Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
isolated populations was detected after the 1980s. Similarly, analyses of three genetic makers—mitochondrial DNA sequences, microsatellite makers and major histocompatibility complex genes—revealed low genetic diversity in current Hokkaido crane populations. Habitat suitability analysis and dispersal simulation suggested that habitat restoration using abandoned farmlands was effective in promoting dispersal. The local agricultural communities that we interviewed expressed a high potential to cooperate with the restoration project. Using bird species richness distribution maps, we compared the species richnesses of forest and grassland/wetland birds between the breeding and non-breeding sites of the two species. Results showed that the owl and crane breeding sites contained greater forest and grassland/wetland bird species richness, respectively. Thus, habitat restoration will be the most important strategy in conserving both species.
課題名 2-1301 コジェネレーションネットワーク構築のためのCO2削減・経済性・政策シナリオ解析

課題代表者名 近久 武美 （北海道大学）

研究实施期间 平成25～27年度

累計予算額 76,231 千円（うち平成27年度：24,549 千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーワード コジェネレーション、二酸化炭素、社会コスト、産業連関分析、非常用工ネルギー、地域熱供給、FIT（固定価格買取制度）、エネファーム（家庭用燃料電池）、費用便益分析

研究体制

(1) 最適システム構造ならびにCO2削減効果解析に関する研究 （北海道大学大学院工学研究院）

(2) 普及促進のためのビジネスメリット配分及び政策手法解析 （北海道大学大学院経済学研究科）

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

再生可能エネルギーと同様に環境性に優れ、エネルギーの有効利用に有用な技術としてコジェネレーションがある。これは都市ガスを供給すると電気と熱が出てくる非常に高効率な装置であり、排熱で給湯や暖房ができるので熱需要の多い北国に特に適している。しかし、個別の建物ごとに運用される独立型コジェネレーションでは、電気と熱のバランスが不適となる時間帯が多く発生するために、総合効率は低くならざるを得ない。したがって、そのポテンシャルを最大限に発揮するには、熱需要の大きな建物にコジェネレーションを設置し、余剰電力を系統に逆潮流できるような社会システムの構築が重要といえる。しかし、現状では系統への逆潮流が制限されており、ホテルや病院といったわずかの建物に対して導入メリットがあるに過ぎない。また、こうした新しいタイプのエネルギー供給ネットワークの導入を推進するには電力会社との連携が不可欠であるが、系統電力変動の増大懸念ならびに不明確なビジネスメリットのために、現状では電力会社が積極的な関わりを持つためのインセンティブが働かない状況にある。

したがって、コジェネレーションを普及させるためには、需要家やガス会社と併せて電力会社にとってもメリットのある仕組みとすることが肝要である。そこで、当該研究者達は図1に示すように、効率の良いコジェネレーションを熱需要の多い建物に電力会社が主体となって導入し、効率を最大とできるように熱需要に併せた運転を行う一方、余剰電力を系統に逆潮し、電力ネットワーク内で効率的に利用する「分散協調型コジェネレーションネットワークシステム」を提唱して来た。本システムは電力会社にとっても系統の電圧変動を制御できるほか、運用利益を得られることになる。また、異種類の建物を組み合わせることによって電力と熱需要のバランスをより適切に

図1 分散協調型ネットワークシステム構成
することができ、単独の建物よりも顕著に炭酸ガス削減効果を増大できる。さらに、これまで海外に流出していたエネルギーコスト分を地域内で循環できることになるので、地域の経済活性にもつながることが期待される。

### 2. 研究開発目的

一般にコジェネレーションは電気と熱を有効に利用するので高効率な機器であると言われているが、需要の形態や価格条件によってはむしろ設備利用やエネルギー利用の無駄が生じることもあり、こうした点の分析が十分に行われていない。また、電力系統に逆潮流を可能とした運用における効果について、詳細に解析を行ったものはこれまで無い。そこで、本研究では実在する具体的な3か所のモデル地域を設定して、住宅構成や配電系統データを用いながら対象地域にエネルギー供給する際の社会コストならびにCO2排出量に対する価格条件や需要条件による影響を定量的に解析しようとするものである。これにより、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムと従来型の系統に逆潮流できない独立型コジェネレーションとを比較し、社会コストならびにCO2削減効果に関する差異を明確にすることを目的とする。

次に、自身のコスト最小選択を行う需要家を社会最適に誘導するための条件について解析をおこなう。すなわち、上記の解析によって社会コストとCO2削減の観点から最適なシステム構成や運用条件が明らかになったとしても、需要家は社会コストやCO2排出量を意識せずにコジェネレーションの導入ならびに運用を行う。そこで、需要家が自身の便益を最大にしようとする行動が自ずと社会最適と一致した結果となるための補助金やエネルギーコスト条件について解析を行うことを目的とする。

一方、こうしたシステムを普及するには電力会社やガス会社ならびに需要家のそれぞれにとってメリットのあるシステムとなることが重要である。そこで、本研究では電力会社とガス会社が協働しながら地域経済にとってもメリットのあるビジネス展開が可能となるための条件を示すことを目的として、分散協調型コジェネレーションシステムが各産業部門に及ぼす便益変化を産業連閲分析により明らかにする。

このほか、コジェネレーションは災害時における局所的なエネルギー供給能力を持ち得る。近年、様々な災害が頻発しており、非常時に必要最小限のエネルギー供給を確保する社会インフラの構築が望まれている。そこで、本研究ではコジェネレーションの災害時対応能力についても明らかにすることを目的とした。

さらに、これらの解析結果に基づき、ドイツ・デンマーク等のコジェネレーション普及先進地域の状況、北海道におけるモデル地域を対象とした協調型コジェネレーションシステムについてのCO2削減コストと収益の検討、電力システム改革を背景としたスマートコミュニティ等の先進導入事例の検討等を通じて、協調型のコジェネレーションシステムの普及促進のための政策手法についても明らかにすることを目的とした。

### 3. 研究開発の方法

## (1) 最適システム構造ならびにCO_{2}削減効果解析に関する研究

本研究では、コジェネレーション（以下時々コジェネと略す）の余剰電力を配電系統に逆潮流できないシステムを「独立型コジェネシステム」、配電系統を用いたネットワーク化により逆潮流できるシステムを「分散協調型コジェネシステム」、そして系統からの電力とボイラによるいわゆるコジェネ導入前のシステムを「従来型システム」と名付け、これら3つのシステムについて解析を行う。

