挖矿内参：对比特币挖矿传统误解的回应

彭博专栏作家诺亚史密斯对比特币发表了很多评论。其中一些是关于比特币协议本身的真实而坚定的想法，这在真正的主流媒体中是很少见的。他还透露，他拥有比特币，这对经济学家和该机构的成员来说是令人印象深刻的。所以总的来说他还是值得尊敬的。我不想用这篇文章来全面反击主流媒体对比特币的立场。然而，诺亚在他最近的彭博社专栏“比特币矿工正在走向自我毁灭”中的一些主张值得附和。

诺亚的基本论点是，比特币矿工正在拼命挤占世界各地的电网资源，矿场有被完全关闭的风险。现在让我们更深入地解构比特币挖矿。

媒体误区一：比特币的独特之处在于价格上涨需要更多的能源消耗

传统媒体观点：由于矿工获得区块奖励，因此单价上涨意味着将更多的现实世界资源投入到挖矿中。这确实是事实的一部分。但以下部分的解释是不公平的：但比特币的高价现在可能会给加密货币带来新的问题，因为与其他金融资产不同，比特币在价格上涨时会使用更多的资源。因此，比特币的价格上涨得越多，它消耗的资源就越多。

比特币最明显的现实世界类似物当然是黄金。黄金具有完全相同的属性，因此在这里单独列出比特币是没有意义的。当黄金的单价上涨时，黄金开采量增加（有时有滞后），因此其能源消耗也增加。这通常是因为金矿有不同的盈利门槛。由于 Sunshine Profits 的 Arkadiusz Sieron，可以在此图表上清楚地看到这种现象：

随着金价上涨，产量增加（有滞后）。这种现象类似于比特币价格与全网算力（哈希率）的动态增长关系。全网算力（哈希率）与比特币价格的滞后关系如下图所示：

这是一个偶然的事件，所以我们不会详细介绍 - 但值得一提的是，随着单位价格的上涨，比特币并不是唯一具有这种额外能源消耗的商品。

媒体误区二：比特币占用当地电力资源过多

传统媒体观点：比特币无疑是在浪费当地的电力资源，让其他客户抓狂。比特币矿工正试图利用高峰时段产生的多余太阳能和风能，但这些多余的能源中有多少只是分散在周围还有待观察。

好吧，让我们看看，好吗？最好不要让媒体掩盖真相。

事实证明，世界各地存在大量闲置的废弃能源。（如果您只需要数字，请跳到本节末尾。）这包括由于各种原因（例如产需不匹配）电网无法容纳的并网能量，以及无法容纳的离网势能。根本没有机会上网。. 我们可以称这种能源为非竞争性能源，因为它的使用不会剥夺任何人的能源，也不会增加其成本——事实上，将剩余能源货币化实际上可以降低电网成本（因为它赞助了原本无利可图的能源基础设施的建设）。现在，今天将使用多少非竞争性能源来开采比特币是一个有趣且具有挑战性的问题，我们显然还没有答案。

地球被阳光照亮，而太阳本身就是闲置或未使用能量的恒定来源，以及热气球发出的风涡流。但目前形式的风能和太阳能并不特别适合比特币挖矿，因为它们的容量系数通常较低。如果矿工购买大功率 ASIC 并将它们用于风能和太阳能开采，他们只能运行大约一半的时间，因为太阳并不总是照耀着，风也不总是在吹。

然而，为了从比特币挖矿中赚钱，矿工只能在有限的时间内使用给定的 ASIC 芯片，而且由于芯片通常不断推出，矿工不得不随着时间的推移贬值他们的 ASIC。芯片的价格通常会在较长时间内下降，因为它们的效率不足以跟上不断增长的哈希率。因此，它们的“使用寿命”有限，矿工在此期间尽可能多地运行它们。仅通过太阳能或风能开采比特币将没有竞争力。

然而，比特币可以做的是吸收结构性过剩的能量。我们拥有的最佳数据来自剑桥新兴金融中心，该中心从比特币矿池中提取数据以对比特币挖矿进行地理定位并创建能源消耗指数 (CBECI)。根据 CBECI 的数据，从 2019 年第 4 季度到 20 年第 2 季度，大约 71% 的比特币挖矿活动发生在中国（他们没有提供最新数据）。在中国境内，有四个突出的省份，其中绝大多数是：新疆、四川、内蒙古和云南。根据 CBECI 的数据，在上述期间，它们总共产生了 63% 的全球比特币哈希值。

