陳欣欣 郭洪濤

摘 ?要：本文對比特幣的能源消耗指數(shù)、挖礦耗費電量、主要國家比特幣挖礦成本排名、全球各國挖礦環(huán)境以及各能源類型開發(fā)、礦機成本、典型礦場、比特幣的價格與成交量、比特幣日產(chǎn)量、各礦池算力對比、比特幣挖礦計算難度等數(shù)據(jù)進行搜集、整理和分析。從貨幣經(jīng)濟學(xué)的角度預(yù)測：比特幣將打破以中央機構(gòu)為中心的信用貨幣機制，開啟一個超越國家主權(quán)的以數(shù)字挖掘成本為價值均衡中心的新型貨幣經(jīng)濟新時代。同時，應(yīng)重新審視比未來演進路徑與應(yīng)用趨勢，及時關(guān)注數(shù)字加密貨幣和區(qū)塊鏈技術(shù)的最新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：比特幣 ?數(shù)字貨幣 ?信用貨幣 ?挖礦活動

過去的一年里，比特幣價格波瀾起伏變化很大，吸引了社會各界的關(guān)注，本文擬從社會價值、運行機理、環(huán)保影響、挖幣機制、產(chǎn)生成本和交易價格等方面，對比特幣的技術(shù)演進趨勢與應(yīng)用趨勢進行說明，并結(jié)合貨幣經(jīng)濟學(xué)理論，推斷了比特幣的未來趨勢;預(yù)計它將打破以中央銀行為中心的信用貨幣的機制，開啟一個超越國家主權(quán)的數(shù)字貨幣的新時代。甚至可以進一步推測，未來會形成多種優(yōu)良的數(shù)字貨幣板塊相互競爭，在競爭中形成動態(tài)價值均衡的局面，主要的數(shù)字貨幣板塊將取代各國中央銀行供給的信用貨幣板塊，貨幣經(jīng)濟學(xué)理論也將由中央銀行信用貨幣理論階段進入以數(shù)字挖掘價值為中心的貨幣經(jīng)濟理論新階段。

一、挖礦耗能數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

（一） 比特幣能源消耗指數(shù)

2019年9月20日據(jù)交易平臺Bitstamp報價顯示，比特幣再次跌破10000美元關(guān)口，報9980.67美元/枚。較去年上漲約54%，暴漲暴跌過江龍一樣的比特幣價格其背后反映的是其對電力能源消耗與算力進步速度之間競相角逐關(guān)系的波動，比特幣的價值取決于挖掘成本，主要是所耗費的電力的成本與設(shè)備折舊成本，消耗能源越高，挖礦成本越高，比特幣價值越高;設(shè)備算力越高，比特幣越容易產(chǎn)生，比特幣價格越低。按照比特幣產(chǎn)生的規(guī)則，比特幣總供應(yīng)量最大能達到2100萬，現(xiàn)在流通的比特幣總數(shù)已經(jīng)有1780萬，電力的消耗一直在以指數(shù)模式迅速增加，同時比特幣數(shù)量也在持續(xù)地增加。圖1為全球比特幣挖礦活動的能源消耗指數(shù)。

2018年2月10日，來自加密貨幣消息機構(gòu)DigiConomist發(fā)布的最新加密貨幣能源消耗指數(shù)顯示：該時點全球挖礦年耗電量高達48.5萬億瓦時（即485億度），約為全球耗電總量的0.2%;而2018年5月25日該時點為68.81萬億瓦時（即688.1億度），約占全球電力消耗總量的0.27%。;在2018年底，全球比特幣挖礦耗年電量達到125萬億瓦時（即1250億度），約占全球電力消耗總量的0.55%。圖1可見，從2018年2月至2019年1月，比特幣能源消耗指數(shù)的趨勢線穩(wěn)定上行，說明比特幣挖礦活動的能源消耗一直在快速增加。