本研究が想定する需要家は、集合住宅、戸建住宅、ホテル、事務所、店舗、病院の6種類とし、エネルギー需要は、動力照明、冷房、給湯・暖房の3種類とした。電力はコジェネレーションおよび系統からの購入により賄われる。熱は都市ガスを燃料とするコジェネレーションおよびボイラにより供給され、住宅においてのみ貯湯槽への蓄熱が可能とした。

解析対象地域に外部からエネルギー供給するのに要した設備費および燃料費を社会コストと定義し、それに伴って発生するCO2量を排出CO2量と定義した。したがって、ここで用いられている電力価格は需要家が購入する価格ではなく、発電所において発電に要する価格である。同様に燃料は需要家の購入価格ではなく、ガス会社や灯油会社の供給原価である。このコストとCO2排出量に関して、従来型と比べた変化率を以下に示す式で定義した：

$$ \Delta x=\frac{x_{CGS}-x_{Conv.}}{x_{Conv.}}\quad x=CO2、\quad Cost\quad 式 (1)-1 $$

モデルを数理計画法により定式化し、対象地域の全期間の総コストが最小となるためのコジェネの設備量、およびコジェネや貯湯槽ならびにボイラの運転パターンを線形計画法により求めた。

一方、需要家選好行動を解析する際には、上記とは異なって需要家が購入する電力ならびにガス価格を与え、需要家にとってコストが最小となる設備導入ならびに運転パターンを選択するものとした。次に産業連閲分析に当たっては、電力部門が原子力、火力、水力その他という3部門に詳細分類するようにデータを加工した。
## (2) 普及促進のためのビジネスメリット配分及び政策手法解析

コジェネレーション（熱電併給）は、天然ガスや、バイオマス・バイオガス・廃棄物などの再生可能エネルギーを熱源として発電し、排熱を冷暖房に使い、90％近くのエネルギー効率を達成できるものである。地域熱供給（DH）とコジェネレーション利用の先進地であるデンマーク、ドイツの制度的枠組みとシステムについて、日本の北方都市への適用可能性を念頭に置いて調査検討を行った。さらにコペンハーゲン市を訪問し、市内全体をカバーする大規模な地域熱供給システムとコジェネレーションの活用に関する調査を行った。また、EUのコジェネレーションに関する政策の情報収集を実施し、あわせて日本と日本の北方地域におけるコジェネレーション普及のための重要事項を整理した。

日本の大都市への大規模なCHPの導入可能性について、具体的な事例として、DHが市の中心部に設置されており、今後の拡充、発展が検討されている札幌市を対象として、検討を行った。同市と協力して、札幌市都心部における大規模コジェネレーションの導入可能性について具体的に検討した。都心部を3つのエリア（①強靭化エリア、②地域熱ネットワークエリア、③低炭素エリア（都市全域））に区分し、①に属する先導ゾーンに関して、その効果について、環境負荷低減効果・コスト等の検討を行い、費用対効果の検討を行った。

また、（1）最適システム構造ならびにCO2削減効果解析に関する研究班（以下「工学系サブグループ」という。）のモデル分析と連携しながら、コジェネレーション導入による電力会社、ガス会社、ユーザー等の設備コストや燃料コスト、売電収入等の収支変動を検討した。また、この結果に基づきエネルギー企業、コジェネレーションを導入する需要家、ならびに地域住民といった利害関係者の費用便益分析を行い、全関係者が何らかの便益を得られる条件を明らかにした。それに加え、電気事業法など現行の各種法令を調査し、分散協調型コジェネレーションシステムに関する政策と制約について解析を行った。

さらに北海道において分散協調型コジェネレーションを導入する場合の経済的条件及び実現のための政策手段及びCO2削減コストを検討した。札幌市山鼻地区をモデルに工学系サブグループが行ったCO2削減6%ケース、8%ケースに基づいた計算結果の設備導入量、稼働条件を設定して、分散協調型コジェネレーションを可能とする政策手段及びCO2削減コストを試算した。国内では熱導管敷設工事費が高額であるため、地域熱供給による熱融通ではなく、電力の融通によって熱電比の調整を行うというアイデアのモデルを採用している。コジェネレーション導入可能性について、利害関係者の収支変化及びCO2削減コストに基づく定量評価を行った。これに基づき、コジェネレーションの導入が関係者間の協力により進むための政策手段の検討を行った。

また、政府によって進められてきた国土形成計画改訂の方向性としての基本構想の柱となる考え方の一つとして掲げられた「コンパクト+ネットワーク」の観点で、スマートコミュニティが注目されている。スマートコミュニティを社会実装していくにあたっては、コジェネレーションネットワークの普及に関するものとして、以下のような改革が必要とされている。①電力小売全面自由化・発送電分離後の体制に則して、民間投資の喚起によるキャッシュの流れを生み出すエネルギーシステムの改革、②需要のピークを極力抑え、平準化してよりコンパクトなエネルギーシステムへの転換、③まちづくりにおけるエネルギーの観点の導入、などである。このため、スマートコミュニティづくりや分散型エネルギー普及の実態を把握し、コジェネレーションネットワークの実現のための検討に資するため、先進事例の調査を行った。

これらの検討により、分散型コジェネレーションネットワークの普及方策に向けた政策の検討、課題の抽出・整理を行った。

### 4. 結果及び考察

## (1) 最適システム構造ならびにCO_{2}削減効果解析に関する研究

図(1)-1の曲線は、独立型もしくは分散協調型において、横軸にCO2削減率（−ΔCO2）を取り、縦軸に社会コスト増加率（+ΔCost）を示したものである。原点はコジェネレーションを導入していない従来型システムに相当している。図において、独立型と分散協調型の2つの曲線を比較すると、分散協調型は独立型に比べて、同じ社会コストでCO2排出削減量が著しく増加することがわかる。これは、ネットワーク化によって個別建物の電力需要以上の運転が可能となり、対象地域全体で高効率な設備の導入ならびに運転ができるようになったことによるものである。様々な条件で比較を行った結果、この効果と意義の大きさの普遍性を確認することができた。さらに、上記の結論は北国のみならず、東京のような温暖な地域でも概ね同様に成立することを確認した。

