将来の不確実性を考慮した頑健な脱炭素電力システムシナリオ分析
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21K14577
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
白木 裕斗 滋賀県立大学, 環境科学部, 講師 (50740081)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | カーボンニュートラル / 電力システム / 不確実性 / 確率計画法 / 原子力発電 / 電気自動車 / 限界発電コスト / 電力システムモデル / 脱炭素社会 / シナリオ分析 |
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| Outline of Research at the Start |
脱炭素社会の実現に向けて、脱炭素電力システムへの移行が社会的に要請されており、移行に必要となる投資、移行した電力システムの姿を定量的に示す必要がある。しかし、現在、電力システムを取り巻く技術・経済状況は急激に変化しており（例えば、再生可能エネルギーや蓄電池のコスト、電化率）、その将来値にも大きな不確実性がある。
本研究は、①網羅的な文献調査により、電力システムに関わるパラメータの将来予測値の幅を整理・見える化すること、②入力変数の確率分布を考慮可能な電力システムモデルにより、不確実性のもとでの頑健な脱炭素電力システム像を示すことを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、2021年度に開発した確率論的電力システムモデルを用いて、原子力政策の不確実性を考慮したシミュレーション分析、および、電気自動車（EV）の普及による電力需要の不確実性を考慮したシミュレーション分析を行った。
原子力発電の社会受容性の不確実性を考慮したシミュレーション分析では、原子力発電の社会受容に不確実性が存在する状況下で，脱炭素を達成しうる我が国電力部門の2050年までの電源構成を推計した。その結果、2050年に原発を利用できない可能性が70％を超える場合、原発の新設・リプレースが選択されず、変動性再生可能エネルギーをバイオマス発電と蓄電池で補完する電源構成により電力システムの脱炭素化が実現される結果が示された。また、2050年に原発を利用できない可能性が10～20％ある場合、2030年以降から原発の新設やリプレースが選択されるが、原発が利用できない可能性が10％でもある場合には、原発が使えないケースのバックアップ電源として、原発と同規模の水素発電が建設される結果が得られた。
EVの普及による電力需要の不確実性を考慮したシミュレーション分析では、デマンドレスポンス資源としてEVが期待されていること、その一方で、その将来の普及量には不確実性が存在することに着目し、EVの普及水準が異なる複数のシナリオの下で、脱炭素を達成しうる我が国電力部門の2050年までの電源構成を推計した。その結果、EVの普及による2050年の電力需要量の増加率は約2~9%であること、EVの普及による電力需要の増加率に関わらず、2050年には太陽光発電と風力発電が主要な発電源となることが示された。また、EVの普及に伴い、水素発電による発電量が減少し、太陽光発電による発電量が増加することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
原子力発電の利用可能性や電気自動車の普及量を対象として、将来の不確実性を考慮したシミュレーション分析を実施できた。これらのシミュレーションでは、原子力発電の利用可能性や電気自動車の普及状況は社会・政治的な要因にも影響を受けることに着目し、あえて単一の確率分布を想定することを避けるなど、確率計画法の適用方法自体にも修正を加えており、シミュレーションの方法論についても学術的な知見を蓄積しつつある。また、これらの研究成果については、学会で発表しており、学術論文の投稿に向けた準備も進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、2022年度に引き続き、将来パラメータ分布の同定、および、不確実性を考慮したシミュレーション分析を実施する。
対象とするパラメータとしては、2022年度に対象としたEVに加えて、ヒートポンプ給湯器、蓄電池の普及状況についても調査し、分析に反映する。また、2022年に検討した分析手法（社会・政治的な要因にも影響を受けるパラメータを扱う際には、確率計画法とシナリオ分析を組み合わせた分析手法）について、論理的妥当性・有用性があることを示すため、リアルオプション分析等の関連する学術論文を精査する。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
