エネルギーの所得弾性値について

特集・エネルギー 室田泰弘・

エネルギーの所得弾性値について 1)

1.はじめに 本論ではつぎのことを取りあっかう. ①エネルギー消費は経済成長にとって不可欠か どうか.つまりエネルギー消費と経済活動との聞 に密接な関係はあるだろうか. ②エネノレギー消費と経済成長との関係を示す指 標であるエネルギー弾性値は長期的に安定した値 を保つだろうか，それとも変化するのか. ③エネルギー弾性値が変化するとしたら，それ はいかなる理由によるものか.

2

.

既存の研究のサーベイ j二であけ:た問題について， 日本では十市 [21J 以 外にこれまで系統だった分析は行なわれなかった よう包である.したがってここでは外国の研究に関 してのみふれることにする. エネルギー弾性値に関する実証分析には時系列

(

1 国におけるエネルギー消費と所得との聞の経 時的関係)とグロス・セクション(両者の関係を 同一時点の各国データを用いて検討する)という 2 種類が存在する.これまでのおもな計測例を示 表 1 これまでの計測例 推計者 l 結論 Smil & Kuz x

( 1976) グロス・セ夕、ンョン (国間比較) 対象 '0 ヨーロッパ全域26 カ国

o

1950~71 年にかけての 各国のデータでプール して弾性値を算出

R2=0.

45~0. 46 Darmstadter

o :

0 世界 49 カ国 1960年 data ( 1970) Ovariation は小さく有 意義な結果が得られた

R2=0.87

Brookes 。 _{。世界22 ヵ国 1960 ， 1965} ( 1972) data 01 に収束する傾向が見 られた

Adams & Miovic i

0

0 西欧諸国の 1956~62年 l

( 1968) data を pool して用いた o 有意な関係が得られた Humphrey (1976) 1978 年 1 月号 結論 。 。 。 。 タイムシリーズ ( 1 国) 対象 。各国別に 50~71 年にか げエネルギー消費と G NP との相関をとった

R

2

=0. 995~0. 999

o

1925~65年の各国別 data で検証 '0 強い相関が見られた 。 UK の 1946~70年 data -で検証

o

Cross Section とほとん ど同じ結果が得られた OUK の 1800~1970年の data で検証 。弾性値は工業化の開始 |時期にピークに達し， その後逓減する 備考

o

Brookes 仮説を否定し たとし、うが adjusted energy estimate を用 いていないので何とも いえない

o

adjusted energy comsumption を使用

o

adjusted energy comsumption を使用

2

9

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したのが表 1 である. かような汁測から得られた主要な結論はつぎの とおりである.

1

)

クロス・セクションに関して ①かなりパラツキはあるものの，発展段階の異 なる国を包含すれば，所得とエネルギー消費との 聞に有志な関係はあるといってもよいだろうわ. ②かようなバラツキの生ずる原因としてはつぎ のものがあげられる (Darmstadter[ 7 ]による). @各国聞におけるエネルギー使用効率の差 (たとえばチェコの火力の効半は西独の 80% で ある). @天候等自然条件の相違 @各国における主要エネルギー源の相違(た とえばノルウヱー，スウヱーデン，スイスでは 水力が中心であるが，水力のみを出力ベースで 他のエネルギー源と足し合わせると，見かけ上 の総エネルギー消費は過小にでる).

2

)

時系列に関して ①すべての計測結果はエネルギー消費と所得と の聞に強い相闘があることを示している. ②英国の場合，弾性値の変化を超長期 (1800~ 1970年)にわたってみていくと，それはて業化の 開始時期にピークに達し，その後逓減するという バターンをとる (Humphrey [10J による). たし かに表 2 に見るように，英国の弾性値は 1830~70 年代にかけてピークに達する.これは弾件j直の変 化がその国の発展段階に対応するということを示 すのかも知れない.

3

)

その他の点 1) 本研究は NIRA エネルギープロジェクトの一部 としてなされたものである.