次に、需要家が自身の利益を最大化しようとするコジェネ選好行動を、社会最適と一致するように誘導するための電力価格、逆潮電力買取価格およびガス価格について解析した。その結果、(1) CO₂排出原単位当たりの電力／ガス価格比が同一となること、(2) 逆潮買取／電力価格比が0.6以上となるように誘導すること、(3) 逆潮買取／電力価格比を0.6に保ちながら電力会社の便益を従来と同様に維持するには、電力価格に0.24円/kWh、ガス料金に0.11円/kWh程度の価格をFITとして上乗せし、それを電力会社に還元すればよく、わずかな額のFIT操作によりコジェネ導入のインセンティブを与えられることが明らかとなった。
図(1)-1 解析対象地域全体の社会コスト増加率-CO2削減率曲線：比較基準はコジェネレーション導入前の従来型であり、各点は横軸に示したCO2削減率を達成する上で社会コスト(設備費を含めたエネルギー供給コスト)が最小となるシステム構成と運転パターンが選択されている

さらに、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムが各産業部門に及ぼす便益変化を産業連閏分析により解析した結果、（1）コジェネレーション導入による経済波及効果はガス会社の便益が大幅に増大する一方、電力会社や石油関連会社の便益（粗付加価値）がそれと同程度に減少するが、系統電力の代替を火力発電電力とした場合には電力会社の便益減少量は比較的少なくなること、（2）コジェネレーションの普及は関連機械産業への波及効果が大きく、国内機械産業の便益を増大させる効果があること、（3）道内への経済波及効果を持たせるには地場における関連機械産業の育成が必要であることがわかった。

このほか、分散協調型コジェネレーションシステムの災害時対応エネルギー供給能力を試算した結果、（1）非常時のコジェネレーションのエネルギー源用に貯蔵の容易なLPガスボンベを50kg・1本を設置することによって、家庭用燃料電池コジェネレーションであるエネファームならびに熱供給用のエコジョーズに3日分の燃料供給ができ、1戸分の熱供給と4戸分の電力供給が可能となる、（2）緊急避難所として学校の体育館を想定した場合、約10戸の家庭用エネファームから余剰電力供給を受ければ体育館の必要電力を賄うことができること、（3）病院は平常時からコジェネレーションによって電力および熱需要をバランスできる建物であり、非常用に必要なLPG量は床面積1000m²当たり4.7kg/hと試算された。

## (2) 普及促進のためのビジネスメリット配分及び政策手法解析

1）ドイツ・デンマークにおける現地調査から、コジェネレーションを支持する制度の比較の結果、表(2)-1のような整理ができた。そして、日本の北方地域にコジェネレーションを普及させるポイントとして、第1に、気候変動対策、エネルギー効率向上といったコジェネレーション普及の目的を明確にすること、第2に、コジェネレーション電力の買取保証制度、設備投資の補助金制度などの枠組み制度の確立、第3に、地域熱供給地域暖房網の所有、管理、接続義務、第4に、規制緩和（道路占有・パイプ施設基準など）の必要性、第5に、電力自由化、電力価格、ガス価格の変動影響の検討、を見出した。

札幌市と協力して札幌市都心部におけるまちづくり計画と整合した大規模コジェネレーションの導入可能性について具体的な検討を行った結果、都心部のまちづくりと一体となったエネルギー施策を検討する中で、コジェネレーションの積極的な利用が盛り込まれた。札幌市では、2015年12月に「都心エネルギー施策（中間素案）」を公表したが、その中では、都心部をエネルギー施策上、①強靭化エリア（先導ゾーン、拡張ゾーン）、②地域熱ネットワークエリア、③低炭素エリア（都市全域）の3つの地区に区分し、とくに①及び②のエリアには天然ガスコジェネレーションや木質バイオマスを導入し、低炭素化を図る計画を検討するとした。

同市の先導エリアモデルについて、環境負荷低減効果・コスト等の面から費用対効果の検討を行った。先導的エリアは、駅前通りを中心として災害時の自立機能が確保された環境性能評価認証を取得した高規格なオフィスを整備し、国内外企業の誘致を目指すエリアと位置付けている。熱導管ピットなどが既に整備され、平常時はコジェネレーションから低炭素な電力供給を行う、設備更新でも先導する地域とされている。2050年に5200kW級のコジェネレーションを5台整備するとの計画を前提に、
CO_{2}削減価値とインフラ建設投資による経済波及効果、そしてエネルギー供給停止時の損失回避効果などの間接的便益を含めた想定で試算すると、費用対効果(B/C)が1を上回ることがわかった。

表(2)-1 コジェネレーション(熱電併給)制度の国際比較

デンマーク	ドイツ	日本
CHP への接続義務	自治体に決定権	住民に接続義務はない	住民に接続義務はない
地域暖房の所有	住民所有が基本	私有, 公有, 混合形態	公社形態が多い
CHP 電力の買取保証	あり	あり	なし
設備投資への補助制度	あり	あり	部分的にあり
設備容量と普及率	6GW
電力の63%	22GW, 電力の約17%, 熱供給の14%	10.0GW
電力(総発電設備容量の3.5%(2014.3)
CHP関係主要法令	熱供給法(1979年, 最近改正2011年)	・コジェネレーションの維持, 近代化, 拡張建設の関する法律(2002年, 最近改正2012年)・再生可能エネルギー熱法(2009年、新築ビルオーナーへの再生可能エネルギー熱利用の義務づけ)	特別の法律なし, 関連法: 熱供給事業法(1972年、最近改正2015年)

日本の北方地域においてCO2削減を図る方策として、工学系サブグループの札幌市山鼻地区という実在の地区をモデルとしたシミュレーションでは、地域のCO2削減を深掘りする上で、家庭へコジェネレーション（エネファーム）を導入する効果が大きいことが明らかにされた。本研究の計算では、CO2削減の費用対効果の面から家庭へのコジェネレーション導入には適正な規模があることがわかった。エネファームの価格が開発目標である70万円/kWまで低下したのちも、設備コスト部分の負担がまだ大きいため、ボトルネックとなることがわかった。目標とする6%のCO2削減率を達成するコジェネレーションの導入を図った場合、ガス会社と電力会社の合弁会社によるシステム、電力会社が需要者の庭先にコジェネレーションを設置して電力と熱を供給するシステム等について検討したところ、関係者すべての収益変化がマイナスとならないためには、エネファームを戸建住宅に必要量まで導入する上で、そこで発生する余剰電力を系統の電力供給原価よりかなり優遇した価格で系統に買い取られる必要があり、系外からの金銭的補填が必要となることが明らかとなった。そこで、FIT類似の制度で地域内から広く薄く補填をするとの政策オプションを検討した。

