42-1
上野 貴広
1. はじめに 既往研究1)では、各都市の部門別 CO 2排出量を長期予測 するシミュレーションモデル(都市モデル)を開発し、各政 策による将来の CO2排出量削減効果の検討を可能にした。 既存の都市モデルでは検討するシナリオに合わせてモ デル内に説明変数を追加し、再度同定していた(図 1)。そ のため新しいシナリオを作成し、都市モデルに導入するた びに魅力乗数の経路の追加、グラフ関数の再同定といった 修正を行わなければならなかった。上記の問題から新しい シナリオの作成は手間がかかる上に再現性も低く、汎用的 ではなかった。 さらに検討シナリオによっては CO2排出量原単位にの み影響を与え、都市モデル内の活動量への影響を考慮して いないものもあった。例えばゼロエネルギービル(ZEB)義 務化シナリオでは、従来は ZEB の延床面積割合による平 均は CO2排出量原単位の変化のみを考慮していたが、実際 は業務建築着工への規制強化による業務建築着工延床 面積の減少が従業者数や市内総生産等へと影響を与える と考えられる。 また日本では現在大規模都市への人口の一極集中が進ん でおり、中小規模都市の人口の減少と大規模都市の人口過 密化が顕著である。各都市間の関係はより密接になってい るため、大規模都市の政策の波及範囲も周辺都市にまで及 ぶことは十分に考えられる。よって大規模都市での政策効 果を、人口および産業構造も異なる周辺都市に与える影響 も含めて検討することで、より実用的な将来予測・環境負 荷政策立案支援が可能になると考えられる。 そこで本研究では政策適用時の都市に与える影響を都市 内部における社会的・経済的変化も含めて検討できるよう シナリオ導入手法を改良する。また複数都市モデルの連成 手法の確立も行う。 2. シナリオ導入手法の改良 シナリオの影響の導入方法をある程度統一し、それらを 新しく作成するセクタでまとめて計算することで既存の都 市モデルを修正することなくシナリオを導入する手法を構 築する。本報でのシナリオの導入方法の概要を図 2 に示す。 統計や既往文献からシナリオ適用セクタ内に影響係数を設 定し、これと目的変数等とを乗じることで直接目的変数の 増減値を算出する。 本報での検討シナリオを表 1 に示す。梗概では構築したシ ナリオの手法のうち、戸建住宅の新築ゼロエネルギーハウ ス(ZEH)義務化シナリオと次世代自動車普及促進シナリオ の 2 シナリオの手法について述べる。各シナリオの適用方 法はそのシナリオの内容に応じて以下の 2 つに分類される。 ① 都市モデル作成時に用いた 1990 年～2010 年までの統 計データに政策による変化の影響が含まれているもの (住宅着工や農業等) ② 政策による変化の影響がモデル構築時の統計データの 中に含まれていない、従来の都市内産業構造に存在し ないもの(電気自動車・太陽光発電等) システムダイナミクス手法と統計資料データによって、 従来の産業の変化による都市内の生活や経済への影響は各 都市モデルに組み込まれているため、①に関しては任意の 活動量を 1 つ変動させれば過去の統計から得られた係数を 基に影響が広がっていく。 しかし②の要素は従来の統計に含まれていないため都市 内の生活や経済への影響係数がモデル内に存在しない。そ のため居住世帯数や従業者数といった活動量への増減係数 を作成し、都市モデルに外部から与えなければならない。都市環境負荷長期予測シミュレータの開発
―シミュレータの改良と複数都市連成手法の開発―
図 1 従来のシナリオの影響波及方法 図 2 本報で提案するシナリオ導入方法 魅力 乗数A 基準年 値 目的 変数 セクタ 魅力 乗数B 基準年 比 説明 変数A 説明 変数B 新魅力 乗数C 新説明 変数C 魅力 乗数A 基準年 値 目的変数 セクタ 魅力 乗数B 基準年 比 説明 変数A 説明 変数B 目的変数 の増減値 シナリオ適用セクタ 影響 係数 説明 変数D42-2 このような点を踏まえ②の要素には産業連関分析を用いて シナリオ導入による総合的な社会・経済効果を算出する。 ZEH の義務化は住宅の工事費の増加につながると考えら れる。