近期比特币经济运行报告
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摘 要：本文对比特币的能源消耗指数、挖矿耗费电量、主要国家比特币挖矿成本排名、全球各国挖矿环境以及各能源类型开发、矿机成本、典型矿场、比特币的价格与成交量、比特币日产量、各矿池算力对比、比特币挖矿计算难度等数据进行搜集、整理和分析。从货币经济学的角度预测：比特币将打破以中央机构为中心的信用货币机制，开启一个超越国家主权的以数字挖掘成本为价值均衡中心的新型货币经济新时代。同时，应重新审视比未来演进路径与应用趋势，及时关注数字加密货币和区块链技术的最新发展。
关键词：比特币 数字货币 信用货币 挖矿活动
过去的一年里，比特币价格波澜起伏变化很大，吸引了社会各界的关注，本文拟从社会价值、运行机理、环保影响、挖币机制、产生成本和交易价格等方面，对比特币的技术演进趋势与应用趋势进行说明，并结合货币经济学理论，推断了比特币的未来趋势;预计它将打破以中央银行为中心的信用货币的机制，开启一个超越国家主权的数字货币的新时代。甚至可以进一步推测，未来会形成多种优良的数字货币板块相互竞争，在竞争中形成动态价值均衡的局面，主要的数字货币板块将取代各国中央银行供给的信用货币板块，货币经济学理论也将由中央银行信用货币理论阶段进入以数字挖掘价值为中心的货币经济理论新阶段。
一、挖矿耗能数据统计与分析
（一） 比特币能源消耗指数
2019年9月20日据交易平台Bitstamp报价显示，比特币再次跌破10000美元关口，报9980.67美元/枚。较去年上涨约54%，暴涨暴跌过江龙一样的比特币价格其背后反映的是其对电力能源消耗与算力进步速度之间竞相角逐关系的波动，比特币的价值取决于挖掘成本，主要是所耗费的电力的成本与设备折旧成本，消耗能源越高，挖礦成本越高，比特币价值越高;设备算力越高，比特币越容易产生，比特币价格越低。按照比特币产生的规则，比特币总供应量最大能达到2100万，现在流通的比特币总数已经有1780万，电力的消耗一直在以指数模式迅速增加，同时比特币数量也在持续地增加。图1为全球比特币挖矿活动的能源消耗指数。
2018年2月10日，来自加密货币消息机构DigiConomist发布的最新加密货币能源消耗指数显示：该时点全球挖矿年耗电量高达48.5万亿瓦时（即485亿度），约为全球耗电总量的0.2%;而2018年5月25日该时点为68.81万亿瓦时（即688.1亿度），约占全球电力消耗总量的0.27%。;在2018年底，全球比特币挖矿耗年电量达到125万亿瓦时（即1250亿度），约占全球电力消耗总量的0.55%。图1可见，从2018年2月至2019年1月，比特币能源消耗指数的趋势线稳定上行，说明比特币挖矿活动的能源消耗一直在快速增加。
（二）全球挖矿耗电量、算力和环境影响
截至2018年底，比特币的年耗电量为125万亿瓦时，约占全球总用电量的一半。全球每年挖矿收入为74.6亿美元，全球年挖矿成本为43.5亿美元，比特币的成本占收入比为58.31%，说明比特币的实际价值中超过一半以上属于成本部分。目前预计全网算力为39，661PH/s，每笔交易的平均电力消耗达900千瓦时。在挖矿的过程中会极大地耗费电量，二氧化碳大量排放容易导致环境污染。据统计，每年的碳足迹达到33500千吨，其中每笔交易碳足迹为450公斤，如表1所示。
（三）2018年全球比特币能源消耗量在主要国家耗电量中的占比
比特币目前的年耗电量十分巨大，其能源消耗量占主要国家耗电量的占比如下：2018年比特币能源消耗量占捷克全国耗电量的72.2%，占美国全国耗电量的1.2%，占荷兰、澳大利亚、意大利、英国、法国和俄罗斯比例分别为36.4%、20.4%、15.7%、17.7%、10.4%和5.1%。近期最新报道，能源专家在接受BBC采访时称，目前挖掘比特币所消耗的电能已经远远超过了居民私人的耗电量。根据比特币能源消耗指数报告显示，全球比特币的挖掘活动所消耗的电能相当于拥有570万人口的丹麦整个国家一年的用电总量，预计不久后比特币挖掘活动的耗电量将超过拥有人口总量为1.63亿的孟加拉国的耗电量。
二、比特币挖矿耗能成本考察
（一）主要国家比特币挖矿成本排名
为了节省挖掘比特币的成本，比特币挖掘者在全球范围内寻找价格较低的电能。表2搜集了全球各国挖掘比特币的成本国家。据调查，中国挖取比特币的成本处于相对中等的位置，我国政府允许矿工使用国内的过剩电力，虽然目前对国内各种虚拟货币的交易持有取缔的态度，但对比特币挖矿是允许的。由于韩国对比特币行业的资本监管非常严格，所以在韩国挖掘一枚比特币的成本高达26170美元，而委内瑞拉是全球比特币挖掘成本最低的国家，仅为531美元。实际上，比特币的挖掘应该根据世界分工，谁成本低，谁就应该发挥比较优势去生产比特币，所以比特币挖矿者一直在寻找最便宜的电力项目，一直在为低成本电力而不断迁徙，比特币挖矿有助于充分利用落后地区的可再生水利、风力等产生的电力，有利于提高落后地区人们的收入水平，减少贫富差距，促进经济公平。