この結果、賦課金水準は、2010年の電力価格、ガス価格等で試算すると、エネファーム価格が70万円/kWとしても事業対象地域内で費用を回収するとすれば4円/kWh程度になり、地域の負担が大きいと考えられた。C02削減コストも6.8万円/t-C02程度（6％削減ケース）と高水準であった。一方、コジェネレーションの代替電源を変えると賦課金水準は大きく変化した。例えば2010年の電力価格等の条件で北海道電力の石油火力発電をコジェネレーションで代替とすると電力会社、ガス会社の収支及び総合収支は全電源平均より大きく改善される。余剩電力の配電コストの低減分なども考慮すると、賦課金水準は3.3円/kWh程度から0.1円/kWh程度まで幅のある値を取りうるが、かなり低下する。

このようにコジェネレーションシステムを推進するインセンティブは、系統電力側の電源構成や原子力発電所の再稼働の見通し等にも大きく依存することとなることがわかった。

なお、ここでは北方都市におけるCO2削減のためのコジェネレーションの普及方策としてエネファームの導入を中心に条件分析を行ったが、モデルには山鼻地区という限定された地域の電力需要、熱需要、建物構成を用いている点で一般化に限界があること、各建物の需要変動は、すべて同じ変動パターンとしていること、住宅戸数などの条件が入っていないため、基本料金などの計算が直接できないこと、コジェネレーションシステムの価格を現行よりかなり低減された状態（70万円/kW）を想定していること、などから、今回の分析結果にはこうした制約があることに留意が必要である。なお、平成
28年度から新たに経済産業省で「民生用燃料電池導入支援事業費補助金」スキームが開始されており、大量普及による価格低下等その成果が着目される。

現在、エネルギー市場の自由化が政策的に推進されており、従来からの電気は電力会社、ガスはガス会社から買うものという考え方も、大きな変化を迫られている。ドイツやデンマークですでに始まっているように、電力と熱を統合的に管理して、より条件のよい状態で供給するようなエネルギーの総合会社の出現の可能性が出てきているので、ビジネス環境の大きな変動期にあっては、様々なサービスの勃興があり、予期せぬ技術やサービスのブレークスルーも生まれる可能性が高いことへの留意が重要であると思われる。

次に、福岡県北九州市東田地区の視察及び北九州市及び同県みやま市への聞き取り調査，現地視察を行った結果、両地域におけるスマートコミュニティ事業の取り組みから得られた分散協調型コジェネレーション普及に向けての政策的示唆は以下の通りである。

・東田地区及びみやま市に共通しているのが、「エネルギー供給主体そのものの考え方の変化」である。

・北九州市東田地区からの示唆として、①需要家側が、エネルギー供給を受けるのみの消費者としての主体から生産消費者（プロシューマー）となったことで、地域エネルギー管理マネジメントの主体として位置づけられるようになった、②「地域発節電所」（CEMS）の役割の重要性、③デマンドレスポンス及び地域における最適制御のしくみを導入することによる節電意識の変化が促されたことが挙げられる。

・東田地区の場合は、域内の新日鐵八幡製鉄所が有するコジェネレーションを活用し、構造改革特区として域内で電力需給組合を設置し、自営線を利用して電気事業法上の特定供給事業として実施している。土台となる大型の天然ガスコジェネレーションに、太陽光発電、風力発電、太陽熱、デマンドレスポンスなどを組み合わせ、CEMSを利用して電力需給を制御することで省エネルギー、省コストの追求を可能としている。こうした多様なエネルギー源や需給を組み合わせた小回りのきいた最適制御をプログラムすることは、電力生産者・供給者の視点に立つ限り従来の一般電気事業者には取り組みが困難であったと思われる。

・みやま市の事例からの示唆として、自治体公社的なとりくみと関係機関の連携がある。とりわけ、みやまスマートエネルギー株式会社の運営に公共部門（地方自治体）が関わることにより、住民からの信頼が得られた、ということは、ドイツにおけるエネルギー企業のシュタットベルケ（自治体公社、公営企業体）としての運営の先行例からも裏付けられる。

・今後は、金融機関からの資金調達や経営、収益確保の安定化、事業経営コンサルティング会社からのサービス提供や業務分担などみやまスマートエネルギー株式会社がエネルギー供給主体として連携する際の関係者の関与の仕方、並びに電力供給の安定性による住民との信頼関係のさらなる構築が課題である。みやま市の事例は、地域における经济的自立、地域雇用創出、定住化を図る解決策の一例として電力小売自由化開始を好機として、「公共エネルギーサービス供給」による解決を図ることで、地域内の経済循環を目指したことも、エネルギーの地産地消による地域経済の活性化を目指す自治体にとって、一つのモデルケースを示したといえる。

わが国では、これからエネルギーシステム改革が本格化するが、こうした取組みが増えてくれば、従来の一般電気事業者、ガス事業者といった単一サービスの発想は時代遅れとなり、総合エネルギーサービスとしての発想が否応なく求められていくであろう。その際には、地域ごとの特性を踏まえた小回りのきくオーダーメイドシステムの開発が1つのキーポイントとなるのではないかと思われ、その中での分散協調型のコジェネレーションの果たす役割も大きいものと考えられる。

### 5. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

本研究によって、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムは系統に逆潮流できない独立型コジェネレーションに比べて、同等の社会コストで約倍のCO2削減効果を持つことが明らかとなった。また、この結論は様々なコストやCO2排出条件のほか気象条件の異なる地域にかかわらず、普遍性が高いことを確認した。

次に、自身のコスト最小選択を行う需要家に対して、社会コストを最小としながらCO2削減効果を最大となるように誘導するためには、ガス／系統電力価格比をCO2排出原単位比に一致させるほか、逆潮電力価格／系統電力価格比が0.6以上となるようにする必要がある。また、電力会社の便益を保全しコジェネレーションの普及に積極的に誘導するには、目安として電力価格に0.24円/kWh、ガス料金に0.11円/kWh程度のわずかな価格をFITとして上乗せし、それを電力会社に還元すればよいことが示された。

また、産業連関分析の結果、コジェネレーションの導入によってガス会社の便益が大幅に増大する一方、電力
会社や石油関連会社の便益がそれと同程度に減少することが示された。一方、コジェネレーションの普及は関連機械産業への波及効果が大きく、国内機械産業の便益を増大させる効果があるものの、道内経済を活性化するには地場における関連機械産業の育成が併せて必要であることが明確化した。