したがって ZEH の義務化は汎用モデルにおける工事 費と住宅着工需要との関係として既にモデルに表現されて いると考えられる。 ZEH 義務化シナリオ適用手法の概要を図 3 に示す。統計 資料 2)から計算した年間戸建住宅総工事費はシナリオ導入 による新築住宅戸数の変化に関わらず同一とした。シナリ オ導入前と同一の新築住宅戸数では住宅の ZEH 義務化に伴 い総工事費は増加してしまうため、総工事費がシナリオ導 入前と等しくなるよう新築住宅戸数が減少すると設定した。 計算式を式（1）に示す。 𝑁𝑐𝑜𝑛＝ 𝐶𝑎𝑣𝑒 𝐶𝑎𝑣𝑒+ 𝐶𝑎𝑑𝑑 𝑁𝑑𝑒𝑚 ここで、Ncon ：工事費上昇による影響も含めた住宅着工戸 数[戸]、Ndem ：都市モデルによる住宅着工戸数計算値[戸]、 Cave ：住宅 1 戸あたり平均着工工事費[円/戸]、Cadd ：シ ナリオによる 1 戸あたり追加工事費[円/戸] 住宅が対象のシナリオは工事費の上昇分を概算できれば 上記の手法で全て都市モデルに導入可能となる。ZEH 義務 化シナリオでは工事費の上昇分を一般的な ZEH による追加 費用額である 250.0 万円～300.0 万円/戸3)の中間、275.0 万 円/戸と設定した。 次世代自動車普及促進シナリオについては、日本での次 世代自動車の普及の本格化は 2011 年以降であるため、2010 年以前の統計から構築した都市内産業構造には存在しない 要素であると考えられる。そのためガソリン車に代わり次 世代自動車が普及することによる各産業従業者数への影響 を産業連関分析により求め、都市モデルへの導入を行う。 あ 本報で用いた産業連関分析の計算式を式（2）に示す。一 般的な産業連関分析と同様に最終需要(消費者消費)ベクト ル f にレオンチェフ逆行列を乗じ、それに部門別雇用係数 ベクトル e を掛け合わせることで，各部門のライフサイク ル雇用量 L が算出される。 𝐿＝e(𝐼 − 𝐴)−1𝑓 ここで、L：直接間接に誘発される雇用量[人・年]、e：部門 別雇用係数ベクトル[人・年/百万円]、I：単位行列[-]、A：投 入係数行列[-]、f：最終需要ベクトル[百万円] 本報では既往文献4)から逆行列係数表を作成した(表 2)。 これと全国の各産業従業者数を年間生産額で除すことで求 めた部門別係数ベクトルを用いて、ガソリン車から EV へ 最終需要が百万円移動した際の全国の各産業別ライフサイ クル雇用量への影響を計算した(表 1)。これに全国に対する 各都市の各産業別従業者数の比率を乗じることで各都市の 各産業別ライフサイクル雇用量への影響を計算した。 次にガソリン車から各次世代自動車への最終需要額の変 化量を求める。2010 年から 2016 年までの EV&HV それぞ れのカタログデータから線形近似した本体価格の年推移を 算出した(図 4)。さらに既往研究5)で算出した各次世代自動 車の普及割合(表 5)を求めた。これと本体価格の年推移、各 都市内総自動車数の推移を用いて各次世代自動車への買い 替えによる最終需要額を算出する。これに前述の普及割合 に対する各産業別ライフサイクル雇用量への影響を重ね合 わせて都市モデルへ導入することで、次世代自動車普及に よる雇用者数の変化も考慮した将来予測が可能となる。 図 4 各自動車本体価格の年推移 ZEH 戸建住宅 新築需要[戸/年] 戸建住宅 総工事費[円/年] 住宅の需要数と平均価格から 総工事費を決定 戸建住宅 新築戸数[戸/年] 戸建住宅 総工事費[円/年] 総工事費が等しくなるよう 新築戸数を減少 通常の戸建住宅 戸建住宅 新築需要[戸/年] 戸建住宅 総工事費[円/年] ZEHの住宅分 総工事費が増加 ZEH 義務化 376 218 218 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2010年 2012年 2014年 2016年 2018年 2020年 本体価格 [万円 ] 電気自動車 ガソリン車 ハイブリッド車 2019年以降EVはガソリン車 と同じ推移をとると設定 年 次世代 自動車 普及率[%] EV 割合[%] HV 割合[%] 年 次世代 自動車 普及率[%] EV 割合[%] HV 割合[%] 2010 