2) Smil & Kuz はヨーロッパ全域を対象にした場

合 クロス・セクション分析は有意な結果をもた らさないと主張する.しかし Darmstadter のよ

うに世界 49 カ国をとれば，その結果はかなり有意 なものである(図 2 ，後出). なお Brookes は

Smil & Kuz 分析の結論に関しでかなり深い疑問

を抱いている. Brookes [ 5 ] 表 2 英国における弾性値の経時的変化 l 産長率出向の成|エ費ネルギー|エ値ネノレギ一弾 消成長率!性 年 Output _{llEGnreorwgtyh} .E 1

Gr~/w.:~

Coneefrgfiycient % pa % pa % 1800~30 2. 7 2. 7 1.0 30~40 2.4 3.8 1.6 40~50 1.8 3.7 2.0 50~60 2.5 4.7 1.9 60~70 2.0 3.1 1.6 7O ~80 1.9 2.7 1.4 80~90 2.2 1.7 O. 7 90~00 I 2.1 1.7 0.8 1900~ 1O 1.2 1.1 0.9 25~38 1.9 O. 7 0.4 38~50 1.6 1.5 0.9 50~60 2.7 1.6 0.6 60~70 2.8 2.1 O. 7 (資料) Humphrey [ 9 ] ここではとくに集計の問題 (AggregationPro blem) が重要である.以下それについてふれる.

Adams

&

Miovic は弾性値を計算する際の各

エネルギー源の足し合わせの方法に関して基本的 な疑問を提起している.つまり現状では各エネル ギー源を入力ベースでカロリー換算して集計して いるのであるが，この方法に問題があると L 、うの である.

これは最初に Turvey

&

Nobay[ 1 J によって 提起された.すなわち各エネルギー源をカロリー ベースで足し合わせるのは，あたかも食品をカロ リーベースで足し合わせるようなものであり，む しろ“ useful energy" レベルで集計すべきだとい うのである.たしかに各エネルギー源は熱効率も 異なれば使いやすさ，管理のしやすさ，公害発生 の度合，それを使用した場合のエネノレギー節約器 機にかかるコストなども違う.したがってかよう な点を考慮に入れた変換ネ (conversion factor) を用いて足し合わせるべきであり，その集計量が 「有効エネルギー J (usefulenergy) であるとし、 うことである.

そして Turvey

&

Nobay はこの換算率として 適当なのはむしろ各エネルギー源の相対価格であ

ると主張するあ. つまりこの場合の「有効エネル ギー」としての集計値はエネルギーの実質消費額 であるということになる.

Adams & Miovic は以上の議論をふまえて，つ

ぎのような形で、各エネルギー源の換算率を推計し た.まず生産関係を(1)式のように定義する. 。 =Min(ðEu， f(N

,

K) (1) 0: 産出高 Eu: 有効エネルギー ， N: 労働 投入量， K: 資本投入量 ここで「有効エネルギー」は (2) のように定義 される. Eu 二 ecα cC+epαpP+eγαγ El

(

2

)

的:各エネルギー源単位あたりのカロリー量 (例カロリー/トン) ei: 効率，使いやすさ等を考慮した係数 Eu: 有効エネルギー (1), (2) から，

。 =al( αCC)+a2( αpP) +a3( αγEl)

(

3

)

として，この形で a を推計したのである.その結 果，石油は石炭に比べて 2.5 倍「有効」であり， 電力は石炭に比べ 2.7 倍「有効」であるという結 論を得ている.つまり石炭は電力や石油に比べて 使いにくいということがわかるのだ. さらに彼らはかような形で修正されたエネルギ ー量(1有効J エネルギー)を用いて弾性値を計算 すると，その値は西欧で 1 以 k になるという結果 を得ている (1950~62). これに対し通常の形で集 JI されたエネルギー量を用いて得られた弾性値は l 以ドである. Adams

&

Miovic は通常の形の弾 性値が l 以下なのは，石炭から石油への代替過程 が強く反映された結果にすぎず，これを経済成長 の伸びをエネルギー消費の伸びが下回っていると いう形で解釈するのは問題があると主張するので あるむ. この議論をさらに敷延したのが Brookes[3J で 3) これは完全競争のもとでは正しい.というのはこ の場合 MRT(Marginal Rate of Transforma

