地方自治体 地産地消型再エネ循環モデル試算システム

地方自治体 地産地消型再エネ循環モデル試算システム

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入力UI要件 & Excel互換性検証手順書

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1. 入力UI要件：「自治体担当が迷わない」設計

1.1 入力順序（最短10分で完了）

Excel INPUTS_MASTER シートと同じ順序で、自治体担当者が自然に入力できる設計。

Step 1: 基本設定（シナリオ選択）
  └─ シナリオ番号（1-3）
  └─ シナリオ名
  └─ 自治体コード（6桁）
  └─ 事業期間（デフォルト: 20年）

Step 2: 設備ポートフォリオ（PORTFOLIO）【超重要】
  └─ PV（公共施設）容量 kW
  └─ PV（家庭）容量 kW
  └─ PV（低圧事業者）容量 kW
  └─ 蓄電池容量 kWh / 出力 kW
  └─ EV台数 / V2H導入率
  ★ → 「余剰供給可能量（年1）」が自動計算表示

Step 3: 需要家プール（TIME_SLICE）
  └─ 年間需要 MWh
  └─ 自治体施設割合 %
  └─ （オプション）月別・時間別配分

Step 4: 価格設定（PRICING）
  └─ 余剰買取単価 円/kWh
  └─ 需要家販売単価 円/kWh
  └─ 市場調達単価 円/kWh
  └─ 環境価値単価 円/kWh

Step 5: 補助金・ファイナンス（SUBSIDY/FINANCE）
  └─ 補助対象比率 %
  └─ 補助率 %
  └─ 自治体CAPEX負担割合 %（0% = PPA）
  └─ Debt比率 / 金利 / 返済期間

1.2 デフォルト値（自治体担当が変更不要な推奨値）

カテゴリ	パラメータ	デフォルト値	根拠
PV	年間発電量	1,100 kWh/kW	日本全国平均
	劣化率	0.5%/年	JIS規格準拠
	自家消費率	30%	一般的住宅・事業所
蓄電池	往復効率	90%	リチウムイオン標準
	DOD	90%	メーカー推奨
	CAPEX	14万円/kWh	2025年市況
EV	車載容量	60 kWh/台	標準EV
	V2H DOD	50%	走行確保
	稼働率	30%	駐車時間考慮
価格	余剰買取	12円/kWh	非FIT相場
	需要家販売	18円/kWh	小売単価
	市場調達	15円/kWh	JEPX平均
	環境価値	3円/kWh	非化石証書
補助金	対象比率	80%	重点対策加速化
	補助率	50%	同上
ファイナンス	Debt比率	70%	プロファイ標準
	金利	2%	地銀水準
	返済期間	15年	設備耐用年数
	税率	30%	法人税等
	割引率	5%	WACC想定

1.3 バリデーションルール

必須チェック

// シナリオ
scenario_number: required, 1 <= x <= 3
name: required, max 100 chars
municipality_code: required, /^[0-9]{6}$/

// ポートフォリオ
pv_segments[].capacity_kw: >= 0
bess_energy_kwh: >= 0
ev_count: integer >= 0

// 需要
annual_load_kwh: > 0

// 価格
all prices: >= 0

範囲チェック

// 効率・率
pv_degradation_rate: 0 <= x <= 0.03
pv_self_consumption_rate: 0 <= x <= 1
bess_roundtrip_efficiency: 0.5 <= x <= 1
bess_dod: 0.1 <= x <= 1
ev_v2h_rate: 0 <= x <= 1
ev_availability: 0 <= x <= 1
ev_v2h_dod: 0.1 <= x <= 0.8

// ファイナンス
debt_ratio: 0 <= x <= 1
debt_rate: 0 <= x <= 0.2
debt_tenor_years: 1 <= x <= 30
tax_rate: 0 <= x <= 0.5
discount_rate: 0 <= x <= 0.2
project_horizon_years: 5 <= x <= 30

// 整合性
debt_tenor_years <= project_horizon_years

配分チェック

// 月別配分（12要素）
sum(pv_month_pct) == 1.0 (±0.01)
sum(load_month_pct) == 1.0 (±0.01)

// 時間別配分（24要素）
sum(pv_hour_pct) == 1.0 (±0.01)
sum(load_hour_pct) == 1.0 (±0.01)

