21 世紀東アジアにおける環境とエネルギー問題の同時解決モデル分析
3E- Economy, Energy and Environment Model Analysis
for East Asia in 21 Century Towards a Super Solution

研究代表者

埼玉大学経済学部社会環境設計学科 教授・工博

外岡豊

Yutaka TONOOKA
Prof.,Dr.Eng.
Dept. of Social Environmental Planning, Faculty of Economics, Saitama Univ.
共同研究者

埼玉大学経済科学研究科

寧亜東Yadong NING Graduate School of Economics, Saitama Univ.
共同研究者

独立法人産業総合研究所エネルギー利用研究部門

近藤康彦

Yasuhiko KONDOU AIST, Institute for Energy Utilization
共同研究者

独立法人産業総合研究所エネルギー利用研究部門
Hailin穆海林

Mu AIST, Institute for Energy Utilization

共同研究者
Weisheng ZHOU

立命館大学政策科学部

周? 生

Ritsumeikan Univ. Faculty of Political Science

和文アブストラクト
東アジアは 21 世紀前半中には一つの広域経済圏を形成すると予想される。世界的な課題としての気候変動防止には東アジアでの排出削減が必至であり、同時に中国国内における地域的な大気環境問題の解決も重要課題である。
東アジアは人口も多く地域内の経済発展格差が激しいため成長の余地も大きくその物資、エネルギー消費動向が気候変動問題、環境問題、資源枯渇問題に与える影響は極めて大きい。地域分布を含む人口計画、経済計画、エネルギー供給計画、省エネルギー計画、大気汚染防止対策計画と気候変動防止計画の各側面から詳細に検討する地域モデルを開発し、経済発展と大気汚染物質、温室効果ガスの排出削減、資源消費抑制を同時達成するシナリオ分析を行い、これらの諸問題を同時解決する東アジアの将来構想を環境とエネルギーの側面を中心に中国を主な対象として定量的かつ詳細に検討する。
英文アブストラクト
In the 21st century East Asia will continue to develop as a large unified economic area. A key part of Climate Change policies in the world
is to reduce Green house gases emissions in this area. Simultaneously air pollution control in China would be aimed as well. The population of
East Asia is extremely large, with significant regional gaps in economic development, where there is considerable potential for future growth. A
rapid growth in energy demand and consumption of goods will result in increasing strains on the environment and resources.
In this study we developed the 3-E scenario model, which includes the following parameters: population; economic activity; urban activity;
energy demand and saving; air pollution control, and climate change. We undertook detailed quantitative analysis, primarily for China, andpursued a simultaneous scenario resolution of economic development, air pollution control, climate change mitigation, and resource
productivity.
Keywords: Energy Consumption, Greenhouseeffect gases Emission,CO2, 3E-Model, East-Asia,China
キーワード: エネルギー消費量、温室効果ガス排出、CO2、3E モデル、東アジア、中国

１． 研究目的

地域内の経済発展格差が激しいため成長の余地も大きくその物

東アジアは 21 世紀前半中には一つの広域経済圏を形成すると資、エネルギー消費動向が気候変動問題、環境問題、資源枯渇予想される。世界的な課題としての気候変動防止には東アジア問題に与える影響は極めて大きい。地域分布を含む人口計画、での排出削減が必至であり、同時に中国国内における地域的な経済計画、エネルギー供給計画、省エネルギー計画、大気汚染

大気環境問題の解決も重要課題である。 東アジアは人口も多く防止対策計画と気候変動防止計画の各側面から詳細に検討する

地域モデルを開発し、経済発展と大気汚染物質、温室効果ガスその基礎として人口分布、とくに都市か農村か、開発が進んの排出削減、資源消費抑制を同時達成するシナリオ分析を行い、だ沿海地域か遅れている西部地域かによりエネルギー消費状況

これらの諸問題を同時解決する東アジアの将来構想を環境とエが大きく異なるので、人口分布を詳細に想定することがすべてネルギーの側面を中心に中国を主な対象として定量的かつ詳細の将来予測の基礎となる。それには年齢別人口の推計が不可欠に検討する。

であり、本研究ではコーホート分析による年齢別人口を地域の本研究の成果は政策検討の基礎として多面的に活用されるべ

都市化の段階別に推計したきものであるが同時に大陸規模酸性化あるいは長距離輸送大気３． 研究結果からの物理化学モデル 分析への基礎データとしても利用されてお3−1 人口シナリオ分析

