目 次 第 1 章 序 論 研 究 の 背 景 地 球 温 暖 化 防 止 に 向 けた 取 り 組 み 排 出 権 取 引 制 度 の 概 要 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 概 要 1.2 既 存 研 究 研 究 の 目

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1 2010 年 度 修 士 論 文 マルチエージェント シミュレーションを 用 いた 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 研 究 東 京 大 学 大 学 院 新 領 域 創 成 科 学 研 究 科 環 境 システム 学 専 攻 原 田 考 太 指 導 教 員 松 橋 隆 治 教 授 2011 年 1 月 28 日

2 目 次 第 1 章 序 論 研 究 の 背 景 地 球 温 暖 化 防 止 に 向 けた 取 り 組 み 排 出 権 取 引 制 度 の 概 要 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 概 要 1.2 既 存 研 究 研 究 の 目 的 研 究 の 構 成 8 第 2 章 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルの 構 築 マルチエージェント システムと 人 工 市 場 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルの 概 要 想 定 する 排 出 量 取 引 の 種 類 シミュレーションモデルの 基 本 構 成 ( 売 買 モデル 取 引 の 流 れ 2.3 取 引 市 場 のモデル 化 取 引 方 法 取 引 価 格 決 定 モデル 2.4 目 標 保 有 参 加 者 のモデル 化 大 規 模 事 業 所 のモデル 化 (a 目 標 保 有 エージェントの 作 成 (b 義 務 削 減 量 の 設 定 (c 限 界 削 減 費 用 曲 線 の 設 定 (d 各 エージェントの 属 性 設 定 大 規 模 事 業 所 の 戦 略 2.5 取 引 参 加 者 のモデル 化 価 格 予 想 モデルの 構 築 EU ETS の 排 出 権 価 格 変 動 を 考 慮 した 価 格 予 想 モデル 従 来 の 価 格 予 想 モデル 2.7 情 報 誤 差 係 数 の 設 定 学 習 機 能 の 設 定 37

3 2.9 市 場 分 析 に 用 いる 指 標 価 格 指 数 取 引 価 格 の 安 定 性 注 文 約 定 率 取 引 継 続 率 第 3 章 モデルを 用 いた 市 場 分 析 情 報 誤 差 の 分 析 背 景 目 的 分 析 結 果 3.2 クレジット 供 給 量 に 関 する 分 析 背 景 目 的 分 析 結 果 3.3 学 習 効 果 の 分 析 背 景 分 析 結 果 第 4 章 結 論 まとめ 今 後 の 課 題 54 参 考 文 献 付 録 謝 辞

4 第 1 章 序 論 本 章 では 本 研 究 の 背 景 と 既 往 研 究 研 究 の 目 的 と 構 成 について 説 明 する 1.1 研 究 の 背 景 地 球 温 暖 化 防 止 に 向 けた 取 り 組 み 近 年 地 球 温 暖 化 問 題 に 対 する 国 際 的 な 関 心 が 高 まり 国 際 会 議 や 政 治 活 動 の 公 約 の 中 では 温 暖 化 への 取 り 組 み 方 が 大 きな 注 目 を 集 めるようになった 地 球 温 暖 化 とは 人 間 活 動 などによって 大 気 中 の 二 酸 化 炭 素 やメタンなどの 温 室 効 果 ガ スの 濃 度 が 急 激 に 増 加 し それに 伴 い 地 球 の 平 均 気 温 が 長 期 的 に 上 昇 している 事 である この 地 球 温 暖 化 問 題 に 対 する 対 策 は 1980 年 代 後 半 より 必 要 性 が 認 識 されはじめ 1992 年 6 月 に 開 かれた 国 連 環 境 開 発 会 議 の 中 で 国 際 連 合 気 候 変 動 枠 組 条 約 が 採 択 された この 条 約 により 気 候 系 に 対 して 危 険 な 人 為 的 干 渉 を 及 ぼさない 水 準 において 大 気 中 の 温 室 効 果 ガスの 濃 度 の 安 定 化 を 目 指 すことが 国 際 的 に 約 束 され さらに 1997 年 12 月 の 地 球 変 動 枠 組 条 約 第 3 回 締 約 国 会 議 (COP3 では 先 進 国 から 排 出 される 温 室 効 果 ガスの 排 出 削 減 目 標 や 達 成 方 法 などを 定 めた 京 都 議 定 書 が 法 的 な 義 務 として 規 定 されることとなった この 京 都 議 定 書 により 定 められた 排 出 削 減 目 標 を 達 成 する 為 の 手 段 の 一 つとして 以 下 の 3 つの 手 段 を 定 めた 京 都 メカニズムが 採 択 された 排 出 量 取 引 (ET : Emission Trading 温 室 効 果 ガス 排 出 許 可 量 を 割 り 当 てられた 先 進 国 間 において 排 出 量 の 一 部 を 取 引 する 事 を 認 める 制 度 自 国 のみで 排 出 目 標 を 達 成 する 事 が 困 難 な 国 は 目 標 に 余 裕 のある 国 か ら 排 出 量 を 購 入 する 事 で 排 出 削 減 量 を 補 う 事 が 出 来 る 排 出 量 取 引 先 進 国 A 先 進 国 B 代 金 排 出 割 当 量 目 標 以 上 の 削 減 量 図 1.1 排 出 量 取 引 の 概 要 [1] 1

5 共 同 実 施 (JI : Joint Implementation 先 進 国 同 士 が 排 出 削 減 事 業 を 共 同 で 実 施 し これにより 得 られた 排 出 削 減 量 を 両 国 間 で 分 け 合 うことを 認 める 制 度 共 同 実 施 先 進 国 A 資 金 技 術 先 進 国 B 共 同 の 削 減 プロジェクト 削 減 量 図 1.2 共 同 実 施 の 概 要 [1] クリーン 開 発 メカニズム(CDM : Clean Development Mechanism 先 進 国 と 途 上 国 の 間 で 温 室 効 果 ガスの 排 出 削 減 プロジェクトを 行 う 事 によって 削 減 され た 排 出 量 を 一 定 の 認 証 手 続 きを 得 た 後 に CER として 先 進 国 に 移 転 する 事 を 認 める 制 度 クリーン 開 発 メカニズム(CDM 先 進 国 A 途 上 国 B 代 金 共 同 の 削 減 プロジェクト 削 減 量 図 1.3 CDM の 概 要 [1] 排 出 量 取 引 制 度 の 概 要 [2] 排 出 量 取 引 は 京 都 議 定 書 で 定 められた 制 度 の 一 つであるが 国 家 間 だけでなく 企 業 間 などにも 適 用 する 事 が 可 能 である 現 在 では ヨーロッパにおける 欧 州 連 合 域 内 排 出 量 取 引 制 度 (EU-ETSやアメリカ 合 衆 国 の 複 数 の 州 における 地 域 温 室 効 果 ガスイニシアティブ や 豪 州 における 国 内 排 出 量 取 引 制 度 など 世 界 各 国 で 排 出 量 取 引 制 度 が 検 討 実 施 されて いる 2

6 このように 排 出 量 取 引 制 度 が 世 界 各 国 で 検 討 実 施 されている 背 景 には 排 出 量 取 引 制 度 が 環 境 税 などの 対 策 に 比 べて 費 用 効 率 性 と 削 減 の 確 実 性 が 高 いという 事 情 がある 以 下 に それぞれについて 説 明 する 費 用 効 率 性 市 場 メカニズムの 活 用 により 排 出 量 取 引 制 度 が 全 体 としての 排 出 削 減 費 用 を 低 く 抑 えることができる 排 出 量 価 格 よりも 自 ら 行 う 削 減 対 策 の 費 用 が 高 い 取 引 参 加 者 は 排 出 枠 を 市 場 で 購 入 す る 事 で 対 応 し 反 対 に 排 出 量 価 格 よりも 削 減 費 用 が 安 いものは 目 標 排 出 量 よりも 多 く 削 減 を 行 い 排 出 枠 を 市 場 に 売 却 する 事 で 利 潤 を 得 る つまり 市 場 メカニズムが 安 い 削 減 機 会 を 自 動 的 に 発 掘 するため 制 度 全 体 での 費 用 効 率 的 な 削 減 が 可 能 となる 削 減 の 確 実 性 排 出 量 取 引 制 度 では 達 成 したい 目 標 を 最 初 に 定 めた 分 の 排 出 枠 だけを 発 行 する こ のため 制 度 が 機 能 する 限 り 確 実 に 目 標 を 達 成 する 事 ができる 更 に 現 在 実 施 されて いる 幾 つかの 制 度 では 削 減 目 標 未 達 成 の 参 加 者 に 罰 則 罰 金 を 科 すことで 削 減 の 確 実 性 を 一 層 高 める 試 みが 行 われている 次 に 排 出 量 価 格 について 考 える 排 出 量 は 均 衡 価 格 で 取 引 がなされると 費 用 効 率 が 最 大 となる 均 衡 価 格 とは 需 要 と 供 給 のバランスによって 決 まる 価 格 であり 需 給 を 一 致 させる 理 論 的 な 価 格 の 事 である この 均 衡 価 格 は 各 主 体 の 限 界 削 減 費 用 関 数 が 決 まれば 理 論 的 に 求 めることが 可 能 となる 上 記 について 図 1.4 を 用 いて 例 示 する 個 々の 利 潤 追 求 の 為 に 行 動 する 経 済 主 体 A B が いるとし 各 主 体 の 限 界 削 減 費 用 を 所 与 とする 図 1.4 排 出 権 価 格 の 決 定 理 論 [2] 3

7 事 業 者 A は 現 在 の 排 出 量 から 限 界 削 減 費 用 が 排 出 量 の 価 格 P になるまで 削 減 投 資 を 行 う さらに 約 束 排 出 量 における 限 界 削 減 費 用 は 排 出 量 価 格 P よりも 低 いため さらに 追 加 的 に 削 減 投 資 を 行 い 余 剰 分 を 売 却 する 事 で 利 潤 を 得 ることができる 次 に B について 考 える 事 業 者 B は 現 在 の 排 出 量 から 限 界 削 減 費 用 が 排 出 量 の 価 格 P と 一 致 するまで 排 出 削 減 投 資 を 行 う ここで 排 出 量 価 格 P は 削 減 投 資 額 よりも 小 さいた め 市 場 から 排 出 量 を 購 入 することができれば 費 用 を 小 さくする 事 が 出 来 る このように 均 衡 価 格 で 取 引 をする 事 により A B 共 に 利 益 を 得 ることができ 社 会 全 体 で 見 たときの 費 用 が 最 尐 で 済 む 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 概 要 諸 外 国 において 排 出 量 取 引 制 度 が 数 多 く 実 施 検 討 されているなか 日 本 においても 国 内 の 排 出 量 取 引 制 度 の 実 施 検 討 は 為 されていた しかし 産 業 界 の 反 発 などにより 尐 数 の 取 引 参 加 者 で 構 成 される 環 境 省 自 主 参 加 型 国 内 排 出 量 取 引 制 度 (JVETSの 実 施 以 外 に 大 規 模 な 取 り 組 みは 進 んでおらず 政 府 与 党 の 民 主 党 は 目 標 としていた 2013 年 度 からの 全 国 規 模 での 制 度 導 入 の 先 送 りを 2010 年 12 月 に 決 定 した このように 全 国 規 模 での 排 出 量 取 引 制 度 の 構 築 が 遅 れるなかで 東 京 都 はいち 早 く 排 出 量 取 引 に 目 をつけ 2008 年 に 国 内 では 初 となるキャップ&トレード 型 の 排 出 量 取 引 制 度 ( 温 室 効 果 ガス 排 出 総 量 削 減 義 務 と 排 出 量 取 引 制 度 を 導 入 した 本 制 度 は 対 象 とな る 東 京 都 内 の 大 規 模 事 業 所 に 定 められた 削 減 義 務 (キャップを 課 すもので 義 務 未 達 成 の 場 合 も 罰 則 も 課 された 日 本 国 内 では 初 の 本 格 的 な 排 出 量 取 引 制 度 として その 動 向 が 注 目 されている 以 下 に 本 制 度 の 概 要 を 記 す (1 制 度 対 象 対 象 施 設 : 所 在 地 が 東 京 都 内 であり 燃 料 熱 及 び 電 気 の 使 用 量 が 原 油 換 算 で 年 間 1500 キロリッ トル 以 上 の 事 業 所 ( 現 在 は 1400 事 業 所 程 度 削 減 義 務 者 : 対 象 となる 事 業 所 の 所 有 者 (2 削 減 計 画 期 間 削 減 計 画 期 間 : 一 期 につき 5 年 間 第 一 計 画 期 間 :2010~2014 年 度 第 二 計 画 期 間 :2015~2019 年 度 以 後 5 年 間 ごとの 各 計 画 期 間 のそれぞれについて 削 減 義 務 が 課 される 4