0.0 0.0 0.0 2030 38.2 16.0 84.0 2015 0.7 6.3 93.8 2035 45.7 21.1 78.9 2020 12.8 12.5 87.5 2040 52.9 25.2 74.8 2025 29.4 15.2 84.8 2045 60.0 28.6 71.4 2050 66.8 31.5 68.5 図 3 ZEH 義務化シナリオ適用手法の概要 表 1 全国の各産業別ライフサイクル雇用量への影響 第1次 産業 第2次 産業 第3次 産業 第1次 産業 第2次 産業 第3次 産業 -0.00079 -0.00476 0.00819 -0.00193 -0.01154 0.01992 ライフサイクル雇用効果[人/ 百万円] HV EV 表 2 各次世代自動車の普及割合
42-3 3. 複数都市連成手法の開発 連成セクタを新しく作成し、セクタ内のいくつかの変数 によって都市モデル同士をつなぐ。既往研究を基に都市間 で影響を与え合う主要な要素として、人口移動・都市間通 勤・企業立地の 3 つを設定した。これらをシミュレータ内 の変数に合わせ、総人口移動数・業務建築延べ床面積・旅 客輸送量を設定した。 人口移動の改良を図 5 に示す。従来の計算方法では移動 による人口変化率の変動が小数点 3 桁以下と非常に小さ いため、その計算誤差が人口移動数に与える影響が大きい という問題があった。そこで統計資料から総移動数を転入 と転出に分け、更にそれらを対象都市間とそれ以外の都市 とに分割することで都市間連成と計算の安定化を行った。 都市間通勤では、中小都市の都市間従業者は全て近隣の 大都市へ通勤するものとし、大都市から周辺都市へ向かう 通勤者の割合は非常に少ないと考えられるため計算から 除外した。改良した旅客輸送量の計算フローを図 6 に示す。 統計から算出した都市間通勤者数・都市間通勤輸送量を連 成セクタで計算することで都市間の関係性を旅客輸送量 に反映した。 改良した業務建築着工延床面積の計算フローを図 7 に 示す。各業種の業務建築着工延床面積の 2 都市合計値を各 業種の総需要着工延床面積と捉え,大都市と各中小都市の 着工割合を魅力乗数から算定した。 連成セクタで計算した変数の計算値を実績値と比較す ることで精度検証を行う。連成セクタにおける各都市の各 変数計算値と実績値との比較及び将来推計値の推移を図 5.4.2(a)～(h)に示す。どの計算値も実績値との間に大きな 誤差はなく、その推移を捉えており、将来推計値も安定し ている・ 0 2 4 6 8 10 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 移動数 [千人 ] 福岡市_総移動数(実績値) 福岡市_総移動数(計算値) 0 5 10 15 20 25 30 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 業務建築延床面積 [㎢ ] 福岡市_業務建築延床面積(実績値) 福岡市_業務建築延床面積(計算値) -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 1990 年 2000 年 2010 年 2020 年 2030 年 移動数 [千人 ] 春日市_総移動数(実績値) 春日市_総移動数(計算値) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 業務建築延床面積 [㎢ ] 春日市_業務建築延床面積(実績値) 春日市_業務建築延床面積(計算値) 0 0.5 1 1.5 2 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 旅客輸送量 [億人㎞ ] 春日市_都市間通勤人キロ(実績値) 春日市_都市間通勤人キロ(計算値) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 移動数 [千人 ] 大野城市_総移動数(実績値) 大野城市_総移動数(計算値) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 