这些省份大致可分为两类：富裕的煤矿（风能和太阳能等可再生能源也有贡献）或富裕的水电（可再生能源）。据彭博社报道，新疆和内蒙古的燃煤发电量很大，但它们的风能/太阳能份额分别为 35% 和 30%。相比之下，根据能源信息署的数据，到 2020 年，美国电网将仅由 20% 的可再生能源（包括水电）供电。因此，如果比特币仅在新疆和内蒙古开采，比特币在来源上仍然比在美国有趣的平均能源结构中开采更绿色可再生。

这些地区的共同点是人口密度相对较低（加起来仅占中国人口的12.7%），但能源资源丰富。中国的比特币挖矿主要发生在这四个省份，这绝非巧合。他们有大量的能源过剩，通常无法将其有效地输送到人口中心。看看下面彭博社提供的地图，看看你是否能找到：

如果还不够清楚，这里还有一张图表，显示了中国各省与实际人口中心相比可再生能源或水资源的丰富程度。我已经为有问题的四个省加注了星标。它们离实际的大负荷发电站不远。

显然，比特币矿工选择这些地方是有原因的。新疆和内蒙古拥有大量可用容量（包括风能和太阳能），而电网需求很少。这张图表非常清楚地说明了这两个省份的能源丰度：

四川和云南都有水利遗址，远离人口中心。

在雨季，通过这些区域流入大坝的水根本没有太多的水供电网消耗，因此必须将其排干。下图可以清楚地看到云南水资源图的季节性收缩。

请注意，2017 年和 2018 年能源过剩率下降，因为云南的比特币采矿活动在反弹后开始增加。所以你可以开始看到它对能源过剩的影响。

虽然很难获得确切的数字，但可以公平地假设，在这些主要省份，用于比特币开采的能源在很大程度上是非竞争性的。这并没有剥夺任何人的能源，因为电力非常丰富。而当政府对比特币感到厌恶时，比如内蒙古关闭了矿场，这对比特币网络来说是一个净收益，因为这意味着更少的比特币是用煤炭开采的。在能源结构方面，内蒙古略逊于新疆。

但是越来越多的人在中国以外的地方写关于比特币挖矿的故事。正如币信矿业的 Mustafa Yilham 在最近的播客中指出的那样，去年的矿机买家都不是中国人。在比特币矿机市场巨大的美国，银河数字和数字货币集团建立了大型挖矿业务，以及近几个月来筹集大量资金的活跃上市矿工群体。穆斯塔法的评论值得仔细阅读：

根据我们与不同矿业制造商的对话，在过去两个季度左右销售的矿机中，平均约有 60% 位于中国以外，而实际上大部分在北美。而且我不认为有任何因素会影响北美未来在采矿业中变得强大。事实上，北美的价格现在比中国的平均价格便宜。过去我们认为美国劳动力成本高，挖矿生态小单位挖矿会开除吗，但我们可以明显感觉到过去1-2年情况正在迅速变化。而且我认为在下一个周期中，您将看到美国和其他国家参与采矿的人数大幅增加。我认为对美国矿工来说最重要的因素是他们可以获得廉价的资本成本，

中国矿工将使用电网电力，但其他人将继续追求可再生能源战略。未来，我们将看到许多关于使用清洁、可再生能源进行比特币开采的公告，例如 Square 的比特币清洁能源投资计划或 Aker 的 Seetee 计划。

“油管开采”的概念也越来越普遍。这个过程需要使用甲烷（石油开采的天然副产品）对比特币进行离网开采。根据监管框架，天然气在钻井位置排放或燃烧。由于这些油井通常偏远、离网、没有管道基础设施，而且二次开采的经济性不可行（由于天然气便宜），石油钻井平台运营商经常在现场燃烧废气。

甲烷是比 CO2 二氧化碳（燃烧的甲烷的输出）更严重的温室气体，因此燃烧是一个净积极因素。当这种气体被放入发电机并用于开采比特币时，运营商可以确保完全燃烧（消除低效燃烧产生的放气甲烷），并且可以额外减少产生的排放。考虑到排放/燃烧基线，从碳的角度来看，清洁、受监督的发电机燃烧是积极的。许多公司都在利用这个机会，其中一些公司正在与上市能源公司合作。不用说，完全离网的天然气在家庭或商业能源消耗方面是完全无法比拟的。它永远不会被货币化、捕获、消费或交付给家庭。它的命运只是被烧毁或发泄。