さらに、コジェネレーションの災害時対応能力についても解析を行った。その結果、分散協調型コジェネレーションは適当量のLPガスボンベを備えておくことによって数日間の非常用電源ならびに熱供給源として機能することができ、病院では自立したエネルギー確保ができるほか、住宅は自身を含めて4戸分の電力供給が可能であることが明らかとなった。また、避難所に想定されている学校体育館には、近隣住宅に設置されている10戸程度のエネファームから余剰電力供給を受ければ必要電力を賄うことができると試算された。

一方、デンマークおよびドイツにおける現地調査によって、同国の地域熱供給の現状や政策・法制度の現状を明らかにするとともに、北方都市にコジェネレーションを導入するための制度的条件の整理を行うことに成功した。また、その情報は札幌市における「都心エネルギー施策」の検討にも活用された。

さらに、これまで注目されていなかった家庭部門における分散協調型コジェネーレーション（本研究ではエネファームに特化）導入の意義を、コジェネレーションが代替する系統側電源との関係も含めて関係者間にもたらす收益の変化やCO2削減コストの面から明らかにした。このことは、今後の方向性を考える上での知見を提供したという意味で社会的・学術的意義がある。

## (2) 環境政策への貢献

本研究によって、特に環境政策を進める上で有用な下記の知見を得た：

まず第一に、CO₂削減を進める上で家庭用コジェネレーションの効果は大きく、その能力を十分に引き出すためには家庭で自家消費できなかった余剰電力を系統に逆潮流し、それを系統ネットワーク内の建物群で消費する分散協調型コジェネレーションシステムの構築が極めて重要である。現状の独立型ではCO₂削減効果はこれに比べて半減する。この際、ガス会社はコジェネレーションの普及によって大きな便益を得るが、一方、電力販売量が減少する電力会社にとっては減収となる。この便益のアンバランスを是正し、自律的にコジェネレーションが普及するためには、ガス/系統電力価格比をCO₂排出原単位比に一致するように設定するほか、逆潮電力価格/系統電力価格比を0.6以上となるような政策的な誘導が必要である。また、電力会社の便益を保全し、エネルギー会社が協働してコジェネレーションの普及に積極的にするには、目安として電力価格に0.24円/kWh、ガス料金に0.11円/kWh程度のわずかな価格をFITとして上乗せし、それを電力会社に還元すればよい。また、ホテルや病院に導入されるコジェネレーションにはほとんど補助金は不要であるが、家庭用の燃料電池コジェネレーションには40%程度の補助金が必要である。今後、電力自由化ならびに発送電分離が始まる中で、発電会社が中心となりガス会社と連携しながらこうしたビジネスが展開されるよう、政策的な誘導が望まれる。

一方、コジェネレーションの普及は海外に流出しているエネルギーコストを抑制し、その分を国内の関連機器産業に回す効果があることも重視すべきである。ただし、エネルギー消費の大きな地域にこの経済効果を還元するには、その地域にコジェネレーション製造関連の企業を誘致することを併せて考えなければならない。また、分散協調型コジェネレーションシステムは最適設備量が大型化するために高い災害時対応エネルギー供給能力を有する。これを機能化するためには非常時用のLPガスボンベの設置を奨励するほか、電力融通可能な電力ネットワーツク領域の区分化ならびに周波数調整機構に関する技術開発を進めるべきである。

さらに、先進的な地域からの教訓として、北方地域に一般的にコジェネレーションを導入するための制度的条件の整理ができた。政策立案の原則として、第1に気候変動対策（CO2削減）、エネルギー効率向上（省エネ）等といったコジェネレーション普及の目的を明確にし、コベネフィットを追及するとしても、重点をどこに置くかを明確にすること、第2にコジェネレーションからの電力の有効利用（自家消費を増やすことを含め）を確保する制度の系統への逆潮や逆潮電力の適正価格での買取制度等の枠組みの確立、第3に電力と熱供給を総合的に管理、運営できる仕組みの導入、第4に電力価格、ガス価格の変動の影響を踏まえた制度検討の必要性を見出した。また、ケーススタディ地域における電力とガスを供給する合弁会社や電力会社がコジェネを需要者の庭先に設置して電力と熱を供給するシステム等のモデル計算によると、家庭用コジェネレーションによるCO2削減のコストは、業務用コジェネレーションによる場合よりかなり高く、導入後の関係者すべてが、関係者すべての収益変化がマイナスとならないためには、その分、経済的な支援策、補助コジェネレーションが代替する系統電源の考え方の整理、コジェネレーションシステムの価格低下策を含めより大きな政策的支援が必要になることが示唆された。

また、九州における2つのスマートコミュニティ事業から、エネルギー市場の自由化やスマートグリッド技術の発達により、地域節電所、地域エネルギー会社等の新しいサービスの発展や付加価値の創造が想定される中で、こうしたサービスとコジェネレーションの組み合わせも含め、需要家の多様性に応じた総合的な戦略の重要性を確認した。

低炭素社会づくりに向けた環境政策の検討に有益な知見を提供するものと考える。
## ＜行政が既に活用した成果＞

## 特に記載すべき事項はない

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

本研究では、2013～2014年に、札幌市と協力して札幌市中心部における大規模コジェネレーションの導入可能性について具体的に検討している。それにより、環境負荷低減効果及びコストの検討を行い、費用対効果を試算したことは、札幌市をはじめ、低炭素化を計画している都市・地域にとってはエネルギーや熱供給を組み込んだ都市計画の立案・策定において利用されることが見込まれる。

### 6. 研究成果の主な発表状況

## (1) 主な誌上発表

## く査読付き論文>

1）吉田文和・佐野郁夫・荒井真一「海外コジェネレーション制度調査報告ードイツ・デンマークを中心に—」、『人間と環境』、第40巻第3号、pp53-58、2014

2）吉田文和・村上正俊・石井努・吉田晴代「バイオガスプラントの環境経済学的評価——北海道鹿追町を事例として——」『廃棄物資源循環学会論文誌』，Vol. 25，pp. 57-67，2014

3）赤澤真之、鈴木研悟、田部豊、近久武美：「コジェネレーションの分散協調ネットワーク化によるコストおよび二酸化炭素削減効果解析」，日本機械学会論文集（掲載決定巻号未定）

## く査読付論文に準ずる成果発表>

1）近久武美：空気調和・衛生工学、第88巻第10号、pp.39-43,2014、「北海道における持続可能エネルギー社会の形成（分散協調型コージェネレーションネットワークとエネルギールネサンス）」

2）南川高範「面的エネルギー供給による環境負荷低減に関する取組と経済効果の試算：札幌における二つの事例」『地域経済経営ネットワークセンター年報』4, pp.83-85, 2015-3-30.

