比特币矿业深度调查：人类是在浪费能源，还是在创造能源？

作者：白夜

编辑：唐晗

目前全球一些可再生能源项目都处于亏损状态（净回报通常为负），比特币矿工的出现其实给不少濒死的可再生能源项目带来了生机，因为他们已经成为了全球电力买家里的生力军，而且也倾向于聚集在相对利用率较低的可再生能源基础设施周围。

全球变暖、冰川融化、臭氧层出现空洞......比特币挖矿会加速能源消耗、并导致环境越来越糟吗？

不好意思，答案可能让你们失望了——因为比特币挖矿网络中，74%的电力都来自可再生能源。先给大家做个小小的科普：可再生能源（Renewable Energy）是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是取之不尽、用之不竭的能源，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。

当然，你也许会质疑这个数字，毕竟很多媒体都言之凿凿地认为比特币挖矿的巨大能耗会给地球环境造成破坏。但是，通过英国研究机构CoinShares对比特币挖矿网络的地理位置、成本、效率、电力消耗和电力来源等多个关键指标的分析，你会发现这个数字其实还是很靠谱的。

01　比特币挖矿与可再生能源：完美结合

不可否认，基于工作量证明共识算法的比特币网络需要消耗大量算力，同时网络维护也对硬件有着相当多的需求，因此的确会消耗不少电力。此前剑桥大学替代金融研究中心的分析结果显示，比特币挖矿能耗约占全球总能耗的0.25%，从这个角度来看，如果这些估计是准确的，那么比特币挖矿能耗几乎相当于人口约5000万的哥伦比亚整个国家的能耗（如下图所示，数据来源cbeci.org）。此外，该机构还认为今年的耗能在 7 月初或中旬达到了峰值，并且仍然保持在每年 60-75 TWh 的历史高点附近。

但问题是，我们不能简单地认为比特币网络能耗高是一件坏事。在人们的刻板印象里，比特币挖矿总是会选择有充足电力供应的地区，而且能耗巨大。但令人意想不到的是，相比于世界上其他很多大型工业行业而言，比特币挖矿的可再生能源利用率反而更高。而且即使在最坏的情况下，也就是所有的电力都是依靠燃烧煤炭产生的时候，比特币网络的排放量仍然远不到全球二氧化碳排放量的 1％。

另一方面，目前全球一些可再生能源项目都处于亏损状态（净回报通常为负），比特币矿工的出现其实给不少濒死的可再生能源项目带来了生机，因为他们已经成为了全球电力买家里的生力军，而且也倾向于聚集在相对利用率较低的可再生能源基础设施周围。同时，比特币矿工总是会寻找具有最高效能源的地区来降低运营成本，这种思维方式也可以促进可再生能源发展的创新——因此，当比特币矿工遇到可再生能源，无疑是一次完美的结合。

02　比特币矿工的地理分布

如果从大体上观察矿工在全球范围内分布状态的话，会发现他们的分布相当均匀（如上图所示），但仔细分析也会发现，矿工确实倾向于聚集到某些类似的地理区域内，而且基本上会选择河流穿越、人口相对较少的地带，或是丘陵和山区。

在这些地区中，我们发现了主要的比特币挖矿中心：

• 美国的华盛顿州和纽约州；

• 加拿大的魁北克省、不列颠哥伦比亚省、艾伯塔省、纽芬兰和拉布拉多省；

• 冰岛；

• 北斯堪的纳维亚半岛（挪威和瑞典）；

• 高加索地区（格鲁吉亚和亚美尼亚）；

• 中国云南省和四川省绝大多数地区。

一些小型的比特币挖矿中心则分布在：

• 奥地利；

• 美国蒙大拿州；

• 俄罗斯西伯利亚联邦区；

• 中国贵州省。

不过，还有一些主要矿区并不符合上述划分标准，比如伊朗和中国新疆和内蒙古等省。此外，一些小型比特币矿区似乎也不符合上述地理位置的标准，包括：

• 美国佛罗里达州、德克萨斯州和亚利桑那州；

• 澳大利亚西澳大利亚州和新南威尔士州；

• 比利时；

• 白俄罗斯；

• 俄罗斯西北联邦区；

• 阿根廷；

• 委内瑞拉；

• 以色列。

那么，如何计算可再生能源在比特币挖矿中的利用率？

在计算可再生能源在比特币挖矿中的利用率时，CoinShares假设无论矿工身在何处，都使用了其所在地区发电组合的平均值，包括煤炭发电、核能发电、或是可再生能源发电；然后，再按照行政区域估算出驻留在每个地区里的比特币算力百分比，最后将每个相关矿区的可再生能源渗透率与该地区所占的全球挖矿业总量的百分比相乘，继而得出比特币采矿网络总发电量中可再生能源渗透率的全球加权平均估算值。

根据国际可再生能源组织的研究发现，在所有的发电技术中,水力发电的实际成本是最低的。鉴于水力发电在可再生能源中的重要地位，我们决定把比特币矿工的地理集群归入到两个不同的“篮子”里，第一个“篮子”可以称之为水力发电区域，第二个“篮子”称为非水力发电区域，并且重点分析下“第一个篮子”。

当然，我们并不是说其他可再生能源不重要，比如伊朗主要利用化石燃料、核能、太阳能和风能发电来挖矿，而在我国的新疆和内蒙古地区的矿工则主要以天然气为主，或是以煤炭为主、辅以风发电挖矿。此外，还有一些使用太阳能作为其主要动力源的矿工，但目前这种操作仍然相对罕见。