1.4 警告文言（ユーザーへのアラート）

条件	警告レベル	文言
販売単価 < 買取単価	🔴 Critical	「販売単価が買取単価を下回っています（逆ザヤ）。収益性を確認してください。」
IRR < 5%	🟠 Warning	「IRRが5%未満です。収益性の改善を検討してください。」
NPV < 0	🔴 Critical	「NPVがマイナスです。事業性を再検討してください。」
地産地消率 < 30%	🟠 Warning	「地産地消率が30%未満です。蓄電池/EVの増強を検討してください。」
余剰吸収率 < 50%	🟠 Warning	「余剰の50%以上が吸収できません。需要家の追加を検討してください。」
BCP時間 < 4h	🟠 Warning	「BCP対応時間が4時間未満です。蓄電池の増強を検討してください。」
返済期間 > 事業期間	🔴 Error	「返済期間が事業期間を超えています。」
PV容量 = 0	🟡 Info	「PV容量がゼロです。」
蓄電池 = 0	🟡 Info	「蓄電池がありません。時間シフトが制限されます。」

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2. Excel互換性検証手順

2.1 検証対象シート

シート名	検証内容
INPUTS_MASTER	入力パラメータ読み取り
PORTFOLIO	PV/蓄電池/EV計算
TIME_SLICE	12×24需給マッチング
PRICING	価格計算
PL	損益計算
CF_IRR	キャッシュフロー・IRR・NPV
DASHBOARD	KPI集計

2.2 検証手順

Step 1: 入力値の完全一致確認

# Excel入力値をPythonに転記
test_inputs = {
    "pv_public_kw": excel["PORTFOLIO"]["B3"],
    "pv_household_kw": excel["PORTFOLIO"]["B4"],
    ...
}

# APIに送信
response = requests.post("/simulate", json=test_inputs)

# 入力エコーの一致確認
assert response["assumptions_echo"]["total_pv_kw"] == excel["PORTFOLIO"]["E10"]

Step 2: 時間スライス計算の検証

# Year 1 需給マッチング結果
excel_local_used = excel["TIME_SLICE"]["Summary"]["LocalUsed"]
api_local_used = response["dispatch_y1"]["annual_local_used_kwh"]

# 許容誤差: 1%
assert abs(excel_local_used - api_local_used) / excel_local_used < 0.01

Step 3: PL計算の検証

for year in range(1, 21):
    excel_row = excel["PL"][f"Year{year}"]
    api_row = response["pl"][year - 1]
    
    # 収益
    assert_close(excel_row["Revenue_Elec"], api_row["revenue_electricity_yen"], 0.01)
    assert_close(excel_row["Revenue_Green"], api_row["revenue_green_value_yen"], 0.01)
    
    # 費用
    assert_close(excel_row["Cost_Buy"], api_row["cost_surplus_purchase_yen"], 0.01)
    assert_close(excel_row["EBITDA"], api_row["ebitda_yen"], 0.01)

Step 4: IRR/NPV計算の検証

# Excel財務関数との一致
excel_irr = excel["CF_IRR"]["IRR"]  # =IRR(CF_Range)
api_irr = response["kpis"]["equity_irr"]

# IRRは相対誤差1%以内
assert abs(excel_irr - api_irr) < 0.01

excel_npv = excel["CF_IRR"]["NPV"]  # =NPV(rate, CF_Range) + CF0
api_npv = response["kpis"]["npv_yen"]

# NPVは絶対誤差1万円以内
assert abs(excel_npv - api_npv) < 10000

Step 5: KPIの検証

# ダッシュボードKPI
kpi_checks = [
    ("LocalSupplyRate", "local_supply_rate"),
    ("SurplusAbsorption", "surplus_absorption_rate"),
    ("CO2Reduction", "co2_reduction_tons"),
    ("BCPHours", "bcp_hours"),
    ("MunicipalSaving", "municipal_cost_saving_yen"),
]

for excel_key, api_key in kpi_checks:
    excel_val = excel["DASHBOARD"][excel_key]
    api_val = response["kpis"][api_key]
    assert_close(excel_val, api_val, 0.02)  # 2%許容

2.3 検証データセット

テストケース1: 標準シナリオ

{
  "name": "標準シナリオ（S1相当）",
  "portfolio": {
    "pv_public_kw": 500,
    "pv_household_kw": 2000,
    "pv_business_kw": 500,
    "bess_kwh": 1000
  },
  "expected_kpis": {
    "local_supply_rate": 0.45,
    "equity_irr": 0.12
  }
}

テストケース2: 大規模蓄電池

{
  "name": "最大地産地消（S2相当）",
  "portfolio": {
    "pv_public_kw": 500,
    "pv_household_kw": 3000,
    "pv_business_kw": 1000,
    "bess_kwh": 5000
  },
  "expected_kpis": {
    "local_supply_rate": 0.65,
    "surplus_absorption_rate": 0.80
  }
}