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1）赤澤真之、鈴木研悟、田部豊、近久武美：第33回エネルギー・資源学会研究発表会（2014）、「北方都市における分散協調型コジェネレーションシステムの導入効果解析」

2) M. Akazawa, K. Suzuki, T. Tabe, T. Chikahisa: Grand Renewable Energy 2014 International Conference, Tokyo, Japan, 2014, “Model analysis of CO $ _{2} $ emission reduction effect by introducing distributed cooperative CHP system in Hokkaido”

3) M. Akazawa, K. Suzuki, Y. Tabe, T. Chikahisa: $ 38^{th} $ IAEE International Conference, Antalya, Turkey, 2015, “Effect of Networked CHP System with Grid on CO $ _{2} $ Reduction in Cold Regions”

### 7. 研究者略壓

## 課題代表者：近久 武美

北海道大学工学部卒業、工学博士、現在、北海道大学工学研究院教授

## 研究分担者

## 1 ）吉田文和

東京都立大学経済学部卒業、経済学博士、北海道大学大学院経済学研究科教授、現在、北海道大学名誉教授

## 2 ）佐野 郁夫

東京工業大学工学部卒、北海道大学大学院公共政策学連携研究部特任教授、現在、独立行法人環境再生保全機構理事

## 3 ）外山 洋一

東京大学理学部卒業、環境省課長補佐、現在、北海道大学公共政策大学院連携研究部教授

4）菅井直一

4) 荒井 真一

東京大学理学部卒業、北海道大学大学院地球環境科学研究院特任教授、現在、一般社団法人

低炭素社会創出促進協会審議役兼事業評価部長

## 5 ）田部豊

東京工業大学工学部卒業、博士（工学）、現在、北海道大学工学研究院准教授

## 6 ）鈴木 研悟

筑波大学第三学群工学システム学類卒業、博士（工学）、現在、北海道大学工学研究院助教
# （１）最適システム構造ならびにCO₂削減効果解析に関する研究

北海道大学大学

近久 武美

田部 豊

鈴木 研悟

研究協力者 長沼 要

平成25～27年度累計予算額：44,831千円（うち平成27年度：14,847千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

再生可能エネルギーと同様に環境性に優れ、有望な省エネルギー技術としてコジェネレーションがあるが、従来の仕組みでは電気と熱のバランスが不適となり能力を十分に発揮できない。そこで、コジェネレーションの効率を最大化できるような「分散協調型コジェネレーションネットワークシステム」を提唱し、詳細なCO2ならびにコスト削減効果を解析する他、ステークホルダー間の便益の大小について分析を行った。

対象とする地域にエネルギー供給するための社会コストとCO2排出量について解析を行った結果、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムは系統に逆潮流できない従来の独立型コジェネに比べて、同等の社会コストで約倍のCO2削減効果を持つことが明らかとなった。この結論は様々なコストやCO2排出条件のほか気象条件の異なる地域においても同様に成立し、普遍性が高いことを確認した。次に、自身のコスト最小選択を行う需要家を社会最適に誘導するための条件について解析した。その結果、ガス/電力価格比をCO2排出原単位比に一致するように設定するほか、逆潮電力価格/購入電力価格比を0.6以上となるように制限し、さらに極わずかなFIT価格を電力ならびにガス価格に上乗せすることによって、電力会社ならびに需要家の便益を適切に維持できることが明らかとなった。また、産業連関分析を行い、コジェネレーションの導入がガス会社、電力会社ならびに石油関連会社の便益に及ぼす影響を明らかにした。さらに、コジェネレーションの普及は関連機械産業への波及効果が大きく、国内機械産業の便益を増大させる効果があるものの、地域（今回は道内）経済を活性化させるには地場における関連機械産業の育成が併せて必要であることを明確化した。このほか、コジェネレーションの災害時対応能力についても解析を行い、適当量のLPガスボンベを備えておくことによって数日間の非常用電源ならびに熱供給源として機能し得ることを明らかにした。
[キーワード]

コジェネレーション、二酸化炭素、社会コスト、産業連関分析、非常用工ネルギー

### 1. はじめに

再生可能エネルギーと同様に環境性に優れ、エネルギーの有効利用に有用な技術としてコジェネレーションがある。これは都市ガスを供給すると電気と熱が出てくる非常に高効率な装置であり、排熱で給湯や暖房ができるので熱需要の多い北国に特に適している。しかし、個別の建物ごとに運用される独立型コジェネレーションでは、変動の大きな電気需要に合わせた運転となるほか、電気と熱のバランスが不適となる時間帯が多く発生するために、総合効率は低くならざるを得ない。したがって、そのポテンシャルを最大限に発揮するには、熱需要の大きな建物にコジェネレーションを設置し、余剰電力を系統に逆潮流できるような社会システムの構築が重要といえる。しかし、現状では系統への逆潮流が制限されており、ホテルや病院といったわずかの建物に対して導入メリットがあるに過ぎない。また、こうした新しいタイプのエネルギー供給ネットワークの導入を推進するにはコジェネ設置業者と電力会社との連携が不可欠であるが、系統電力変動の増大ならびに不明確なビジネスメリットのために、現状では電力会社が積極的な関わりを持つためのインセンティブが働かない状況にある。

したがって、コジェネレーションを普及させるためには、需要家やガス会社と併せて電力会社にとってもメリットのある仕組みとすることが肝要である。そこで、当該研究者達は効率の良いコジェネレーションを熱需要の多い建物に電力会社が主体となって導入し、効率を最大とできるように熱需要に併せた運転を行う一方、余剰電力を系統に逆潮し、電力ネットワーク内で効率的に利用する「分散協調型コジェネレーションネットワークシステム」を提唱して来た。各コジェネレーションの運転はインターネット回線などを通して電力会社が中央制御するため、電力会社にとっても系統の電圧変動を制御できるほか、運用利益を得られることになる。また、異種類の建物を組み合わせることによって電力と熱需要のバランスをより適切にすることができ、単独の建物よりも顕著にCO2削減効果を増大できる。さらに、こうしたシステムが大規模に導入されることになると、これまで海外に流出していたエネルギーコスト分を地域内で経済循環できることになるので、地域の経済活性にもつながることが期待される。

このようにコジェネレーションは環境性に優れているだけでなく、適切な政策誘導がなされるならばこれまで海外に流出していたエネルギーコストを国内の関連産業に向けることができ、エネルギー関連会社ならびに設備機器産業の新たな活性化を生み出す可能性がある。本研究は分散協調型コジェネレーションネットワークシステムの経済性ならびにCO2削減特性を明らかにするほか、関連産業部門の便益を均等化するための条件について解析を行うものである。