8 (3 義 務 の 内 容 対 象 事 業 所 は 基 準 となる 排 出 量 に 対 して 削 減 計 画 期 間 中 の 排 出 量 を 一 定 割 合 以 上 削 減 する 義 務 を 有 する 基 準 排 出 量 : 2002~2007 年 度 の 間 のいずれか 連 続 する3か 年 度 の 平 均 排 出 量 から 設 定 する 現 行 制 度 期 間 内 に 削 減 対 策 の 実 施 により 総 排 出 量 を 削 減 した 事 業 所 についてはそ の 成 果 が 反 映 されるよう 2002~2004 年 度 を 選 択 することが 可 能 である 3か 年 度 のうちに 排 出 量 が 標 準 的 でないと 知 事 が 特 に 認 める 年 度 がある 場 合 につ いては その 年 度 を 除 く2か 年 度 とすることができる 削 減 義 務 率 : 表 1.1 に 示 す 通 りである I-1 I-2 (4 削 減 義 務 の 履 行 手 段 1 自 ら 削 減 表 1.1 対 象 事 業 所 の 区 分 別 義 務 削 減 率 1 オフィスビル 官 公 庁 庁 舎 商 業 施 設 宿 泊 施 設 教 育 施 設 医 療 施 設 等 2 全 エネルギー 使 用 量 に 占 める 地 域 冷 暖 房 からのエネルギーの 割 合 が 20% 以 上 3 区 分 Ⅰ-1 区 分 Ⅰ-2 以 外 の 事 業 所 ( 工 場 上 下 水 施 設 廃 棄 物 処 理 施 設 等 高 効 率 なエネルギー 消 費 施 設 機 器 への 更 新 など 2 他 者 の 削 減 量 の 取 得 ( 排 出 量 取 引 超 過 削 減 量 : 他 の 対 象 事 業 所 が 義 務 量 を 超 えて 削 減 した 量 中 小 クレジット: 都 内 の 中 小 規 模 事 業 所 が 省 エネ 対 策 の 実 施 により 削 減 した 量 都 外 クレジット: 都 外 の 事 業 所 における 削 減 量 再 エネクレジット: 再 生 可 能 エネルギーの 環 境 価 値 (グリーン 電 力 証 書 生 グリー (5 実 効 性 の 確 保 ン 電 力 都 の 太 陽 エネルギーバンクなど 削 減 義 務 未 達 成 の 場 合 不 足 量 を 削 減 するよう 措 置 命 令 ( 必 要 な 削 減 量 は 義 務 違 反 に より 加 算 分 を 含 む 措 置 命 令 違 反 の 場 合 罰 金 ( 上 限 50 万 円 氏 名 公 表 知 事 が 代 わって 必 要 量 を 調 達 ( 費 用 は 違 反 者 に 求 償 区 分 オフィスビル 等 ( 1と 地 域 冷 暖 房 施 設 ( 区 分 I-2に 該 当 するものを 除 く オフィスビル 等 ( 1のうち 地 域 冷 暖 房 を 多 く 利 用 し ている( 2 事 業 所 削 減 義 務 率 8% 6% Ⅱ 区 分 I-1 I-2 以 外 の 事 業 所 ( 工 場 等 ( 3 6% 本 制 度 では 2010 年 4 月 から 第 一 計 画 期 間 が 開 始 されており 参 加 事 業 所 間 の 今 後 の 活 5

9 発 な 取 引 が 予 想 されている しかし 世 界 的 に 排 出 量 取 引 の 歴 史 が 浅 いことや 日 本 国 内 での 本 格 的 な 制 度 実 施 の 前 例 がほとんど 存 在 しないことにより 取 引 制 度 の 設 計 に 関 する 知 見 は 十 分 に 蓄 えられていない それにより 本 制 度 の 制 度 設 計 の 妥 当 性 や 実 効 性 への 課 題 も 多 く 制 度 の 見 直 しを 求 める 声 も 上 がっている 1.2 既 存 研 究 排 出 量 取 引 制 度 に 関 する 研 究 では これまで 経 済 実 験 や 計 算 機 を 使 ったマルチエージェ ント シミュレーションによる 取 引 市 場 の 制 度 設 計 や 市 場 特 性 などの 分 析 が 幾 つか 行 われ てきた 西 條 [3]らは 排 出 量 取 引 市 場 の 制 度 設 計 に 関 する 研 究 の 中 で どのような 制 度 市 場 設 計 を 行 えば 経 済 余 剰 を 最 大 化 しつつ 取 引 費 用 を 最 小 化 できるかに 焦 点 を 当 て 被 験 者 を 用 いた 取 引 実 験 を 行 っている 実 験 を 通 じて 西 條 らは 取 引 結 果 を 複 数 のパターンに 分 類 しいく つかの 制 度 設 計 評 価 を 行 っている また 赤 井 ら [4] も 西 條 と 同 様 の 実 験 経 済 学 の 手 法 を 用 いて 排 出 量 取 引 市 場 が 財 の 生 産 に 与 える 影 響 を 評 価 し 排 出 量 を 無 償 で 配 布 する 場 合 とオークション 方 式 で 配 分 する 場 合 の 検 証 を 行 った マルチエージェント シミュレーションによる 研 究 には 以 下 の 様 な 例 がある Swiss AIJ Pilot Program(SWAPP [5] のシミュレーションでは 国 際 排 出 量 取 引 市 場 におけ る 各 国 の 削 減 費 用 や 削 減 量 などのパラメータの 変 化 により 排 出 量 価 格 がどのように 変 化 す るのかを 計 算 できる SWAPP のシミュレーションでは 価 格 は 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 から 決 ま る 理 論 的 な 均 衡 価 格 としている 山 形 [6]は 国 際 排 出 量 取 引 市 場 を 対 象 にエージェントが 各 年 に 行 う 削 減 量 の 意 思 決 定 を 行 えるモデル 設 計 を 行 っている 各 年 の 削 減 量 を 決 定 すると 各 年 の 価 格 に 応 じた 必 要 量 が エージェント 毎 に 求 まり これにより 理 論 的 な 均 衡 価 格 で 取 引 が 行 われるものとしている またエージェントは 各 年 の 削 減 量 の 意 思 決 定 を 学 習 により 進 化 させる 彼 らのシミュレー ションには 投 資 の 意 思 決 定 を 行 わず エージェント 間 の 取 引 の 意 思 決 定 が 無 い 木 村 ら [7] は 相 対 取 引 とダブルオークションの 評 価 を 行 う 事 を 目 的 として エージェントに 取 引 価 格 取 引 量 の 意 思 決 定 を 持 たせ エージェント 同 士 が 取 引 を 行 えるようにしている またエージェントは 注 文 戦 略 を 取 引 の 成 否 により 強 化 するものとしている 岡 野 [8]と 池 田 [9]は 国 際 排 出 量 取 引 市 場 を 対 象 に 罰 則 金 の 設 定 や 取 引 方 法 の 制 度 評 価 を 行 った 削 減 費 用 関 数 を 定 め エージェントの 意 思 決 定 には 遺 伝 的 アルゴリズムを 使 用 して いる 取 引 方 法 はシングルプライス オークションと 相 対 取 引 の 二 つについて 評 価 を 行 っ 6

10 ている 宍 戸 [10]は 各 エージェントの 取 引 における 注 文 の 意 思 決 定 に 関 する 分 析 を 行 った 取 引 方 法 はシングルプライス オークション 方 式 を 採 用 し 取 引 参 加 者 が 市 場 に 参 加 した 場 合 の 市 場 影 響 も 分 析 している 韮 塚 [11]と 渡 邊 [1]は 取 引 参 加 者 が 市 場 に 参 加 した 場 合 の 市 場 影 響 を 分 析 し 同 様 のモデ ルを 用 いて 排 出 量 取 引 市 場 が 様 々な 制 度 ルールのもとでどのように 機 能 するかについて の 分 析 も 行 った 水 田 [12]らは シミュレーションフレームワークであるASIA(Artificial Society with Interacting Agentsを 用 いて 国 際 排 出 量 取 引 に 関 する 分 析 を 行 った ASIAでは エージ ェントのうちの 半 分 を 京 都 議 定 書 内 で 目 標 が 設 定 された 先 進 国 残 りの 半 分 を 削 減 目 標 は 定 められていないが 排 出 量 取 引 市 場 に 参 加 できる 国 として 仮 想 市 場 における 価 格 の 変 動 やトータルコストの 減 尐 といったシステムのマクロな 現 象 を 観 察 することを 可 能 にした [13] 所 は 電 力 市 場 と 排 出 量 取 引 市 場 の 相 互 関 連 を 考 慮 した 取 引 シミュレーションを 開 発 した 共 進 化 型 アルゴリズムを 用 いた 最 適 戦 略 を 学 習 させることで 排 出 超 過 の 罰 則 金 を 市 場 の 取 引 価 格 を 基 準 に 決 定 する 取 引 ルールの 下 では 排 出 量 を 大 量 に 超 過 するCO₂を 排 出 する 戦 略 を 学 習 するエージェントが 現 れることを 発 見 した このように マルチエージェント シミュレーションによる 排 出 量 取 引 市 場 の 研 究 は 制 度 設 計 とその 評 価 や 参 加 主 体 の 最 適 戦 略 を 導 出 するものまで 幅 広 く 行 われている しかし 一 般 的 な 取 引 市 場 や 国 際 排 出 量 取 引 に 関 する 研 究 が 盛 んに 行 われている 一 方 で 比 較 的 小 規 模 な 域 内 排 出 量 取 引 市 場 に 関 する 市 場 分 析 はあまり 行 われておらず 民 間 企 業 が 取 引 主 体 となる 市 場 についての 研 究 もほとんど 行 われていない また 効 率 的 な 制 度 設 計 が 喫 緊 の 課 題 である 東 京 都 の 排 出 量 取 引 制 度 において 参 照 可 能 な 研 究 成 果 が 存 在 すると は 言 い 難 い 1.3 研 究 の 目 的 これまで 述 べたように 排 出 量 取 引 制 度 は 温 室 効 果 ガス 削 減 の 確 実 性 費 用 効 率 性 に 優 れた 手 段 である しかしながら 現 実 の 市 場 においては 様 々な 戦 略 を 持 った 市 場 参 加 者 の 行 動 の 結 果 として 均 衡 価 格 で 取 引 が 行 われるとは 限 らないことや 発 展 段 階 の 制 度 であ る 為 に 制 度 設 計 に 関 する 知 見 経 験 が 尐 ないという 課 題 があり これは 今 後 世 界 各 国 で 小 規 模 な 取 引 制 度 が 実 施 される 際 の 足 かせになりかねない そこで 本 研 究 では 昨 春 に 第 一 計 画 期 間 が 開 始 されたばかりの 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 を 7

11 例 にとり 様 々な 個 性 を 持 つ 参 加 主 体 の 特 性 を 反 映 可 能 なマルチエージェント システム を 用 いた 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルを 構 築 した そして 構 築 したモデルにおける 市 場 の 様 子 を 経 済 効 率 価 格 の 安 定 性 取 引 効 率 などの 側 面 から 分 析 する 事 で 市 場 参 加 者 や 市 場 のルールが 市 場 に 与 える 影 響 を 考 察 し 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 今 後 の 効 果 的 な 制 度 設 計 について 考 察 を 行 う 事 を 目 指 した 1.4 研 究 の 構 成 第 1 章 では 温 室 効 果 ガス 削 減 を 取 り 巻 く 状 況 と 東 京 都 の 排 出 量 取 引 についての 取 組 みについて 述 べてきた そして マルチエージェント シミュレーションを 用 いた 排 出 量 取 引 に 関 する 既 存 研 究 とその 課 題 と 本 研 究 の 目 的 について 述 べた それを 受 けて 第 2 章 ではマルチエージェント シミュレーションの 手 法 を 用 いて 構 築 した 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルについて 述 べる はじめにマルチエージェント システムについて 概 観 し 次 に 取 引 市 場 モデルと 制 度 参 加 者 のモデル 新 たに 構 築 した 他 市 場 の 排 出 量 価 格 変 動 を 考 慮 し た 価 格 予 想 モデルと 制 度 の 評 価 指 標 について 述 べる 第 3 章 では 構 築 したモデルを 用 い た 取 引 実 験 の 結 果 と 考 察 を 示 す 第 4 章 では 結 果 のまとめと 制 度 設 計 への 提 言 を 行 い その 後 マルチエージェント シミュレーションを 用 いた 市 場 分 析 の 妥 当 性 に 関 する 考 察 を 行 うとともに 今 後 の 課 題 を 記 す 8

12 第 2 章 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルの 構 築 本 章 では 本 研 究 で 構 築 した 東 京 都 排 出 量 取 引 市 場 モデルについて 説 明 する [14][15][16] 2.1 マルチエージェント システムと 人 工 市 場 本 研 究 では 排 出 量 取 引 制 度 を 再 現 するためにマルチエージェント システムを 採 用 す る まず エージェントとは コンピュータ 上 の 仮 想 世 界 の 中 でルールをもって 自 律 的 に 行 動 する 基 本 単 位 のことを 指 す エージェントは 自 分 の 環 境 を 知 覚 し 各 々が 保 持 する 戦 略 に 従 って 自 分 の 目 標 を 達 成 するような 行 動 をとるので 個 々のエージェントを 集 中 的 に 管 理 するものはない そして マルチエージェント システムとはこれらのエージェントが 複 数 集 まった 集 団 のことである 全 体 の 挙 動 は エージェント 同 士 が 相 互 に 作 用 することによって 決 定 し さらにこの 振 る 舞 いは 各 エージェントの 行 動 決 定 に 影 響 を 及 ぼす エージェントはこのフ ィードバックから 各 々のルールに 従 って 自 分 の 行 動 を 変 化 させる マルチエージェント システムの 概 要 について 図 2.1 に 示 す 図 2.1 マルチエージェント システムの 概 要 9

