事例研究(ミクロ経済政策･問題分析 I) - 規制産業と料金･価格制度 - (#405 – 空間経済モデルと政策評価への応用) 2017年 12月 戒能一成

0. 本講の目的 (手法面） - 応用データ解析の手法のうち、空間経済モデル を応用した分析の概要を理解する （内容面) - 計量経済学･統計学を実戦で応用する際の 留意点を理解する

1. 空間経済モデルの概念 1-1. 空間経済モデルとは - 空間経済モデル(Spatial Economic Model)とは、 経済活動の地理的分布や配置など地理的･空間 的な選択や変化を取扱うモデルをいう ･ 大都市･産業集積などの形成･発展分析 ･ 工場立地･店舗展開など配置･構造分析 ･ 産業立地と分布の差異に起因した貿易分析 - 現状で多くのモデルは Krugman, Fujita などが 1990年代後半に再開発した新経済地理学(New Economic Geography; NEG)に依拠している 3

1. 空間経済モデルの概念 1-2. 空間経済モデルの概念 (Krugman･Fujita(1995)) - 集中便益 (収穫逓増･費用増減) → “引力” 経済活動が特定の地理的･空間的な位置に集 中することにより得られる経済的便益(･不便益) ･ 正の場合 - 効率･迅速性, 規模利益 ･ 負の場合 – 混雑･汚染性, 犯罪･疫病 - 移動費用 (物的輸送･人的移動) → “斥力” ヒト･モノ･情報の地理的･空間的な移動に要す る経済的費用 (ほぼ必ず正) - ｢経済活動の地理的･空間的な配置･変化は上記 集中便益と移動費用の程度により決定される｣ 4

1. 空間経済モデルの概念 1-3. 空間経済モデルと｢(正の)集中便益｣ - 古典的理解; ｢外部性｣ (Marshall(1920)) ･ 特化した中間財生産者(群)の存在･集積 ･ 専門化された多数の労働力へのアクセス ･ 人的交流･情報交換による創造性発現 - 現代的理解; ｢収穫逓増･独占的競争｣ (Krugman(1980･09）他） ･ 収穫逓増 (≒古典的外部性) 又は ･ 独占的競争 消費･中間財調達の選好･差別 化と不完全競争 5

1. 空間経済モデルの概念 1-4. 空間経済モデルと｢移動費用｣ - 移動費用としてはヒト･モノ･情報などあらゆる財 サービスの移動に伴う費用を含めて考える ･ 物的輸送費用,人的移動費用,情報通信費用 (特にヒト･情報については｢時間｣も費用) ･ 工場･店舗の移転費用 (資本再立地費用、労働再募集費用など) ･ 顧客･消費者への招致広報費用 ･ 原材料･製品･サービスの輸送時の減耗 (腐敗･変質･揮発、送電損失、陳腐化など) 6

1. 空間経済モデルの概念 1-5. 空間経済モデルの系譜 - 古典的空間経済モデル (単一産業の分布を中心とした分析) - Thünenモデル (1826) 農作物生産分布 - Marshallモデル (1920) 産業集積形成 - Hotellingモデル (1929) 空間的競争 - 新経済地理学(NEG)モデル (複数産業･都市への拡張、貿易問題への展開) - Krugmanモデル (1980･09) 製造業立地･貿易 - Krugman･Fujita･Moriモデル (1999) 都市形成 7

2. 古典的空間経済モデル 2-1. Thünenモデル(1826) ｢同心円｣モデル(1) - 問． 産業革命以前のドイツでは都市郊外の農地 は都市近郊から花卉･酪農、野菜、小麦の順 に同心円的に利用されていたが、理由如何? 輸送費 Tri(z) = Tc(z) [運搬費] + Tdi(z) [輸送中劣化･減損] 小麦 畑作 花卉酪農 都市中心からの距離 z 8 z=0 (都市中心)

2. 古典的空間経済モデル 2-2. Thünenモデル(1826) ｢同心円｣モデル(2) - 解 2. 古典的空間経済モデル 2-2. Thünenモデル(1826) ｢同心円｣モデル(2) - 解. 距離zに応じて値付された農地の地代を、 輸送費を考慮した上で最も高い値で支払い 得る作物が順番に生産されている 支払可能地代(関数)　φi = Si（都市での作物売却収入) -Cpi(育成費)　-Ｔｒi(z)(輸送費) 農地の地代 (包絡線) Φ(z) 花卉･酪農　φ1 野菜 φ2 小麦 φ3 都市中心から の距離 z 9 9 z=0 (都市中心)