（二）全球各国挖矿用电环境以及各国绿色能源消耗情况
对于挖矿而言，电力是首要支出项目，电价低的国家和地区自然成为了矿工们的首选。不过，伴随比特币挖矿活动愈演愈烈，各个国家和地区的监管者对比特币给予更多的重视。于是各国矿场与矿池优先会选择设立在能源更加清洁和绿色的低电价地区，例如使用太阳能电池板和风力发电的地区，在提高挖矿收益之余，能够促使大家更多地使用可再生绿色能源。从表3可以看到，全球绿色能源使用占比特币总能耗的比例是大致介于1/3-1/2之间。
根据Blockchain.info的数据，大约70%的比特币矿藏在中国或由中国公司拥有。在中国这个世界上最大的数字货币生产国，许多服务器集群都依赖于燃煤电厂廉价、多余的电力，这造成了一定的环境污染问题。为了对付环境污染问题，包括我国在内的各国政府都在考虑对比特币挖矿活动征收新的税种，来加强对电力市场和数字货币业务的控制，促使挖矿者加大对可再生绿色电力能源的投资力度。 随着技术的改进和成本的下降，比特币挖矿行业对于寻求清洁能源的热情越来越高，美国政府数据显示，去年风能和太阳能等可再生能源占电力供应的17%，是10年前的2倍，全世界减少了对煤炭发电的需求与依赖，可再生能源的发展对环境保护产生极大的积极作用。如果比特币挖矿所使用的电网是零排放的话，那么理论上比特币挖矿活动对环境的影响也许是微乎其微。图3为2020-2040年各能源类型科技投资预测。
三、挖矿设备成本考察
（一）矿机成本
在比特币挖矿成本中，除耗费电能成本以外，设备成本的折旧费是主要开支。矿工要想赢得较高的收益，就必须从一开始投资时就考虑选择使用性价比高的矿机，目前市场各种类型的矿机，其价格、算力、耗电情况可参考表4。
在实际购买矿机过程中，除了要关注矿机的参数，同时也要注重品牌。一般来说，大厂生产的矿机产品实际性能更容易达到标称，往往在维修售后方面也会更有保障。部分矿机除购买裸机以外，还需要另购特种电源、水排等装置，采用这类矿机的实际投资成本可能要比表4列示的高。
（二）世界典型矿场成本考察
1.美国西雅图矿场
西雅图矿场拥有数万台服务器和电力负载高达30兆瓦，这些电力相当于为邻近的1.3万个家庭提供的电力。
2.四川比特币矿场
据外媒消息，四川省已经成为全球比特币挖矿资本最聚集的地方。四川康定的挖矿活动主要集中于大渡河及其分支流的山区、小型及私人水电站附近。以拥有两千台矿机的矿场为例，比特币矿场建设成本约为70万元，每日产值约62930元，扣除电费12000元，网络费400元，管理费1888元等成本，预计矿场每天利润可达48642元，大约16个月可以回本。
3.内蒙古比特币矿场
内蒙古鄂尔多斯比特币矿场是全球最大比特币矿场之一，年上缴电费达1亿人民币，矿场的电力消耗量相当惊人，用来运行整个矿场的电缆至少必须使用了15根以上粗电缆才能承受负荷。这里有几个巨型矿场建筑物，里面都安置了庞大的变压器，以满足比特币挖矿电压的需要，鄂尔多斯矿场的算力可能占世界比特币全网算力的5%，占比很大。
四、比特币价格与挖矿成本之间动态中形成平衡关系
（一）比特币的价格与成交量
2018至2019年，比特币经历了极其动荡的一年，其价格从2018年1月份的1.5万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。虽然比特币中间出现过“崩盘”态势，但并不意味着它缺乏长期投资价值，整个加密货币市场仍有巨大的实际价值和潜力。从长期来看，比特币价格与挖矿成本之间会形成价值规律上的动态平衡关系。
由图4可知，比特币在2018年全年价格下跌，由10284美元下降到3830美元，但是后来价格下降速度越来越缓慢，基本形成以成本为下界限的均衡状态。从5月到12月，成交量形成弧形状态，先下降后上升，最低成交为10月的412亿元美元。到11月与12月，抄底资金认识到该价位的投资价值，迅速涌入购买，成交量大幅上升，使价格稳定在4000美元左右，在该价位形成了价值均衡，说明比特币的价格以开采成本为下限，呈现棘轮效应现象，以成本线为4000美元底限，只能上不能下了。
（二）比特币每日产量
比特币有固定的上限，为2100万个，具有极强的稀缺性，每4年减半一次，决定了比特币的稀缺性，具有一定的虚拟货币投资价值。
