比特币挖矿网报告【趋势/结构/边际生产成本/功耗与资源】

概述

在这份报告中，我们调查了比特币矿工网络的地理分布、组成、效率、电力消耗和电力来源。 我们还研究了算力、矿机成本、能效比和边际生产成本的趋势。 我们发现，自 2018 年 5 月以来，基于 5 美分/千瓦时和 18 个月的折旧期，市场平均边际生产成本从大约 6,500 美元增加到 6,800 美元。 这表明，按照目前的价格比特币算力增长趋势，除非电力成本接近 3 美分/千瓦时，矿机在 24-30 个月内折旧，或者矿机成本低于我们的预期，否则普通矿工要么处于亏损状态，要么无法支付资本支出。 此外，我们还发现，比特币矿场主要分布在可再生能源电力供应过剩较大的地区。 我们计算出 77.6% 的比特币挖矿网络使用可再生能源，这使得比特币挖矿比世界上几乎所有其他大型行业都更加环保。

在我们的 H2 挖矿报告的第二次更新中，我们将继续对比特币挖矿网络的状态进行持续观察和分析。 有关挖矿的简要介绍、它的作用以及我们的网络建模方法的解释，请参阅我们 2018 年 5 月的报告。 我们继续强调比特币需要一个强大的挖矿网络的重要性——利用市场意愿重新分配能源是比特币作为一种无需信任的资产的重要保障。 工作量证明在所有当前部署的共识算法中实现了最高程度的信任最小化。 在 PoW 下，任何用户都可以自己验证 UTXO 数据库的当前状态确实是正确的，由包含最多累积工作量的有效链（以下称为最长链）计算得出。 任何给定链中积累的工作都经过密码学和热力学证明，因此最长链的有效性不需要任何人证实。 这在任何其他非 PoW 共识机制下都没有被证明是可能的，所有这些机制都依赖于当前或以前网络参与者的某种形式的信任。

我们一直在强调这些事实，因为大多数关于加密货币挖矿对环境影响的讨论都是负面的。 为了在竞争激烈的市场中产生 PoW，加密货币挖矿的电力消耗仍在增加。 一份知名刊物甚至提出毫无根据的指控，称单单比特币开采造成的二氧化碳排放量增加就可能最终导致全球气温上升两度。

我们认为这些谣言源于对比特币协议和挖矿网络的误解。更糟糕的是，我们怀疑它们源于人们普遍认为比特币挖矿是一种毫无意义的努力，会

造成负外部性，其中之一是环境影响，对实体经济帮助不大。 我们的观点是，加密货币开采虽然成本高昂，但对环境的实际破坏很小，而且在可预见的未来不太可能这样做。 我们还认为，在稳健的货币政策支持下，为可审计的全球可转让货币付出的代价是值得的。 事实上，我们甚至可以说比特币挖矿可以促进可再生能源发电的发展，这要归功于矿场正在将其运营转移到廉价和剩余电力的地区。

网络发展和边际成本

自我们在 2018 年 5 月发布上一份报告以来，比特币哈希率已从约 30 EH/s 增加到约 40 EH/s。 哈希率增长快于两年平均水平 [图 3]，但低于历史平均水平。 与此同时，比特币的价格从 8500 美元跌至 4000 美元左右。 这无疑给许多矿工带来了压力，因为收入下降而难度显着增加。

2018年下半年也发布了多款新一代矿机，能效比GH/J和每TH/s的成本都有显着提升。 平均而言，自我们上一份报告以来，新矿工的 EER 几乎与之前的趋势线完全一致 [图 1]。 然而，矿机的算力成本明显低于之前的趋势线[图2]。 我们之前基于 5 美分/kW 的电力和 18 个月的矿工折旧对市场平均生产成本的估计现在约为 8,500 美元，而 5 月份为 6,500 美元 [表 3]。 在比特币算力没有下降的情况下，我们认为这意味着普通矿工要么亏本经营，无力承担支出，除非电价接近3美分/千瓦时，否则矿机折旧超过24-30 个月，或矿机的成本低于我们的估计[表 1-5]。 从表1-5也可以看出，在电价和矿机成本合适的情况下，挖矿还是可以盈利的。

另一个趋势是矿山正准备搬出中国。 在查阅公开文献并与业内人士交谈后，很明显矿工正在离开中国，或者停止在中国进行再投资。 相反，他们在斯堪的纳维亚半岛、俄罗斯、加拿大和美国部分地区开展业务，这些地区电力便宜、监管更友好、互联网接入速度更快，而且气候稍微凉爽。