13 マルチエージェント システムの 特 徴 として モデルをミクロ( 各 エージェントとマ クロ( 全 体 の 挙 動 の 2 つのレベルでみた 場 合 に マクロなレベルで 創 発 的 現 象 が 現 れる ということが 挙 げられる 創 発 的 現 象 とは モデルの 構 成 要 素 どうしの 相 互 作 用 が 集 積 し た 結 果 突 如 としてモデル 全 体 にあるパターンが 現 れることを 呼 ぶ 排 出 量 取 引 制 度 のように 個 々の 主 体 が 経 済 合 理 性 に 基 づいて 戦 略 的 に 取 引 を 行 う 系 に おいては マルチエージェント シミュレーションを 用 いた 分 析 は 有 効 である 人 工 市 場 アプローチの 目 的 として 以 下 の 3 点 が 主 に 挙 げられる 1. 市 場 現 象 の 分 析 バブル 現 象 などの 現 実 の 金 融 市 場 に 見 られる 現 象 を 人 工 市 場 に 再 現 し どのような 条 件 によってそれらの 現 象 が 起 こったのかを 分 析 する これは 本 研 究 の 目 的 と 一 致 する 2. 支 援 ツールの 構 築 現 実 の 金 融 市 場 に 対 してどのようなタイミングでどのような 政 策 を 行 うと 金 融 価 格 が 安 定 するかなどの 意 思 決 定 を 支 援 するシステムを 構 築 する また 電 力 市 場 や 排 出 量 取 引 市 場 などの 制 度 設 計 評 価 を 行 うこともできる その 目 的 の 場 合 エージェントは 遺 伝 的 アルゴリズムや 強 化 学 習 などを 用 いて 最 適 な 戦 略 を 獲 得 し 現 れる 現 象 よりもむしろ 最 終 的 な 結 果 に 焦 点 を 当 てていることが 多 い 3. 市 場 理 論 の 検 証 合 理 的 期 待 仮 説 効 率 的 市 場 仮 説 など 従 来 の 経 済 理 論 で 仮 定 されてきたが 最 近 ではい くつかの 批 判 を 受 けているような 金 融 市 場 に 関 する 仮 説 や 理 論 の 検 証 を 行 う 2.2 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルの 概 要 想 定 する 排 出 量 取 引 の 種 類 排 出 量 取 引 には キャップ&トレード 型 と ベースライン&クレジット 型 という 2 つの 形 式 が 存 在 する 本 研 究 では 対 象 とする 東 京 都 制 度 がキャップ&トレード 型 の 取 引 制 度 を 実 施 することから そちらを 採 用 する また 市 場 参 加 者 の 参 加 形 態 には 一 般 的 に 義 務 参 加 型 と 自 主 参 加 型 の 2 つの 類 型 があるが 本 研 究 では 東 京 都 制 度 に 沿 って 前 者 を 義 務 削 減 対 象 となる 大 規 模 事 業 所 10

14 後 者 を 中 小 事 業 所 や 都 外 事 業 所 などの 義 務 削 減 を 伴 わない 事 業 所 として 設 定 する シミュレーションモデルの 基 本 構 成 ( 売 買 モデル 本 研 究 では 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 参 加 者 をエージェントとしてモデル 化 し 取 引 所 モデルを 介 した 売 買 を 組 み 合 わせる 事 で 排 出 権 が 売 買 される 様 子 を 再 現 する 本 モデルにおける 構 成 要 素 は 2 種 類 のエージェントと 排 出 量 取 引 制 度 全 体 を 模 擬 した 取 引 制 度 モデルである 排 出 量 取 引 制 度 の 主 たる 参 加 者 は 削 減 義 務 を 課 された 事 業 所 ( 目 標 保 有 参 加 者 であ り これをモデル 化 したものを 目 標 保 有 エージェントとする また 制 度 には 削 減 義 務 量 を 持 たずに 排 出 量 の 売 却 のみを 行 う 事 業 所 ( 中 小 事 業 所 都 外 事 業 所 なども 存 在 する これを 取 引 参 加 エージェントとしてモデル 化 する また 本 研 究 においては 制 度 内 の 全 ての 参 加 者 の 入 札 を 基 に 約 定 処 理 を 行 い 取 引 価 格 と 取 引 量 を 決 定 することとする 図 2.2 は 本 モデルのイメージである 図 2.2 排 出 量 取 引 市 場 モデルのイメージ [1] 取 引 の 流 れ 売 買 は1 週 間 で 1 回 これを T 回 繰 り 返 すことによってシミュレーションを 行 う 目 標 保 有 参 加 者 は 期 の 初 めに 割 り 当 てられた 排 出 削 減 量 を 達 成 する 為 に 投 資 を 行 う また 取 引 参 加 者 は 排 出 削 減 量 を 持 たず 保 有 排 出 量 の 売 却 のために 制 度 に 参 加 する 取 引 の 流 れは 以 下 の 手 順 で 行 う 図 2.3 は 流 れを 示 すイメージである 取 引 の 流 れ 1 目 標 削 減 量 と 排 出 削 減 費 用 の 設 定 期 の 初 めに 全 ての 目 標 保 有 参 加 者 の 目 標 削 減 量 と 排 出 削 減 費 用 を 設 定 する 11

15 2 市 場 データの 知 覚 エージェントが 過 去 の 価 格 などの 市 場 情 報 を 取 り 込 む 3 価 格 の 予 想 エージェントが 市 場 情 報 から 価 格 を 予 想 する ( 価 格 予 想 には 7 種 類 の 価 格 予 想 モデルを 用 いる 4 戦 略 決 定 入 札 各 エージェントが 予 想 価 格 を 基 に 自 己 の 戦 略 を 決 定 自 己 削 減 量 と 売 買 の 入 札 を 行 う 5 約 定 処 理 市 場 が 全 エージェントの 入 札 を 基 に 板 寄 せ 方 式 で 約 定 処 理 を 行 い 市 場 価 格 と 取 引 量 を 計 算 する 6 次 の 取 引 への 移 行 2~5を N 回 繰 り 返 し 計 算 する 1 期 市 場 参 加 者 目 標 削 減 量 と 排 出 削 減 費 用 の 設 定 目 標 保 有 参 加 者 削 減 目 標 を 持 つ 市 場 参 加 者 メーカー 等 の 事 業 会 社 がモデル 取 引 参 加 者 削 減 目 標 を 持 たない 市 場 参 加 者 金 融 機 関 などの 投 資 家 がモデル 1 週 T 回 市 場 データの 知 覚 最 大 で9 回 分 の 取 引 価 格 を 入 手 取 引 所 CO2 価 格 の 予 想 10 種 類 の 予 想 タイプ 毎 に 予 想 価 格 を 算 出 ( 時 系 列 型 モデルと 直 近 型 モデル 約 定 処 理 全 ての 入 札 を 基 に 板 寄 せ 方 式 で 約 定 し 取 引 価 格 取 引 量 を 決 定 する 量 供 給 曲 線 S(p 需 要 曲 線 D(p 不 約 定 約 定 数 量 部 分 約 定 戦 略 決 定 入 札 各 々の 予 想 価 格 に 基 づき 排 出 削 減 投 資 と 排 出 権 の 売 買 を 経 済 合 理 性 に 基 づいて 行 う 約 定 価 格 約 定 価 格 図 2.3 排 出 量 取 引 制 度 モデルの 流 れ [1] 2.3 取 引 市 場 のモデル 化 12

16 ここでは 排 出 量 の 取 引 市 場 のモデル 化 を 行 う 項 では 本 モデルで 用 いる 取 引 方 法 について 項 では 取 引 市 場 に 集 まった 排 出 量 の 売 買 入 札 の 約 定 方 法 について 述 べる 取 引 方 法 排 出 量 の 取 引 には 以 下 の 方 法 が 用 いられている 相 対 取 引 取 引 を 行 う 当 事 者 間 で 価 格 数 量 を 決 定 して 売 買 する 取 引 方 法 2006 年 まで 実 施 されていた 環 境 省 自 主 行 動 計 画 や 国 内 排 出 量 取 引 市 場 2010 年 度 に 開 始 された 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 では 相 対 取 引 を 採 用 している 取 引 所 取 引 特 定 の 取 引 所 において 全 取 引 者 からの 注 文 価 格 注 文 量 を 集 めて 取 引 を 決 める 方 法 取 引 を 約 定 する 時 間 に 応 じ 以 下 2 種 類 の 取 引 形 式 がある 1. ザラバ 取 引 ( 連 続 取 引 あらかじめ 定 められた 一 定 の 取 引 時 間 内 であればいつでも 注 文 を 出 すことが 出 来 買 いと 売 りが 合 致 すれば 取 引 が 成 立 する 形 式 価 格 は 随 時 変 動 する 価 格 優 先 時 間 優 先 の 原 則 に 基 づいて 約 定 される 随 時 約 定 されていくために 注 文 は 入 りやすいが 流 動 性 の 乏 しい 市 場 や 需 給 のバラ ンスが 大 きく 崩 れている 市 場 ではなかなか 取 引 が 成 立 せず 価 格 が 決 まらないこと や 自 分 の 成 行 注 文 で 値 段 が 大 幅 に 動 く 可 能 性 がある 排 出 量 取 引 市 場 では ECX(European Climate Exchangeや Nord Pool などで 採 用 されており 株 式 市 場 や 外 国 為 替 市 場 などの 市 場 ではこの 取 引 が 多 く 用 いられる 2. 板 寄 せ 取 引 当 初 設 定 した 一 定 時 刻 に 集 中 的 に 注 文 を 集 め 全 ての 注 文 を 整 理 した 上 で 成 行 高 い 買 い 及 び 安 い 売 りの 順 に 付 け 合 わせ 最 も 多 く 約 定 する 価 格 を 決 める 取 引 形 式 排 出 量 取 引 市 場 では EEX(European Energy Exchangeで 採 用 されている また 証 券 取 引 所 などでは 始 値 や 売 買 が 中 断 された 銘 柄 の 売 買 が 再 開 された 最 初 の 価 格 などを 決 定 する 際 に 使 われる 方 法 である 相 対 取 引 と 取 引 所 取 引 はそれぞれ 補 完 的 な 関 係 である( 表

17 [10] 表 2.1 排 出 量 取 引 における 取 引 所 取 引 と 相 対 取 引 の 特 徴 要 件 相 対 取 引 取 引 所 取 引 契 約 条 件 の 標 準 化 交 渉 により 個 別 決 定 標 準 化 されている 市 場 参 加 者 限 定 的 不 特 定 多 数 クレジットリスク 相 対 的 に 高 い ( 相 手 方 の 信 用 力 による 極 めて 低 い 市 場 流 動 性 極 めて 低 い 高 い 取 引 情 報 機 密 性 が 高 い 透 明 性 が 高 い 価 格 の 指 標 性 低 い 高 い 東 京 都 制 度 においては 取 引 所 は 開 設 せず 取 引 は 各 事 業 所 間 の 相 対 取 引 に 委 ねること になっている しかしながら 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルの 構 築 にあたって 取 引 の 状 況 が 社 会 的 要 因 等 に 大 きく 左 右 される 相 対 取 引 をモデル 化 するのは 非 常 に 難 しい そこで 本 研 究 では U-Mart を 初 めとする 過 去 多 くの 人 工 市 場 モデルで 用 いられてきた 板 寄 せ 方 式 を 用 いて 取 引 メカニズムの 設 定 を 行 い 各 エージェントの 価 格 予 想 の 段 階 で 相 対 取 引 を 考 慮 したモデルを 構 築 する 東 京 都 制 度 には 価 格 を 一 元 的 に 決 定 する 市 場 は 厳 密 に は 存 在 しないが 以 下 市 場 による 取 引 モデルを 便 宜 的 に 取 引 市 場 ( 取 引 所 と 呼 ぶこと とする その 価 格 決 定 方 法 については 次 節 で 詳 述 する 取 引 価 格 決 定 モデル [17] 本 研 究 における 排 出 量 取 引 所 の 価 格 決 定 モデルには 板 寄 せ 方 式 というオークション 形 式 の 価 格 決 定 モデルを 用 いる この 方 式 は シングルプライス ダブルオークション 方 式 と 呼 ばれるが これはこの 方 式 が 売 り 手 と 買 い 手 という 2 種 類 の 立 場 から 受 けた 注 文 を 集 計 し 1 つの 市 場 価 格 が 決 まる 事 に 由 来 する i は 制 度 参 加 者 のエージェントナンバー t は 取 引 回 数 市 場 価 格 ( 約 定 価 格 は P(i,t エージェントナンバーi の t 回 目 の 取 引 における 注 文 価 格 が exp(i,t と 表 されるとすると これらから 需 要 曲 線 D(P および 供 給 曲 線 S(P は 以 下 のように 定 義 される (2.1 < 14 (2.2

18 ここで BUY(i,t はエージェント i の t 期 における 買 い 注 文 量 SELL(i,t は 売 り 注 文 量 を 表 す 上 記 の 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 の 交 点 から 約 定 価 格 と 約 定 数 量 を 決 定 することにより 最 大 の 約 定 数 量 を 実 現 できる 次 ページ 以 降 は 処 理 の 際 の 詳 細 なルールについて 説 明 する 単 純 に 定 まる 場 合 下 の 注 文 例 1 は 最 も 基 本 的 な 約 定 処 理 の 例 である 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 の 交 点 から 約 定 価 格 3000 約 定 量 30 となる 注 文 例 1 表 2.2 注 文 例 1 の 注 文 買 い 注 文 売 り 注 文 価 格 量 量 図 2.4 注 文 例 1の 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 15

19 単 純 に 定 まらない 場 合 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 の 離 散 性 により 注 文 の 組 み 合 わせ 次 第 では 単 純 に 約 定 価 格 量 が 定 まらない 場 合 がある この 様 な 場 合 は 日 本 電 力 卸 取 引 所 に 従 い 以 下 の 様 に 決 定 するものとした 同 一 価 格 複 数 の 量 の 点 で 交 わる 場 合 は 最 も 多 い 量 を 約 定 量 とする( 注 文 例 2 同 一 量 複 数 の 点 で 交 わる 場 合 は 最 も 安 価 な 価 格 を 約 定 価 格 とする( 注 文 例 3 注 文 例 2 表 2.3 注 文 例 2 の 注 文 買 い 注 文 売 り 注 文 価 格 量 量 図 2.5 注 文 例 2 の 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 16