（二）全球挖礦耗電量、算力和環(huán)境影響

截至2018年底，比特幣的年耗電量為125萬億瓦時，約占全球總用電量的一半。全球每年挖礦收入為74.6億美元，全球年挖礦成本為43.5億美元，比特幣的成本占收入比為58.31%，說明比特幣的實際價值中超過一半以上屬于成本部分。目前預(yù)計全網(wǎng)算力為39，661PH/s，每筆交易的平均電力消耗達900千瓦時。在挖礦的過程中會極大地耗費電量，二氧化碳大量排放容易導(dǎo)致環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計，每年的碳足跡達到33500千噸，其中每筆交易碳足跡為450公斤，如表1所示。

（三）2018年全球比特幣能源消耗量在主要國家耗電量中的占比

比特幣目前的年耗電量十分巨大，其能源消耗量占主要國家耗電量的占比如下：2018年比特幣能源消耗量占捷克全國耗電量的72.2%，占美國全國耗電量的1.2%，占荷蘭、澳大利亞、意大利、英國、法國和俄羅斯比例分別為36.4%、20.4%、15.7%、17.7%、10.4%和5.1%。近期最新報道，能源專家在接受BBC采訪時稱，目前挖掘比特幣所消耗的電能已經(jīng)遠遠超過了居民私人的耗電量。根據(jù)比特幣能源消耗指數(shù)報告顯示，全球比特幣的挖掘活動所消耗的電能相當(dāng)于擁有570萬人口的丹麥整個國家一年的用電總量，預(yù)計不久后比特幣挖掘活動的耗電量將超過擁有人口總量為1.63億的孟加拉國的耗電量。

二、比特幣挖礦耗能成本考察

（一）主要國家比特幣挖礦成本排名

為了節(jié)省挖掘比特幣的成本，比特幣挖掘者在全球范圍內(nèi)尋找價格較低的電能。表2搜集了全球各國挖掘比特幣的成本國家。據(jù)調(diào)查，中國挖取比特幣的成本處于相對中等的位置，我國政府允許礦工使用國內(nèi)的過剩電力，雖然目前對國內(nèi)各種虛擬貨幣的交易持有取締的態(tài)度，但對比特幣挖礦是允許的。由于韓國對比特幣行業(yè)的資本監(jiān)管非常嚴(yán)格，所以在韓國挖掘一枚比特幣的成本高達26170美元，而委內(nèi)瑞拉是全球比特幣挖掘成本最低的國家，僅為531美元。實際上，比特幣的挖掘應(yīng)該根據(jù)世界分工，誰成本低，誰就應(yīng)該發(fā)揮比較優(yōu)勢去生產(chǎn)比特幣，所以比特幣挖礦者一直在尋找最便宜的電力項目，一直在為低成本電力而不斷遷徙，比特幣挖礦有助于充分利用落后地區(qū)的可再生水利、風(fēng)力等產(chǎn)生的電力，有利于提高落后地區(qū)人們的收入水平，減少貧富差距，促進經(jīng)濟公平。

（二）全球各國挖礦用電環(huán)境以及各國綠色能源消耗情況

對于挖礦而言，電力是首要支出項目，電價低的國家和地區(qū)自然成為了礦工們的首選。不過，伴隨比特幣挖礦活動愈演愈烈，各個國家和地區(qū)的監(jiān)管者對比特幣給予更多的重視。于是各國礦場與礦池優(yōu)先會選擇設(shè)立在能源更加清潔和綠色的低電價地區(qū)，例如使用太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電的地區(qū)，在提高挖礦收益之余，能夠促使大家更多地使用可再生綠色能源。從表3可以看到，全球綠色能源使用占比特幣總能耗的比例是大致介于1/3-1/2之間。