就水电可再生能源来说，目前估计全球60%的水力发电挖矿发生在中国，仅四川就占到了全球比特币挖矿算力的50％，其余10％或多或少地分散在云南、新疆和内蒙古等地。随着中国西南部省份——包括云南，贵州和四川等地的丰水季到来，该地区在我国、乃至世界范围内都占据了水电可再生能源比特币挖矿的主导地位，尤其是四川省。在雨水充沛的这段期间里，当地电价可能是全世界最低的，也因此使其成为了全球最具吸引力的比特币挖矿区域之一，很多矿工都会在当地提前部署大量矿机——可以说是真正的“未雨绸缪”。

在此，不妨让我们先回顾一下历史数据，看看2017年四川省在比特币挖矿可再生能源利用率上的骄人成绩。根据摩根士丹利研究部门在2018十月发布的数据，四川省2017年的可再生能源渗透率达到了90%，而我国其他省份的这一指标也都非常高，具体如下：

需要注意的是，我国不同省份的可再生能源渗透率数字可能会在今年第四季度发生变化，因为随着丰水期的结束，许多矿工会向新疆和内蒙古迁移，并利用当地的天然气和风能电力继续挖矿。

下面，让我们再回到比特币挖矿的水电可再生资源利用上。如果说60%的水力发电挖矿都发生在中国，那么剩下40%在全世界是如何分布的呢？CoinShares估计全球水电挖矿的比特币算力中，35%是在华盛顿、纽约、不列颠哥伦比亚省、阿尔伯塔省、魁北克省、纽芬兰和拉布拉多、冰岛、挪威、瑞典、格鲁吉亚和伊朗之间平均分配了。不过，这些地区的可再生能源渗透率参差不齐，有的渗透率高达100%，有的则低至0%。

数据来源：EIA (2018年11月), R2E2(2017年7月),Natural ResourcesCanada (2018年9月), SATBA (2017年2月)

CoinShares就是使用上述方法得出了74.1%的可再生能源渗透率估值，实际上这个数字可能相对比较保守，因为很多很多地区的比例数字其实高于当地平均水平，比如纽约州。然而虽然看上去74.1%这个数字很高，但相比于2018年11月其实还是有所下降的，当时全球比特币挖矿的可再生能源利用率高达77.8%。这也说明在过去的一年时间里，一些矿工为了能够赶上牛市浪潮开始选择其他电力能源来挖矿，比如大量美国俄勒冈州的矿工涌入天然气占主导地位的电力资源地区，比如伊朗。

比特币挖矿全球可再生资源渗透率分析表

数据来源：Morgan Stanley Research (2018年10月), EIA (2018年11月), Natural Resources Canada (2018年9月), R2E2 (2017年7月), SATBA (2017年2月), CoinShares Research (2019年5月)

03　比特币挖矿中可再生能源利用的季节性因素

正如前面提到的那样，比特币挖矿在一定程度上受到季节性流动性的影响，这一表现在中国矿工身上尤其明显，这主要是由于中国西南部“云贵川”地区降雨的季节性变化以及水电价格的变化所导致的。

随着一年一度的“丰水季”或潮湿雨季的出现，西南地区的电价下跌至2.5美元/千瓦时，几乎达到世界上最低水平的电价。根据相关分析数据显示，仅云南、贵州和四川这三个省每年就有超过100 TWh的电力被浪费掉，然而比特币矿工却很好地利用了这一资源，并成为当地最大的电力买家，给不少水电站和发电厂带来了巨大利润。

然而当旱季回归，“云贵川”地区的电价会再次上涨，导致一些矿工迁移到新疆和内蒙古，因为那里有廉价的煤炭和风力发电。根据一些消息人士透露，去年就有多达50万个矿机单位迁徙到新疆。然而，搬迁矿机是一项成本极其昂贵的工作，只有那些资本最充足的矿工才有实力进行大规模搬迁，而他们的搬迁费用通常可以达到7位数（美元），同时还要承担高达20％的矿机破损率风险。

综合起来，这些迁移模式将导致比特币挖矿的可再生能源渗透率发生季节性变化。因此，CoinShares预计对采矿能源组合中可再生能源总渗透率的估算数字也会随季节更迭而有所不同。

04　总结

在过去的一年时间里，比特币熊市让很多矿工难以生存，虽然低迷的市场对于被淘汰的矿工来说十分痛苦，但“活下来”的矿工已经证明可以更好地应对进一步的市场低迷。

就目前而言，比特币矿工依然分布在以廉价水电为主导的地区，比如斯堪的纳维亚半岛、高加索地区、太平洋西北地区、加拿大东部和中国西南地区。此外，现阶段能够观察到的矿工迁徙现象主要局限在国内，即在旱季到来之后，矿工会把四川/云南/贵州重新安置到新疆/内蒙古等地。这当然是一个有趣的模式，但也有些矿工会因为担心高昂的搬迁成本和破损率选择留守在云贵川当地，等待下一个丰水季的到来。

结合全球比特币挖矿地点和相应地区的可再生能源渗透率，估算出目前比特币挖矿能源组合中可再生能源的渗透率占到74%，是全球平均水平的四倍多。

总而言之，比特币矿工是全球可再生能源电力购买的生力军，他们通常都聚集在相对利用不足的可再生能源基础设施周围。所以，如果你希望推动可再生能源的发展来保护地球环境，是不是应该重新认识一下比特币矿工呢？