tion) は価格比に等しくなるからだ. 1978 年 1 月号 ある. Brookes は「有効」エネルギーの概念を用 いてクロス・セクションと時系列の双方で弾性値 を計測し，弾性値は通常 l 以上であるが，それは 窮極的には l に収束するとしづ仮説を打ち出して いる.しかしこの仮説は現在のところ一般的な支 持を受けているとは言い難い. 3. 実証分析 以とみてきたように弾性値の計測としてはクロ ス・セクションと時系列の 2 つがある.本分析で は①時系列に関してはすべての分析がエネルギー と所得との問に関係があるとしていること，②か ぎられた時間しかなかったこと等から時系列分析 に焦点を絞ることにする.したがって，ここでの 分析・目的は①経済発展と弾性値との関係の検 証，②「有効」エネルギーとしづ概念の妥当性の 検討である.分析対象は日本とアメリカの時系列 データとする.アメリカを含めたのは，日本のそ れとの比較検討のためで、ある.

3

-

1

収集データに関して ここではエネルギー総量を一次エネルギーベー スで肥えている.つまり下のような形である.

一電力一l一水力

l 原子力 一石炭 ;石炭 一亜炭 一輸入コークス 一次エネルギー 品 製ス 油ガ G 油石 G 然 N 入 P 天 L 原輸 L 一一

一|)一」

l 一ス 油カ 然 原天 一一 1) 日本 a) エネルギ一関連 ①電力 マ水力: 1952年までは南 [11 J によった. 53~74 fドは通産省 [13J によった.向.者は接合可能で、あっ 4) エネノレギー需要の予測にあたっても useful energy level で行なわれはじめている.たとえば Nordhous [20J.

3

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た.換算率は 1

kwh=2

, 450kcal である.ただし 1905-13年までの発電量は発電力から推計した (発電量(百万 kwh)j発電力 (1 ，

OOOkw) =3.

3 と した). ここであっかわれている電力は事業用のみであ り，白家用はデータ不足のため含まれていない. V 原子力:通産省 [14J によった. ② 石炭類 マ石炭:データは 1905-52年までは通産省 [13J 53-74年は通産省 [14J によった.ここで圏内消費 =生産一輸出+輸入としてある. なお換算率は kg=6 ， 000kcal とした.ただし 53年以降は実績に よっている.この場合の問題は輸出向けと輸入向 けでかなりカロリー量が異なる可能性のあること である. 53年以前は在庫繰入れ分を考慮、していな し、. マ亜炭，輸入コークス:データ等は石炭と同じ である.なお換算率は亜炭 kg=4 ， 100kcal ，コー クス kg=6 ， 800kcal とした. ③ 石油類 マ原油: 1905-52年までは通産省ì[ 13J ，それ以降 は通産省 [14J によった.国内消費=生産+輸入と している. 53年以前は在庫繰入れ分は考慮されて いない

1

=

9

, 400kcal としている. マ輸入分(搾発油，灯油，軽油， In: 油) :データ は原油に同じである. 換算さドは揮発油 1=8， 600

kcal

, 灯油 1

=

8

,

900kcal

, 軽油 1=9 ， 200kcal，

重油 1=9 ， 900kcal とした. マ LPG: 通産省 [14J によったい. b)

G N P

データは 1905-36年を大川推計(日銀[

12J)

, 1937-51 年を企画庁推計(同)， 1952-74年を企画 庁 [15J によった. 接続は大川推計は 1934-36年価格でデフレー ト，またラ 2-74年データに関しては GNP デフレ ータを企画庁推計と接続し，それによって名 IIG NP を実質化した.ただし，大川推計は生産所得 であることに注意せねばならない.

2

)

アメリカ a) エネルギー関連

1889-195ラ年までは Shurr

&

Netschert[ 1

7],

それ以後は OECD [19J をこれとつなけYふただ し，完全に接合されたわけで、はない.

b) G N P

u

.

S

.

Dept o

f

Commerce[18J にもとづいた. すなわち 1889-1967年までは NBER の Kendrick 推計， 1967-70年に関しては BEA 推定をこれに 接合した.