量化比特币挖矿中使用的可再生能源的百分比

人们普遍认为，大多数比特币矿场仍在中国境内。 虽然我们谨慎地同意这一观点，但据我们估计，目前的比例不超过 60%。 我们将通过查看不同省份的发电数据并尽可能交叉引用公开披露的可再生能源公用事业数据来进行分析。

我们论证的结构是延续我们之前报告中提出的假设，即分析中国的能源结构，通过限电数据的交叉验证，分析该地区矿工最有可能的供电来源在不同的省份和省份。 我们试图证明的是，绝大多数中国比特币矿场都使用可再生能源运行，而以前它们由于电网过载（称为弃电）而没有连接到电网。

图6：全球比特币矿场分布。蓝色代表大型矿场，黑色代表小型矿场

中国矿山主要分布在少数几个省份——四川约占80%，其余分布在贵州、西藏、新疆、内蒙古西部和黑龙江[图6]

这些位置不是随机选择的。 决定在哪里开采矿山的关键因素是低成本电力、高速互联网接入，以及在北方，寒冷的气候可以降低额外冷却的成本。 虽然有一些地雷位于我们感兴趣的区域之外，但它们太小而无法进行详细调查。

弃电：可再生能源的长期问题

过去10年中国可再生能源发电的一个关键问题是弃光规模。 限电对可再生能源发电企业盈利能力的影响很重要：在固定成本基础上，高额初始投资的折旧、限电对这些可再生能源发电运营商的净利润和可持续性产生负面影响。 大的影响。

对于不熟悉弃电的读者，该术语指的是由于担心过载和电网关闭风险而被电网限电的可再生能源过度发电的后果，弃电的主要原因是过度投资和随后的产能过剩 - The中国政府在发电潜力高但当地人口少的地区使用可再生能源发电能力（主要是风能和太阳能），主要集中在北部和西部地区。 各地区的弃电率此前曾达到 30% 以上的高位 [表 6、表 7]，这对可再生能源项目的可投资性和可用性造成了重大障碍。 政府一直在大力补贴可再生能源领域，一些省份甚至拥有高达250亿美元的可再生能源资金。 但我们认为，为了让行业持续增长，必须以可持续和永久的方式建立独立的可持续性，而不是依赖政府补贴。

在可再生能源的三种主要形式中，风电的弃电数据最为明显，其次是少量太阳能电站，但水电的公开数据很少。 这在很大程度上取决于相关行业上市公司的数量，这决定了是否有可验证和公开披露的数据。

虽然公开发布的新闻文章提供了足够的关于中国主要水电和水坝项目位置的数据来构建表 8，但目前还没有水电弃电数据。 经过对数据的粗略分析和综合，我们认为这不能用巧合来解释：中国的比特币矿场大多位于风能/太阳能发电过剩或水电总装机容量大的省份。

量化中国比特币矿场可再生能源的使用

矿山位于电力供应过剩的地区显然不是偶然的。 廉价的电力，尤其是在其他方面，将被浪费。

电力，对于矿工来说是必不可少的，因为电力成本占采矿总成本的很大一部分（在 18 个月的折旧计划中略低于 50％，如果折旧时间更长，则更多）。

虽然我们无法确定单个矿山的可再生能源与不可再生能源使用的百分比，但我们可以根据最新的可再生能源组合标准 (RPS) 中规定的可再生能源与不可再生能源使用的政策目标进行推测政府颁发。 以下是摩根士丹利公用事业研究团队（Simon Lee 和 Eva Hou）的估计：

相关性很明显：中国矿产集中的省份也是可再生能源占比大的省份。 比如四川集中了中国80%的比特币矿厂（全球48%），2017年能源结构90%是可再生能源，大多数矿工面临同样的境遇。

根据上图，我们可以合理估计，全球 43.3% 的比特币矿场由四川的可再生能源供电。 然后我们可以拿其他六个省份的平均可再生能源份额，看看中国剩下的 20% 的比特币矿场（世界的 12%），并计算他们在全球的开采量。 消耗的总能源比例为 5.7% 的可再生能源和 6.3% 的化石燃料和核能 [表 10]

量化西方矿山使用可再生能源的比例

在中国以外，相关的大型比特币矿场主要位于太平洋西北地区（华盛顿州、俄勒冈州和不列颠哥伦比亚省）、魁北克、纽约州北部、斯堪的纳维亚北部（挪威和瑞典）、冰岛和格鲁吉亚。 除纽约和俄罗斯外，几乎所有这些地区的能源部门都以可再生能源为主，公开数据显示了每个地区可再生能源的百分比 [图 9]。 欧洲和北美的水电利用率也是全球最低的，两个地区的装机容量均不足40%。