20 注 文 例 3 表 2.4 注 文 例 3 の 注 文 買 い 注 文 売 り 注 文 価 格 量 量 図 2.6 注 文 例 3 の 需 要 曲 線 と 供 給 曲 線 2.4 目 標 保 有 参 加 者 のモデル 化 本 節 では 取 引 参 加 者 のモデル 化 の 手 法 を 説 明 する 温 室 効 果 ガスの 削 減 義 務 対 象 事 業 所 である 各 エージェントは それぞれ 温 室 効 果 ガス 排 出 削 減 枠 (キャップを 持 ち 個 々 に 異 なる 限 界 削 減 費 用 曲 線 を 有 する これらと 市 場 環 境 から 経 済 合 理 性 に 基 づき 戦 略 的 に 排 出 削 減 を 行 う 項 では 削 減 義 務 対 象 である 目 標 保 有 エージェントの 作 成 方 法 について 述 べる 項 では 目 標 保 有 エージェントの 戦 略 について 述 べる 17

21 2.4.1 大 規 模 事 業 所 のモデル 化 東 京 都 内 の 大 規 模 事 業 所 は 温 室 効 果 ガスの 削 減 義 務 量 を 課 されており これらを 異 なる 排 出 削 減 費 用 をもち 削 減 義 務 量 を 達 成 する 為 に 排 出 削 減 投 資 と 市 場 による 排 出 量 の 売 買 を 経 済 合 理 性 に 基 づいて 行 う 目 標 保 有 参 加 者 としてモデル 化 した 本 項 では 目 標 保 有 参 加 者 のキャップと 排 出 削 減 費 用 の 設 定 目 標 保 有 参 加 者 の 戦 略 に ついて 説 明 する (a 目 標 保 有 エージェントの 作 成 目 標 保 有 エージェントの 設 定 方 法 を 述 べる 本 研 究 では 目 標 保 有 参 加 者 として 100 体 のエージェントを 作 成 し これらが 東 京 都 制 度 の 義 務 削 減 の 対 象 事 業 所 全 体 を 表 わすように 各 属 性 の 設 定 を 行 った その 際 には 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 の 前 身 である 地 球 温 暖 化 対 策 計 画 書 制 度 において 提 出 公 表 された 都 内 大 規 模 事 業 所 の 排 出 量 等 の 統 計 データ [18] ( 以 下 計 画 書 データ 記 載 の 約 1400 事 業 所 を 1 エージェントあたりに 割 り 振 られる 事 業 所 数 がほぼ 同 数 となるよう 100 分 割 して 割 り 当 てた 以 下 で 使 用 する 各 エージェントの 基 準 排 出 量 や 義 務 削 減 量 は 各 エージェントに 割 り 振 られた 事 業 所 の 値 の 合 計 値 を 用 いた 各 目 標 保 有 エージェントは それぞれ 東 京 都 制 度 が 定 める 業 種 と 事 業 所 用 途 によって 分 類 され 事 業 所 用 途 の 特 性 や 同 一 用 途 内 の 各 排 出 データの 実 際 の 分 布 に 従 って それぞれ 異 なる 義 務 削 減 量 と 限 界 削 減 費 用 曲 線 を 持 つ 業 種 と 事 業 所 用 途 別 のエージェントの 数 は 実 際 の 業 種 事 業 所 用 途 別 の 事 業 所 数 と 同 程 度 の 比 率 になるように 設 定 した こうして 作 成 したエージェントがそれぞれ 持 つ 義 務 削 減 量 と 限 界 削 減 費 用 曲 線 は 以 下 に 述 べる 方 法 で 設 定 した (b 義 務 削 減 量 の 設 定 各 エージェントが 取 引 開 始 時 に 保 有 している 温 室 効 果 ガス 排 出 削 減 枠 は 東 京 都 制 度 で 定 められた 義 務 削 減 量 に 従 う 東 京 都 が 第 一 計 画 期 間 で 定 める 義 務 削 減 率 より 民 生 業 務 部 門 のエージェントは 5 年 間 で 8%の 義 務 削 減 率 産 業 部 門 のエージェントは 6%の 義 務 削 減 率 とした 都 制 度 では 各 事 業 所 の 年 間 基 準 排 出 量 を 定 め その 対 象 期 間 内 において 毎 年 基 準 排 出 量 分 を 排 出 した 場 合 の 総 排 出 量 から 定 められた 義 務 削 減 率 分 の 排 出 量 を 削 減 することと なっている 18

22 図 2.7 削 減 義 務 率 の 考 え 方 [19] エージェントが 個 々に 持 つ 計 画 期 間 内 の 義 務 削 減 量 を 設 定 した 義 務 削 減 量 制 度 開 始 時 排 出 量 基 準 排 出 量 義 務 削 減 率 計 画 年 数 (2.3 制 度 開 始 時 排 出 量 : 制 度 開 始 時 の 各 エージェント 排 出 量 計 画 書 データにおける 2008 年 度 の 各 エージェント 排 出 量 を 用 いた 基 準 排 出 量 : 計 画 書 制 度 期 間 内 の 各 事 業 所 排 出 量 のうち 連 続 する 3 年 間 の 平 均 値 が 高 い 期 間 の 値 を 用 いた 計 画 年 数 : 計 画 期 間 の 年 数 第 一 計 画 期 間 の 5 年 間 とした なお 義 務 削 減 量 が 負 値 を 取 るエージェントは 余 剰 排 出 枠 を 有 していることを 意 味 し 削 減 義 務 を 持 たずに 排 出 量 の 売 却 のみを 行 う (c 限 界 削 減 費 用 曲 線 の 設 定 本 項 では 排 出 削 減 費 用 を 決 定 する 関 数 である 限 界 削 減 費 用 関 数 のモデル 化 の 方 法 を 述 べる 排 出 量 取 引 制 度 のモデル 化 にあたり 重 要 となるのが 排 出 削 減 を 行 う 為 の 投 資 費 用 であ る 排 出 削 減 費 用 の 取 り 扱 いである 目 標 保 有 エージェントは 現 状 の 排 出 量 水 準 から 排 出 量 を 削 減 する 為 に 排 出 削 減 投 資 を 行 う なお 目 標 保 有 参 加 者 が 生 産 量 を 下 げて 使 用 原 料 を 減 らすことで 排 出 量 を 下 げることは 考 えない 排 出 削 減 投 資 の 際 目 標 保 有 参 加 者 は 単 価 や 規 模 の 異 なる 削 減 技 術 の 中 からそれぞれの 方 針 に 従 って 実 行 する 削 減 対 策 を 決 定 する 例 えば 削 減 単 価 は 安 く 削 減 量 が 大 きな 対 策 を 優 先 的 に 選 択 する 主 体 もいれば 削 減 量 の 規 模 とは 無 関 係 に 削 減 単 価 が 最 も 安 い 対 策 か ら 優 先 的 に 選 択 する 主 体 もいる 本 モデルでは 各 主 体 は 後 者 の 様 に 単 価 の 安 い 削 減 対 策 19

23 から 順 々に 対 策 を 実 行 していくものとする つまり 本 モデルにおける 限 界 削 減 費 用 とは 安 価 な 技 術 から 使 用 し 現 状 の 水 準 から もう 1 単 位 追 加 的 に 削 減 をする 為 の 費 用 である したがって 限 界 削 減 費 用 はそれまでの 削 減 量 ( 累 積 削 減 量 が 増 えるにつれて 階 段 状 に 増 加 していくと 考 えられる しかしながら 実 行 可 能 な 削 減 対 策 とその 費 用 効 果 が 業 種 や 事 業 所 用 途 にだけでなく 各 事 業 所 の 個 別 の 環 境 要 因 によっても 大 きく 左 右 されるため 限 界 削 減 費 用 が 一 般 的 にど のように 推 移 するかを 把 握 する 事 は 困 難 である そこで 本 研 究 では 環 境 省 が 2001 年 に 発 行 した 地 球 温 暖 化 対 策 中 間 とりまとめ にお ける 省 エネ 対 策 技 術 一 覧 [20]を 用 いて 日 本 全 体 での 限 界 削 減 費 用 曲 線 を 推 定 し その 対 象 範 囲 や 対 象 時 期 の 違 いを 調 整 した 一 次 近 似 モデルによって 東 京 都 制 度 下 での 民 生 業 務 部 門 と 産 業 部 門 の 限 界 削 減 費 用 関 数 をそれぞれ 設 定 した 1 一 次 近 似 式 の 導 出 中 間 とりまとめ の 対 策 一 覧 は 部 門 ごとの 実 行 可 能 な 主 要 省 エネ 対 策 のそれぞれに ついて 削 減 対 策 の 実 施 による 削 減 ポテンシャルと 削 減 単 価 を 推 計 したものである この データより 都 制 度 の 対 象 となっている 民 生 業 務 部 門 と 産 業 部 門 の 対 策 を 抽 出 し 各 対 策 の 削 減 単 価 と 削 減 ポテンシャル( 計 画 ケース 値 +ポテンシャル 値 を 基 にして 削 減 単 価 の 低 い 順 に 積 み 上 げた 図 は こうして 作 成 した 日 本 全 体 の 民 生 業 務 部 門 と 産 業 部 門 の 限 界 削 減 費 用 曲 線 である 図 2.8 民 生 業 務 部 門 の 限 界 削 減 費 用 曲 線 20

24 図 2.9 産 業 部 門 の 限 界 削 減 費 用 曲 線 図 の 限 界 削 減 費 用 曲 線 は 日 本 全 体 でのものであり 横 軸 の 累 積 削 減 量 を 本 研 究 が 対 象 とする 東 京 都 の 数 値 に 換 算 する 必 要 がある そこで 上 図 の 民 生 業 務 部 門 と 産 業 部 門 の 累 積 削 減 量 に 日 本 全 体 の 温 室 効 果 ガス 排 出 量 [21]に 占 める 東 京 都 制 度 対 象 事 業 所 の 排 出 量 [18]の 比 率 を 乗 じることで 東 京 都 の 削 減 ポテンシャル 値 を 推 計 した それぞれに 乗 じた 割 合 は 以 下 の 通 りである 民 生 業 務 部 門 : 産 業 部 門 : 東 京 都 対 象 比 率 = 0.01 東 京 都 対 象 比 率 = 0.02 こうして 推 計 した 東 京 都 全 体 の 民 生 業 務 部 門 産 業 部 門 の 限 界 削 減 費 用 の 積 み 上 げ 曲 線 の 一 次 近 似 式 を 最 小 二 乗 法 により 作 成 した 以 下 に それぞれの 式 を 記 す なお 産 業 部 門 の 積 み 上 げ 曲 線 は 限 界 削 減 費 用 が 負 の 領 域 と 正 の 領 域 では 傾 きが 大 幅 に 異 なるので 0 円 付 近 で 系 列 データを 分 割 し それぞれ 別 個 の 一 次 近 似 式 を 求 めた 21

25 図 2.10 東 京 都 民 生 業 務 部 門 の 限 界 削 減 費 用 曲 線 図 2.11 東 京 都 産 業 部 門 の 限 界 削 減 費 用 曲 線 それぞれの 一 次 近 似 式 の 傾 きを C₁ C₂₁ C₂₂とすると 民 生 業 務 曲 線 の 傾 き: 産 業 曲 線 の 傾 き: となる ( 削 減 費 用 <0 の 場 合 ( 削 減 費 用 0 の 場 合 22

26 2 足 元 限 界 削 減 費 用 の 設 定 中 間 取 りまとめ データにおける 各 対 策 の 削 減 ポテンシャルの 値 は 2001 年 の 発 行 時 に 推 計 されたものであり 現 在 における 数 値 とは 異 なると 考 えられ 2010 年 の 東 京 都 制 度 開 始 までに 限 界 削 減 費 用 がどの 程 度 上 昇 しているかを 推 計 する 必 要 がある しかしながら 過 去 10 年 間 で 各 事 業 者 による 省 エネ 対 策 がどの 程 度 実 施 され どれだけの 量 の 温 室 効 果 ガ スが 削 減 されたかを 把 握 することは 極 めて 難 しい ここでは 2001 年 からの 温 室 効 果 ガス の 累 積 排 出 削 減 量 を 計 画 書 データ 内 の 実 績 削 減 量 で 近 似 することによって 東 京 都 制 度 の 対 象 事 業 所 の 足 元 限 界 削 減 費 用 の 推 定 を 行 った 東 京 都 対 象 事 業 所 の 2001 年 からの 実 績 削 減 量 は 式 2.4 により 推 計 した 実 績 削 減 量 合 計 基 準 排 出 量 平 均 実 績 削 減 率 (2.4 合 計 基 準 排 出 量 :2000 年 度 の 対 象 部 門 基 準 排 出 量 [22] 平 均 実 績 削 減 率 : 計 画 書 制 度 下 の 対 象 事 業 所 の 実 績 排 出 削 減 率 の 平 均 値 1で 作 成 した 一 次 近 似 式 に 計 画 書 データの 実 績 削 減 量 の 値 を 代 入 し 現 時 点 での 足 元 限 界 削 減 費 用 を 求 めた 足 元 限 界 削 減 費 用 を MC₀ ( 円 /t-co₂とおくと 民 生 業 務 部 門 : 産 業 部 門 : となった 次 に 限 界 削 減 費 用 曲 線 モデルの 定 式 化 を 行 う 3 限 界 費 用 曲 線 モデルの 定 式 化 こうして 求 めた 限 界 削 減 費 用 曲 線 をエージェントモデルに 組 み 込 むために 限 界 削 減 費 用 曲 線 の 定 式 化 を 行 う 限 界 費 用 曲 線 MC(i,tは 累 積 削 減 量 ACR(i,tと 各 エージェ ント 固 有 のコストパラメータ C(i 限 界 費 用 初 期 値 MC₀(i,t によって 決 まるものとした (2.5 エージェントのコスト 値 C(i は 以 下 の 式 2.6 によって 決 まる CF(i は 各 目 標 保 有 エージ ェントの 制 度 開 始 時 の 温 室 効 果 ガス 排 出 量 ( 計 画 書 データ 2008 年 度 排 出 量 で 近 似 を 表 わ す 23

