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アジア・太平洋地域における環境とエネルギーに関する分析モデルの開発
Development of an Analytical Model for the Environment and Energy
in the Asia-Pacific Region
松井
長田

紘一

安岡
守川

賢一

(Ken-ichi Matsui)*(Kouichi Osada)‡

理恵子

伸一

武井

中澤

(Rieko Yasuoka)‡(Shin-ichi Morikawa)¶

満男

康晴
平木

西岡

(Mitsuo Takei）†(Yasuharu Nakazawa)‡
忠男

弘雅(Tadao Hiraki)§(Hiromasa Nishioka)¶

要約 近年のアジア地域の経済成長は極めて高く，工業化の進展，民生の向上，モータリゼーシ
ョンの進展を背景にエネルギー需要が急増している．一方で，中国は石油の純輸入国となり，インドネシア，マレーシアなどの石油生産も停滞しており，アジア域内のエネルギー需給はタイト
化し，中東への依存度が急速に高まる方向にある．また，エネルギー消費の増大に伴って，環境問題が深刻化している．このような状況を背景に大阪で開催された APEC 首脳会議では，エネル
ギー分野における各国間の協調の重要性が唱えられた．原子力発電の分野においては，韓国，台湾が日本に次ぐ原子力発電国となっているが，更に，中国が 21 世紀の比較的早い時期に，３億５千万ｋｗの発電能力を確保するという計画を発表している．そのほかにもインドネシア，タイ等
が原子力発電所の建設を検討している．
本研究は，このような状況を背景に，既存のエネルギー需給モデルとして既に定評のあるエド
モンド・ライリーモデル，グリーンモデル，ＭＡＲＫＡＬ等のモデルの長所を取り入れつつ，原子力発電を含む一次エネルギーの供給量のアベイラビリティー，精製装置建設計画等に基づく二次エネルギーの供給量の変化等が，アジア・太平洋地域における環境とエネルギーにどのような影響を与えるかを分析できるモデルを開発したものである．
キーワード

アジア太平洋，最適化モデル，エネルギー，環境，原子力

Abstract
The demand for energy in the Asian region is increasing rapidly accompanying theextremely high rate of economic growth, development of industry, improved standard of living and the
propagation of motor vehicle use in recent years. On the other hand, China has become an exclusive
petroleum importing country, while petroleum production in Indonesia, Malaysia and other oilproducing countries in the region has become stagnant. Thus, the balance between energy supply anddemand within the Asian region has become increasingly tight, resulting in a rapidly growing trend
towards higher dependency on Middle Eastern oil. In addition, accompanying this increase in energy
consumption, problems affecting the environment are becoming increasingly serious. In view of thesecircumstances, the importance of cooperation between each country in the field of energy was strongly
advocated the meeting of APEC leaders held in Osaka. In the field of nuclear power generation,although South Korea and Taiwan already generate energy by nuclear power on a scale only second to
Japan in the region, China has also drafted plans for securing a power generation capacity of 350
million kilowatts relatively soon after the turn of the century. Other countries, including Indonesia
and Thailand, are also studying the construction of nuclear power plants.
This research involves the development of a model that is able to analyze what types of effects theavailability of primary energy supplies, including nuclear power generation, and changes in secondary
energy supplies, based on refinery construction projects and so forth, will have on the environment
and energy balance in the Asia-Pacific region, while incorporating the merits of existing and provenenergy supply and demand models such as the Edmond-Riley model, Green Model and Markal model,* 龍谷大学 国際文化学部† 名古屋経済大学
経済学部
‡
（株）
エス・アール・シー§（株）
原子力安全システム研究所

名誉教授

社会システム研究所
現 関西電力（株）本店 人材活性化室¶（株）
原子力安全システム研究所 社会システム研究所

71

in view of the present situation in this region as described above.
Keywords

Asia-Pacific region, optimization model, energy, environment, nuclear power

既存モデルの調査

1.