3

-

2

推計結果の検討

1

)

GNP とエネルギー消費との関係 以上の結果にもとづいて描いたのが図 1 ，図 2 で ある(データに関しては表 3 を参照のこと). こ れでみると両者の聞には明らかに有意な関係が存 住する.実際相関分析を行なってみると，日本の 場合で R2_{=0.989 ， アメリカの場合で R2=0.747} であった.この場合の長期弾性値は日本が 1.08 ， アメリカが 0.89 である 6) つぎに経済の発展段階と弾性値の変化の関係を 5) なお同様な推計がエネノレギー経済研究所によって 行なわれている(エネルギー経済 76年 7 月号 p. 38). それと比較するとエネルギー経済研究所推 定のほうがやや高い結果となっている.その理由 としては ①エネノレギー経済研究所推計は石炭の輸出を控 除していないこと ②輸入炭のカロリーを正しくいれていること ③石油製品のカロリーをここでより高くみてい ること等が考えられる. 本推計 エネルギー 経済研究所

1

9

1

0

1

9

2

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1

9

3

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1

9

4

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1

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47.4 単位 1013

_k

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1

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7

.

1 5

2

.

6

6) 十市 [21J はエネルギー経済研究所データを用いて 1880~1975年の 95年を通した弾性値は1. 0である としている.これは本推計が 1905~74年までと対 象期聞が異なること，データの違うことを考えて もやや低い.主要な違いは戦前，戦後のデータの つなぎ方かも知れない.というのは十市の 1880~ 1940年の推計弾性値は1.

05

, 1955~75 のそれは 1 .06 となっているからである.

エネノレギ 1.000 消費 600 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 7 4 表 3 GNP とエネルギー消費(日本) 一 l 守 2991805666793723533269620895 ドゐ広ふ 11aaQh 仏し ZL1 弘 1Qha&&Qh 仏仏 L4 丘ふ 41 川 sti--1i ・ 11At--A141 晶 111 ・ tin4n4qL 勺ゐワゐつゐ qLq4 ネ費炉一 エ消 1 一 r 0 3i 内 3RJ2R ノ 7 ・ 7aR ノ 4 ・只 uQ ノ只 u77t 円 υ マ t1AFPaulAZQ ノぷ U4 ・ QJ 円 υ 円 312 U 円一閃一弘 4・44AHAt--1 広広 16.6.&&7.&&&Q ハ仏仏しし 14 P いま 4 ・ 1 一 111111 G 時閉店一 titA 一 にノ rO ヴ_{toonynutiqJ-qJA} 守 F コ Z07toonynu'lqL 包 J4 ・ R ノ rO マ goon フハ U'i nu1 ‘ 1i1&111li---tA1i1 ・ q4q4 つゐ nL っ， hqLq ，ゐつゐ勺ム η4qJqJ 一 9 一-32 I 14.1 33i 14.7 34' 16.2 35j 16.6 36, 17.2i 37 21. 2 I 38I 21. 9 I 39i 払 l 1978 年 1 月号 24. 5 28.1 31. 4 33.3 36.5 40.0 42.7 43.1 一-F 沼一 436919078664843263909371050 レゐ一 14 乙 4.1.1 仏企弘之宮山 Q_んしし 1.41. 仏仏之化仇丘生 OQ ん仏 川 3 一 44444222233345556778901A3569 ネ費川

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llili--I1l1l1i1ili--1I PA-32 一 81446 一 662512766180730849363 Ei-4---一---­ ， uw 口 l 一 C 一 oillO1244680136712R ノ 171658 戸D P 包邑 4 ・ 1222221All--1222223334455667 2 信 3V rt ハunyTE l l -nufAq42J4 ゐ民ノバ υ7tauQ ノ nu--q54qJA 守戸コ ζu 司iauQ ノハ υ'iq4 ミ JA 守にノ ro 何 44444444455555555556666666 1

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215.0 239.3 281. 3 319.5 333.6 362.6 405.8 410.0 GNP <-~\-エネ J レギー 消費 1800 1900 10 20 30 40 50 60 70 90 図 2 GNP とエネルギー消費(アメリカ) 図 1 GNP とエネルギー消費(日本) 計 000000oo nUAU ハUnununununU 合 7171111--lil--ア一ス一 F 3 1 2 1 1 エで刀一 tu--u シ京一 00020000 給実等一

