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GX投資と電力市場改革, 再生可能エネルギー統合のシナリオ分析

グリーントランスフォーメーションの実現に向けた脱炭素投資と電力市場自由化の相互作用は、電源構成の再編と送電網投資の効率性に多大な構造的変化をもたらす。変動性再生可能エネルギーの大規模統合に伴う市場価格の非線形性や送電制約に対して、炭素価格政策と市場設計の調和が投資誘導の成否を決定づける。本分析はシナリオ評価と計量モデルに基づき、持続可能な電力システム転換を支える最適な制度的条件を明らかにする。

研究の目的

GX投資支援策と電力市場改革が再生可能エネルギーの系統統合と価格形成に与える影響をシナリオ分析により解明する。

研究手法

多段階DEAモデル、分位点回帰分析、および長期電源給電シミュレーションを用いた学術文献と公的データの比較分析。

学術的新規性

炭素政策と電力市場設計の複合的相互作用が送電投資効率およびリアルタイム価格形成に及ぼす影響を統合シナリオとして定式化した点。

ドキュメントのプレビュー

これは簡単なプレビューです。フルバージョンには、すべてのセクションの拡張テキスト、結論、およびフォーマットされた参考文献が含まれます。

博士論文

DegreeType
GX投資と電力市場改革, 再生可能エネルギー統合のシナリオ分析

著者:

Group

氏名

指導教員:

教授 氏名

都市 2026

目次

はじめに
第1章 グリーントランスフォーメーション(GX)投資と電力システム転換の理論的基礎
1.1 電力市場改革と脱炭素化投資の相互作用理論
1.2 変動性再生可能エネルギー(VRE)の市場統合モデル
1.3 メリットオーダー効果と価格形成ダイナミクス
1.4 先行研究の整理と分析視角の確立
第2章 送配電網投資の効率性と市場設計の制度的枠組み
2.1 送電網投資における収益モデルと規制制度の変遷
2.2 広域連系線と地域間電力取引の最適化メカニズム
2.3 効用関数およびDEAモデルに基づく送配電投資効率性評価
2.4 送電網制約下における再生可能エネルギー接続リスク管理
第3章 GX投資支援策と炭素価格政策のシナリオ構築
3.1 カーボンプライシングおよび炭素税導入の政策パラメータ
3.2 差額決済契約(CfD)と長期投資インセンティブ構造
3.3 グリーン水素および電解槽技術導入のコスト低減経路
3.4 需要側応答(デマンドレスポンス)と柔軟性供給の前提条件
第4章 電力スポット・先渡・リアルタイム市場の価格動態分析
4.1 前日市場(DAM)とリアルタイム市場(RTM)の価格連動性評価
4.2 高頻度市場データによる非線形依存構造の計量分析
4.3 分位点回帰分析に基づく価格乱高下とVRE導入率の相関性
4.4 容量市場および需給調整市場における投資回収可能性
第5章 再生可能エネルギー大量導入下における多シナリオシミュレーション
5.1 経済給電モデルと電源ポートフォリオ変化の定量比較
5.2 火力電源の容量調整と脱炭素電源代替の移行シナリオ
5.3 システム統合費用と卸電力価格の将来軌跡推計
5.4 国際エネルギー市場との連動リスクと政策的頑健性検証
第6章 政策的含意とGX実現に向けた市場設計提言
6.1 投資インセンティブ整合的な市場メカニズムの構築指針
6.2 国際市場統合と国内政策調和におけるトレードオフの克服
6.3 系統運用と柔軟性リソース確保に向けた制度的ロードマップ
おわりに
参考文献
結論

はじめに

グリーントランスフォーメーション(GX)への移行は、持続可能な低炭素経済の構築とエネルギー安定供給の両立を求める根本的な構造改革である。電力市場改革の進展に伴い、発電および送配電セクターにおける投資判断は規制価格下の確実性から市場メカニズムに基づく不確実性へと移行している。先行研究が指摘するように、炭素政策と電力市場改革の統合的展開は、火力発電の段階的退出や再生可能エネルギー電源の経済給電に対して直接的な影響を及ぼし、電源ポートフォリオの再編を加速させる推進力となっている [1]。