2. 古典的空間経済モデル 2-3. Hotellingモデル(1929) ｢Hotelling‘s Beach｣(1) - 問． 長さ1kmの海水浴場で2人の同じ氷菓の売 手がいるが、①同じ値段で販売する場合の 最適な販売地点, ②販売地点が予め決まっ ている際の最適な販売価格如何? 但し消費者は一様に分布し、氷菓は販売後 “t･d2 ”の速度で｢溶解｣する (d; 輸送距離) pb pa 0km 1km Ｘa Ｘb 10 天涯海角 ｘ 南天一柱

2. 古典的空間経済モデル 2-4. Hotellingモデル(1929) ｢Hotelling’s Beach｣(2) - 解． ①値段が同じ場合、2人とも海水浴場の 中央0.5km地点で売ることが最適となる (解法; Lerner & Singer(1937)) 無差別点x; pa + t･(x-xa)2 = pb + t(xb-x)2 → x = 0.5･(xb–xa) + 0.5･(pb-pa)/(t･(xb-xa)) pa=pb なら Nash 均衡解は xa=xb=0.5 ?! 0km 1km Ｘa=Ｘb=0.5km 11 天涯海角 南天一柱

2. 古典的空間経済モデル 2-5. Hotellingモデル(1929) ｢Hotelling’s Beach｣(3) - 解． ②販売地点が決まっている場合、2人は距 離に応じ最適な均衡価格を付けることとな り機会があれば距離を広げる傾向が出る (解法; (2)と同じことを価格について解く) pa* = t･(Xb-Xa）･(2 +(Xa+Xb))/3 pb* = t･(Xb-Xa)･(4 –(Xa+Xb))/3 pa* pb* 0km 1km Ｘa x Ｘb 12 天涯海角 南天一柱

2. 古典的空間経済モデル 2-6. Hotellingモデル(1929) ｢Hotelling’s Beach｣(4) - 問． ①,②と同じ条件設定の下で、突然に3人目 の売手が現れた場合、結果はどうなるか ? 但し3人は全く非協力的であり、個々の利益 最優先で行動する [宿題] ♪～ !! !! c 0km 1km a,b 13 13 天涯海角 南天一柱

3. 新経済地理学(NEG)モデル 3-1. Krugmanモデル(1980･2009) (1) - 問．2国の市場に自動車を供給する企業X は、 どのような条件により工場立地と貿易(輸出) の有無を決定しているか? (= a. “1”国の工場で全部生産し”2”国分を輸 出 又は b. 両国それぞれの工場で現地生 産を何に基づいて決定しているか?) ･ 2国での平均市場需要 S1, S2 ; S1 > S2 ･ 両国に工場を建てる際の追加固定費用 F ( “1”国には既に大きな工場があると仮定) ･ 自動車の単位輸出費用 τ 14

3. 新経済地理学(NEG)モデル 3-2. Krugmanモデル(1980･2009) (2) - 解．基本的に費用最小化が決定要因であり、 “規模の経済(F/S2)”と“輸送費(τ)”の大小 関係が問題となり、大きい場合は”1”国への 生産の再帰的集中が発生･継続する F > τ･S2 (= F/S2 > τ) ⇒ a. “1”国で全部生産し”2”国分は輸出 F < τ･S2 (= F/S2 < τ ) ⇒ b. 両国それぞれの工場で現地生産 - 但し両国での市場構造･価格･需要の弾力性や 政府規制などは考慮していない 15

3. 新経済地理学(NEG)モデル 3-3. Krugmanモデル(1980･2009) (3) - 従って動学的には下記 3つの要素が重要である ･ 産業の歴史的経緯と発展経路 (= 当該企業の発祥は”1”国か”2”国か? ) ･ “規模の経済(F/S2)”の変化 (= 自動車生産技術革新と消費者嗜好変化) ･ 輸送費用(τ)の変化 (= 海上輸送技術の革新･貿易費用の変化) - 日米の自動車産業の場合、技術革新による規 模の経済増加と輸送費用低下が同時に発生 16

3. 新経済地理学(NEG)モデル 3-4. Krugmanモデル(1980･2009) (4) - モデルとしての特徴は以下に要約される ･ “規模の経済(F/S2)”の分析 → Dixit-Stiglitz(1977)の｢独占的競争モデル｣ の採用、市場での消費者嗜好による製品 差別化と不完全競争状態の記述 ･ 輸送費用(τ)の分析 → 一般化｢氷塊｣型モデルの採用、運搬費に 加えて財サービスの輸送時の減耗を記述 17