27 民 生 業 務 部 門 : 1 民 生 業 務 部 門 総 排 出 量 (2.6 産 業 部 門 : 0>MC(i,t の 場 合 産 業 部 門 総 排 出 量 (2.7 MC(i,t 0 の 場 合 産 業 部 門 総 排 出 量 (2.8 曲 線 が MC(i,t 0 に 達 すると 傾 きが 変 わるため 数 式 上 の 曲 線 の 初 期 値 も 変 わるが こ れを MC ₀(i とおき 傾 きに 応 じた 修 正 を 行 った 4 各 エージェントへの 限 界 削 減 費 用 曲 線 モデルの 設 定 ここでは 各 エージェントの 限 界 削 減 費 用 曲 線 モデルの 設 定 を 行 う 一 般 に 温 室 効 果 ガス 排 出 量 の 削 減 対 策 実 施 による 効 果 や 費 用 は 業 種 や 事 業 所 用 途 によって 異 なり 同 一 用 途 内 でも 事 業 所 の 性 質 等 によって 異 なるのが 普 通 である 本 研 究 では それらの 用 途 間 用 途 内 の 限 界 費 用 曲 線 の 差 異 を 考 慮 したエージェントのモデル 化 を 行 った ECCJ 業 種 別 省 エネ 対 策 資 料 [23]やクール ネット 東 京 の 業 種 別 省 エネルギー 対 策 推 進 研 修 会 資 料 [24] 計 画 書 データなどを 参 考 に 各 事 業 所 の 削 減 対 策 の 進 捗 状 況 や 実 施 可 能 性 削 減 実 施 率 の 分 布 等 に 応 じて 異 なる 限 界 削 減 費 用 曲 線 を 割 り 当 てることとした その 際 に は 以 下 に 示 すように 曲 線 の 傾 き C₁ C₂₂と 足 元 限 界 費 用 MC₀ を1 2で 設 定 した 値 を 参 考 にそれぞれ 幾 つかのケースに 分 け 各 エージェントの 特 性 によって 個 別 に 設 定 した その 際 には 事 業 所 用 途 の 事 務 所 ビルの 中 でも 温 室 効 果 ガスの 排 出 削 減 対 策 に 関 する 特 性 が 一 般 の 事 務 所 とは 著 しく 異 なる 情 報 部 門 (データセンターなどを 西 尾 ら [25] を 参 考 に 別 途 設 定 した なお 産 業 部 門 については MC(i,t<0 の 場 合 の はケース 分 けをせずに 値 は 固 定 とした 2.4.1(d 各 エージェントの 属 性 設 定 これまでの 項 で 設 定 した 目 標 保 有 エージェントの 属 性 一 覧 を 巻 末 付 録 の 表 A に 示 す このようにして 与 えられた 属 性 を 基 にして それぞれのエージェントは 次 節 で 示 す 戦 略 に 24

28 基 づいて 行 動 する なお 表 A のエージェント 属 性 一 覧 表 について 産 業 部 門 の 限 界 費 用 曲 線 の 傾 きの 欄 には の 値 を 記 載 し MC(i,t<0 の 場 合 の は 全 ての 産 業 部 門 エージェン トにおいて 一 定 とした 大 規 模 事 業 所 の 戦 略 1. 義 務 削 減 量 が 正 の 場 合 義 務 削 減 量 が 正 の 値 を 取 る 目 標 保 有 参 加 者 は 削 減 義 務 量 を 達 成 する 為 に 排 出 削 減 投 資 と 市 場 における 排 出 量 の 売 買 を 行 う 削 減 目 標 保 有 参 加 者 は 削 減 義 務 量 を 満 たす 為 に 削 減 投 資 により 排 出 枠 を 増 やすか 市 場 からの 排 出 枠 購 入 で 排 出 枠 を 増 やすかの 判 断 を 予 想 される 排 出 量 価 格 に 基 づいて 行 う 目 標 保 有 参 加 者 の 行 動 として 限 界 削 減 費 用 が 排 出 量 予 想 価 格 に 達 するまで 排 出 削 減 投 資 を 行 うことが 考 えられ その 場 合 削 減 量 red(i,t は 次 の 式 で 表 わされる これより 買 い 注 文 量 BUY(i,t を 求 める 式 は 以 下 の 様 になる (2.9 ここで RED(i はエージェント i の 各 取 引 期 における 義 務 削 減 量 を 表 し 各 エージェント の 義 務 削 減 量 を 総 取 引 期 数 T で 除 して 算 出 し 時 間 t にかかわらず 一 定 とする 一 方 で 排 出 量 の 予 想 価 格 が 限 界 費 用 を 下 回 っている 場 合 削 減 義 務 量 を 全 て 他 の 事 業 所 などからの 排 出 枠 の 購 入 で 賄 うことになるため BUY(i,t は (2.10 となる (2.11 また 上 の 3 式 において 削 減 量 が 義 務 削 減 量 を 上 回 る 場 合 は 余 剰 排 出 枠 を 市 場 に 売 却 することとなる 従 って 排 出 量 の 売 却 注 文 量 SELL(i,t は と 表 わされる (2.12 以 上 を 整 理 すると 25

29 red(i,t 0 の 場 合 red(i,t RED(i,t の 場 合 (2.13 (2.14 (2.15 (2.16 RED(i,t red(i,tの 場 合 (2.17 (2.18 となる 2. 義 務 削 減 量 が 負 の 場 合 義 務 削 減 量 が 負 の 値 を 取 る 目 標 保 有 参 加 者 は 余 剰 排 出 量 を 保 有 しており 取 引 市 場 に おいて 排 出 量 の 売 却 を 行 うことができる ここで 制 度 対 象 となる 事 業 所 には 5 年 ごとに 継 続 して 排 出 削 減 義 務 が 課 されるので 排 出 枠 の 余 剰 分 を 全 て 売 却 してしまえば 次 の 計 画 期 間 に 提 示 された 義 務 削 減 率 の 分 だけ 更 なる 削 減 を 行 う 必 要 がある したがって 実 際 の 取 引 参 加 者 が 本 モデルで 考 慮 する 5 年 間 で 余 剰 排 出 枠 を 全 て 売 却 してしまうとは 考 えにくい そこで 本 モデルでは 義 務 削 減 量 が 負 の 値 を 取 るエージェントは 全 ての 余 剰 排 出 量 を 売 却 しないよう 売 却 戦 略 のモデル 化 を 行 った 各 期 の 目 標 保 有 エージェントの 排 出 量 の 売 却 注 文 量 SELL(i,t は 各 エージェントの 余 剰 排 出 量 SA(i を 用 いて 以 下 の 式 で 表 わされる 式 2.19 において 各 期 の 売 却 排 出 量 は 時 点 t に 依 存 せず 一 定 とした 各 エージェントは 制 度 開 始 時 に 保 有 している 余 剰 排 出 量 を 期 数 で 等 分 した 量 の 売 却 注 文 を 行 うが 本 モデル においては 注 文 の 成 約 率 が 100%にはなりえないことより 全 ての 保 有 排 出 量 を 売 却 するこ とはない 26 (2.19

30 2.5 取 引 参 加 者 のモデル 化 取 引 参 加 者 は 削 減 目 標 を 持 たない 市 場 参 加 者 であり 東 京 都 制 度 下 で 取 引 が 認 められて いる 外 部 クレジットを 排 出 量 の 売 却 のみを 行 うエージェントとしてモデル 化 したものであ る 取 引 参 加 者 は 制 度 開 始 時 の 初 期 保 有 排 出 枠 を 期 間 中 に 全 て 売 却 することを 目 的 とし て 行 動 する 取 引 参 加 者 は 目 標 保 有 参 加 者 の 様 に 排 出 削 減 投 資 は 行 わない 為 個 々のキャップと 限 界 削 減 費 用 曲 線 を 持 たない そこで 本 項 では 取 引 参 加 者 の 戦 略 のみを 説 明 する 取 引 参 加 者 は 目 標 保 有 参 加 者 と 同 様 に 市 況 を 読 み 取 り 市 場 価 格 を 予 想 し それぞれ の 予 想 価 格 を 基 に 以 下 の 3 種 類 の 戦 略 に 従 って 排 出 枠 を 売 買 するものとする 取 引 参 加 者 には 取 引 の 開 始 時 に 保 持 排 出 枠 R(t とその 初 期 値 R₀ を 与 え 取 引 時 に R(t >0 の 場 合 には 市 場 で 排 出 枠 を 売 却 するものとする 本 モデルでは 30 体 の 取 引 参 加 エ ージェントを 設 定 し その 全 てが 同 量 の R₀ を 持 つこととした 東 京 都 の 制 度 に 従 い 取 引 参 加 者 は 排 出 量 の 購 入 は 行 わないこととした 以 下 に 取 引 参 加 者 の 行 動 をモデル 化 する 本 モデルでは 次 の 3 種 類 の 行 動 タイプを 定 義 した t 期 の 市 場 価 格 を P(t とすると それぞれの 行 動 タイプは 以 下 のように 表 わせ る 取 引 参 加 者 の 行 動 タイプ 1. トレンド 追 随 型 市 場 のトレンドに 追 随 する 売 買 を 行 う 取 引 参 加 者 予 想 価 格 が 市 場 における 前 回 の 取 引 価 格 よりも 一 定 割 合 下 降 した 場 合 には 次 の 式 で 決 定 される 排 出 枠 の 売 却 注 文 を 行 う なお 投 資 分 岐 割 合 を r(i とする exp(t<p(t-1 (1+rかつ R(i,t 0 の 場 合 ( 非 トレンド 型 市 場 のトレンドに 追 随 しない 売 買 を 行 う 取 引 参 加 者 予 想 価 格 が 前 回 の 取 引 価 格 よりも 一 27

31 定 割 合 上 昇 した 場 合 には 排 出 枠 を 売 却 する 逆 に 前 回 の 取 引 価 格 よりも 一 定 割 合 下 降 した 場 合 には 排 出 枠 を 購 入 する exp(t<p(t-1 (1+r かつ R(i,t 0 の 場 合 ( ランダム 顧 客 型 ランダムで 注 文 を 決 定 する 取 引 参 加 者 乱 数 N(Box=Muller 法 による 標 準 正 規 乱 数 の 値 に 基 づいてランダムに 排 出 枠 の 売 買 注 文 を 行 う N 1 の 場 合 0<N<1 かつ R(i,t 0 (2.22 (2.23 取 引 参 加 エージェントの 初 期 保 有 クレジット 量 は 0 50,000 75, ,00 125, ,000 の 6 つのケースを 想 定 し 3 章 ではこれを 用 いて 分 析 を 行 った なお これらの 値 は 本 研 究 で 扱 う 東 京 都 制 度 対 象 事 業 所 の 総 基 準 排 出 量 のそれぞれ 0% 5% 7.5% 12.5% 15%に 対 応 している 2.6 価 格 予 想 モデルの 構 築 制 度 参 加 者 は 予 想 される 排 出 量 価 格 をもとに 取 るべき 戦 略 を 決 めることとした 本 モデルでは 排 出 量 価 格 の 予 想 に1EU-ETS における 排 出 量 の 価 格 変 動 を 考 慮 して 価 格 を 予 想 するモデル 2 仮 想 市 場 における 価 格 の 推 移 から 当 期 の 排 出 量 価 格 を 予 想 するモ デルを 用 いる 制 度 に 参 加 する 全 てのエージェントは 以 下 に 述 べる 7 つの 価 格 予 想 モデ ルのいずれかを 割 り 当 てられることとし 各 々の 価 格 予 想 モデルに 基 づいて 当 期 の 排 出 量 価 格 を 予 想 し 入 札 を 行 う なお 価 格 予 想 には 目 標 保 有 参 加 者 と 同 様 の 7 種 類 の 価 格 予 想 モデルを 用 いるものとした 28

32 2.6.1 EU ETS の 排 出 権 価 格 変 動 を 考 慮 した 価 格 予 想 モデル 他 の 市 場 における 実 際 の 排 出 量 価 格 の 推 移 を 参 照 して 東 京 都 制 度 モデルの 市 場 価 格 推 移 を 予 想 する 時 系 列 モデルを 構 築 した 参 照 する 時 系 列 データには 現 在 各 国 で 行 われてい る 排 出 量 取 引 市 場 の 中 で 最 も 歴 史 の 長 い EU-ETS の 排 出 量 価 格 (Dec11 sett [27] の 直 近 158 週 分 の 価 格 を 用 いた( 図 2.12 一 週 間 を 一 単 位 として 各 週 の 最 初 の 日 の 市 場 における 終 値 を 取 得 し 参 照 する 時 期 を 変 えることで 自 己 回 帰 モデル( 以 下 ARMA モデルと 自 己 回 帰 和 分 移 動 モデル( 以 下 ARIMA モデルの 2 つの 価 格 予 想 モデルを 作 成 した 図 2.12 EUA 価 格 の 推 移 時 系 列 分 析 について 時 系 列 分 析 は 時 系 列 データ( 時 間 変 化 と 共 に 変 動 する 観 測 値 の 系 列 を 確 率 変 数 の 実 現 値 とみなし 統 計 学 的 な 分 析 によりデータに 対 して 最 も 当 てはまりがいいモデルを 推 定 し 将 来 を 予 測 する 手 法 である ここで 推 定 するモデルのことを 時 系 列 モデルと 呼 ぶ ここでは 本 モデルで 用 いた 時 系 列 モデルの 概 念 を 簡 単 に 説 明 する AR モデル AR モデルは 自 らの 時 系 列 遷 移 の 特 徴 を 自 らの 過 去 の 値 で 表 す( 系 列 相 関 を 持 つモデ ルであり 以 下 に 示 す ARMA モデルと ARIMA モデルの 基 礎 となるモデルである 29 (2.24 (t は 期,c は 定 数 項,b1 bp はパラメータ,Ut はホワイトノイズを 満 たす 撹 乱 項