一方で、変動性再生可能エネルギーの急激な系統連系は、卸電力市場における前日市場とリアルタイム市場間の価格収束を阻害し、メリットオーダー効果を通じた価格低下と同時にボラティリティ増大をもたらす [8]。さらに、送電網整備の遅れや地域間連系線の容量制約は、過度な市場分断や投資効率の低下を招き、国境や地域を越えた効率的電力取引の実現を制約している [3], [5]。多額の資本集約的投資を要するGX関連技術の普及には、炭素価格設定や差額決済契約などの適切な補完的政策設計が不可欠である [6]。

本研究の目的は、GX推進に向けた各種政策介入と電力市場改革の相互作用を体系的に解明し、再生可能エネルギーの効率的統合を可能にする市場設計および投資最適化のシナリオを提示することである。多段階の計量分析モデルおよびシナリオシミュレーション手法を適用し、制度設計の差異が電力価格、送配電投資効率、炭素排出削減に与える波及効果を実証的かつ理論的に検証する。これにより、脱炭素化と市場効率性を両立させるための学術的知見および政策的ロードマップを提供する。

2.3 効用関数およびDEAモデルに基づく送配電投資効率性評価手法の構築

電力市場改革の進展と脱炭素化投資の加速に伴い、送配電網の設備計画および投資効率性の定量評価には、制度的・技術的不確実性を適切に処理する計量モデルが求められる。本研究では、市場自由化と炭素政策の複合的影響をシナリオ群として設定したうえで (Tang et al., 2019)、送配電プロジェクトの投資順序決定に効用関数に基づく総合指標体系を導入する (Wang et al., 2018)。この手法は、電力需要の変動性や投資リスク選好を多属性効用理論によって定式化し、送電容量拡大に伴う期待効用を最大化する投資経路を導出する。さらに、送配電企業の運用実績評価には、確率的フロンティア分析(SFA)を組み込んだ3段階データ包絡分析(DEA)モデルを適用する (Zhao et al., 2019)。本アプローチは、マクロ経済環境や政策要因といった外生的環境変数および統計的ノイズを第2段階で分離・除去することにより、純粋な技術的効率性および規模の効率性を偏りなく計測することを可能にする。これにより、GX投資が送電網インフラの生産性に及ぼす実質的寄与度を厳密に同定する分析基盤を確立する。

参考文献

  1. Scenario Analysis in the Electric Power Industry under the Implementation of the Electricity Market Reform and a Carbon Policy in China
    Peng Wang, Meng Li
    DOI リンク
  2. Study on Comprehensive Index System for Investment Sequence Evaluation of Power Grid Planning Projects Based on Utility Function under Chinese New Electricity Market Reform Environment
    Wang Zhaocong, Pan Xueping, Ma Qian et al.
    DOI リンク
  3. Evaluating the Investment Efficiency of China’s Provincial Power Grid Enterprises under New Electricity Market Reform: Empirical Evidence Based on Three-Stage DEA Model
    Jingqi Sun, Nuermaimaiti Ruze, Jianjun Zhang et al.
    DOI リンク
  4. Analysis of demand response and wind integration in Germany's electricity market
    M. Klobasa
  5. Renewable Electricity Policy and Market Integration
    Thomas Tangerås
  6. Cost Projection of Global Green Hydrogen Production Scenarios
    Moe Thiri Zun, Benjamin McLellan
  7. Research on Power Grid Investment Risk of Set-Analysis Method in New Electricity Reform
    Jianchang Lu, Dandan Xing
  8. Price Dynamics and Renewable Integration in India’s Short-Term Electricity Market: A Quantile-Based Analysis
    Purushottam Yadav

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