天然气能源规模巨大。根据能源信息署的数据，2019 年美国排放和燃烧了 5380 亿立方英尺的天然气。这是 2019 年美国从地球上抽出的天然气总量的 1.2%。据我为本文咨询的能源分析师布兰宁·麦克比（Brannin McBee）说，这个数字可能被严重低估了。用麦克比的话来说：

这是美国能源信息署公布的官方数字。该值是从美国各地的自我报告和州要求中收集的。但是，业内众所周知，真正的气体排放/燃烧值要高得多。管道泄漏、初始生产宽限期、基础设施薄弱的遗留油井都促成了这一估计，比向 EIA 报告的高出近 10 倍。

因此，考虑到这些案例研究，让我们考虑一些能源过剩数字。首先，Digiconomist 认为比特币当前的年化能耗为 89 TWh/年，而剑桥估计为 138 TWh/年，因此我们假设答案介于两者之间。差值数字绝对是巨大的，很容易拿出一个超过比特币网络消耗的数字。这是因为世界产生的能量远远超过消耗的能量，而且它有能力从未开发的浪费资源（例如燃烧甲烷）中产生更多的能量。

这里有一些数字可以让您了解能量盈余的大小。我无法获得有关全球能源过剩或能源资源匮乏的全面数据，但下面的数字应该足以保证比特币只能在非竞争性能源上运行。

2016 年，仅中国就有 40.7 TWh 的风能过剩和 11.5 TWh 的太阳能过剩。

2016年仅云南省水电过剩31.4 TWh

2016年和2017年，中国水电、太阳能和风能的平均综合价值超过100 TWh

如果在美国 558B CF 燃烧/闪蒸天然气（非常保守的估计），如果用于 7 个热效率（7m BTU/MWh）联合循环发电厂，2019 年将产生 76.9 TWh

此外，我们只考虑两种非竞争性能源：中国的清洁能源过剩和美国的排放/天然气。世界各地还有许多其他闲置的、非竞争性能源。可以说，有足够的非竞争能量来支撑比特币的运行。这只是在正确的地方部署计算能力（哈希率）的问题，矿工们正在积极地做这件事。

媒体误区三：比特币占用芯片代工厂资源，干扰全球芯片制造

传统媒体观点：比特币对计算机芯片的需求拖累了台积电和三星电子的生产线，导致全球芯片短缺，给汽车制造商带来数百亿美元的损失，同时也威胁到一个盈利的行业。

事实上，这是最容易引起争议的说法，因为它依赖于根本不谈论比特币的消息来源。如果您关注诺亚所依赖的来源，他链接了 FastCompany 的文章，内容如下：

最终压倒这头骆驼的稻草是 2021 年初比特币价格的大幅上涨。这增加了对传统上用于加密货币挖矿的 GPU 图形处理单元的需求，进一步加剧了半导体供应问题。

“图形处理单元”是错误的危险信号——大家都知道比特币不是用 GPU 显卡开采的。如果你追溯那篇文章的来源，你会看到一篇 SCMP 文章讨论 GPU 显卡短缺，高加密货币价格加剧了这种情况。任何熟悉比特币的人都应该知道，自 2013 年以来，矿工一直无法使用 GPU 挖掘比特币。比特币挖掘依赖于使用 ASIC 的专用硬件。以太坊价格上涨是GPU显卡紧缺的主要原因。由于以太坊矿工大多使用高端 NVIDIA 显卡，因此以太坊使用量（以及费用和 ETH 价格）的增加无疑增加了对 GPU 的需求并让游戏玩家望而却步。玩家们单位挖矿会开除吗，我想也有意见专栏作家，有时会错误地将比特币模拟为昂贵的游戏平台。但以太坊应该是他们愤怒的目标。

有趣的是，NVIDIA 意识到了这个问题，并专门为加密挖掘构建了 GPU，同时在其主流 GPU 中构建了防雷机制。如果检测到加密挖掘活动，通用 GPU 将限制使用。这是一种非常聪明的方式，可以将他们的产品线划分为不同的客户群，并解决矿工为游戏玩家和其他 GPU 消费者定价的问题。

我在这里并不完全责怪媒体，因为 Fastcompany 错误地将 GPU 显卡短缺归因于比特币价格上涨。

因此，让我们来谈谈更笼统的说法：对比特币芯片（而非 GPU）的需求正在扰乱智能手机和汽车供应链中的关键点。

这个声明也很宽泛——但以一种更有趣和更有启发性的方式。我个人对半导体市场了解不多，但我认识很多对冲大对冲基金分析师的分析师。所以我打电话给我的一位半导体专家朋友，他同意在后台与我交谈。我称他为“Big Al”，他的笔名。