根據(jù)Blockchain.info的數(shù)據(jù)，大約70%的比特幣礦藏在中國或由中國公司擁有。在中國這個世界上最大的數(shù)字貨幣生產(chǎn)國，許多服務(wù)器集群都依賴于燃煤電廠廉價、多余的電力，這造成了一定的環(huán)境污染問題。為了對付環(huán)境污染問題，包括我國在內(nèi)的各國政府都在考慮對比特幣挖礦活動征收新的稅種，來加強對電力市場和數(shù)字貨幣業(yè)務(wù)的控制，促使挖礦者加大對可再生綠色電力能源的投資力度。

隨著技術(shù)的改進和成本的下降，比特幣挖礦行業(yè)對于尋求清潔能源的熱情越來越高，美國政府?dāng)?shù)據(jù)顯示，去年風(fēng)能和太陽能等可再生能源占電力供應(yīng)的17%，是10年前的2倍，全世界減少了對煤炭發(fā)電的需求與依賴，可再生能源的發(fā)展對環(huán)境保護產(chǎn)生極大的積極作用。如果比特幣挖礦所使用的電網(wǎng)是零排放的話，那么理論上比特幣挖礦活動對環(huán)境的影響也許是微乎其微。圖3為2020-2040年各能源類型科技投資預(yù)測。

三、挖礦設(shè)備成本考察

（一）礦機成本

在比特幣挖礦成本中，除耗費電能成本以外，設(shè)備成本的折舊費是主要開支。礦工要想贏得較高的收益，就必須從一開始投資時就考慮選擇使用性價比高的礦機，目前市場各種類型的礦機，其價格、算力、耗電情況可參考表4。

在實際購買礦機過程中，除了要關(guān)注礦機的參數(shù)，同時也要注重品牌。一般來說，大廠生產(chǎn)的礦機產(chǎn)品實際性能更容易達到標(biāo)稱，往往在維修售后方面也會更有保障。部分礦機除購買裸機以外，還需要另購特種電源、水排等裝置，采用這類礦機的實際投資成本可能要比表4列示的高。

（二）世界典型礦場成本考察

1.美國西雅圖礦場

西雅圖礦場擁有數(shù)萬臺服務(wù)器和電力負(fù)載高達30兆瓦，這些電力相當(dāng)于為鄰近的1.3萬個家庭提供的電力。

2.四川比特幣礦場

據(jù)外媒消息，四川省已經(jīng)成為全球比特幣挖礦資本最聚集的地方。四川康定的挖礦活動主要集中于大渡河及其分支流的山區(qū)、小型及私人水電站附近。以擁有兩千臺礦機的礦場為例，比特幣礦場建設(shè)成本約為70萬元，每日產(chǎn)值約62930元，扣除電費12000元，網(wǎng)絡(luò)費400元，管理費1888元等成本，預(yù)計礦場每天利潤可達48642元，大約16個月可以回本。

3.內(nèi)蒙古比特幣礦場

內(nèi)蒙古鄂爾多斯比特幣礦場是全球最大比特幣礦場之一，年上繳電費達1億人民幣，礦場的電力消耗量相當(dāng)驚人，用來運行整個礦場的電纜至少必須使用了15根以上粗電纜才能承受負(fù)荷。這里有幾個巨型礦場建筑物，里面都安置了龐大的變壓器，以滿足比特幣挖礦電壓的需要，鄂爾多斯礦場的算力可能占世界比特幣全網(wǎng)算力的5%，占比很大。

四、比特幣價格與挖礦成本之間動態(tài)中形成平衡關(guān)系

（一）比特幣的價格與成交量

2018至2019年，比特幣經(jīng)歷了極其動蕩的一年，其價格從2018年1月份的1.5萬美元左右最低暴跌至4000美元附近，后有回升至目前的8000美元左右。雖然比特幣中間出現(xiàn)過“崩盤”態(tài)勢，但并不意味著它缺乏長期投資價值，整個加密貨幣市場仍有巨大的實際價值和潛力。從長期來看，比特幣價格與挖礦成本之間會形成價值規(guī)律上的動態(tài)平衡關(guān)系。