12 部門，７地域からなる中期，一般均衡モデル
で，エネルギー以外の産品も取扱っており，グローバルな CO2 排出量抑制の費用推定を第１の目的

本研究では，はじめに既存のモデルについて調査した．エネルギーと環境の問題を分析するモデルは，としている．

一般に計量経済モデル，最適化モデル，均衡型モデ
ルなどに分類できる．また，対象とする地域に着目

次に日本で開発されたモデルについて見ると次のして分けると，国内モデルとグローバルモデルに分ようになる．

類できる．一般に国内モデルは輸出入は与件とし，①

後藤モデル（1991，1993）

国内的な環境制約の下でその影響分析，対抗手段の長期を対象とした一般均衡理論の枠組みによって評価を行う．一方，グローバルモデルでは，グロー構築された国内モデルであり，最適化モデルを使

バルな環境制約が各地域に及ぼすマクロ経済的影響を推定するものから，より複雑な相互波及効果や技用している．
②

EPA（経済企画庁）モデル（筑井，1991）

術移転などが組み入れられているものまで，様々な経済成長論におけるターンパイク理論に立脚したものが開発されている．これまでに開発された主要

長期国内モデルであり，種々の環境制約下におけなエネルギーと環境の関係を取扱ったモデルには以る最適経路がシミュレートされる産業連関モデル

下のようなものがある．
はじめに外国で開発されたモデルについて見るとである．
電中研モデル（山地 1991，永田 1991，他）③

次のようになる．

エネルギー価格上昇が与える影響を，直接的な影①

響と間接的な影響を含めて，計量経済学的に推定

Nordhaus and Yohe（1984）
地域毎の資源制約と交易を扱っている最適化モデ

された関係によって将来予測を行う中期国内計量

ルであり，エネルギー資源は化石，非化石の２種類に簡略化されている．
②

経済モデルである．
④（財）エネルギー経済研究所モデル（伊藤，1991）

Edmonds and Reilly（1983）

エネルギー価格上昇によるマクロ経済への影響を推定されたエネルギー供給関数と簡略化されたマシミュレートする比較的小規模な計量経済モデル

クロ経済部門および民生部門モデルから派生需要が原型である．

として定義されるエネルギー需給関数を，価格を⑤

伴モデル（1991）

媒介としてリンクしている部分均衡モデルであエネルギー価格上昇が誘発する生産要素間の代替

る．

および技術進歩等の役割にウェイトを置いた一般③

Jorgenson and Wilcoxen（1990）
産業連関分析を骨格とする多部門一般均衡型のモ

均衡モデルである．
⑥

森モデル（1990）

デルであり，各産業および民生部門の環境規制へ

２次エネルギーごとに需要曲線の特性と相互関係の対応を定式化している一国モデルである．

を計量経済的に推定し，体系化したもので，モデ④Manne and Richels（1990,1991）

経済成長論の枠組みを持つ一般均衡型最適化モデ

ルが簡素化されていることが特徴である．
CRC 総合研究所モデル（山崎 1991）⑦

ルであり，世界を石油の貿易を含む 12 地域に分

一般的な中規模マクロ計量経済モデルであり，構割し，全期間の効用最大化を行うモデルである．

造方程式 52 本，定義式 62 本からなる．

⑤

OECD GREEN(Burniaux et al.1991,Hoeller andWallin,1991)⑧

黒田・新保モデル（1993）
動態的な投資と資本蓄積過程を新古典派最適成長

デル

モデルタイプと計算期間
有

有

世界を12地域に分割した 抽象化された再生可 全世界で2000年までに排出量を1990年レベルで安定化
動学的一般均衡モデル．1 能エネルギー次エネルギー4種，2次エ 化石燃料のクリーン 2000年 $221
ネルギー2種，完全な貿易 技術（MIT改良中） 2005年 $259
2010年 $1
リンクを持つ，交易条件
変化の影響も考慮される．

新エネ・省エネ技術 C O 2 削 減 シ ナ リ オ と ケ ー ス 税の還元
スタディ（税率等）の取り扱い
q標準；課徴金，排出許可無し（2100年まで計算）
w排出許可需給均衡；課徴金と排出許可e課徴金；課徴金のみ
r太陽エネルギー促進，省
エネ技術促進モデルの概要既存のエネルギーモデルの比較

エネルギーの変換，輸送， 新エネ；地熱，太陽，最終エネルギー需要伸率（年） 無貯蔵，利用，排出物制御 海洋，風力，ごみ発 90〜2000 1.9％
等に係る技術を300種にわ 電等を詳細に表現． 90〜2010 1.7％
90〜2030 1.3％
たり詳細に表現したモデ 最大導入量は外生
ル．CO 2 ，SO X ，NO X の環 省エネ；効率向上を CO 2ペナルティ
境への排出量と経済性両 技術別に外生設定． q無し
面から技術ベストミック コジェネ，ヒートポ w9900円／t-c
ンプ等もオプション e15600円／t-c
1988〜2032 スを分析
可能
（1期5年）〜2050