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-1. 日本国内の発電所立地(戒能(2005)) (1) - 問 4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-1. 日本国内の発電所立地(戒能(2005)) (1) - 問. 首都圏などにおいて、何故都市近郊には LNG火力発電所が多数立地し、都市から 遠隔した地域に石炭火力発電所･原子力発 電所が多数立地しているのか? (≒ ｢何故東京には原子力発電所がなかっ たのか?｣という問題を、事故に関する リスクを別として空間経済学的な視点 から見た場合、どう捉えられるのか? ≒ 首都圏などの送電網はどう整備されて きたのか? ) 18

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-2. 首都圏の発電所立地(事故前(2009)) 福島東部･茨城東部 　　　石油･石炭 18225 　　　原子力 11096 [電発奥只見 480] 相馬双葉 6000 炭 [相馬共同 2000] 長野･新潟･群馬･栃木 原子力 8212 水力　　　 　9859 [原町 2000] 炭 新　潟 福島第1 4696 水力 9859 栃　木 福島第2 4400 柏崎刈羽 8212 炭 福　島 広野 3800 油 群　馬 G 炭 [常磐共同 1625] 炭 [栃尾] 埼　玉 茨　城 常陸那珂 1000 [原電東海2 1100] 新信濃 600 長　野 山　梨 油 [鹿島共同 1400] 東京湾岸 G 油 G [佐久間 300] 油 鹿島 4400 G G 千　葉 G G 東京湾岸 　　　 石油 4150 LNG 26151 石炭 600 静　岡 (伊豆) G G 炭 G [新清水 100(300)] 油 油 神奈川 G 19

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-3. 日本国内の発電所立地(戒能(2005)) (3) - 発電所立地の空間経済モデル Ci(z,w) = Cmi(w) + CLi(z,w) + CT(z,w) Ci(z,w) 種別i･出力wの発電所の新設固定費用 Cmi(w) 種別i･出力wの発電所の機器費用 CLi(z,w) 種別i･出力wの発電所の用地費用 → 都心からの距離zに応じ地価が変化 CT(z,w) 出力wの発電所の送電線敷設費用 → 都心からの距離zに応じ変化(増加) → 発電所立地問題における｢輸送費｣ 20

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-4. 日本国内の発電所立地(戒能(2005)) (4) - 種別i毎の発電所立地距離zの最適解の存在 Ci(z,w) = Cmi(w) + CLi(z,w) + CT(z,w) 総費用 Ci (z,w) ( → 最適解有 ) 総新設固 定費用 Ci 送電線費用 CT(z,w) (～ 距離比例増 ) 最小費用 Ci* (最適解) 用地費用　CLi(z,w) (～ 地価 (対数減)) 都心 (z = 0) 設備機器費用 ( 距離と無関係 ) 都心からの 距離 z　km z* 21

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-5. 関東圏･関西圏の工業地地価(戒能(2005)) (5) - 工業地地価は距離ｚに対し指数的に減少 22

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-6. 日本国内の発電所立地(戒能(2005)) (6) - 発電種別i(稼働率帯別)毎の生涯平均運転費用 40％帯 80％帯 100km圏に LNG複合火力 300km圏に 石炭･原子力 23

4. 空間経済学モデルの実戦的応用例 4-7. 現実の首都圏と費用最小化距離 福島東部･茨城東部 (300km圏) 　　石油･石炭等 18225 　　原子力 11096 [電発奥只見 480] 相馬双葉 6000 炭 [相馬共同 2000] 長野･新潟他　(300km圏) 原子力 8212 水力　　　　 9859 [原町 2000] 炭 新　潟 福島第1 4696 水力 9859 栃　木 福島第2 4400 柏崎刈羽 8212 炭 福　島 広野 3800 油 群　馬 炭 [常磐共同 1450] 炭 常陸那珂 1000 [栃尾] 埼　玉 茨　城 [原電東海2 1100] 新信濃 600 長　野 山　梨 油 [鹿島共同 1400] 東京湾岸 G G [佐久間 300] 油 鹿島 4400 G G 千　葉 G G 東京湾岸　(100km圏) 　　　 石油 4150 LNG 26151 石炭 600 静　岡 (伊豆) G G 炭 G [新清水 100(300)] 油 油 神奈川 G 24