我们可以看到，矿工选择在华盛顿、俄勒冈、挪威和魁北克等可再生能源（主要是水电）便宜的地区开矿绝非偶然。 虽然我们怀疑纽约州和俄罗斯的矿工也是如此，并且有证据支持这一点，但我们仍然保守地假设这些地区的能源结构中可再生能源结构较低。

虽然没有办法单方面证明单个非中国矿山使用的电力来源，但可以合理地假设他们的可再生能源平均使用量不低于地区平均水平。 让我们接受共识，即 40% 的挖矿是在中国境外进行的，40% 的挖矿是在上述相关地区进行的。 然后我们假设挖矿是均匀分布的——这是不正确的，但作为下限的近似值是有用的。 然后我们可以得出这些地区的平均可再生能源组合 (79%)，以合理估计西方 35% 的比特币矿场中，至少有 27.8% 由可再生能源供电。 假设全球剩余5%矿场分布均匀，全球可再生能源占比18.2%，则剩余矿场可再生能源使用占比0.9%，化石/核能使用占比为 4.1%。

综合图表显示，比特币全球电力组合中的可再生能源总量最低为 77.6%，化石/核能最高为 22.4%。 这与之前的报告大相径庭，之前的报告使用有缺陷且完全未经证实的人为方法计算结果。

因此，我们认为加密货币挖矿造成的环境破坏从根本上说是错误的，市场上许多矿工为了寻找最具成本效益的电力来源，已将世界上可再生电力供应过剩的地区作为矿场进行扩张。 场的主要位置。

报告称，这与媒体引用的关于比特币采矿排放及其随后的负面环境影响的常见假设形成鲜明对比，这些假设预测电力需求呈指数增长，这是对采矿过程的根本误解。 甚至认为增量供应将由煤炭等传统能源提供动力——这本身就是错误的。

虽然我们已经看到一些研究在估算比特币挖矿的碳足迹时非常接近于使用合理的方法，但即便如此，作者也完全没有考虑到能源结构中的区域差异。

不作恶 vs 行善

加密货币挖矿实际上可能正在消耗电网的过剩容量，甚至支持其盈利能力比特币算力增长趋势，从而支持可再生能源发电行业的发展。 虽然我们可以有把握地说，加密货币挖矿至少不会造成任何增量损害，甚至证明它通过使用搁浅和浪费的电力实际上对可再生能源行业有利，但这是一个更大的挑战，需要更深入的跟进——上研究。

然而，考虑以下想法确实很有趣：加密货币挖矿行业的兴起真的是可再生能源行业的理想前景吗？ 显然，使用光纤比构建特高压电网更便宜。 因此，与总功耗相比，采矿设备的高机动性和低人力需求使其成为将长距离和闲置的可再生能源货币化的理想选择，从而提高了此类项目的盈利能力。 我们也不能忘记，挖矿保证了加密货币的共识机制，其中包含价值约 800 亿美元的资产。

虽然我们也发现仅仅因为在公开市场上自愿购买的电力消耗而攻击创造价值的行业是相当荒谬的，但如果有人进行虚假论证攻击，我们建议他最好针对其他电力应用：例如，全球家庭中大约有 8500 万台 PlayStation 4、4000 万台 Xbox One 和 1500 万台任天堂 Wii U。 它们的游戏功耗平均在120W左右。假设连接40英寸LED电视，每天娱乐4小时，闲置20小时平均功耗10W，这些游戏系统的功率（4.9 GW) 高于整体比率。

比特币挖矿网络（4.7GW）更大。

综上所述

根据中国的能源结构和加密货币矿场的历史数据，我们发现，与流行观点相反，全球大多数（至少 77.6%）比特币矿场使用可再生能源。 可再生能源使用率高的地区与比特币矿场的位置重叠并非偶然。

虽然目前关于这个新兴行业的数据很少，但进一步的研究可能证明，至少在环境方面，加密货币不仅无害，而且实际上可能是有益的。

事实上，无论位置如何，比特币挖矿都可能成为电力的最终买家，从而以低于当前生产成本电价的价格对任何电力产生高度流动性的基础需求。 如果对比特币开采的需求不断增加，仅其电力需求就可以帮助在当今经济欠发达的偏远地区开发高产的可再生能源站点。

基于 Nic Carter 的框架，我们可以通过将全球能源网络想象成一张网格化的 3D 世界地形图来形象化这个想法。 我们将便宜的能源区域设置为低地形，将昂贵的能源区域设置为高地形。 传统的住宅和工业需求可以看作是钉在地图上的块，需要付出相当大的努力才能移动。 另一方面，比特币挖矿由于其高流动性，更像是将一杯水倒在地图表面，沉淀在凹槽中并使其平滑。 这种效果“解放了闲置的 [生成] 资产，并使新的资产可用作资源”。

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