均衡型

４ FUGIモデル
そ （1991）の他
世界 大西 昭モ 創価大学
デ
ル

加藤和彦，
村田晃伸
工技院電総研

計量経済

世界各地域のマクロ経済 シナリオの中でオイ 2000年までに排出量を1990年
モデルは貿易マトリクス ルショック時の省エ レベルに安定化でリンクされ，エネルギ ネ開発パラメータを A；炭素税10％，設備投資−5％
ー資源制約，CO2排出量制 設定
B；研究開発，技術協力
C；炭素税5％＋B
約等のシナリオのもとで均衡解が求められる．
X；炭素税 石油100％，石
（77年モデル；15地域）
炭120％，天然ガス80％
1991年30％課税
1990〜2000
1992年残りの70％課税

３ MARKALモデル 最適化（1994）

２ OECD（1992）／GREEN

世界9地域からなり，エネ バイオマス
ルギーの交易が取り扱え ソーラーる. 1次エネルギー7種類，
2次4種類．関数としてロ
ジスティック曲線が使わ
山地憲治
電力中央研究所 1975〜2000 れている.
（2100年）

１ エドモンドライリー 均衡型モデル（1991）

モ

表1

目的関数＝システム
コスト＋排出量×ペナルティ
現在価値換算（6％）
S O X， N O X排 出 量
2 0 0 0 年以降安定化
CO2回収発電含まず
2 0 0 0 年迄の設備容
量は現在計画で固定

省エネ投資効果のモデル化，消費関数の精緻化が必要

課題・備考等72

デル

藤井康正（1992） 最適化

日本エネルギー経済研究所

1988〜2010

伊藤浩吉（1988） 計量経済５ 山地憲治（1990） 計量経済国
内中期
電力中央研究所 1988〜2005

東京大学

世界36地域からなり，先 技術進歩はフェーズ2 世界エネルギー価格20％上昇
先進9カ国炭素税導入
進国は30の部門からなる． で取り込む予定
短期的な経済予測に期待できる．

工学的なデータに基づいた手法が特徴

エネルギー技術戦の代替戦略や長期エネ
ルギー戦略には規模が大きすぎる．

短期的な諸々のマ
クロ経済変数の予測や環境税導入の影響推定に適応課題・備考等

一般的なマクロ経済モデ
ルに簡略なエネルギーモ
デルを連結してエネルギ
ー価格や省エネ投資の影
響をモデル化

2000年に排出量を1989年レベルに安定化q基準（無税）wケース1（1995〜）
石炭50％，石油40％，LNG30％
eケース1（1995〜）
石炭100％，石油80％，LNG60％

有省エネ対策の効
果，産業構造調整の効果，技術革新の考慮等の検討が必要

世 界 エ ネ ル ギ ー モ デ ル ， 57種類の省エネ技術 2005年に排出量を1988年レ 有無 補助金の効果，国
際的な産業構造調
多部門モデル，エネルギ 燃料転換技術への補 ベルに安定化
双方 整の効果，新技術
ー間競合モデル，9地域モ 助金による設備投資 1990年から税金を導入
デルからなる中期経済予
1990年4,000円／c-t
や自然エネルギー
測モデル．産業13部門，
毎年4,000円ずつ増加
可能 の検討が必要
エネルギー10種類，
2005年64,000円

無無新エネ・省エネ技術 C O 2 削 減 シ ナ リ オ と ケ ー ス 税の還元
スタディ（税率等）の取り扱い

世 界 を 1 0 地 域 に 分 割 し ， 非化石燃料；水力， IPCCエネルギー需要シナリオ
炭素課税
海洋処理
地域間のエネルギー貿易 地熱，森林バイオ，
q$100／t-c一定無し
等を明示的に考慮し，シ 太陽光，風力無し
ナリオの下で，各種CO2 対 CO2 分離・回収・処 w$200／t-c一定策技術の包括的な可能性 理技術
e$050／t-c増加
無し
無し
輸送・総合システム r$100／t-c増加
1990〜2050 をみることができる．
t$100／t-c増加有り
技術（1期10年）IUJ-TSUKUBA-FAIS 計量経済モデル（1991）
宍戸駿太郎
国際大学
1990〜2000

稲葉和平
日本経済新聞社

モデルの概要既存のエネルギーモデルの比較（続き）

世界9地域からなり，貿易 技術進歩のパラメー 2000年までに排出量を1990年
レベルに安定化
取引が内生化されている． タはなし
短期的なマクロ経済の予
課税率 91年100％，測や環境税導入の影響推〜1996 前年比35％上昇
定に活用される．
〜2001 前年比20％上昇
1990〜2010〜2010 前年比08％上昇