り、省（中国）、道（韓国）、県（日本）別から都市あるいはＷＴＯ加盟による経済自由化の影響もあり、沿岸巨大都市の県別（中国）を経て経緯度 0.5 度のグリッド排出分布が発生源

経済開発が急速に進むに連れて内陸農村部との経済格差が大き別、排出高層別、季節・時間帯別に出力できるデータ変換シス

くなり、巨大国家中国は南北問題を国内問題として抱え込むこテムを整備している（図１に例示）。とになる。国際市場に開かれた市場経済を成長させようとする政策と地域格差を抑制しようとする社会主義的な政策の狭間で、沿岸先進大都市地域から内陸部に至る地域構造の将来動向変化は他国にない複雑な状況が予想される。これを一国内の統一法
規で社会運営することはおそらくどこの国の政府も未経験なことであり北京政府の大きな行政課題となるだろう。経済開発、経済自由化に伴う都市化の進展は都市への人口集中圧力をさらに高めるであろうが、一方人口抑制政策と都市移住を厳しく制限した現行人口政策を継続すると都市の高齢社会化を招くと予測される。このような中国の動向を正確に分析するため都市化の進展段階により地域を類型化し、人口規模により巨大都市、大都市、中小都市、農村の別に４種類に区分した分析を行った。
都市別データを基礎に再構成した年齢別人口をコーホート分析
して予測した都市部の将来人口年齢構成を図２に例示する。

図 1 東アジア大気汚染物質排出分布 SO2（ａ）は現行規制に従ったなりゆきの推計結果で、ここままで

２． 研究対象および研究手法

は 2030 年には都市部では異常なまでの高齢化が進むことが明

本研究の対象地域は東アジアであり中華人民共和国、韓国、らかである。
（ｂ）は都市から農村への還流移動を想定した場合北朝鮮、モンゴル、台湾地域と日本である。極東ロシアはデーで、農村での中高年層が(ａ)より増大して安定した年齢構成にタが乏しいので対象としない。環境負荷として気候変動と大気なる。

汚染を主に取り上げ、それに影響するすべての要因過程が研究

巨大都市の対象となる。最近年次の現況データを分析し 2030 年頃までの90+908080707060

女60
男50

将来動向をシナリオ分析する。なお中国については省別分析を50404030基本とした。対象とする汚染物質は大気汚染と同時に酸性化原3020

因物質として SO2、NOx、SPM、NMVOC、CO および NH3、気2010（ａ）

10（ｂ）

03

候変動問題に関して CO2 の排出を推計し、また SPM のうちエ

1大都市

アロゾル成因物質として BC（EC）、OC についても推計してい01331909081807270636054（ｂ）

9の排出削減対策について処理除去技術、燃焼技術対策、省エネ

中小都市

ルギーや燃料転換、製造技術転換、需要構造転換などを含めて広く考察する。それら環境負荷の基礎として同時に資源供給制

90+

33

180707060605050404020
1003

料の消費は大気汚染、気候変動両面に置いて極めて重要な研究

1農村対象である。
さらにエネルギー需要推計には通常のマクロ経済モデルで扱

0133

190+

908080707060605050404030

うような金額での国別の経済活動よりも需要と生産の地域分布を含めた各種製品生産需給を知ることが重要でありとりわけ鉄3020（ａ）20（ｂ）

101003101331鋼、セメント、基礎化学品等の生産量と生産技術を詳細に扱っ

図 2 2030 年 4 地域別人口ピラミッド予測結果てエネルギー需要量を推計した。特に将来予測にはそれなしに(a) 純移動ケース（現行制度延長）は定量的な分析は不可能と言ってよい。