由图5可见，当前比特币日产量大约在2000左右，波动幅度不大，但从2018年初到年底，比特币日产量有下降趋势。比特币跌价会导致挖矿收益下降，挖矿参与者减少，反过来导致产量减少，物以稀为贵，形成一种阻止价格持续下跌的力量，对其价格起到支撑作用。
（三）各矿池算力情况
由于比特币全网的运算水准在不断地呈指数级别上涨，单个设备或少量的算力都无法在比特币网络上获取到比特币网络提供的区块奖励。在全网算力提升到了一定程度后，过低地获取奖励的概率促使一些 “bitcointalk”上的极客开发出一种可以将少量算力合并联合运作的方法，使用这种方式建立的网站便被称作“矿池”。
从图6可知，BTC.com矿池的总算力最大，能达到6566PH/s，依次到蚂蚁矿池、鱼池、ViaBTC矿池、莱比矿池特、币印矿池和火币矿池，分别为4789.15PH/s、3969.05PH/s、3841PH/s、3823.96PH/s、3488和1985.78PH/s，而币信矿池、BW矿池的算力最弱，分别为186.9PH/s和122.51PH/s。
（四）比特币挖矿计算难度
挖矿难度是对产出一个比特币的困难程度的度量，它与全网算力成反比关系。全网算力提高则挖矿难度降低，比特币价值降低;挖矿难度越高，越难挖出比特币，成本越高，比特币产量越少，价值越高。
如图7所示，比特币2018年1-12月的计算难度逐步上升，从2018年10月开始下滑。比特币的数量有限，它的产生成本很高，比特币耗费的电力构成它的制造成本。当比特币的制造成本大于市场价格时，那么比特币的挖矿活动就不值得，这将导致没有人继续挖掘比特币，这一点可以称为微观经济学中的厂商停止营业点。部分挖矿机器退出竞争会导致比特币的挖掘计算难度下降，所以比特币的制造成本又会随之下降，如此周而复始的因果相互作用，比特币价格与挖矿成本之间最终形成一种动态均衡关系。
五、结论与预测
比特币是互联网时代的新生物，其数学算法和依据的经济价值理论非常成熟，虽然在实际操作中它还会存在细节问题，但无伤大体，不会影响其价值来源明确的特点;它的价值是真实存在的数字挖掘价值——挖矿成本，而信用货币没有价值，这是其优于信用货币的基础优势。其原理是，比特币价格的波动具有成本上升和成本下降的因素，最后会形成动态的成本均衡、价格平衡以及供求均衡，在一定时期内形成较稳定的价格区间，这使得它能够成为价值的载体，具有价值货币与商品资产的属性。如果只从一种比特币本身来看，似乎比特币的供给数量很有限，人们会趋于对比特币的储藏，其货币的贮存价值特性会片面强化，会导致其价值越来越高，退出流通，被长期储藏，而无法成为货币;如果某种数字货币数量是有限的，那么确实如此，单一品种且总量有限的数字货币不能作为货币流通工具而存在，只能作为一种商品本位的储存资产而存在;但是未来类似于比特币的数字货币品种很多，不仅仅只比特币一种，且这些很多种的数字货币都可以是价值挖掘定值类型的数字货币，这些形态各异的数字货币互相竞争会形成一种稳定数字货币供给机制，各种数字货币就像面值不等的各国货币一样，但各种数字货币是有内在价值的，而不像信用货币价值来源不明，所以数字货币体系并不会产生人民所想象的供给不足而限制其成为货币的缺点。回顾历史，人类的货币经历了金本位制、银本位制等贵金属商品本位制，由于贵金属的有限性使得金属商品本位制会导致通货紧缩、物价下跌与经济危机，因此其有限性会导致货币供给不足以满足社会货币需求，因此金属本位制不适合作为货币，从而退出了担当货币的角色，贵金属只是成为一般的有价值的商品被进行买卖。随之出现了纸币本位制，按照纸币本位制理论，纸币的一般原则应该是发行量随商品经济、国民经济和国民生产总值的增长而增长，纸币的发行数量大致要适应GDP的增长，才作为一个价值稳定的交换媒介而成为货币;但是目前各国政府货币超发似乎控制不住，国际贸易经济交往中以货币竞争性贬值作为贸易战倾销商品的一种手段也成为趋势。所以，未来包括比特币在内的加密货币势必将会取代信用货币成为主流货币，预计经过各类数字货币激烈而残酷的竞争，在优胜劣汰机制作用下，最终只有一些质量优良的价值挖掘兴数字货币能存活下来，而整个数字加密货币家族体系的挖掘速度会自然地大致等于国民经济的增长率。数字货币将打破中央银行的信用货币机制，开启一个超越各国政府主权的货币经济新时代，甚至未来多种优良的数字货币板块相互竞争会形成一种板块均衡格局;数字货币板块将取代各国信用货币板块，而成为主流货币，货币理论也将由国家信用货币理论阶段进入以数字挖掘价值为定值中心的新的货币理论阶段。
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（作者单位：仲恺农业工程学院）
责任编辑：康伟
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