モデルタイプと計算期間

日 経 長 期 マ ク ロ 計量経済モデル（1991）

モ

表1

73

デ

ル

モデルの概要新エネ・省エネ技術 C O 2 削 減 シ ナ リ オ と ケ ー ス 税の還元
スタディ（税率等）の取り扱い

既存のエネルギーモデルの比較（続き）

ボトムアッ エネルギー価格の変化に 現在実用化されてい q技術変更なし
プ
より技術代替が生じる現 る省エネ技術（100 w技術選択有り
e炭素税（3万円／t）
象を中心にして，エネル 種類以上）
re＋投資回収期間延長
ギー消費の変化を積み上t炭素税（3千円／t）
げ方式により推定する．
1985〜2010 対象分野20，対象燃料30＋補助金

AIM（1994）／JAPAN

動態化された産業連関の計 ・省エネ率はヒアリ 0標準（ヒアリングの省エネ）
q生産削減
画モデルで，計画期間中のングから設定w家計省エネ（消費削減）
消費のフローを最大化する
e家計・産業省エネ
消費ターンパイクモデル（オイルショック時の省エネ）
産業22部門
1989〜2010 EPA（経企庁）モデル

金沢大学

亜細亜大

筑井甚吉（1991） 最適化
産業連関

詳細なエネルギー部門を持 ・地熱、ごみ発電等 基準ケース
つ動態的市場均衡モデル． ・新技術（太陽エネ q省エネルギー技術付加
1次エネルギー6種，ルギー等）外生条件 w排出量を1990水準に抑制
2次エネルギー9種，・部門別省エネ技術 e q＋w
需要部門＝産業14＋民生の設定
環境庁中間報告では2010
1990〜2040 の中期を計算（1994）

６ 後藤則行（1991） 最適化
国
均衡型
内
1期＝5年
長
期

国立環境研究所

1990〜2010

2000年に排出量を1990年レベルに安定化
q課徴金なし
w課徴金50％（財源を全額
省エネ投資）
ewの3倍の省エネ投資義務（2000年約17,000円）

CRC総合研究所

山崎茂樹（1991） 計量経済
一般的なマクロ経済モデ
ルにエネルギー価格と省エネ投資の影響を反映できるように改良し，課徴金の効果と税収の省エネへの還元効果を分析

有有有エネルギー価格により要 新エネルギーは外生 2000年に排出量を1990年レベ 有ルに安定化
素代替や技術進歩を決定
石炭30％，石油24％，
する産業モデルと動学的
LNG16％
な最適行動を決定する消課税（約9,000円；1995年）
費需要モデルを中心とし1991〜2000 たマクロ計量モデル

モデルタイプと計算期間

金美（1991） 計量経済

大阪大

伴

モ

表1

このモデルは5年に1回使用される

経済審議会「2010年
への選択」で使用

マクロ経済的なロスは推定できな
い．社会的コストは考慮していな
い．対象技術が包括的でない．

省エネ投資効果についての技術的裏付け，エネルギー
多消費産業の想定の整合性についての検討が必要価格効果についての技術的裏付けの検討が必要

課題・備考等74

75

理論の枠組みの中に入れた一般均衡モデルであ10 種類程度であるが，本モデルはより細かくり，想定された定常状態への最適経路を見い出す．

分けている．更に，原子力を他のエネルギーと競合する一項目として扱っており，原子力による化

以上のモデルを比較する形でまとめたものが，表石燃料使用量の低減，環境負荷の減少といった影響を把握できるようにしている．また，これらエ１である．

ネルギーの供給，転換，需要量を明確に表示でき
る．

モデルの概要2.

次にこの研究で開発したモデルの概要について記（3）エネルギー輸送

述する．このモデルは，世界的に活用されているエネルギー輸送を扱えるモデルは少ないが，本モ「MARKAL」「Edmonds Reilly（以下 ER モデルと略

デルでは，アジア・太平洋地域の地域割りにおけす）」「GREEN」の考え方を取入れた最適計算手法

る輸出地から輸入地へのエネルギーの輸送量が，による世界エネルギー需給モデルである．

エネルギー源毎に明確に表示できる．これにより本モデルの特色は以下のとおりである．

石油製品貿易などの実態をふまえたエネルギー需
給構造の予測が可能となる．

（1）地域分割
世界を APEC 諸国を中心に表 2 に示すように 24 地
域に分割した．既存の主なモデルの地域数は，（4）計算期間

10 地域前後であるが，本モデルは APEC 諸国を計算期間は，中期モデルでは 2010 年頃までが大中心に 24 地域に分割したことで，個々の APEC半であり，長期モデルでも 2050 年程度までのも諸国のエネルギー需給動向を把握することができのが多い．本モデルは１期 10 年とした 1990 年かる．