33 このようなモデルを p 次 の 自 己 回 帰 モデルといい AR(p モデルと 表 記 する 自 己 回 帰 モデルにおいては 今 期 (t 期 の 為 替 レートの 動 きは 1 期 前 2 期 前,...p 期 前 までの 時 系 列 データと 今 期 の 攪 乱 項 Ut によって 説 明 される ARMA モデル ARMA モデル( 上 の AR モデルと 自 らの 行 動 特 性 を 過 去 のホワイトノイズの 移 動 加 重 和 で 表 す MA モデルを 組 み 合 わせたモデル ARIMA モデル ARIMA モデルは 非 定 常 時 過 程 である 時 系 列 データの d 階 差 が ARMA モデルで 表 現 で きる 場 合 に 適 用 するモデルである 比 較 的 小 さな p と q の 値 でも 複 雑 なモデルを 表 すことができ 株 価 の 予 測 等 に 多 く 用 い られる 予 測 モデルである 時 系 列 モデル 作 成 の 手 順 時 系 列 モデルの 作 成 は 以 下 の 手 順 で 行 った 1EU-ETS の 排 出 量 価 格 データの 入 力 2 周 期 性 定 常 性 の 確 認 ( 単 位 根 検 定 による 確 認 される 場 合 は 除 去 3Yule-Waker 法 によるモデルの 推 定 4 最 適 モデルの 同 定 (AIC 最 小 化 法 5モデルの 診 断 ( 残 差 検 定 以 下 に その 具 体 的 な 方 法 を 示 す 2 つの 時 系 列 モデル 構 築 ECX(Europe Climate Exchangeの WEB サイト [27] より 取 得 可 能 な 範 囲 での 過 去 の EUA 価 格 を 取 得 し 価 格 推 移 の 傾 向 から 対 象 期 間 を 前 半 と 後 半 に 分 割 した そして 全 期 間 (158 週 と 後 半 部 分 (79 週 をそれぞれ 対 象 期 間 として 2 つの 時 系 列 モデルを 推 定 し 定 式 化 し た 30

34 図 2.13 時 系 列 モデルのデータ 取 得 期 間 区 分 各 モデルの 推 定 結 果 と EU-ETS データに 対 するモデルの 当 てはまりの 良 さを 検 定 した 結 果 元 データの 周 期 性 の 確 認 結 果 を 示 す 1 全 期 間 モデルの 定 式 化 取 得 した 全 期 間 の 時 系 列 データを 基 に 推 定 した 価 格 予 想 モデルの 詳 細 を 示 す 対 象 となる 時 系 列 データに 対 して 単 位 根 検 定 を 行 い 時 系 列 が 定 常 過 程 か 否 かを 判 別 す る 単 位 根 検 定 は ADF 検 定 (Augmented Dickey Fuller Testを 行 った 検 定 の 結 果 は 以 下 のとおりである Dickey-Fuller = , p-value = p 値 より 帰 無 仮 説 が 棄 却 されず 単 位 根 の 存 在 が 否 定 できない これにより 対 象 期 間 の 価 格 系 列 は 定 常 過 程 とは 言 えず 時 系 列 モデルの 推 定 にはデータ 変 換 を 行 わなければなら ない ここで Yule-Walker 法 によりモデルの 次 数 推 定 を 行 い AIC( 赤 池 情 報 量 基 準 が 最 小 で ある 次 数 と 各 項 の 係 数 を 求 めた 以 下 の 表 2.6 に 示 す 計 算 結 果 について Coefficients は 各 項 の 係 数 を 示 し s.e.は 標 準 誤 差 を 示 す また sigma^2 は 標 準 偏 差 log likelihood は 対 数 尤 度 aic は 赤 池 情 報 基 準 量 を 示 す 31

35 表 2.6 ARIMA(2,1,2モデルの 推 定 結 果 ar1 ar2 ma1 ma2 Coefficients s.e sigma^2 estimated as : log likelihood= , aic= 表 のように 対 象 データは ARIMA(2,1,2モデルで 表 わすことができると 推 定 される 次 に 上 で 推 定 した 時 系 列 モデルの 診 断 を 行 った 診 断 結 果 の 図 2.14 について 上 部 は 残 差 のプロット 中 部 は 残 差 の 自 己 相 関 プロット 下 部 は Ljung-Box 検 定 の p 値 のプロット である 図 2.14 ARIMA(2,1,2モデルの 診 断 結 果 モデルの 残 渣 系 列 について 行 った Ljung-Box 検 定 の p 値 が 有 意 水 準 より 大 きいことから 32

36 ARIMA モデルの 残 渣 は 系 列 相 関 を 持 っているとは 言 えず ホワイトノイズである 可 能 性 が 高 い これにより 本 モデルの 妥 当 性 を 示 すことができた この 結 果 より 全 期 間 モデルを 定 式 化 すると 価 格 予 想 モデルは となる exp(i,t はエージェント i の t 期 における 予 想 価 格 U(i,t-n は 標 準 正 規 乱 数 か らなる 残 渣 系 列 を 表 わす 定 式 化 の 際 には 階 差 d の 差 分 を 展 開 する 式 変 形 が 行 われるた め 各 項 の 係 数 が 表 2.6 の 数 値 とは 異 なることに 留 意 する ( 全 期 間 モデルの 定 式 化 取 得 した EUA 価 格 の 後 半 部 分 の 時 系 列 データを 基 に 推 定 した 価 格 予 想 モデルの 詳 細 を 示 す ADF 検 定 による 単 位 根 検 定 の 結 果 は 以 下 のとおりである Dickey-Fuller = , p-value = p<0.1 で 有 意 なため 帰 無 仮 説 が 棄 却 され 単 位 根 は 存 在 しないと 言 える これにより 対 象 期 間 の 価 格 系 列 は 定 常 過 程 と 言 うことができる ここで Yule-Walker 法 によりモデルの 次 数 推 定 を 行 い AIC が 最 小 である 次 数 と 各 項 の 係 数 を 求 めた なお 表 の intercept は 定 数 項 を 表 わす 表 2.7 ARMA(4,4モデルの 推 定 結 果 ar1 ar2 ar3 ar4 ma1 ma2 ma3 ma4 intercept Coefficients s.e sigma^2 estimated as : log lilkihood = , aic = 表 2.7 のように 対 象 データは 階 差 無 しの ARMA(4,4モデルで 表 わすことができると 推 定 される ARMA(4,4モデルの 診 断 の 結 果 は 図 2.15 の 通 りである 33

37 図 2.15 ARMA(4,4モデルの 診 断 結 果 モデルの 残 渣 系 列 について 行 った Ljung-Box 検 定 の p 値 が 有 意 水 準 より 大 きいことから ARMA モデルの 残 渣 は 系 列 相 関 を 持 っているとは 言 えず ホワイトノイズである 可 能 性 が 高 い これにより 本 モデルの 妥 当 性 を 示 すことができた この 結 果 より 後 半 モデルを 定 式 化 すると 価 格 予 想 式 は となる 定 数 項 には t 期 までの 市 場 価 格 の 平 均 値 を 用 いた ( 従 来 の 価 格 予 想 モデル 34

38 宍 戸 [10] 韮 塚 [11]を 参 考 に 各 エージェントが 東 京 都 制 度 モデルにおける 過 去 の 価 格 推 移 のみから 当 期 の 排 出 量 価 格 を 予 想 する 5 つのモデルを 構 築 した 3 同 価 格 型 モデル 前 回 取 引 時 の 市 場 価 格 から 変 化 しないと 予 想 するモデル 4 一 次 関 数 型 モデル 2 期 前 と 1 期 前 の 市 場 価 格 に 沿 って 一 次 関 数 的 に 変 化 すると 予 想 するモデル ( 二 次 関 数 型 モデル 前 回 取 引 時 までの 3 期 分 の 市 場 価 格 に 沿 って 二 次 関 数 的 に 変 化 すると 予 想 するモデル ( 日 間 単 純 移 動 平 均 型 モデル 前 回 取 引 時 までの 3 期 分 の 市 場 価 格 の 平 均 値 になると 予 想 するモデル (2.28 ( 日 間 単 純 移 動 平 均 型 モデル 前 回 取 引 時 までの 7 期 分 の 市 場 価 格 の 平 均 値 になると 予 想 するモデル (2.30 なお 時 系 列 モデルも 含 めた 上 記 の 全 てのモデルにおいて 参 照 する 過 去 の 価 格 データ が 無 い 場 合 は 初 期 価 格 P(0 で 代 用 するものとする 2.7 情 報 誤 差 係 数 の 設 定 東 京 都 制 度 では 相 対 取 引 による 排 出 量 取 引 が 行 われるが 価 格 公 表 機 能 を 持 つ 市 場 が 存 在 する 場 合 と 比 較 して 排 出 量 価 格 に 対 する 市 場 参 加 者 間 の 価 格 認 識 が 異 なる 本 研 究 では 市 場 全 体 の 需 要 と 供 給 から 一 意 に 決 定 する 市 場 価 格 と 各 取 引 参 加 者 の 市 場 価 格 の 認 識 との かい 離 をモデル 化 するために 各 エージェントの 予 想 価 格 のバラつきを 乱 数 項 を 含 む 情 報 35

39 誤 差 係 数 として 設 定 した 図 2.16 情 報 誤 差 のある 場 合 の 価 格 予 想 の 様 子 情 報 誤 差 を 考 慮 したエージェント i の t 期 の 予 想 価 格 exp は 情 報 誤 差 係 数 Inf(i,t を 用 いて と 表 わされる ここで Inf(i,t は (2.31 : の 一 様 乱 数 の 要 素 (2.32 の 式 で 表 わされる 正 規 乱 数 N(1,σである 式 (2.32の 第 2 項 は Box=Muller 法 により 得 られ た 標 準 正 規 乱 数 に 標 準 偏 差 ( 分 散 σの 平 方 根 を 乗 じたものであり σ=1 の 時 は Inf(i,t の 分 布 は 1 が 平 均 の 正 規 分 布 に 従 い σ を 小 さくするにつれて 乱 数 列 のバラつきが 減 じていく このように σ は 情 報 誤 差 の 大 きさを 表 しており 次 章 でのモデルを 用 いた 分 析 の 際 に 使 用 する 以 上 のように 過 去 の 正 確 な 市 場 価 格 の 取 得 による 価 格 予 想 (σ=0 の 場 合 と 比 較 して 乱 数 項 を 含 む 情 報 誤 差 係 数 Inf(i,t のバラつきによってエージェント 間 で 価 格 予 想 に 差 が 生 じるよう 設 定 を 行 い それによって 相 対 取 引 による 取 引 をモデル 化 した 2.8 学 習 機 能 の 設 定 36

40 市 場 参 加 者 が 市 況 に 応 じて 予 想 方 法 を 変 える 様 子 を 再 現 する 為 に 渡 邊 [1]を 参 考 に 学 習 機 能 を 設 定 した この 機 能 により 各 参 加 者 は で 構 築 した 計 7 種 類 の 価 格 予 想 モデルのうち 予 想 価 格 が 前 回 取 引 時 の 市 場 価 格 に 最 も 近 いモデルを 選 び 次 回 の 価 格 予 想 に 用 いるものとする 各 市 場 参 加 者 が 図 2.17 の 動 作 を 行 う 事 で 表 2.8 の 様 な 価 格 選 択 を 行 う 図 2.17 学 習 機 能 のイメージ [1] 表 2.8 各 市 場 参 加 者 が 選 択 する 予 想 モデルの 様 子 取 引 日 数 exp1 exp2 exp3 exp4 exp5 exp6 exp 章 の 分 析 においては 全 エージェント 中 で 学 習 機 能 を 保 有 しているエージェントの 割 合 が 0 1/3 2/3 1 の 4 つのケースを 想 定 した 2.9 市 場 分 析 に 用 いる 指 標 排 出 量 取 引 の 効 率 性 を 測 る 指 標 として 本 研 究 では 価 格 指 数 取 引 価 格 の 安 定 性 注 文 成 約 率 取 引 継 続 率 の 4 つの 指 標 を 用 いる 37

