出品：地平线 Horizon Lab | 数字经济

比特币价格近期暴涨后，上游挖矿行业利润也水涨船高，吸引了不少上市公司跑步入场。2月18日，甚至一家来自湖南的美股上市茶企，茗韵堂（Nasdaq: MYT），都宣布将大举进军挖矿行业。

但说到比特币挖矿环节，这些年一直非议不断。批评者认为，挖矿行业能耗惊人，产生大量温室气体排放，将危及全球减缓气候变化的行动。

1.

比特币挖矿的能耗情况

比特币的区块链原理是，有一批矿工时刻不停地进行计算，试图将新的交易打包成新的区块，附加到此前的区块链上。每次打包完成一个新的区块，该矿工就可以获得一笔奖励[1]。而不同的矿工竞争记账权的过程中，大家就是拼电脑计算的工作量。越多的计算工作，就对应有更大概率获得奖励。因此，挖矿背后的密码学设计，将物理世界的真实电力消耗，作为生产成本，向比特币注入了基础货币[2] 。

剑桥大学的研究估算[3]，全球比特币挖矿能耗负荷达到13.39GW，全年用电量超过1200亿千瓦时，超过巴基斯坦2160万人一年的用电量。

然而，当我们在指责比特币费电的时候，究竟在责怪什么呢？如果我们打开PS4玩游戏，我们会觉得自己是在污染环境吗？你知道吗？全球PS4游戏机每年消耗的电量也高达270亿千瓦时！

所以，舆论揪住比特币的耗电量，反映的是不认可比特币的创新价值。理性讨论则应关注单位价值的能耗强度和清洁度。

2.

比特币比纸币和黄金更环保

在人类数千年的金融史中，货币媒介长时间以来都基于物理的黄金等贵金属，后来又过渡到银票和纸币。那么比如黄金，有挖掘开采、提炼加工、运输和储存的过程。同样，纸币也有印刷、流通到销毁的一大串环节。这其中，挖掘机、运输重卡、冶金厂，到运钞车，烧的都是化石燃料。每一个环节同样产生大量碳排放，而且边际改善成本很高。

相比之下，比特币由电子计算生成，在网络世界点对点流通，并且自动化清结算，因此系统效率很高。而且这个系统100%采用电力，而电力转化效率又远高于物理做工，所以相比之下比特币的能源利用效率必然高于传统货币系统。

从总量上有测算，传统银行也每年消耗23.4亿焦耳热量，黄金行业消耗5亿焦耳，而比特币仅消耗1.84亿焦耳[4]。

能源消耗对比：比特币挖矿、黄金开采和银行系统

3.

比特币矿场比普通数据中心更清洁

从气候变化的角度来说，世界需要淘汰化石能源，大幅提高可再生能源的占比。但从终端用能企业的角度来说，即使有意愿，也不一定用得上清洁电力。

比如，中国大部分数据中心，因为时滞和运维等考虑，布局都靠近终端需求中心。根据中国信通院数据，有65%的服务器机架集中在北京、上海和广州一线城市周边。而东部数据中心，用电目前只能向国网和南网采购，这导致其清洁程度受限于全国的能源结构。

而2020年全国煤炭消费占比仍然高达57.7%[5]。由于发电端清洁程度，限制了消费端的清洁程度。

我国数据中心的地域分布比例（按机架）

但另一方面，由于电网外输能力等原因，西部大量清洁电力难以外输利用，造成了持续的弃水、弃风和弃光问题。在供需失衡的情况下，就形成了四川等中西部电价洼地。

而低电价吸引了各类用电大户，包括比特币矿工，也包括更污染的电解铝等传统工业。（如四川2020年数据中心等信息传输业用电增长75.72%的同时，铝冶炼用电量也增长58.09%）。相比传统工业，比特币矿场产值高、占地小、零污染，其实是比较受地方欢迎的优质产业。

进一步延续这个逻辑，如果我们把这个地理因素考虑在内，就可以看到比特币矿场集中在清洁电力过剩区域。仅中国四川一个省，就占到全球比特币算力的半壁江山。因此，全球矿场的电力消耗中，高达73%来自清洁的可再生能源，远超电网的平均水平 [6]。

全球比特币矿场清洁用电比例分解测算

数据来源：摩根斯坦利、美国能源信息署、Coinshare研究等

4.

比特币矿场能效更高

除了电力来源之外，能源利用效率也影响数据中心的环境表现。同时，在挖矿运营成本中，电费占到90%以上，因此矿工有极大动力持续降低单位产出电耗。

新技术出来，矿机首先掏钱尝鲜，因此芯片制程持续领先普通服务器。早在2010年，矿工们已经开始用GPU显卡挖矿，而2013年就已经用上了定制化的专用ASIC芯片。这样矿场在芯片开始就更节能。

随着挖矿难度增加，矿机芯片持续领先市场

另一方面，比特币矿场一般地处偏远的内陆可再生能源富集区，寒冷的气候条件有利于散热降温。因此大部分矿场直接用工业电扇风冷排热，无需配备中央温控系统，又减少了一大块能耗。

数据中心行业里，一般用电源使用效率（PUE）来比较能效水平。（分子是整个数据中心耗电量，分母是服务器耗电量。）按照行业组织分类，低于1.2就算非常高效。

而根据2019年对中国203个数据中心的统计，近五年投产的新数据中心平均PUE是1.4。而相比之下，比特币矿场由于采取自然降温，PUE仅1.1。

所以，比特币矿场不仅比普通数据中心更清洁，而且能源效率更高。换句话说，比特币系统比银联更清洁。

总结来说，对于挖矿的环境争议，类似前两年舆论对电动汽车的讨论。短期来看，基于计算生产的比特币，有利于替代传统货币和黄金，提高清洁能源的利用比例。长期来看，比特币等数字资产可能将金融世界引入更高效的一种金融体系。而更智能、更高效的货币系统，类似智能汽车也有助于解决环境问题。

随着数字资产快速迭代创新，也许会有更好的数字货币设计。但凝聚全球投资者的共识，可能是更艰难的挑战。反过来更有意义的问题是，如何能通过“风光储一体化”提高清洁用电比例，并进一步通过余热利用等方式进一步提高能效。

参考文献

[1]廖雪峰，挖矿原理

[2]挖矿 (数字货币)，维基百科

%E6%8C%96%E7%A4%A6_(%E6%95%B8%E4%BD%8D%E8%B2%A8%E5%B9%A3)

[3]剑桥大学比特币电力消耗指数，

[4] Debunking Common Bitcoin Myths, ARK资本

[5]生态环境部：中国煤炭消费占比下降至57.7% ，新浪财经

[6] Coinshares Bitcoin Mining Report，2019年12月

本篇完。感谢你的耐心阅读。

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