ら 2100 年の超長期のエネルギー需給の動向を予

なお，データ入手の可能な範囲で地域分割数を測することができる．

若干変化させることもできる．例えば香港と中国を一つにして，その他アジアからインドを分割す
表2

地域名

NO 地域

NO 地域

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

日本
韓国
台湾
香港
シンガポール
インドネシア
マレーシア
フィリピン
タイ
ブルネイ
オーストラリアニュージーランド

パプアニューギニア
中国
アメリカ
カナダ
メキシコ
チリ
西欧
中東
旧ソ連・東欧アフリカ
その他中南米
その他アジア（5）環境要因
地球環境要因である CO 2（NO x ，SO x ）の排出規制，環境税，削減技術の導入がエネルギーフローに及ぼす影響を，排出量と経済性両面から分析できる．既存モデルでは排出規制，環境税，削減技術の全てを取扱えるものは少ない．
（6）シナリオの変化
エネルギー供給量，転換量，需要量の制約，輸送量と輸送経路の制約，エネルギー価格，転換価格，
転換効率等，種々のシナリオの変化に対応できる．
従って，条件設定を細かく変えて条件の変化がどのような影響を与えるかを詳細に分析していく
ことが可能となっている．

るといった変更も可能である．
（2）エネルギー源（7）モデルタイプ

一次エネルギー７種と二次エネルギー８種のエネ

モデルは線型計画モデル（LP モデル）であり，ルギー全体を取扱っている．既存の地域分割数の

種々のシナリオの下で最も経済的な条件を模索

多い長期モデルの場合，エネルギーの種類は 4 〜

し，最適化を測るモデルである．また，エネルギ

76

一次
一次エネルギー供給 輸送

エネルギー転換

二次
輸送

エネルギー需要 省エネ

CO2
石炭火力発電電 力

石炭製品製造

石炭製品

ディーゼル

ガソリン

石 炭

CO2
原 油

接触
分解

常
圧
蒸
留

混
合
ナフサ

接触
分解

省
エ
ネ

石油火力発電中間留分

コンバインドサイクル

その他製品

CO2

ガスタービン

重 油

天然ガス

ガス製品製造

ガス製品

ガス火力発電
原子力

原子力発電

水 力

水力発電

地 熱

地熱発電

新エネルギー

新エネルギー発電
図1

地域モデルフローー供給量と価格との関係を示す関数としてロジス

GDP 伸び率などが変化していくため，実態に即ティック曲線を使用している．更に省エネ投資のした予測を行うことができる．

影響を取り入れる事も可能である．通常の LP モ
デルは一次線形式のみを対象としているが，本モ（8）操作性

デルではステップ関数の導入により，指数関数式

モデルの運用はパソコン上で行われるので操作がを対象としており，初期では伸び率が低く，成長容易であり，モデルの特徴を容易に理解すること

期では伸び率が高くなり，成熟期ではまた低くなができる．計算時間は 1 ケース約 15 分程度であるという関係を反映した予測が可能となる．超長り，シミュレーションを行う場合には，あるケー期の予測を行う場合には，発展段階により，スについて計算を行い，条件を少し変えて結果を

77

比較，検討するなどが容易に行えるモデルである．

よって算出する．また，一次エネルギーの供給時における CO 2 排出量を地域別に算出し，将来の CO 2 排

2.1

出量を予測する．

モデルのフロー

図１に１地域のエネルギーの流れを示すモデルフ

2.2

LP モデルとステップ関数

ローを示す．図の左側からエネルギー供給，一次エネルギー輸送，エネルギー転換，二次エネルギー輸

本モデルは LP モデル（線型計画モデル）であり，送を経て最終需要に至るフローネットワークとして目的関数（システムコスト）と制約式から構成され

示した．

る．

一次エネルギーは石炭，原油，天然ガス，原子力，
水力，地熱，および新エネルギーとし，石炭，原油，

目的関数（システムコスト）：Σ Cj X j

天然ガス，および原子力は地域間輸送することができる．また，一次エネルギーの供給時における CO 2

（式１）

j

≦
：Σ a ij X j ＝ bi
j
≧

制約式

（式２）

排出量を算出する．
エネルギー転換設備として，火力発電（石炭，石ここで，C j はコストの係数，a ij は制約式の係数，

油，ガス），原子力発電，水力をはじめとする再生

bi は制約値（制約式の右辺）であり，制約式（ｉ個）可能エネルギーを利用した発電（太陽光，風力，バで構成される境界条件のもとで目的関数（総システ

イオマス等の新エネルギー，地熱），ディーゼル，ムコスト）を最小とする変数 X j の値を求めることにコンバインドサイクルおよびガスタービン発電，石なる．本モデルは前提条件から目的関数と制約式が炭製品製造，石油精製，ガス製品製造設備がある．