## 2 ．研究開発目的

当該研究者は上述した「分散協調型コジェネレーションネットワークシステム」を提案し、詳細な過渡運転解析を行いながらCO2削減効果とコスト削減効果についてこれまで解析を行ってきた。こうした先行研究によれば、熱需要の高い建物にコジェネレーションを導入し、余剰電力を系統に売電してネットワーク内で電力融通を行うシステムでは、そうでない場合に比べてCO2削減効果が1.6倍程度改善されることが明らかになっている。本研究ではこの分散協調型コジェネレ
一ションネットワークシステムのコストやCO2削減効果を明確にするほか、ステークホルダーに対する便益分析ならびに非常時におけるエネルギー供給能力について解析を行うものである。

一般にコジェネレーションは電気と熱を有効に利用するので高効率な機器であると言われているが、需要の形態や価格条件によってはむしろエネルギーの無駄が生じることもあり、こうした点の分析が十分に行われていない。また、電力系統に逆潮流を可能とした運用における効果について、詳細に解析を行ったものはこれまでに無い。そこで、本研究では実在する具体的な3か所のモデル地域を設定して、建物構成や配電系統データを用いながら対象地域にエネルギー供給する際の社会コストならびにCO2排出量に対する価格条件や需要条件による影響を定量的に解析しようとするものである。これにより、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムと従来の独立型コジェネレーションとを比較し、社会コストならびにCO2削減効果に関する差異を明確にすることを目的とする。同時に、燃料コスト・エネルギー需要等の変化に対する本システムの安定性解析を行い、結論のロバスト性を明らかにする。

次に、自身のコスト最小選択を行う需要家を社会最適に誘導するための条件について解析をおこなう。すなわち、上記の解析によって社会コストとCO2削減の観点から最適なシステム構成や運用条件が明らかになったとしても、需要家は社会コストやCO2排出量を意識せずにコジェネレーションの導入ならびに運用を行う。そこで、需要家が自身の便益を最大にしようとする行動が自ずと社会最適と一致する結果となるための補助金やエネルギーコスト条件について解析を行うことを目的とする。

一方、古くからコジェネレーションの有用性と意義が認識されていたにもかかわらず、これまでそれほど普及してこなかった大きな理由の一つに、ステークホルダー間の便益配分の不均衡がある。すなわち、ガスを燃料とするコジェネレーションはガス会社の便益増大にとって大きなメリットがあるものの、電力会社にとっては収益を減少することになるので有り難くない。そのため多くの場合、コジェネレーションが有利とならないような電力価格設定を行ったり系統接続の制限が生まれたりすることとなる。したがって、こうしたシステムを普及するには電力会社やガス会社ならびに需要家のそれぞれにとってメリットのあるシステムとなることが重要である。そこで、本研究では電力会社とガス会社が協働しながら地域経済にとってもメリットのあるビジネス展開が可能となるための条件を示すことを目的として、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムが各産業部門に及ぼす便益変化を産業連関分析により明らかにし、便益配分を適正化するための定量的な解析を行う。

このほか、コジェネレーションは災害時における局所的なエネルギー供給能力を持ち得る。近年、様々な災害が頻発しており、非常時に必要最小限のエネルギー供給を確保する社会インフラの構築が望まれている。そこで、本研究ではコジェネレーションの災害時対応能力についても明らかにすることを目的とした。

以上、本研究は提案システムがもたらす省エネルギー、CO2削減、災害時対応能力の強化、地域産業・経済への影響等を定量的に明らかにすることを目的としている。これにより、従来の単なるコスト概念を打ち破った新しいエネルギーインフラ形成と地域経済発展のモデル提案を行うことを目ざす。
## 3 ．研究開発方法

## （1） 解析モデルのコンセプト

まず、本研究が提案する分散協調型コジェネレーションシステムについて簡単に説明する。図(1)-1はシステムの概念図である。コジェネレーションは熱需要に合わせた運転をするのが最も効率的であるが、発電が建物の電力需要を上回る場合には電力需要に合わせて運転を制限する必要があった。そうするとコジェネレーションから供給される熱量も減少するので、その分、ボイラから熱供給しなければならず、システム全体の能力を発揮できないことになる。そこで、分散協調型コジェネレーションシステムではこの余剩電力を電力系統に逆潮流し、それを配電系統で結ばれている建物群の中で有効に消費しようとするものである。したがって、解析は配電用変電所以下のバンク内にフィーダーと呼ばれる配電線が複数配置され、各配電線に住宅や事業所などの需要家が接続されている系を対象とした。熱に関しては需要家間の相互融通はできず、貯湯槽による時間的な調整のみを一部可能であるとした。

本研究では、コジェネレーション（以下時々コジェネと略す）の余剰電力を配電系統に逆潮流できないシステムを「独立型コジェネシステム」、配電系統を用いたネットワーク化により逆潮流できるシステムを「分散協調型コジェネシステム」、そして系統からの電力とボイラによってエネルギー供給するコジェネ導入前のシステムを「従来型システム」と名付け、これら三つのシステムについて解析を行う。

図(1)-1 分散協調型ネットワークシステム構成

本研究が想定する需要家は、集合住宅、戸建住宅、ホテル、事務所、店舗、病院の6種類とし、エネルギー需要は、動力照明、冷房、給湯・暖房の3種類とした。電力はコジェネレーションおよび系統からの購入により賄われる。熱は都市ガスを燃料とするコジェネレーションおよびボイラにより供給され、住宅においてのみ貯湯槽への蓄熱が可能とした。

解析は図(1)-2に示すように、解析対象地域に外部からエネルギー供給するのに要した設備費および燃料費を社会コストと定義し、それに伴って発生するCO2量を排出CO2量と定義した。したがって、ここで用いられている電力価格は需要家が購入する価格ではなく、発電所で発電に要する
$$ CO_{2} $$

$$ \mathrm{CO}_{2} $$

$$ \mathrm{CO}_{2} $$

図(1)-2 解析対象地域に外部からエネルギー供給するのに要した設備費および燃料費を社会コスト、それに伴って発生するCO2量を排出CO2量と定義した

価格である。同様に燃料は需要家の購入価格ではなく、ガス会社や灯油会社の供給原価である。このコストとCO2排出量に関して、従来型と比べた変化率を以下に示す式で定義した：

$$ \Delta x=\frac{x_{CGS}-x_{Conv.}}{x_{Conv.}}\quad x=CO2、\quad Cost\quad 式 (1)-1 $$