由圖4可知，比特幣在2018年全年價格下跌，由10284美元下降到3830美元，但是后來價格下降速度越來越緩慢，基本形成以成本為下界限的均衡狀態(tài)。從5月到12月，成交量形成弧形狀態(tài)，先下降后上升，最低成交為10月的412億元美元。到11月與12月，抄底資金認(rèn)識到該價位的投資價值，迅速涌入購買，成交量大幅上升，使價格穩(wěn)定在4000美元左右，在該價位形成了價值均衡，說明比特幣的價格以開采成本為下限，呈現(xiàn)棘輪效應(yīng)現(xiàn)象，以成本線為4000美元底限，只能上不能下了。

（二）比特幣每日產(chǎn)量

比特幣有固定的上限，為2100萬個，具有極強的稀缺性，每4年減半一次，決定了比特幣的稀缺性，具有一定的虛擬貨幣投資價值。

由圖5可見，當(dāng)前比特幣日產(chǎn)量大約在2000左右，波動幅度不大，但從2018年初到年底，比特幣日產(chǎn)量有下降趨勢。比特幣跌價會導(dǎo)致挖礦收益下降，挖礦參與者減少，反過來導(dǎo)致產(chǎn)量減少，物以稀為貴，形成一種阻止價格持續(xù)下跌的力量，對其價格起到支撐作用。

（三）各礦池算力情況

由于比特幣全網(wǎng)的運算水準(zhǔn)在不斷地呈指數(shù)級別上漲，單個設(shè)備或少量的算力都無法在比特幣網(wǎng)絡(luò)上獲取到比特幣網(wǎng)絡(luò)提供的區(qū)塊獎勵。在全網(wǎng)算力提升到了一定程度后，過低地獲取獎勵的概率促使一些 “bitcointalk”上的極客開發(fā)出一種可以將少量算力合并聯(lián)合運作的方法，使用這種方式建立的網(wǎng)站便被稱作“礦池”。

從圖6可知，BTC.com礦池的總算力最大，能達到6566PH/s，依次到螞蟻礦池、魚池、ViaBTC礦池、萊比礦池特、幣印礦池和火幣礦池，分別為4789.15PH/s、3969.05PH/s、3841PH/s、3823.96PH/s、3488和1985.78PH/s，而幣信礦池、BW礦池的算力最弱，分別為186.9PH/s和122.51PH/s。

（四）比特幣挖礦計算難度

挖礦難度是對產(chǎn)出一個比特幣的困難程度的度量，它與全網(wǎng)算力成反比關(guān)系。全網(wǎng)算力提高則挖礦難度降低，比特幣價值降低;挖礦難度越高，越難挖出比特幣，成本越高，比特幣產(chǎn)量越少，價值越高。

如圖7所示，比特幣2018年1-12月的計算難度逐步上升，從2018年10月開始下滑。比特幣的數(shù)量有限，它的產(chǎn)生成本很高，比特幣耗費的電力構(gòu)成它的制造成本。當(dāng)比特幣的制造成本大于市場價格時，那么比特幣的挖礦活動就不值得，這將導(dǎo)致沒有人繼續(xù)挖掘比特幣，這一點可以稱為微觀經(jīng)濟學(xué)中的廠商停止?fàn)I業(yè)點。部分挖礦機器退出競爭會導(dǎo)致比特幣的挖掘計算難度下降，所以比特幣的制造成本又會隨之下降，如此周而復(fù)始的因果相互作用，比特幣價格與挖礦成本之間最終形成一種動態(tài)均衡關(guān)系。