330（ｂ）

10る。とくに中国での石炭と農業廃棄物と薪などのバイオマス燃

908020（ａ）

10130

約の問題としてエネルギー需要を出来る限り詳細に推計分析す3100112018333027（ａ）

14036

り気候変動影響上も重要な汚染物質である。それらの各種物質

35045るが、BC，OC はエアロゾルとして正負の温室効果を持ってお1(b) 双方向移動ケース（都市から農村への還流想定）

3−2 生産動向
特にこの数年中国は急激な経済成長期に入り 2003 年実績は
30

鉄鋼 2.2 億ｔ、セメント 8.6 億トン、紙 3.5 千万トン、化学肥料

25

この傾向はエネルギー需要を増大させているはずであるがエネ

20

１０８TCE3.6 千万トンであった。主要基礎品生産量動向を図 3 に示す。
ルギー統計の速報は公表されていない。

1000

巨大都市
中小都市

15
105900
粗鋼

800

セメント

化肥料

0700
10 6 トン

大都市
農村

1995

2000

2005

2010

600

2015

2020

2025

2030

年

500
400

図 5 中国エネルギー消費動向将来予測〜2030

300
200

−Gray Model による

100

2003

2001
2002

2000

1999

1997
1998

1995
1996

1994

1993

1991
1992

1990

1989

1988

1987

1985
1986

1984

1983

1982

1980
1981

0

3−4 農村のエネルギー消費
中国におけるエネルギー消費で特に詳しく分析したのは重化

図 3 主要基礎品の生産動向

学工業とともに住宅のエネルギー消費である。図 6 に比較する
ように住宅エネルギー消費の CO2 排出量は 1 人当たりで比較し3−3 エネルギー需要動向分析て中国は日本の 3 分の 2 である（1999 年・バイオマス含）。中中国政府統計によれば 1996 年以降数年石炭需要が減少する

国の住宅 CO2 排出の 3 分の 2 はバイオマス燃焼起源であり農業などエネルギー需要の動向は単調な増加ではない。この理由と廃棄物と薪が主に使われている。バイオマスを除けば中国は日して国営企業炭鉱の経営建て直しのため多数の中小炭鉱を閉鎖

本の 3 分の 1 水準である。仮説として生活水準の向上に伴ってさせたので生産が減少したとされている。しかし実際には閉鎖

住宅エネルギー消費が増大すると考えていたが 1990 年代の実されたはずの中小炭鉱も生産を続けている場合もあると言われ態を分析すると意外にも微減傾向にあった。これは厨房用暖房ており、実際の生産動向について筆者は増加傾向は継続してい用燃焼機器の効率が低くその改善の余地が大きいため需要増大るが伸びは鈍化傾向にあると見ている。中国のエネルギー需給を相殺していること、90 年代には家電機器等の電力需要消費水分析はまずデータそれ自体の検討が必要であり、現況値自体が準がまだ低いため家電機器の普及の影響が顕著ではなかったこ

不確定な中で将来予測は難しいが、本研究では図 4 はに示す修とに起因している。都市部では今後家電機器の普及によるエネ正推計値を暫定的に採用している。

ルギー消費と CO2 排出の増大があり得るが、農村部ではバイオマス燃料の消費動向と熱効率向上動向次第で省エネルギーの可180

能性と非バイオマス化した場合には CO2 排出量（バイオマス排160出ゼロ計算時）の増大の恐れが同時に存在する。図７は省別に140

詳細推計した中国住宅エネルギー消費構成の例でバイオマス燃120料が卓越した東北地方の黒竜江省の例を示す。

100
80

260

政府統計

40

修正推計

わら
薪1.6

電力20

1.21999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

1988

1987

1986

1985

1984

1983

1982

1981

1980

Mg

0

熱供給0.8

ガス
石油0.4

図４

中国石炭消費量・政府統計値と現況実勢推計例〜1999
石炭

いつであるかをシナリオ予測することが本研究の一つの興味であるが、図 5 は GreyModel と呼ばれる数列回帰分析予測手法を用いて 2030 年までの予測を試算した事例である。

福岡県

大阪府

東京都

日 本

北海道

福 建

上 海

北 京

黒竜江

農村部

都市部

ここ数年はエネルギー需要は増加しているであろうが長期的な将来においては減少に転じる時が来ると予想される。それが中 国

0

図６中国、日本の一人当 CO2 排出量比較（1999 年）

0軽油

電力

石
炭鉄道

00鉄道

農業廃棄物

薪

2020

暖房

軽油

薪

道路

60

厨房・給湯

パ
イ
プ
ラ
イ
ン

軽油
ジェット燃料
照明、動力

100%

電力 石炭

軽油

20

図７40

黒龍江省
407.34PJ
21.27GJ/人
1999年

薪

60

8060

港運
パ

港運
航空

電力

天 然ガス

ガソリン

ジェット 燃 料

原油

0406080農業廃棄物

道路

4040

石炭・
電力

農業廃棄物

ガソリン

20原油・天然ガス

2305.01PJ
1. 79GJ /人
2002年

80 イ

プ
ライ
ン
100%
・航
空

80100%

49860 .30億トン・
km3934. 75トン･km/人
2002年

注：
パイプラインのエネルギー 消費量は1 .5％未満
020

図 9100%1999 年黒竜江省農村部家庭部門エネルギー消費のマトリクス

4060

80100%

貨物部門エネルギー消費マトリクスと輸送量構成(2002年)