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O/ 句--ーーー--) % 2 0 ( I l llJIll}t 寸 、 、 、 、 、 、 , 〆 ,, J , , 4 , v 、 、 -a 、 H u f , t ' p -J S J , , 8 _{Spt II} 8 6f 4 Spt 1 ₁₄ 2 nwunwdη 〈 d 1 3 6 0 6 n k u q p M 1 A q u n b 巧 4 弓 42A 1 ム ndpo ハ huFhunU 1 3 6 FHυFhd ハud 1 3 5 A 性 A 生 00 1 3 5 qd つ dnJ 1iqυ 四 b ワムつ臼 nb 1 ょ quku

-5

1iqdRυ Q U Q d Q J I l l ] [II t 町 -JYAHM ttt D A P -p ｭ S に U に US 。 図 3 3 つのスパート (Spt) の比較 (GNP 平均年成長率)16)

3

3

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みていくことにしよう.つまりハンフリー仮説の 検証である.弾性値の推移が表 5 ，表 6 ìこ示されて いる.これでみると日本の場合弾性値の値は 1905 -20年までは高く， 1920年代は低下し， 30年代に なると再び高まりをみせ，そして戦後50年代に低 下したのが， 60年代になると再び高まりをみせる とし、うノミターンをとっている.つまり英国の場合 と異なり， 日本の場合ピークは一つではなく何回 かうねりがあるのである.しかしここで注目すべ きはこのうねり(弾性値が高まるとき)が図 3 にみ 表 5 日本の弾性値 1945年除く

l 弾性値|

1905~1974 1. 08 ! 1905~ 14 1. 38 I 19 !O~ 19 1. 55 15~ 24 , 0.86 20~ 29 I 0.78 25~ 34 0.49 30~ 39 1.15 35~ 44 ; 0.89 40~ 50 ! 1. 15 46~ 労1.17 51~ 60

I

1. 09 56~ 65 1.08 61~ 70 : 1. 18 66~ 74 1. 10 値一 T 一 コ一 598408076361414 宇佐一弘 oιw 片山 4h 戸ユエハ仏 4LqL7h 弘弘& qJ8 守 qJ 性一

弾一

円フ oon ツパ守 auq4ζUR ノ q4q4A 守民ノ ζUFh ノ 8 0 0 0 5 0 2 3 4 5 7 9 9 9 B 一 3317 ・ JJJ7 一 9 ・ 339.9 ・ 3 一 00000000000000 表 S アメリカの弾性値 1889~1970 1989~1900 96~1905 1901~1910 6~ 15 11~ 20 16~ 25 21~ 30 26~ 35 31~ 40 36~ 45 41~ 50 46~ 55 51~ 60 56~ 65 61~ 70 7 5 8 8 2 1 9 6 3 6 1 4 8 6 3 6 一 4561645522 う 61886 hv 一 nynynyny 。。 74nLoonynyn フ qJFhJ7tnyny J 一仏仏仏仏仏仏仏仏仏仏仏 00000 陸一円 342161853509278 M 一 837750591A8544879

問一仏ししししし仏仏し仏仏

00000 レ且 -Fa 勾 llι T の一 655518J90JJiJjιoJnJ 宣 7459741690222 戸ヲ 1F 品川一 qJIll-21 性

勝一

3

4

るように日本経済の加速期と照応するということ だ.この点は今後さらに詳細な検討が必要とされ るところだが，工業化と成長の加速化ということ がある程度対応するとすれば，経済の発展段階と 弾何値の変化との聞に関係があるという点では， ハンフリー仮説は支持できるといえよう. アメリカの場合にも日本とほぼ同様なうねりが みられる.ただし日本の場合と異なるのは 30年代 の弾性値が日本では高いのに対し，アメリカでは 低いということである.これは 30年代においては 日本が戦時経済化ということで重化学工業化が進 んだのに対し，アメリカでは大恐慌の影響が強く 出ているせいではないかと思われる 7)

2

)

I 有効」エネルギーに関して まず日本に関してもう 5-73年にかけての「有効」 エネルギーを算出してみることにするめ. つまり (3) 式のような形で求める. 有効エネルギ一合計=有効電力+有効石炭+有 効石油

(

3

)