テストケース3: PPA（自治体負担ゼロ）

{
  "name": "PPA（自治体CAPEX=0）",
  "subsidy": {
    "municipal_capex_share": 0.0
  },
  "expected": {
    "municipal_cost_saving_yen": "> 0"
  }
}

2.4 CI/CD検証パイプライン

# .github/workflows/excel_compatibility.yml
name: Excel Compatibility Test

on:
  push:
    paths:
      - 'backend/engine/**'
  pull_request:

jobs:
  test:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v4
      
      - name: Setup Python
        uses: actions/setup-python@v5
        with:
          python-version: '3.11'
      
      - name: Install dependencies
        run: |
          pip install numpy numpy-financial pytest openpyxl
      
      - name: Run unit tests
        run: |
          cd backend/tests
          pytest test_calculator.py -v
      
      - name: Run Excel compatibility tests
        run: |
          cd backend/tests
          pytest test_excel_compatibility.py -v --excel-path=../../reference/excel_template.xlsx

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3. 3シナリオ比較機能

シナリオプリセット

シナリオ	名称	特徴	推奨ユースケース
S1	最小財政負担	PPA中心・蓄電池少	予算制約が厳しい自治体
S2	最大地産地消	蓄電池+EV最大化	脱炭素目標重視
S3	収益最大	需要アンカー強化	事業性重視

比較API

POST /simulate/compare

{
  "base_inputs": { ... },
  "scenario_overrides": {
    "s1_minimal_fiscal": {
      "subsidy.municipal_capex_share": 0.0,
      "portfolio.bess_kwh": 500
    },
    "s2_max_local": {
      "portfolio.bess_kwh": 3000,
      "portfolio.ev_count": 100
    },
    "s3_max_revenue": {
      "offtaker.annual_load_kwh": 10000000,
      "prices.green_value": 5.0
    }
  }
}

比較レスポンス

{
  "scenarios": [
    { "id": 1, "name": "S1", "kpis": { ... } },
    { "id": 2, "name": "S2", "kpis": { ... } },
    { "id": 3, "name": "S3", "kpis": { ... } }
  ],
  "comparison_summary": {
    "best_irr_scenario": 3,
    "best_local_rate_scenario": 2,
    "best_npv_scenario": 3,
    "recommendation": "財政負担を抑えつつ脱炭素を進める場合はS1、地産地消率を最大化する場合はS2を推奨"
  }
}

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4. レポート出力仕様

JSON形式（フロントエンド用）

{
  "success": true,
  "result_id": 12345,
  "calculated_at": "2025-01-15T10:30:00Z",
  
  "kpis": {
    "local_supply_rate": 0.452,
    "local_supply_rate_display": "45.2%",
    "surplus_absorption_rate": 0.678,
    "co2_reduction_tons": 423.5,
    "co2_reduction_display": "423 t-CO₂/年",
    "bcp_hours": 12.5,
    "municipal_cost_saving_yen": 15000000,
    "municipal_cost_saving_display": "1,500万円/年",
    "equity_irr": 0.125,
    "equity_irr_display": "12.5%",
    "npv_yen": 350000000,
    "npv_display": "3.5億円",
    "payback_years": 6
  },
  
  "pl": [...],
  "cf": [...],
  
  "charts": {
    "cumulative_cf": [
      {"year": 0, "value": -100000000},
      {"year": 1, "value": -80000000},
      ...
    ],
    "energy_balance": [...]
  }
}

重点対策加速化事業 様式互換出力

事業計画様式に自動転記可能な形式で出力。

出力ファイル: 事業計画_[自治体コード]_[日付].xlsx

シート構成:
├── 様式1_事業概要
├── 様式2_導入設備一覧
├── 様式3_収支計画
├── 様式4_CO2削減効果
└── 様式5_地域経済効果

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5. 政策整合チェックリスト

システム出力が以下の政策要件を満たすことを確認：

• [ ] 地域脱炭素ロードマップ：2030年目標値との整合
• [ ] 重点対策加速化事業：補助要件との整合
• [ ] 第7次エネルギー基本計画：再エネ比率目標
• [ ] GX2040：脱炭素電源比率

URL参照:
- https://www.env.go.jp/content/000234868.pdf
- https://policies.env.go.jp/policy/roadmap/measures/
- https://www.enecho.meti.go.jp/category/others/basic_plan/pdf/20250218_01.pdf
- https://www.meti.go.jp/press/2024/02/20250218004/20250218004-1.pdf