設定され，システムコストを最小とする最適解を得

二次エネルギーは石炭製品，液体製品（ガソリン，る．

ナフサ，中間留分，その他製品，重油），ガス製品，

本モデルでは，供給量と供給コストの関係を示す

電力とし，ガソリン，ナフサ，中間留分，その他製

供給曲線と，需要量と需要コストの関係を示す需要品，および重油は地域間輸送することができる．

曲線をステップ関数として表現している．

次に，本モデルでは，図２に示すようにＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの国（地域）でのエネルギーの供給，転2.3モデルの構造換，需要のエネルギー需給をはかると共に，他地域とのエネルギー輸送（輸出入）をも考慮した全地域

本モデルは，対象とするエネルギーシステムを構におけるコストが最小となる最適解を LP モデルに成する各要素技術およびその相互関係を線型式（等式および不等式）で表現する線型計画モデルである．

供
給

転
換

一次輸送
二次輸送

需
要

に示す．

CO2

転
換
B国

需
要

で構成されている．
また，変数と前提条件や出力内容との関連を図３

A国

供
給

線型計画モデルは変数，目的関数，関係式や制約式

3.
供
給

転
換
C国

需
要

基本ケース

ここでは，このモデルを利用して，世界的に最も標準的とみなされている国際エネルギー機関の長期
エネルギー需給予測の値をベースとした場合の供給

図２

エネルギー輸送と CO2 排出システムコストの推定結果を示すことにする．

78

前
石油精製

一次エネルギー供給

提

条

件

発 電

輸 送

エネルギー需要

省エネ

・建設費、変動費 ・輸出入量 ・最終エネルギー ・省エネ
・運転費
・供給可能量
・貿易量
ルギー
・新設ペナルティ ・転換効率
・供給価格
需要
と価格
・収率、自家燃 ・稼働率、使用率 ・基準運賃 ・石炭需要・供給可能量と・運賃倍率 ・ガス需要・発電設備計画
価格のステップ ・精製能力
・新設量とコスト
・新設設備量倍率
・石油製品需要のステップ倍率
・CO2排出原単位 ・新設設備価格
・電力需要

一次供給
（国内供給量）
CO2
石

一次
輸送

エネルギー転換（精製量、発電量、製品転換量）

エネルギー需要石炭火力発電電石炭製品製造

石炭製品

ディーゼル

ガソリン

省エネ

力

炭

CO2
原

二次
輸送

油

常圧
蒸留

省

ナフサ
エ
石油火力発電中間留分

コンバインドサイクル

その他製品

CO2

ガスタービン

重

天然ガス

ガス製品製造

ガス製品

ネ

油

ガス火力発電
原子力

原子力発電

水

力

水力発電

地

熱

地熱発電

新エネルギー・一次エネルギー
供給量

新エネルギー発電

・石油精製量・発電電力量・エネルギー・エネルギー投入量
輸送量

・最終エネルギー ・システムコスト
需要量 ・CO2排出量

シミュレーション結果
図３

前提条件とシミュレーション

79

3.1

モデルのフレームと前提資料を利用した．

シミュレーション期間は，1992 年，2000 年，

4.

2010 年，2020 年の４期と設定した．1992 年を実績

基本ケースのシステムコスト，CO 2
排出量の推計結果

年，2000 年以降を予測年としてそれぞれの期で供給と需要のバランスを計る単年度モデルとした．為

本モデルでのシステムコストは，生産コスト，転替レートは，全期間に渡り $1 を 100 円と設定した．

換コスト，輸送コストの合計であるが，輸送コスト

地域区分は，APEC 諸国を中心に 24 地域に設定した．

は全体に占める割合が極めて小さいので，ここではAPEC 諸国は日本からチリまでの 18 地域に分割し，生産コストと転換コストについて述べる．

その他の地域として西欧，中東，旧ソ連東欧，アフ

ここで，生産コストは，１次エネルギー供給量とリカ，メキシコとチリを除くその他中南米，APEC

供給コストの関係を表現したステップ関数によって諸国を除くその他アジアの６地域に分割した．

計算された一次エネルギー供給コストであり，また，

エネルギー源としては図１のエネルギーフローに転換コストは，新設設備量と新設コストの関係を表示すように，一次エネルギー７種（石炭，原油，天現したステップ関数によって計算された新設建設費