この指標を用いて、分散協調型コジェネレーションネットワークシステムと従来の独立型に関する社会コストならびにCO2削減効果を比較する。

解析対象としたシステムの概要図を図(1)-3に示す。一つの変電所の下にフィーダーと呼ばれる配電線が複数配置され、各配電線に家庭や事業所などの需要家が接続されている系を想定する。各需要家に分散配置されるコジェネレーション、ボイラなどのエネルギー供給機器はエネルギー

図(1)-3 変電所以下の配電系で電力融通することを仮定した解析対象系
図(1)-4 各需要家におけるエネルギー機器構成

サービス会社（図では電力会社が担当）により中央制御され、需要家の電力・熱需要に応じて運転される。コジェネレーションによって発電された電力は、変電所を越えない範囲で自由に逆潮融通することができる。熱に関しては需要家間の相互融通はできず、貯湯槽による時間的な調整のみ可能であるとする。

本研究が想定する各需要家におけるエネルギー需要の種類およびエネルギー供給技術の選択肢を図(1)-4に示す。エネルギー需要は、動力照明、冷房、給湯、暖房の4種類に分けられる。電力の供給を破線で、熱の供給を実線で示す。電力はコジェネレーションおよび系統からの購入により賄われる。熱は都市ガスを燃料とするコジェネレーションおよびポイラにより供給され、貯湯槽への蓄熱が可能である。冷房機器は、住宅においては電気エアコンを、それ以外の建物については吸収式冷凍機を用いるものとする。

電力・熱需要は、季節別、需要家種別に1時間毎に与えられるものとする。解析に際して道内における最新の電力・熱需要データおよびエネルギー供給機器の技術・価格等のデータを収集・整理し、モデル解析に向けたデータベースを構築した。電力・熱需要データベースは、札幌市内の住宅街および繁華街のほか、地方都市を加えた3地区を対象とし、建物種別・配電線別の床面積当たりのエネルギー消費量、および季節毎・時間毎の負荷パターンのデータを収集・整理して作成した。技術・価格等のデータベースは、市販されるコジェネレーション機器の技術・価格等のデータを調査・収集し、必要に応じて道内エネルギー事業者へのヒアリング調査の結果を加味して構築した。

## （２）解析手法および条件

対象地域のエネルギー供給コストならびにCO2排出量を明らかにするため、配電用変電所の下の1バンク内の建物の需要を満たすモデルを想定する。バンクは複数の配電線から構成されており、家庭部門として集合住宅および戸建住宅、業務部門としてホテル、病院、店舗、事務所の計6種類の建物が繋がれている。集合住宅以外の建物にはエネルギー供給機器としてコジェネ、ボイラ、冷房機器を導入でき、コジェネの機種によっては貯湯槽が付随する。集合住宅にはコジェネを導入できず、ボイラと冷房機器のみを導入できるものとした。これは、集合住宅は戸建住宅よりも世帯あたりの熱需要が小さく、また機器選択の自由度が小さいために、コジェネが導入されにくいと想定したためである。ただし、集合住宅は逆潮流された電力を消費する建物の1つとして解析結果に影響を及ぼす。冷房機器にはエアコンと吸収式冷凍機を想定し、コジェネが導入されてい
ない業務部門の建物と家庭部門にはエアコンが、コジェネが導入された業務部門の建物には吸収式冷凍機が導入される。各種建物に動力照明、暖房給湯および冷房需要をそれぞれ与え、動力照明需要を賄うために必要な電力とエアコンへの投入電力の和を電力需要、暖房給湯需要を賄うために必要な熱と吸収式冷凍機への投入熱の和を熱需要とする。電力需要はコジェネと系統からの電力によって、熱需要はコジェネとボイラによって充足される。なお、コジェネによる熱の建物間のやり取りは行わないものとする。

本研究では、コジェネの余剰電力を配電系統に逆潮流できないシステムを「独立型コジェネシステム」、配電系統を用いたネットワーク化により逆潮流できるシステムを「分散協調型コジェネシステム」、そしてコジェネ導入前に相当する系統からの電力とボイラによるシステムを「従来型システム」と名付け、これら3つのシステムについて解析を行った。ただし、分散協調型でも変電所を越える逆潮流は許されず、コジェネから逆潮流された電力は変電所下流のバンク内の建物で消費されるものとした。以後、変電所の外から供給された電力を系統電力と呼ぶこととし、コジェネから逆潮流された電力と合わせてバンク内の建物へ電力供給が行われている。なお、本解析では逆潮流による電圧変動や周波数変動の影響は一部解析の行ったものの基本的に考慮していない。

対象地域内の総エネルギー供給コスト（社会コスト）を総コストと略記することとし、対象地域の建物の需要を満たすために必要なコストとして以下のように定義する。

$$ Cost=\int E^{g}\left(t\right)\cdot P^{g}\left(t\right)dt+\int F(t)dt\cdot P^{f}+I $$

ここで、右辺は第1項から順番に、系統電力の供給コスト、全建物に配置されたエネルギー供給機器への燃料供給コスト、および設備の減価償却費である。第1項の $ E^{g}(t) $ および $ P^{g}(t) $ はそれぞれ時

刻 t の系統電力量およびその単価である。第2項の $ F(t) $ および $ P^{f} $ はそれぞれ時刻 t における対象地域全体の燃料消費量およびその単価である。第3項の設備の減価償却費は各機器の設備量と単位設備量当たりの減価償却費の積で求められる。

また、総CO_{2}排出量を以下のように定義する。

$$ \mathrm{CO}_{2}=\int E^{g}\left(t\right)\cdot C^{g}\left(t\right)dt+\int F(t)dt\cdot C^{f} $$

ここで、右辺の第1項および第2項は、それぞれ系統電力由来およびコジェネとボイラの燃料由来のCO2排出量である。 $ C^{g}(t) $ は時刻tの系統電力のCO2排出原単位、 $ C^{f} $ はコジェネおよびボイラの燃料のCO2排出原単位である。

コジェネ導入が総コストおよび総CO2排出量に与える効果を評価するための式は式(1)-1に示した通りであり、ここに再掲する：

$$ \Delta x=\frac{x_{CGS}-x_{Conv.}}{x_{Conv.}}\quad x=CO2、\quad Cost\quad 式 (1)-1 $$