下の⼆つの⽅策を想定した。
 CCUSを実施する場合
 経済と電⼒需要の⽔準を(II)CO280%減ケースと同様とし、原⼦⼒の設備容量をケース③以下とする。
 電⼒部⾨で⽯炭⽕⼒ゼロとした上で、どの程度のCO2排出量を回収
し、貯留・利⽤する必要があるか。
 ⽣産活動が停滞する場合
 原⼦⼒の設備容量をケース③以下とする想定の下、 CO2排出量の制約を満たすためには、⽣産活動がどの程度まで停滞しなければなら
ないか。

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2050年のCO2排出量と電源構成（(II-1)CCUSケース）
 設置許可申請済の原⼦⼒発電所のみでCO280%減を達成するには、2050年の電⼒部⾨から9,500万t-CO2程度の排出量を許容する必要がある。CO280%減
ケースと⽐較し、電⼒部⾨の排出量は3,000万t-CO2増加していることから、国内でのCO2排出量のうち3,000万tを回収し、貯留・利⽤することが求められる。
 3,000万t-CO2という量は、鉄鋼や化学、窯業・⼟⽯といった素材系産業からの排出分の約3分の１に相当し、⾮常に⼤規模なCCUSの実施が求められる（注）。

（ 注）CO2 の 具体的 な利 ⽤ ⽅ 法 に ついては、安 倍 ⾸ 相よ り
2019年1⽉23⽇のダボス会議にてメタネーションに関する⾔及があり、経済産業省のカーボンリサイクル協議会などでも検討が開始されているが、本分析では検討外とした。

CCUS

原⼦⼒
1,188億kWh
1,564万kW

CCUS

2019

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2050年のCO2排出量と電源構成（(II-2)ゼロ成⻑ケース）
 CCUS等の技術的なオプションが無く、設置許可申請済の原⼦⼒発電所のみ
でCO280%減を達成するには、実質GDPの⽔準が2030年以降横ばい（2030〜50年の経済成⻑率がゼロ）となるほどの⽣産活動の停滞が前提となる。このとき、2050年のCO2 排出量は、⾮電⼒部⾨で1.49億t-CO2 、電⼒部⾨で9,800万t-CO2となる。
 2050年の実質GDPの⽔準
は、CO280%減ケースの789
兆円から711兆円へと、約78兆円減少（約10%減）し、CO280%減を達成するためには、⼤きな経済的損失が⽣じる。
原⼦⼒
1,236億kWh
1,627万kW201930

６．結論と政策的含意

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結論と政策的含意（１）既存のゼロエミッション技術を活⽤し80％減を達成する姿は
 需給⾒通しを上回る省エネを⾒込み、最⼤規模の再エネや蓄電池を導⼊したとしても、原⼦⼒の新増設は不可⽋。
 2050年という射程を考えると、喫緊の判断が必要。
（２）原⼦⼒の新増設が無い場合の選択肢とその際の影響は
 CCUSを活⽤する場合、仮に、産業界からの回収や貯留・利⽤を実施すると追加的な負担が⽣じ、産業の国際競争⼒に影響が及ぶ可能性も。
 メタネーションを⼤規模に利⽤する場合、⽔素の輸⼊もしくは⽔素製造のために⽤いられるゼロエミッション電源の上積みが必要。

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参考⽂献

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参考⽂献
 尾⽻他（2017）「2050年までの太陽光発電・⾵⼒発電の将来コストに関する考察」, 電⼒中央研究所研究資料, Y17501.
 尾⽻他（2019） 「⼟地利⽤を考慮した太陽光発電および陸上⾵⼒の導⼊ポテンシャル評価」,
電⼒中央研究所研究報告, Y18003.
 尾⽻他（2019）「再エネ海域利⽤法を考慮した洋上⾵⼒発電の利⽤対象海域に関する考察」，電⼒中央研究所研究資料, Y19502.
 環境省（2013） 「平成24年度再⽣可能エネルギーに関するゾーニング基礎情報整備報告書」.
 環境省（2014） 「平成25年度再⽣可能エネルギーに関するゾーニング基礎情報整備報告書」.
 環境省（2016） 「平成27年度再⽣可能エネルギーに関するゾーニング基礎情報整備報告書」.
 環境省（2018） 「平成29年度 再⽣可能エネルギーに関するゾーニング基礎情報等の整備・公開に関する委託業務報告書」.
 ⿊沢他 (2017) 2050年に向けた⽇本のエネルギー需給検討︓TIMES-Japanを⽤いたエネルギーシステム全体分析,第36回エネルギー・資源学会研究発表会講演論⽂集.
 経済産業省（2015）「⻑期エネルギー需給⾒通し」, 原 ⼦ ⼒ 安 全 推 進 協 会 （ 2018 ） 「 原 ⼦ ⼒ 施 設 新 規 制 基 準 適 合 性 審 査 状 況 」 ,http://www.genanshin.jp/facility/map/（最終閲覧⽇2019年3⽉29⽇）.
 原⼦⼒安全・保安院（2008） 「保全プログラムを基礎とする検査の導⼊について」, 総合資源
エネルギー調査会原⼦⼒安全・保安部会検査の在り⽅に関する検討会第29回資料2-2.
 資源エネルギー庁（2012） 「これまでの議論を受けて（原⼦⼒発電所の出⼒向上の取組について）」, 総合資源エネルギー調査会第22回基本問題委員会資料5-1.
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参考⽂献
 地球環境産業技術研究機構（2016）「２℃⽬標と我が国の2050年排出削減⽬標との関係」.
 電気事業連合会（2018） 「使⽤済燃料貯蔵対策の取組強化について（「使⽤済燃料対策推進計画」）添付資料2」.
 内閣府（2018） 「国⺠経済計算年報」.
 ⽇本エネルギー経済研究所（2019） 「IEEJ Outlook 2019」.
 ⽇ 本 銀 ⾏ （ 2019 ） 「 需 給 ギ ャ ッ プ と 潜 在 成 ⻑ 率 」 , https://www.boj.or.jp/research/
research_data/gap/index.htm/ （最終閲覧⽇2019年3⽉29⽇）.
 ⽇本経済研究センター（2014） 「グローバル⻑期予測と⽇本の３つの未来」.
 ⽇本原⼦⼒産業協会（2018） 「原⼦⼒発電所の運転・建設状況」,
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