然ガス，原子力，水力，地熱，新エネルギー），二と全転換設備のランニングコストの合計である．従次エネルギー８種（電力，石炭製品，ガソリン，ナって，ここでのシステムコストは，現実のエネルギ

フサ，中間留分，その他製品，重油，ガス製品）とー供給価格や建設費とはやや異なりモデル上の指標

中間製品（改質ガソリン）１種の 16 種を設定した．

である．この指標は，地域別やケース別の相対比較

CO 2 排出量を算出するために使用した CO 2 排出原をしたり，将来の傾向を分析する上で重要な意味を持っている．

単位は表３に示すとおりである．
次に，一次エネルギー供給量を制約するための石4.1

世界全体のシステムコスト

炭，原油，天然ガスの供給可能量，最終エネルギー需要量は，主として IEA ならびに APEC の資料を用

世界全体のシステムコストをまとめたものが表４

いて設定した．また，石油精製設備量，発電設備量である．世界全体の生産コストと転換コストの合計の基準となる値も主として，IEA ならびに APEC のは，1992 年 254 兆円，2000 年 279 兆円，2010 年 428

表3兆円，2020 年 602 兆円である．1992 年を 100 とし

CO2 排出原単位

た比率でみると，2000 年 110，2010 年 168，2020
NO エネルギー名
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

石炭
原油
ガソリン
ナフサ
中間留分
重油
その他製品
原子力
天然ガス
水力
地熱
新エネルギー
石炭製品
ガス製品
改質ガソリン
電力

CO2 原単位
0.630
0.723
0.625
0.625
0.693
0.819
0.693
0.000
0.768
0.000
0.000
0.000
0.630
0.768
0.625
0.000

単

位

千 C トン／千トン
千 C トン／千 kl
千 C トン／千 kl
千 C トン／千 kl
千 C トン／千 kl
千 C トン／千 kl
千 C トン／千 kl
千 C トン／億 kwh
千 C トン／千トン
千 C トン／億 kwh
千 C トン／億 kwh
千 C トン／億 kwh
千 C トン／千トン
千 C トン／千トン
千 C トン／千 kl
千 C トン／億 kwh

年 237 となり，2020 年には，1992 年の約 2.37 倍の
表4

世界全体のシステムコスト
1992 年

2000 年

2010 年［千万円］
2020 年

生産コスト 8852189 11844499 17846594 25861934（比率） （0100.0）（0133.8）（0201.6） （0292.2）（伸び率） （0000.0）（0003.7）（0004.2） （0003.8）
転換コスト 16563303 16089532 24960103 34397190（比率） （0100.0）（0097.1）（0150.7） （0207.7）（伸び率） （0000.0）（0000.4）（0004.5） （0003.3）
合計 25415492 27934031 42806697 60259124（比率） （0100.0）（0109.9）（0168.4） （0237.1）（伸び率） （0000.0）（0001.2）（0004.4） （0003.5）

80

システムコストとなる．コストの構成でみるととした比率でみると，2000 年 124，2010 年 218，

2020 年の生産コストは 1992 年の 2.92 倍であるのに2020 年 357 となり，2020 年には，1992 年の約 3.57

対し，転換コストは約 2.08 倍であり，生産コスト倍のシステムコストとなり，アジア太平洋地域のシが大幅に増加している．

ステムコストは世界全体の平均的な増加を大幅に上生産コストの年平均伸び率を最終エネルギー需要回っている．

量の伸びと比較すると，最終エネルギー需要の伸び

また，コストの構成でみると 2020 年の生産コスが 1992 〜 2000 年で 1.9%，2000 〜 2010 年で 2.3%，

トは 1992 年の 3.89 倍であるのに対し，転換コスト

2010 〜 2020 年で 2.0%の伸びであるのに対し，生産は約 3.42 倍であり，世界全体と同様に生産コスト

コストの伸びはそれぞれ 3.7%，4.2%，3.8%と大きの増加の方が大きい．特に，転換コストは世界全体

く上回り，需要の伸びに対し生産コストは約２倍にの増加 2.07 倍と比べると大きな増加となっており，伸びている．これは，需要の伸びが大きいために，

この地域では大幅な設備の増設が必要となっている

供給と需要の関係（供給曲線）から供給コスト（生ことがわかる．
システムコストの年平均伸び率を最終エネルギー産コスト）が上昇した為である．
また，転換コストについてみると，2000 年は減需要の伸びと比較すると，最終エネルギー需要の伸少しているものの，2010 年と 2020 年の年平均伸び