41 本 節 では 上 記 4 点 の 指 標 の 測 定 方 法 について 説 明 する 価 格 指 数 価 格 指 数 は 目 標 保 有 参 加 者 全 体 で 見 た 時 排 出 権 取 引 制 度 によりどの 程 度 費 用 効 率 性 が 達 成 されたかを 測 る 指 標 である 本 研 究 では 以 下 の 式 で 定 義 する 価 格 指 数 の 全 取 引 日 数 分 の 平 均 値 を 価 格 指 数 とする 価 格 指 数 取 引 価 格 理 論 価 格 (2.33 これより 価 格 指 数 が 小 さい 市 場 ほど 費 用 効 率 面 で 優 れた 市 場 とみなすことが 出 来 る 次 に 価 格 指 数 の 算 出 に 用 いる 理 論 価 格 の 計 算 方 法 を 説 明 する 理 論 価 格 の 計 算 方 法 理 論 価 格 は 全 ての 目 標 保 有 エージェントが 全 ての 義 務 削 減 量 を 削 減 したとみなしたと きの 最 小 の 限 界 削 減 費 用 である つまり 目 標 保 有 参 加 者 の 仮 想 削 減 量 を red (i,t 各 目 標 保 有 参 加 者 の 義 務 削 減 量 を RED(i とすると となる また 仮 想 削 減 量 には 次 の 式 が 成 立 する (2.34 (2.35 ただし 限 界 削 減 費 用 が 既 に 仮 想 限 界 費 用 を 上 回 っている 場 合 には red (i,t=0 とする 取 引 価 格 の 安 定 性 取 引 価 格 の 安 定 性 は 目 標 保 有 参 加 者 が 排 出 量 取 引 市 場 を 削 減 目 標 達 成 のために 利 用 す る 際 に 重 要 な 指 標 である 取 引 価 格 が 不 安 定 な 市 場 はリスクの 大 きい 市 場 となり 投 資 機 会 を 減 尐 させる 本 モデルでは 限 界 費 用 の 上 昇 により 取 引 価 格 が 上 昇 する 為 取 引 価 格 から 理 論 価 格 を 引 いた 時 の 価 格 差 の 標 準 偏 差 を 測 定 する 事 で 取 引 価 格 の 安 定 性 を 考 察 する また 本 モデルでは 条 件 ごとに 取 引 価 格 の 大 きさが 変 わる 為 標 準 偏 差 を 平 均 で 除 し た 変 動 係 数 を 安 定 性 の 指 標 として 用 いる 38

42 従 って の 式 で 算 出 する 取 引 価 格 の 安 定 性 = 価 格 変 化 率 の 標 準 偏 差 = ( 注 文 成 約 率 取 引 成 功 率 は 市 場 におけるエージェント 間 の 取 引 が 効 率 的 に 機 能 しているかを 評 価 す る 指 標 である 売 買 が 行 われる 確 率 から 以 下 の 式 で 算 出 する 取 引 継 続 率 取 引 成 功 回 数 取 引 成 功 率 全 取 引 回 数 (2.37 同 一 条 件 での 複 数 回 のシミュレーションにおいて 取 引 期 間 終 了 まで 取 引 が 継 続 した 割 合 であり 取 引 価 格 の 過 度 の 下 落 が 起 こった 割 合 を 評 価 する 指 標 である 取 引 継 続 回 数 取 引 継 続 率 同 一 条 件 での 全 試 行 回 数 (2.38 本 モデルでは 市 場 価 格 が 0 円 /t-co₂ 付 近 になると 取 引 が 起 こらなくなるため 期 間 内 に 市 場 価 格 が 50 円 /t-co₂まで 下 がった 場 合 にはシミュレーションを 強 制 終 了 するよう 設 定 し た 39

43 第 3 章 モデルを 用 いた 市 場 分 析 本 章 では 前 章 で 構 築 した 東 京 都 排 出 権 取 引 制 度 モデルを 用 いて 東 京 都 制 度 の 効 率 性 の 分 析 評 価 を 行 う 3.1 節 では 排 出 量 価 格 情 報 の 誤 差 が 制 度 の 効 率 性 に 及 ぼす 影 響 を 分 析 する 3.2 節 では 中 小 クレジットや 都 外 クレジットなどの 供 給 量 が 制 度 の 効 率 性 に 及 ぼす 影 響 を 分 析 する 3.3 節 では エージェントの 学 習 機 能 が 制 度 の 効 率 性 の 効 率 に 及 ぼす 影 響 を 分 析 する 分 析 に 用 いるモデルの 変 数 を 以 下 にまとめる エージェント エージェントナンバー i 義 務 削 減 量 RED(i 累 積 削 減 量 ACR(i,t 削 減 量 red(i,t 購 入 入 札 量 BUY(i,t 売 却 入 札 量 SELL(i,t 予 想 価 格 exp (i,t 限 界 削 減 費 用 MC(i,t コストパラメータ C(i 保 持 排 出 枠 R(i,t 学 習 機 能 保 有 割 合 取 引 市 場 取 引 期 数 t 市 場 価 格 P(t 理 論 価 格 P (t 情 報 誤 差 σ また 本 研 究 における 初 期 条 件 は 以 下 の 通 りであり 本 章 で 述 べる 全 ての 分 析 について 一 定 とする 初 期 条 件 全 取 引 期 数 T =

44 目 標 保 有 エージェントナンバー 数 100 取 引 参 加 エージェントナンバー 数 30 投 資 分 岐 割 合 r = 初 期 排 出 量 価 格 P(0=1,000 分 析 の 結 果 として 以 下 の 4 つの 評 価 指 標 を 出 力 する 評 価 指 標 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% 取 引 継 続 率 (% 本 モデルは 乱 数 項 を 含 むシミュレーションであるため 同 一 条 件 でのシミュレーション においても 各 試 行 で 出 力 結 果 が 異 なる そこで 本 章 の 分 析 では 複 数 の 条 件 下 での 各 評 価 指 標 の 変 化 の 比 較 分 析 の 際 には 同 一 条 件 で 100 回 ずつの 試 行 を 行 い 出 力 された 結 果 の 平 均 値 をそれぞれの 条 件 での 評 価 指 標 の 値 として 用 いることとした なお シミュレー ション 途 中 で 市 場 価 格 が 50 円 /t-co₂を 下 回 った 場 合 にはその 試 行 を 終 了 することとし 平 均 の 対 象 から 除 くこととした なお 実 際 の 東 京 都 制 度 においては 削 減 義 務 を 達 成 できなかった 事 業 所 には 措 置 命 令 違 反 の 場 合 に 知 事 が 代 わりに 排 出 量 の 調 達 を 行 い 15,000 円 /t-co₂ 程 度 で 排 出 量 を 売 却 することが 検 討 されており これが 事 実 上 の 排 出 量 価 格 の 上 限 になると 推 測 される しか し 本 研 究 は 今 後 の 制 度 設 計 に 関 する 知 見 を 蓄 える 事 を 目 的 としており この 価 格 上 限 に ついては 考 慮 しないこととする 3.1 情 報 誤 差 の 分 析 本 節 では 情 報 誤 差 が 制 度 全 体 に 及 ぼす 影 響 について 分 析 する 背 景 世 界 各 国 で 実 施 されている 多 くの 排 出 量 取 引 制 度 では 取 引 所 が 開 設 されており 取 引 参 加 者 は 常 時 公 表 される 最 新 の 市 場 価 格 を 基 にブローカーを 介 して 取 引 を 行 っている 一 方 東 京 都 が 定 める 排 出 量 取 引 制 度 においては 取 引 参 加 者 を 集 めた 市 場 は 存 在 せず 全 ての 取 引 は 事 業 者 同 士 の 相 対 取 引 によって 行 われる このような 仕 組 みでは 各 取 引 主 41

45 体 が 取 引 時 点 での 適 切 な 排 出 量 価 格 を 把 握 することは 困 難 であり 取 引 主 体 によって 価 格 の 認 識 がばらつくことによって 制 度 全 体 の 経 済 効 率 が 低 下 することが 考 えられる 東 京 都 は 排 出 量 取 引 制 度 の 開 始 にあたって 排 出 量 の 参 考 価 格 の 公 表 を 検 討 しているが どの 程 度 正 確 な 価 格 を 公 表 するかによっても 市 場 の 効 率 性 が 変 化 することが 懸 念 される 目 的 2 章 で 構 築 したモデルを 用 いて 東 京 都 の 制 度 下 での 各 エージェントの 情 報 誤 差 が 制 度 全 体 の 経 済 効 率 にどのように 影 響 を 及 ぼし 価 格 の 挙 動 をどのように 変 化 させるかを 分 析 し た これにより 東 京 都 の 制 度 においてどの 程 度 指 標 性 の 高 い 価 格 公 示 を 行 えば 制 度 の 効 率 性 が 向 上 するのかを 検 証 することを 目 指 した 分 析 結 果 2.7 で 設 定 した σ の 値 を 変 化 させることによって 制 度 における 情 報 誤 差 の 大 きさを 変 化 さ せ 外 部 クレジットの 初 期 保 有 排 出 量 が 尐 量 の 場 合 と 多 量 の 場 合 の 2 つのケースにおいて 各 評 価 指 標 がどのように 変 動 するかを 評 価 した なお σ=0 の 時 は 各 エージェントは 完 全 な 市 場 価 格 情 報 を 持 つことを 意 味 し σ=1 の 時 は 各 エージェントの 予 想 価 格 のバラつきが 標 準 正 規 分 布 を 持 つ 乱 数 に 従 うことを 意 味 する ケース 1: 外 部 クレジットが 尐 量 (R₀=50,000の 場 合 次 に 市 場 に 供 給 される 外 部 クレジット 量 が 比 較 的 尐 量 の 場 合 に 情 報 誤 差 が 効 率 性 に 及 ぼす 影 響 を 評 価 した σ=0~1 の 5 条 件 での 各 試 行 における 評 価 指 標 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 は 表 3.1 のとおりであ る なお 学 習 機 能 保 有 割 合 は 2/3 とした 表 3.1 情 報 誤 差 による 各 評 価 指 標 の 推 移 評 価 指 標 σ 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% mean mean mean SD SD SD 取 引 継 続 率 (%

46 表 3.1 より 取 引 継 続 率 は 全 ての σ について 100%であり 価 格 の 大 きな 下 落 による 取 引 停 止 は 起 こっていないことが 分 かる 次 に それぞれの 条 件 における 表 の 各 評 価 指 標 の 平 均 値 の 違 いに 統 計 学 的 に 有 意 な 差 が あるかどうか 検 定 するため 一 元 配 置 分 散 分 析 を 行 った 表 3.2 一 元 分 散 分 析 の 結 果 評 価 指 標 F 値 p 値 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% 分 析 結 果 の 表 より σ を 変 化 させた 場 合 の 各 評 価 指 標 の 平 均 値 の 推 移 に 有 意 な 差 は 見 られな かった したがって クレジットの 供 給 量 が 尐 ない 場 合 には 情 報 誤 差 の 大 きさの 変 化 は 市 場 の 効 率 性 に 影 響 を 及 ぼすとは 言 えないことが 示 された ケース 2: 外 部 クレジットが 多 量 (R₀=150,000の 場 合 次 に 市 場 に 供 給 される 外 部 クレジット 量 が 十 分 多 い 場 合 に 情 報 誤 差 が 効 率 性 に 及 ぼす 影 響 を 評 価 した σ=0~1 の 5 条 件 での 各 試 行 における 評 価 指 標 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 は 以 下 のとおりであ る なお 学 習 機 能 保 有 割 合 は ケース 1 と 同 様 に 2/3 とした 表 3.3 情 報 誤 差 による 各 評 価 指 標 の 推 移 評 価 指 標 σ 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% mean mean mean SD SD SD 取 引 継 続 率 (% 表 3.3 より 取 引 継 続 率 はケース1と 比 較 して 低 い 水 準 で 推 移 しており σ の 値 による 変 動 はほとんど 確 認 できなかった 43

47 注 文 成 約 率 (% 次 に 各 指 標 の 試 行 ごとの 値 についての 一 元 配 置 分 散 分 析 を 行 った 表 3.4 一 元 分 散 分 析 の 結 果 評 価 指 標 F 値 p 値 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% * 分 析 結 果 の 表 より σ を 変 化 させた 場 合 注 文 成 約 率 の 平 均 値 に 有 意 な 差 が 見 られることが 分 かった 注 文 成 約 率 と 取 引 継 続 率 の 推 移 を 図 3.1 に 示 す σ 図 3.1 情 報 誤 差 の 大 きさσの 変 化 による 注 文 成 約 率 の 推 移 図 3.1 より 情 報 誤 差 σ=0.001 の 時 に 注 文 成 約 率 が 最 も 高 いのに 比 べ σ=0 の 時 も σ=1 の 時 も 注 文 成 約 率 は 低 水 準 となり 互 いにさほど 違 いはないことが 分 かる これより ク レジットの 供 給 量 が 十 分 多 い 場 合 には 各 エージェントの 情 報 誤 差 が 全 くないよりも 多 尐 存 在 する 方 が 効 率 的 な 取 引 が 行 われると 言 える 3.2 クレジット 供 給 量 に 関 する 分 析 44

48 3.2.1 背 景 東 京 都 制 度 においては 大 規 模 事 業 所 同 士 の 相 対 取 引 による 排 出 削 減 以 外 に 中 小 事 業 所 や 都 外 事 業 所 が 保 有 するクレジットや 再 エネクレジット 等 の 取 引 による 排 出 量 削 減 が 認 められている 大 規 模 事 業 所 に 課 された 削 減 義 務 は 現 在 設 定 されている 第 一 第 二 計 画 期 間 以 降 も 継 続 するので これら 大 規 模 事 業 所 が 積 極 的 に 排 出 量 を 売 却 することは 考 えにく い ゆえに 効 率 的 な 制 度 設 計 のためには 排 出 量 の 主 要 な 売 り 手 となり 得 る 各 種 クレジ ットが 市 場 に 供 給 される 量 の 変 化 が 制 度 全 体 に 及 ぼす 影 響 の 把 握 は 重 要 である 目 的 本 研 究 では 取 引 参 加 者 としてモデル 化 したクレジットの 初 期 保 有 排 出 量 がモデルの 効 率 性 に 与 える 影 響 を 分 析 評 価 することにより 東 京 都 制 度 における 外 部 クレジットの 供 給 量 と 効 率 性 の 関 係 について 示 唆 を 得 るとともに 今 後 の 制 度 設 計 におけるクレジットの 最 適 供 給 量 の 把 握 を 行 うことを 目 指 した 分 析 結 果 2.3.1(cで 設 定 した 取 引 参 加 者 の 初 期 保 有 排 出 量 R₀を 変 化 させることによって 東 京 都 制 度 モデルに 供 給 されるクレジット 量 の 大 きさを 変 化 させ 各 評 価 指 標 がどのように 変 動 す るかを 評 価 した その 際 情 報 誤 差 の 大 きさ σ=0.001 とし 学 習 機 能 保 有 割 合 は 2/3 と 設 定 した R₀=0~150,000 の 6 条 件 での 各 試 行 における 各 指 標 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 は 以 下 の 表 3.5 の 通 りである 表 3.5 取 引 参 加 者 の 初 期 保 有 排 出 量 による 各 評 価 指 標 の 推 移 評 価 指 標 R₀ 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% mean mean mean SD SD SD 取 引 継 続 率 (%