業務建築延床面積 [㎢ ] 大野城市_業務建築延床面積(実績値) 大野城市_業務建築延床面積(計算値) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1990年 2000年 2010年 2020年 2030年 旅客輸送量 [億人㎞ ] 大野城市_都市間通勤人キロ(実績値) 大野城市_都市間通勤人キロ(計算値) 図 5 人口移動計算フローの改良 図 6 改良した旅客輸送量の計算フロー 図 7 改良した業務建築着工延床面積の計算フロー 図 8 改良した業務建築着工延床面積の計算フロー (a) 福岡市人口移動 (b) 福岡市業務建築延床 (c) 春日市人口移動 (d) 春日市業務建築延床 (e) 春日市都市間通勤輸送量 (f) 大野城市人口移動 (g)大野城市業務建築延床 (h) 大野城市都市間通勤輸送量 魅力乗数 説明変数 移動による 人口変化率 社会増減を加えた人口 総移動数 総人口 人口セクタ(各都市) 他セクタ 各都市 魅力乗数 都市間通勤者 都市間通勤 輸送量 他の旅客 輸送量 総旅客 輸送量 連成セクタ 旅客セクタ (周辺都市) 魅力乗数 他セクタ (周辺都市) 説明変数 他セクタ (大都市 &周辺都市) 説明変数 魅力乗数 春日市以外 からの転入 福岡市 総移動数 魅力乗数 春日市以外への転出 への転出春日市 魅力乗数 魅力乗数 春日市 からの転入 連成セクタ 人口セクタ(各都市) 説明変数 他セクタ (各都市) 説明変数 他セクタ (各都市) 福岡市の 着工割合 魅力乗数 魅力乗数 着工率 着工延床需要 (従来の着工床面積) 着工率 着工延床需要 (従来の着工床面積) 総着工 延床需要 着工延床面積 着工延床面積 春日市の 着工割合 魅力乗数 ストック 延床面積 ストック 延床面積 連成セクタ 各業務建築セクタ(大都市) 各業務建築セクタ(周辺都市) 他セクタ (大都市) 他セクタ (周辺都市) 説明変数 説明変数 説明変数 他セクタ (大都市 &周辺都市)
42-4 4. シナリオ検討 3 都市連成モデルに 2010 年以降いくつかのシナリオを 導入して計算した。シナリオ導入時の活動量や CO2排出 量を無対策時(BAU シナリオ)の計算値と比較することで 活動量に与える影響やCO2排出量削減可能量を評価した。 検討シナリオの概要を表 6.1 に示す。梗概では表に示す 4 つのシナリオの検討結果を示す。 総合対策シナリオを除く 3 つのシナリオの福岡市にお ける活動量への影響結果を図(a)～(b)に示す。ZEH 義務化 シナリオでは工事費上増加により平均 65 戸/年ほど戸建住 宅着工戸数が減少した。ZEB 義務化シナリオでは工事費上 増加により平均 0.05 ㎢/年ほど着工延床面積が減少した。 次世代自動車普及促進シナリオでは各次世代自動車の普 及に応じて第 1 次産業従業者数および第 2 次産業従業者 数は減少し、第 3 陣産業従業者数は増加した。 各シナリオの CO2排出量の BAU シナリオからの変化率 を表 4 に示す。ZEH 義務化シナリオでは住宅着工戸数の 減少により、民生家庭部門だけでなく産業部門においても CO2排出量が削減された。ZEB 義務化シナリオでは事務 所・店舗の着工延床面積の減少により、都市全体の産業発 展が抑制された結果、全部門の CO2排出量が削減された。 次世代自動車普及促進シナリオでは運輸部門の CO2排出 量は削減されたが、次世代自動車産業への転入者の増加に より 2050 年の民生家庭部門・民生業務部門の CO2排出量 は増加した。総合対策シナリオでは運輸部門以外は 3 つの シナリオを単発で導入した場合の削減率を合計したもの よりも大きく、結果これらのシナリオは相乗効果があるこ とが明らかとなった。 5. おわりに 本報では、シナリオ検討のための都市モデルの改良と複 数都市連成手法の開発を行った。また連成手法を用いて 3 都市連成モデルを作成し、シナリオ検討を行った。 3 都市連成モデルによるシナリオ検討の結果、どのシナ リオにおいても活動量に影響を与えた結果対象部門以外 の CO2排出量にも変化があった。