有効電力=電力量 (kwh) x カロリー換算率

(kcaljkwh)

x 熱効率 有効石炭=石炭量(t ) x カロリー換算率

(

k

c

a

l

j

t

)

x 熱効率 有効石油=石油量 (kl) x カロリー換算半

(

k

c

a

l

j

k

l

)

x 熱効率 つまり有効度の指標として熱効率をとるわけで ある.これは当面他に利用可能なデータがなかっ たためで、ある.想定した熱効率を表 7 に示す. 7)十市 [21J は GNP 単位あたりエネルギー消費量 (エネノレギー原単位)の日米間比較を 1880~1970年 にかけて行なっている.それによると 1880~1917 年までは日米両国とも原単位は上井しているが， それ以後日本は 1930年まで低下， 30年代は上安|戦 後も 55-70年までは上昇し，それ以降，下降とい うバタ{ンをとるのに対し，アメリカでは 1917年 以後原単位は低下しつづ、けているとし、う結果を得 ている. 8) 74年を外したのは，石油危機によってかなり構造 変化があったと考えるからである.つまり，高度 成長期のみを対象にしていることになる.

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(Adams

& Miovic ，最高値をとる)

90% 85

石炭|石油製品 l 電力

動力 固定 10% 30% 移動 5 25 熱源 工業 消費量 80 80 40 65 33 60 これは Adams

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i

c

[2J に載せられていた この場 熱効率のうち最高値をとったものである. 合熱効率の適用はつぎのような形で用途別にわけ て行なった. マ電力(ここでの電力はインプットではなくア ウトプットで測られている) 固定動力=その他鉄工業需要9) 移動動力=運輸 消費者熱源=民生その他 つぎにいかなる要因によってエネルギー消費は 想定されるのか検討してみることにする. ここでは産業構造の転換と燃料源の代替の効果 のもたらす影響をみてみた. その結果は (4) 式で これからわかることは一次産業比率が低下 するほど，エネルギー源における石炭比率の割合 が高まるほど，エネルギー消費は増大するという ことである.工業化が進行するにつれ，経済はエ ネルギー集約的になっていく.石炭から石油へと エネルギー源の転換がはかられることは，エネル ギー消費拡大の伸びを低めると解釈しでもよさそ 工業熱源=残り全部 V石炭 移動動力=運輸 消費者熱源=民生その他 工業熱源=残り全部 マ石油 ある. 移動動力=運輸，農林，水産 消費者熱源=民生その他 工業熱源=残り全部 得られた「有効」エネルギー量は表 B に示しで ある.これにもとづいて弾性値を推計すると1.

2

8

うである. これは通常のエネルギー量と所得との関 係から得られた弾性値1. 16 を上回る.

Adams

&

Miovic のいうように日本においても

つまり となる， (4) 1955-73年

EO=720.

7-27.

53ID 十 8.01CS

(

8

.

0

)

(

-

1

3

.

0

)

(

1

9

.

9

)

高度成長期と石炭から石油への代替が進行したた

_{D. W.}

_=1.

₁

₆

_S=

₁

₅

_.

₂

₈

EO: エネルギー最終需要 ID: 一次産業就業者比率

R

2

_=0.976

イコ まり本来の弾性値(エネルギー消費と所得との関 係)はエネルギー源の代替がなければ，もっと高 め(表 4 )，弾性値は低めに出ているのである. 論 以上の検討の結果得られた主要な結論を以下に

3

5

結

4

.

かったで、あろうことが予想される. この分類はエネルギ一統計の分類である. 1978 年 1 月号 9) © 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

示す. ①時系列でみるとエネルギーと所得との関係に は，確かに密接な関係がある. ②しかし，これは弾性値が予測道具として使え るということをかならずしも怠味しない. @弾性値はその値が低い時，それの信頼度は 低下する. @弾性値はかなり変化が大きい. ③弾性値が変化する原因としては産業構造の変 化，エネルギー源の代替過程の進行などがあげら れる 10) ④一国経済の発展段階と弾性値の変化とは関係 があるというハンフリー仮説は成り立つようであ る.しかし日本と英国ではその姿はかなり異なる. ⑤「有効」エネルギーの概念はたしかに有怠で あり，むしろこれにもとづいて弾性値を議論した ほうがよいと思われる. 参考文献

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10) ここでは，エネルギーと所得の関係のみをあっか い，エネノレギー需要と価格との関係はあつかって

いない .ζ れは5J1jの機会に検討したし、と思ってい

る.

3

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