事实证明，像台积电（Bitmain 依赖的供应商）这样的芯片代工厂的工作方式是对客户进行分层。他们不仅针对收入进行优化，而且不断针对需求进行优化。他们会更好地对待一线客户，并给予他们代工空间的特权分配。最大的 ASIC 制造商比特大陆不是一级客户。他们必须服从。Big Al 表示，芯片短缺的主要原因是 Covid 期间对消费电子和云的需求猛增（因为每个人都被捆绑了）。此外，三星奥斯汀工厂最近在三星停电期间关闭，高通在当地停止生产射频芯片，加剧了高通（主要智能手机芯片制造商）的问题。

它的运作方式是优先考虑可靠的一线客户，而比特大陆等更具周期性和可预测性的买家则必须等待。在 2020 年第三季度和第四季度，台积电绝对受到其一级客户（苹果、高通、英伟达和博通等）订单的困扰。由于圣诞节和农历新年的购物、5G 的推出和手机的推出，以及 Oppo、Vivo 和小米的市场份额，这对智能手机制造商来说是一个活跃的时期（因为政治压力伤害了华为）。加密矿工不会有太多的分配权。

在 2020 年陷入僵局后，加密矿工在 2021 年第一季度和第二季度获得了生产新 5nm 芯片的分配。鉴于比特币 ASIC 不必执行智能手机可以承受的功能（ASIC 更易于使用并且是预期的贬值更快），芯片代工厂乐于为矿工提供质量较低的芯片，而矿工则乐于为它们买单。事实上，矿机厂商为了从代工厂获得芯片，需要付出一定的溢价，这起到了补贴5纳米级别新基建建设的作用。因此，在这场竞争激烈的代工分销竞标游戏中，比特币硬件制造商通常是二等公民。而且由于该行业具有如此周期性，因此很可能会在很长一段时间内保持这种状态。铸造厂可能会继续不信任比特币挖矿硬件制造商。当 2021 年第 3 季度/第 4 季度到来时，比特币 ASIC 制造商可能会因为芯片代工能力的极度匮乏而再次陷入厄运。根据 Big Al 的说法，比特币矿工的价格不会超过 1 级客户的分配价格——这是绝对特权的。

根据伯恩斯坦的说法，比特币矿工最终只占台积电收入的一小部分——大约 1%。边缘二线产业负责芯片短缺的想法是虚构的。更直接的原因是铸造空间供应缺乏弹性（由于固定成本高），以及由于全球封锁和新技术上线而导致的电子产品需求激增。

媒体误区四：权益证明系统POS是可行的选择

传统媒体观点：为避免比特币挖矿被禁止，控制比特币算法的开发者需要考虑转向更便宜的技术。另一种选择是权益证明系统，其中挖矿只能由已经拥有大量加密货币的人进行；竞争受到持股的限制，大大减少了资源的使用。

这是反对比特币的能源论点的基石：只要有股权证明，你就可以获得一些价值。没有能源消耗，但仍然是一个有效的去中心化共识。如果这个逻辑让我想起了永动机，那是因为这正是这里所建议的：完全免费的午餐，与比特币完全相同的保证，免费。

当然，这是一个梦想。POS“股权证明”只是“拥有最大财富的人拥有政治控制权”的花哨词。这听起来很像我们当前的系统，而比特币就是专门为解决这个问题而设计的。比特币明确拒绝中心化，并且不会根据他们持有的比特币数量授予任何人任何特权。如果持有更多比特币可以让你拥有更多控制权，那么通过资本流动直接获得比特币的尝试将会成功。

此外，正如 Paul Sztorc 在 2015 年指出的那样，POS 股权证明通常只是工作证明的一种隐蔽（和晦涩）形式。例如，如果协议对每个质押节点施加价值 100 美元的限制（以煽动“去中心化”），您会看到数以万计的节点出现在工业化质押农场上。这只是一个妥协。

资本是有成本的，均衡的 PoS 系统会消耗资本，就像比特币一样。实际使用它的方法是通过各种套利交易——借入美元以利用 ETH 等提供的高“利率”。分配给 PoS 系统的资金可用于建造核电站、风车或太阳能发电厂。资本只是我们对能量的抽象。PoS 系统如果消耗 1T 的社会资本资源，将导致大量潜在的碳汇矿场未被扣除。