五、結(jié)論與預(yù)測

比特幣是互聯(lián)網(wǎng)時代的新生物，其數(shù)學(xué)算法和依據(jù)的經(jīng)濟價值理論非常成熟，雖然在實際操作中它還會存在細(xì)節(jié)問題，但無傷大體，不會影響其價值來源明確的特點;它的價值是真實存在的數(shù)字挖掘價值——挖礦成本，而信用貨幣沒有價值，這是其優(yōu)于信用貨幣的基礎(chǔ)優(yōu)勢。其原理是，比特幣價格的波動具有成本上升和成本下降的因素，最后會形成動態(tài)的成本均衡、價格平衡以及供求均衡，在一定時期內(nèi)形成較穩(wěn)定的價格區(qū)間，這使得它能夠成為價值的載體，具有價值貨幣與商品資產(chǎn)的屬性。如果只從一種比特幣本身來看，似乎比特幣的供給數(shù)量很有限，人們會趨于對比特幣的儲藏，其貨幣的貯存價值特性會片面強化，會導(dǎo)致其價值越來越高，退出流通，被長期儲藏，而無法成為貨幣;如果某種數(shù)字貨幣數(shù)量是有限的，那么確實如此，單一品種且總量有限的數(shù)字貨幣不能作為貨幣流通工具而存在，只能作為一種商品本位的儲存資產(chǎn)而存在;但是未來類似于比特幣的數(shù)字貨幣品種很多，不僅僅只比特幣一種，且這些很多種的數(shù)字貨幣都可以是價值挖掘定值類型的數(shù)字貨幣，這些形態(tài)各異的數(shù)字貨幣互相競爭會形成一種穩(wěn)定數(shù)字貨幣供給機制，各種數(shù)字貨幣就像面值不等的各國貨幣一樣，但各種數(shù)字貨幣是有內(nèi)在價值的，而不像信用貨幣價值來源不明，所以數(shù)字貨幣體系并不會產(chǎn)生人民所想象的供給不足而限制其成為貨幣的缺點。回顧歷史，人類的貨幣經(jīng)歷了金本位制、銀本位制等貴金屬商品本位制，由于貴金屬的有限性使得金屬商品本位制會導(dǎo)致通貨緊縮、物價下跌與經(jīng)濟危機，因此其有限性會導(dǎo)致貨幣供給不足以滿足社會貨幣需求，因此金屬本位制不適合作為貨幣，從而退出了擔(dān)當(dāng)貨幣的角色，貴金屬只是成為一般的有價值的商品被進行買賣。隨之出現(xiàn)了紙幣本位制，按照紙幣本位制理論，紙幣的一般原則應(yīng)該是發(fā)行量隨商品經(jīng)濟、國民經(jīng)濟和國民生產(chǎn)總值的增長而增長，紙幣的發(fā)行數(shù)量大致要適應(yīng)GDP的增長，才作為一個價值穩(wěn)定的交換媒介而成為貨幣;但是目前各國政府貨幣超發(fā)似乎控制不住，國際貿(mào)易經(jīng)濟交往中以貨幣競爭性貶值作為貿(mào)易戰(zhàn)傾銷商品的一種手段也成為趨勢。所以，未來包括比特幣在內(nèi)的加密貨幣勢必將會取代信用貨幣成為主流貨幣，預(yù)計經(jīng)過各類數(shù)字貨幣激烈而殘酷的競爭，在優(yōu)勝劣汰機制作用下，最終只有一些質(zhì)量優(yōu)良的價值挖掘興數(shù)字貨幣能存活下來，而整個數(shù)字加密貨幣家族體系的挖掘速度會自然地大致等于國民經(jīng)濟的增長率。數(shù)字貨幣將打破中央銀行的信用貨幣機制，開啟一個超越各國政府主權(quán)的貨幣經(jīng)濟新時代，甚至未來多種優(yōu)良的數(shù)字貨幣板塊相互競爭會形成一種板塊均衡格局;數(shù)字貨幣板塊將取代各國信用貨幣板塊，而成為主流貨幣，貨幣理論也將由國家信用貨幣理論階段進入以數(shù)字挖掘價值為定值中心的新的貨幣理論階段。

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（作者單位：仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院）

責(zé)任編輯：康偉