また総合対策シナリオの 検討により 3 つのシナリオに CO2排出量削減への相乗効 果があることが確認された。 今後の課題として、財政セクタの導入が挙げられる。今 回のシナリオ検討にはシナリオ導入資金について十分な 検討ができていない。税金を資金としてシナリオを導入し、 導入による景気上昇からまたシナリオ導入可能な分の税 収を得る、といった検討が必要である。 【参考文献】 1) 住吉 大輔, 他：都市環境負荷長期予測のためのハビタットモデルの構築 と複数都市への適用 その 1 汎用モデルの構築, 日本建築学会 2016 年 度大会(九州)学術講演梗概集, pp.1005 - pp.1006, 2016 年 8 月 2) (国土交通省：平成 23 年～26 年住宅着工統計, 2011 年～2014 年 3) 朝日新聞：2015 年 11 月 14 日, (be report) 広がる「ゼロエネ」住宅 4) 早稲田大学・スマート社会技術融合研究機構・次世代科学技術経済分析 研 究 所 ： 次 世 代 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム 分 析 用 産 業 連 関 表, http://www.f.waseda.jp/washizu/index.html 5) 丸山 賢人, 他：都市環境負荷長期予測のためのハビタットモデルの構築 と複数都市への適用 その 2 CO2 排出量排出量削減共通シナリオの検討, 日本建築学会2016 年度大会(九州)学術講演梗概集, pp.1007 - pp.1008, 2016 年 8 月 部門 シナリオ シナリオ内容 影響対象活動量 民生 家庭 戸建住宅の 新築ZEH義務化 新築戸建住宅におけるZEH 普及率を増加 2020年に新築戸建住宅の半数,2030年に全新築戸建住宅をZEH化 戸建住宅着工戸数 民生 業務 事務所建築の ZEB義務化 年2.5%ずつ新築事務所・店舗建築におけるZEB普及率を増加
(2030年 全体平均として ZEB Ready の達成、2040年 Nearly ZEBの達成、 2050年全新築建築物の平均で ZEBとなるよう設定) 事務所・店舗 着工延床面積 交通 次世代自動車 普及促進 次世代自動車(EV 車、PHV 車、HV 車)の導入。 政府の目標に従って、2020 年以降自動車販売数の半分を次世代自動車化 従業者数 総合 総合対策 2010年以降、上記のすべてのシナリオを同時に行う。 上記すべての活動量 0 2 4 6 8 10 12 14 16 2010年 2020年 2030年 2040年 2050年 新築戸数 [百戸 ] 戸建新築(BAU) 戸建新築(ZEH義務化) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 2010年 2020年 2030年 2040年 2050年 着工延床面積 [㎢ ] 事務所・店舗着工延床(BAU) 事務所・店舗着工延床(ZEB義務化) 0 30 60 90 120 0 2 4 6 8 2010年 2020年 2030年 2040年 2050年 第 2次 ・第 3次 産業従業者数 [万 人 ] 第 1 次産業従業者数 [百人 ] 第1次産業(BAU) 第1次産業(次世代自動車) 第2次産業(BAU) 第2次産業(次世代自動車) 第3次産業(BAU) 第3次産業(次世代自動車) 民生家庭 - 1.75 - 0.21 + 0.25 - 1.71 - 1.77 民生業務 0.00 - 15.67 + 0.28 - 15.39 - 15.57 産業 - 0.01 - 1.22 - 0.56 - 1.80 - 2.00 運輸 0.00 - 0.49 - 5.34 - 5.84 - 5.76 合計 - 0.54 - 4.82 - 1.85 - 7.21 - 7.25 CO2排出量変化率[%] ZEH 義務化 ZEB 義務化 次世代 自動車 3シナリオ 単純合計 総合対策 表 3 検討シナリオ一覧 図 9 各シナリオの福岡市における活動量への影響結果
(a) 戸建住宅新築戸数(ZEH 義務化) (b) 産業別従業者数(次世代自動車) (c) 事務所建築着工延床(ZEB 義務化)