3−6 大気汚染物質と温室効果ガス排出

都市部での住宅のエネルギー消費は様相が全く異なる。現在農村部の伝統的な竈（かまど）での燃焼効率の悪い厨房エネは石炭消費が多いが都市ガス、LPG への転換が進むであろう。

ルギー消費は不完全燃焼による PM、NMVOC、CO 等大気汚染問題は電力需要の増大である。近い将来において都市部住宅の排出をもたらすだけでなく未燃炭素がエアロゾル、BC（ブラッ電力需要増大が地域的な供給力不足面、国家１次エネルギー供クカーボン）として温室効果を促進する恐れがある。CO2 とし給の特に輸入増の問題、CO2 排出増大、都市大気汚染面で共にてはバイオマス起源ゆえ影響なしと評価されても BC の温室効厳しい問題となる。

果が無視できないのである。従って温室効果ガス排出削減対策

図 8 は2030年の都市部住宅エネルギー消費量を予測したもの

として中国農村部のバイオマス利用は高い燃焼効率で利用出来である。

るなら大きな可能性をもっており、竈での直接燃焼から効率の農村部の電力需要は現状消費水準が極めて低いため増大の余地良いチップ、ペレット化、ブリケット化が考えられ将来的にはが極めて大きく将来的には大きな CO2 排出増大要因となる恐れガス化が期待される。

がある。

４． 今後の研究

熱供給

電力

石炭

都市ガス

0暖房

20

中国については詳細な分析を行ってきたが韓国他については中国ほど詳細な分析を行う余裕がなかった。今後は東アジア全体にわたって整合的な分析が出来るよう研究を継続する予定である。

40

都市ガス

LPG

電力

厨房・給湯電力

照明電力

冷房電力

動力

60800LPG

2040熱供給

石炭

都市ガス

100%

電力

60808799.60PJ
9.03GJ/人
2030年
100%

図 8 2030 年都市部家庭部門エネルギー消費量のマトリクス（高消費+省エネ+天然ガス転換ケース中位）
3−5 交通部門のエネルギー消費
中国は国土が広大であるだけに経済の広域化は内陸輸送需要の増大が必至でありそのエネルギー消費も急激に大きくなる。
そこで交通需要とそのエネルギー消費について詳細分析を行っている。図 9 は貨物輸送の現況エネルギー消費構成である。その将来動向予測については研究作業中である。

研究成果発表1)Mu H,Tonooka Y,Sakamoto K.,Zhou W.,Ning Y(2002) ．
Development of Gray System Model on Energy Consumption andEmissions of Air Pollutants and GHGs in China(CGEE Model)ⅠGray System Model on Eergy Consumption in China (CGEnModel),JIE,Vol81,No8,pp738-753
2)Mu H, H,Tonooka Y,Sakamoto K.Zhou W.NingY(2002) ．
Development of Gray System Model on Energy Consumption andEmissions of Air Pollutants and GHGs in China(CGEE Model)ⅡAnEmissionmModel of SO2,NOx and CO2 (CGEmModel)，JIE,Vol81,No8,pp754-769
3)Tonooka Y.,Mu H., Ning Y.,Kondo Y.(2003) Energy Consumption
in Residential House and Emissions Inventory of GHGs, Air
Pollutants in China, JAABE, 2 (1), pp93-100
4)TonookaY.,Kannari A.,Higashino H.,MuranoK(2003)Emission
Inventory of Air Pollutants in East Asia,ASAAQ2003Tukuba5)Kondou Y.,Mu H., Tonooka Y., Sakamoto K.(2003)Emissions ofNOx, SO2 and CO2 in China Up to the Year of 2020,
ASAAQ2003 Tukuba6)Kondou Y.,Murata A.,Mu H.,Sakamoto K.,Tonooka Y.(2004)TheStructured Energy Demand in Future Estimation Model for Some
East Asian Countries,JIE(To be submittd)
7)寧亜東,外岡豊 ,穆海林,近康彦,周? 生(2004) 中国交通部門における輸送需要の推移及びエネルギー消費構造に関する研究,
日エネ誌（投稿予定）