因此，如果 PoS 只是 POW 的妥协，它不会提供边际收益。不仅如此，PoS 是否真的给予 PoW 等价的保证也不清楚。从权力下放的角度来看，我认为肯定会更糟。资本成本极其不平等，让潜在的寡头在共识上占上风。问题是大型托管人很容易被用来控制权益证明系统。

Coin Metrics 将交易所持有的 ETH 数量设为 1480 万单位；Viewbase 的高度为 22.8m。后一个数字价值 $37b，相当于过去 12 个月 ETH 有效供应量的 29.2%。这些托管人（其中最大的仅持有 800 万以太币）可能会干扰 PoS 系统中的共识，就像 Steemit 一样。

我们看到了投票购买和卡特尔验证者评论。而且，如果您期望权益证明代币真正成为主流，那么该系统最终将赋予能够获得最便宜资本的实体的特权：大型金融机构可以有效地从中央银行获得无限的流动性。如果您认为权益证明赋予个人权力，您可以将普通人的资本成本与 Citadel 等对冲基金的资本成本进行比较。

即使交易出现问题，大型、无能的机构也能获得良好的流动性，就像 2020 年发生的那样。去年，美联储还购买了公司债券，大大增强了大公司的能力。众所周知，你越大，离央行越近，你的资金成本就越便宜。因此，股权证​​明严重缺乏能源成本提供的“硬度”，并且具有以牺牲小公司为代价赋予大公司权力的不利特征。

与法定货币和信贷相反，能源在世界各地分布得更广泛，中央银行不能凭空变出能源。到目前为止，围绕比特币挖矿建立的联盟或卡特尔还没有真正实施系统审查。哈希率只会继续获得更多的分布。预计未来 12 到 24 个月，美国和非中国的哈希率将显着增加，这也是所有新开发的 ASIC 矿工的发展方向。中国对将矿工赶出内蒙古的努力极为乐观。

媒体误区五：比特币挖矿禁令对矿工、投资者和软件开发商不利

媒体观点：“[禁止比特币挖矿] 对比特币矿工以及加密货币投资者和软件开发商不利。”

是的，全球协调禁止比特币开采将迫使其进入地下。我不想要全球禁令。但是一些司法管辖区鼓励比特币挖矿，因为它们可以通过将挖矿货币化来消耗多余的能源。也就是说，他们可以输出能源，就像冰岛历史上的铝业一样。世界是一个广阔的地方，政策制定者对比特币的反应不一。我们已经看到肯塔基州通过新的税收激励措施鼓励比特币挖矿。佐治亚州政府（南高加索的一个州）补贴比特币挖矿是一个公开的秘密。巴基斯坦开伯尔-普赫图赫瓦省正在试行一项国家资助的采矿计划。一些司法管辖区将反对在其境内开采比特币。其他人会接受它。

但禁令对普通矿工来说还不错。首先，哈希率极具流动性。矿工只会迁移他们的 ASIC，因为他们已经在四川/云南和内蒙古/新疆之间进行了季节性迁移。比特币挖矿喜欢能源补贴，它最终会惩罚那些不介意补贴能源以维持其政权合法性的政府（如伊朗和委内瑞拉）。

其次，由于矿工不断与世界各地的其他矿工竞争，以有竞争力的价格压制特定矿工，提高了每千瓦时的价格门槛，使挖矿更有利可图。如果矿工使用煤炭补贴能源开采（使矿工的市场价格低于 2c/KWh），而当地政府对此例外，他们可以终止补贴或解雇矿工。这增加了全球所有其他矿工的盈利能力。

投资者和开发商并不真正关心比特币是在哪里开采的，只要比特币哈希率足够去中心化并且它的保证成立。到目前为止，已经有了结果。重要的是继续开发诸如 Stratum v2 之类的技术，并以牺牲矿池为代价继续赋予个体矿工权力，并增强区块形成的真正去中心化。

归根结底，比特币并不关心它是在哪里开采的。比特币没有明确的哈希率阈值，在该阈值下它被认为是安全的。从历史上看，它在许多层面上都是安全的。在我看来，它为安全付出了太多。如果一个国家对比特币的网络资源消耗表示不满，算力（哈希率）就会流向别处。从长远来看，我相信未来比特币将几乎完全以非竞争性能源开采。我们知道有大量的闲置能源等待货币化。对于比特币来说，这再好不过了。