びが 2000 年で 1.9%，2010 年で 2.3%，2020 年で率は 4.5%，3.3%と生産コストと同様に需要の２倍2.0%の伸びであるのに対し，生産コストの伸びは近い伸びを示している．これは，世界全体として5.9%，5.0%，4.2%と大幅に上回っている．また，

2000 年までは，現在の設備で需要をまかなえるが，転換コストは，2010 年で 6.3%，2020 年で 5.6%とそれ以降は設備の増設が必要なことを示している．

生産コストよりも更に上回っている．これは，アジ

特に後述するアジア太平洋地域では大幅な増設が必ア太平洋地域の需要が大幅に増大しているためであ要となっている．

る．
次に CO2 排出量についてみると以下のようになる．

4.2

アジア太平洋地域のシステムコスト
4.3

日本から中国までのアジア太平洋１４地域のシス

世界全体の CO2 排出量

テムコストを表５に示す．生産コストと転換コスト

世界全体の CO 2 排出量は表６のように推定されの合計は，1992 年 50 兆円，2000 年 62 兆円，2010

た．すなわち世界全体の排出量は，1992 年 54.4 億

年 110 兆円，2020 年 180 兆円である．1992 年を 100

ｔ，2000 年 61.6 億ｔ，2010 年 79.8 億ｔ，2020 年
100.8 億ｔと増大する．これを 1992 年を 100 とした

表5

アジア太平洋地域のシステムコスト［千万円］

比率でみると，2000 年 113，2010 年 147，2020 年
185 となり，2020 年には，1992 年の約 1.85 倍の排出量となる．

1992 年

2000 年

2010 年

2020 年

生産コスト 1564635 2470216 4042923 6091519（比率） （0100.0）（0157.9）（0258.4） （0389.3）（伸び率）（0000.0）（0005.9）（0005.0） （0004.2）
転換コスト 3479391 3769988 6931206 11904776（比率） （0100.0）（0108.4）（0199.2） （0342.2）（伸び率）（0000.0）（0001.0）（0006.3） （0005.6）
合計 5044026 6240204 10974129 17996295（比率） （0100.0）（0123.7）（0217.6） （0356.8）（伸び率）（0000.0）（0002.7）（0005.8） （0005.1）

表6

CO2 排出量1992 年

2000 年［万 C トン］
2010 年

2020 年

世 界 全 体 543975
615948797870 1007657（比率） （0100.0）（0113.2）（0146.7） （0185.2）（伸び率） （0000.0）（0001.6）（0002.6） （0002.4）
アジア太平洋 280108
336400431056541432（比率） （0100.0）（0120.1）（0153.9） （0193.3）（伸び率） （0000.0）（0002.3）（0002.5） （0002.3）

81

排出量を年平均伸び率でみると，2000 年までは増加によるところが大きい．

1.6%，2010 年まで 2.6%，2020 年まで 2.4%となり，2010 年まで増加傾向を示し，それ以降やや伸び率

5.

おわりに

は鈍化する．
以上，本研究で開発したモデルの概要と標準的な世界のエネルギー需給予測を基礎としたケースのシ

4.4

アジア太平洋地域の CO2 排出量

ミュレーションケースを紹介したが，線型計画モデ
ルは，多くのケーススタディを行い，ケース間の比アジア太平洋地域では，1992 年 28.0 億ｔ，2000 年

較を行うことによって異なるエネルギー政策のイン

33.6 億ｔ，2010 年 43.1 億ｔ，2020 年 54.1 億ｔであプリケーションを探るところに最も効果が発揮される．これを 1992 年を 100 とした比率でみると，るモデルである．今後，二酸化炭素の排出抑制や課2000 年 120，2010 年 154，2020 年 193 となり，2020

徴金の効果が推定できるようにするというようなモ

年には，1992 年の約 1.93 倍の排出量となり，排出デルの改良を行った上で，原子力発電の大幅導入，量の伸びは世界全体を上回る．排出量を年平均伸び

中国のエネルギー需要の大幅増大，アメリカにおけ率でみると，2000 年までは 2.3%，2010 年まで

る省エネルギーの大幅な進展等々のケーススタディ

2.5%，2020 年まで 2.3%となっている．この地域のを行って，エネルギーと環境の関連についての種々伸び率が世界全体の伸び率を大きく上回っているのの政策のインプリケーションを抽出する予定であは，アジア，なかんづく中国における石炭使用量のる．