49 取 引 継 続 率 (% 結 果 より R₀=100,000 以 降 は 取 引 継 続 率 が 低 下 しており R₀が 増 加 するにつれて 価 格 の 大 幅 な 下 落 が 起 こりやすくなることが 分 かる R₀ 図 3.2 R₀の 変 化 による 取 引 継 続 率 の 推 移 取 引 中 止 取 引 継 続 次 に それぞれの 評 価 指 数 について 一 元 配 置 分 散 分 析 を 行 った 表 3.6 一 元 分 散 分 析 の 結 果 評 価 指 標 F 値 p 値 価 格 指 数 1090 < *** 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% 778 < *** これより 表 3.5 における 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 平 均 値 の 推 移 には p<0.001 で 有 意 な 差 があることが 分 かった 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 推 移 は 図 3.3 の 通 りである 46

50 価 格 指 数 注 文 成 約 率 (% 価 格 指 数 注 文 成 約 率 (% R₀ 図 3.3 R₀の 変 化 による 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 推 移 図 3.3 より R₀が 増 加 するにつれて 価 格 指 数 は 減 尐 していき 注 文 成 約 率 は 増 加 していく ことが 分 かる これより R₀が 多 いほどモデル 全 体 の 経 済 効 率 性 は 高 まり 取 引 の 成 功 率 も 上 がることが 示 された これと 取 引 継 続 率 の 推 移 より R₀=75,000 程 度 の 時 に 市 場 の 効 率 性 が 最 も 高 くなると 言 える 3.3 学 習 効 果 の 分 析 背 景 本 節 では 制 度 全 体 の 中 でエージェントが 保 有 する 学 習 機 能 の 割 合 が 制 度 全 体 の 効 率 にどのように 影 響 を 及 ぼすかを 分 析 した 分 析 結 果 学 習 機 能 を 保 有 するエージェントの 割 合 を 0 1/3 2/3 1 と 変 化 させ 各 評 価 指 標 がど のように 変 動 するかを クレジット 量 が 尐 量 の 場 合 と 十 分 に 多 い 場 合 の 2 つのケースで 分 47

51 析 評 価 した その 際 両 方 のケースにおいて 情 報 誤 差 の 大 きさσ=0.001 としてシミュレ ーションを 行 った ケース 1: 外 部 クレジットが 尐 量 (R₀=50,000の 場 合 それぞれの 条 件 での 各 試 行 における 評 価 指 標 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 は 表 3.7 のとおりであ る 表 3.7 取 引 参 加 者 の 学 習 機 能 保 有 割 合 による 各 評 価 指 標 の 推 移 評 価 指 標 学 習 機 能 0 1/3 2/3 1 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% mean mean mean SD SD SD 取 引 継 続 率 (% 取 引 継 続 率 を 見 ると 全 ての 試 行 において 取 引 が 100% 継 続 していることが 分 かる 次 に それぞれの 評 価 指 数 についての 分 散 分 析 の 結 果 を 示 す 表 3.8 一 元 分 散 分 析 の 結 果 評 価 指 標 F 値 p 値 価 格 指 数 186 < *** 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% ** これより 表 3.7 における 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 平 均 値 の 推 移 には p<0.001 で 有 意 な 差 があることが 分 かった 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 推 移 は 以 下 の 図 3.4 の 通 りである 48

52 価 格 指 数 注 文 成 約 率 (% 価 格 指 数 注 文 成 約 率 (% 0 1/3 2/3 1 学 習 機 能 保 有 割 合 図 3.4 学 習 機 能 保 有 割 合 の 変 化 による 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 推 移 図 3.4 より エージェントの 学 習 機 能 保 有 割 合 が 増 加 するにつれて 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 は 増 加 していくことが 分 かる これより 学 習 機 能 を 持 つエージェントが 多 いほど 取 引 が 成 立 する 確 率 は 高 まるが 制 度 全 体 の 経 済 効 率 性 は 低 下 することが 分 かった これは 学 習 機 能 保 有 割 合 が 高 いほど 同 一 の 予 想 価 格 モデルを 持 つエージェントが 多 くなるため 各 期 における 注 文 価 格 が 硬 直 化 してしまい 全 エージェントにとって 最 適 な 市 場 価 格 が 決 定 し づらくなったためであると 考 えられる ケース 2: 外 部 クレジットが 十 分 多 い(R₀=100,000 場 合 外 部 クレジットの 供 給 量 が R₀= の 場 合 の 各 条 件 での 各 試 行 における 評 価 指 標 の 平 均 値 と 標 準 偏 差 は 表 3.9 のとおりである 表 3.9 取 引 参 加 者 の 学 習 機 能 保 有 割 合 による 各 評 価 指 標 の 推 移 評 価 指 標 学 習 機 能 0 1/3 2/3 1 価 格 指 数 変 動 係 数 注 文 成 約 率 (% mean mean mean SD SD SD 取 引 継 続 率 (%

53 図 3.5 を 見 ると 取 引 継 続 率 は 学 習 機 能 の 割 合 が 増 加 するに 従 って 低 下 していることが 分 かる 図 3.5 学 習 機 能 保 有 割 合 の 変 化 による 取 引 継 続 率 の 推 移 次 に それぞれの 評 価 指 数 についての 分 散 分 析 の 結 果 を 示 す 表 3.10 一 元 分 散 分 析 の 結 果 評 価 指 標 F 値 p 値 価 格 指 数 *** 変 動 係 数 *** 注 文 成 約 率 (% これより 表 3.9 における 価 格 指 数 と 変 動 係 数 の 平 均 値 の 推 移 には p<0.001 で 有 意 な 差 があることが 分 かった 価 格 指 数 と 注 文 成 約 率 の 推 移 は 図 3.6 の 通 りである 50

54 図 3.6 学 習 機 能 保 有 割 合 の 変 化 による 価 格 指 数 と 変 動 係 数 の 推 移 図 3.6 より 学 習 機 能 の 保 有 割 合 が 増 加 するにつれて 価 格 指 数 と 変 動 係 数 には 増 加 傾 向 が 見 られる これより エージェントの 学 習 機 能 保 有 割 合 が 高 いほど ケース 1 と 同 様 に 制 度 全 体 の 経 済 効 率 性 は 低 下 し 価 格 の 安 定 性 も 低 下 することが 示 された 51

55 第 4 章 結 論 4.1 まとめ 3 章 では 2 章 で 構 築 した 東 京 都 排 出 量 取 引 制 度 モデルを 用 いた 分 析 を 行 い その 結 果 を 示 した 本 節 では こうして 得 られた 結 果 を 解 釈 し その 総 括 と 考 察 を 行 った 3.1 節 では 排 出 量 価 格 情 報 の 誤 差 が 制 度 の 効 率 性 に 及 ぼす 影 響 を 分 析 した 外 部 クレジットの 市 場 への 供 給 量 が 尐 ないケースでは 情 報 誤 差 の 程 度 が 市 場 の 効 率 性 にほとんど 影 響 を 及 ぼさないことが 示 された これは 制 度 内 に 中 小 クレジットや 再 エネ クレジットなどの 供 給 量 が 尐 ない 場 合 には 完 全 な 市 場 価 格 の 公 示 機 能 を 持 つ 取 引 所 取 引 であっても 相 対 取 引 と 比 較 して 効 率 的 な 制 度 運 営 ができるわけではないことを 意 味 してい る 外 部 クレジットの 市 場 への 供 給 量 が 多 い 場 合 の 分 析 結 果 からは 情 報 誤 差 の 程 度 が 市 場 参 加 者 の 注 文 約 定 率 にのみ 影 響 を 及 ぼすことが 示 された 外 部 クレジットの 供 給 が 十 分 に 確 保 されている 制 度 においては 市 場 参 加 者 の 排 出 量 価 格 の 認 知 に 若 干 のバラつきがある 時 が 最 も 効 率 的 な 取 引 が 行 われ 市 場 価 格 が 完 全 に 公 示 される 場 合 には 取 引 が 成 功 する 確 率 が 低 下 することが 分 かった 同 様 に 市 場 価 格 についての 情 報 が 全 くない 場 合 にも 取 引 効 率 は 低 下 することが 分 かった どちらのケースにおいても 取 引 所 が 持 つ 市 場 価 格 公 示 の 機 能 は 制 度 全 体 の 効 率 性 を 向 上 させるわけではないことが 分 かった これより 東 京 都 制 度 における 取 引 所 の 存 在 は 市 場 価 格 の 公 示 機 能 としては 必 要 ではなく 現 在 検 討 されている 参 考 価 格 の 提 示 が 適 切 に 為 されるだけで 十 分 に 効 率 的 な 制 度 運 営 が 可 能 であると 言 える 3.2 節 では 中 小 クレジットや 都 外 クレジットなどの 供 給 量 が 制 度 の 効 率 性 に 及 ぼす 影 響 を 分 析 した 分 析 結 果 より 制 度 に 供 給 されるクレジット 量 を 増 加 させると 制 度 全 体 の 経 済 効 率 性 や 取 引 の 効 率 性 は 向 上 するが 取 引 継 続 率 は 対 象 事 業 所 の 総 基 準 排 出 量 の 10% 程 度 から 低 下 していくことが 示 された これより 制 度 へ 供 給 されるクレジット 量 は 多 すぎても 尐 なす ぎても 市 場 の 効 率 性 を 低 下 させ 合 計 基 準 排 出 量 の 7.5%~10% 付 近 が 効 率 性 の 観 点 から 最 適 なクレジット 供 給 量 であると 言 える 3.3 節 では 外 部 クレジットの 供 給 量 の 多 寡 により 2 つのケースを 想 定 し エージェント の 学 習 機 能 が 制 度 の 効 率 性 の 効 率 に 及 ぼす 影 響 の 分 析 を 行 った これより 制 度 の 効 率 性 52

56 に 関 する 知 見 が 得 られた クレジット 供 給 量 が 尐 ないケースでは 学 習 機 能 を 持 つ 市 場 参 加 者 が 多 いほど 取 引 が 成 立 する 確 率 は 高 まるが 制 度 全 体 の 経 済 効 率 性 は 低 下 することが 分 かった クレジット 供 給 量 が 十 分 に 確 保 されているケースでは 学 習 機 能 を 持 つ 市 場 参 加 者 が 多 くなるにつれて 市 場 価 格 のボラティリティが 大 きくなり 経 済 効 率 性 が 低 下 することが 分 かった また 学 習 機 能 保 有 割 合 が 上 がると 価 格 が 大 幅 に 下 落 する 確 率 が 高 まることも 確 認 された どちらのケースでも 学 習 機 能 を 持 つ 市 場 参 加 者 が 増 加 すると 制 度 全 体 の 経 済 効 率 性 が 低 下 することが 示 されている この 結 果 から 精 度 の 高 い 価 格 予 想 を 常 に 行 う 金 融 機 関 な どの 主 体 が 今 後 市 場 に 参 加 する 際 には 効 率 性 の 観 点 からはその 参 加 数 や 割 合 に 制 限 を 設 ける 必 要 があると 言 える 以 上 を 踏 まえると 次 のことが 言 える 取 引 参 加 者 の 価 格 認 識 の 精 度 は 高 すぎても 経 済 効 率 性 を 悪 化 させ 東 京 都 制 度 におけ る 相 対 取 引 のように 低 い 水 準 であっても 適 切 な 情 報 公 示 を 行 えば 十 分 に 高 効 率 な 制 度 運 営 を 実 現 できる また 外 部 からのクレジット 供 給 量 は 制 度 の 効 率 性 に 影 響 を 与 えるが その 際 には 供 給 量 の 適 切 な 管 理 が 重 要 であり 多 すぎても 尐 なすぎても 制 度 の 経 済 効 率 が 悪 化 する 4.2 今 後 の 課 題 本 研 究 ではマルチエージェント シミュレーションを 用 いて 東 京 都 の 排 出 量 取 引 制 度 の 分 析 を 行 った 同 様 のアプローチによる 排 出 量 取 引 制 度 の 研 究 はこれまで 幾 つか 行 われて おり 他 の 金 融 市 場 や 一 般 的 な 社 会 制 度 を 対 象 としたものを 含 めると 数 多 くの 研 究 成 果 が 生 まれているが その 一 方 で マルチエージェント シミュレーションによる 社 会 システ ムのモデル 化 やシミュレーション 手 法 の 妥 当 性 についての 議 論 が 存 在 するのも 事 実 である 社 会 科 学 の 分 野 においても この 議 論 に 対 する 一 定 の 見 解 は 確 立 されておらず その 妥 当 性 を 検 証 する 絶 対 的 な 手 法 も 存 在 しない Carley and Gasser [26] は シミュレーション 結 果 の 妥 当 性 検 証 について 次 の 3 つの 方 法 を 提 唱 した 1. 理 論 的 検 証 (theoretical verification 十 分 かつ 正 確 に 実 際 のシステムやその 特 徴 を 概 念 化 できているかどうかを 専 門 家 が 検 証 する 方 法 53