Grayscale认为，比特币在加速世界向可再生能源的过渡方面具有独特的优势。

撰写者：Zach Pandl

编译者：Luffy，预见新闻

比特币是一个分散的计算机网络，可存储2万亿美元的价值。这种现代奇迹的实现完全依赖于采矿：网络参与者竞争将下一个区块添加到区块链中并获得奖励的权利。如今，比特币采矿以惊人的规模运行，它们将真实的能源转换为数字安全。用于保护比特币区块链的计算能力就像数字“ VAC门”。正是通过这种机制，自主计算机网络可以成为全球数字货币系统。经营比特币采矿设施所需的专业知识，资本支出和持续的运营费用以及竞争激烈的行业，有助于维持比特币网络的分散化，同时使攻击成本高昂。

投资于公开上市的比特币矿业公司可以从块产出中赚取利润，并且随着时间的流逝，人们期望通过增加在线交易费用获得收入增长。实际上，大多数上市的比特币矿业公司都采用多元化的商业模式，许多公司将在其资产负债表上持有开采的比特币，甚至在公开市场上购买比特币。目前，比特币矿业公司还开始从事人工智能和高性能计算的数据中心运营，以实现业务多元化。

现代奇迹

尽管比特币采矿在技术层面非常复杂，但其概念很简单。专业计算机互相竞争，猜测一个随机数和首先猜测正确数字的计算机将赢得更新区块链的权利（即“挖掘出块”）。获胜的矿工将获得新发行的比特币和块的交易费用（即“ Block Rewards”）。

这场比赛没有快捷方式，例如没有算法可以更快地找到正确的数字，而比特币矿工只能与Bruts竞争。这个过程可以视为概率游戏。矿工一直在猜测，直到找到正确的答案，例如扔一个刻面骰子，直到出现所需的数字为止。因此，获胜的可能性取决于矿工每秒可以做出的猜测数（“骰子掷骰数”）。机器数量最多的操作员和最高的机器效率的猜测最多，赢得块奖励的机会是最大的。

从技术的角度来看，获胜结果不仅是一个随机数，而且在将该数字与其他数据结合在一起之后的“哈希值”。在计算机科学中，哈希函数是一种数学操作，将任意数据转换为字符的字符串，即哈希值。例如，使用比特币网络中的哈希函数，“比特币”的哈希值是：B4056DF6691F8DC72E56302DDAD345D65FEAD3929999609A826E826E2344EB63AA4。

因此，比特币矿工的任务是快速生成哈希：猜测一个随机数，计算其哈希（将随机数与其他数据组合在一起），然后检查是否正确。

据估计，如今约有500万 - 600万比特币矿工以惊人的量表产生哈希值（见图1）。在过去的90天中，比特币矿工的平均生成率为765 EH/s（每秒765次北京哈希运营）。也就是说，比特币矿工每秒猜测随机数，并计算其哈希值超过700次。为了使这个数字更直观，据估计，地球上大约有7.5粒的沙子和10种昆虫。

图1：比特币矿工生成巨大的哈希值

生成如此大量的哈希值很昂贵，但这是关键。为了争夺奖励，采矿经营者需要获取专用的机器和其他硬件，并支付持续的电力和维护成本。因此，通过产生正确的哈希，矿工提供了“工作证明”，表明他们已经投资了经济资源，并且可以信任以更新区块链。

攻击比特币意味着击败现有的比特币采矿业。从理论上讲，如果恶意演员控制网络哈希速率的51％，从而能够挖掘大多数块，则它可能会破坏网络（例如，双重比特币或审查某些交易）。在一篇论文中，研究人员估计，截至2024年2月，在比特币网络上持续一个小时的攻击将在50亿至200亿美元之间。实际上，没有任何演员可以投资这些资源，而且比特币网络除了采矿以外还有其他防御机制。

比特币采矿业务模型

比特币矿工的赚钱等于采矿新收到的区块的奖励，而他们的运营费用来自运行机器和产生哈希价值的功率（还包括维护，泳池费用和其他运营费用）。因此，比特币矿工的目标是以最低的成本产生每秒最多的哈希值。

2024年，矿工总共获得了约23万比特币，当时价值接近150亿美元。与2014年相比，这增加了约19倍，复合年化增长率为34％（见图2）。每四年，新发行的比特币的比率将在“比特币一半”的活动中下降。尽管发行量在比特币数量方面有所下降，但由于比特币的价格上涨，随着时间的推移，采矿收入随着时间的推移而增加。将来，采矿收入的增长可能来自比特币价格上涨以及在线交易费用的上涨。

图2：比特币采矿收入随着时间的推移增长

矿工承担的运营费用主要是运行机器消耗的电力形式。每个操作员都会谈判自己的电力购买协议，这些协议在世界范围内差异很大。为了促进说明，我们可以通过假设一个电费成本并忽略其他成本来构建比特币矿工的简化整体经济状况图。例如，图3比较了比特币矿工的收入，当假定电价为每千瓦时0.05美元时，比特币矿工的收入和总电力成本的估计值进行了比较。收入和电力成本之间的差异可以视为矿工营业利润率的简化度量。当块奖励的美元价值增加时，矿工受益；当矿工产生哈希的成本增加时，矿工遭受痛苦。

图3：矿工运营保证金反映了块奖励和电力成本之间的差距

鉴于世界各地矿工面临的电力成本各不相同，更直观的措施可能是每一定量消耗的电力所赚取的美元价值，例如每兆瓦时矿工收入（MWH）。采矿业参与者经常提到与之密切相关的“哈希价格”的概念，这是根据每日矿工收入与网络哈希率的比率计算得出的。尽管这个概念非常相似，但是随着矿工提高效率，哈希价格往往会下降。因此，相对于电力消耗而言，矿工收入可能会更准确地反映矿工经济状况随着时间的流逝而变化。图4显示了比特币矿工每天每天的收入。在过去两年中，尽管2024年减半，但在过去的两年中，这种估计值仍然大致稳定。

图4：在过去两年中，每兆瓦小时的矿工收入大致稳定

投资比特币矿业公司

投资于公开上市的采矿公司的股票可以通过证券市场参与比特币经济。比特币矿业公司的业务模型可能变得越来越多样化，但它们都涉及产生哈希价值，矿井并获得块奖励的核心业务。由于电力成本，非电力运营成本和其他因素的差异，获得块奖励的每个采矿公司的实际成本是不同的。在2024年的第三季度，最大的矿业公司生产比特币的平均成本在34,000美元至59,000美元之间（见图5）。本季度比特币的平均价格为61,000美元。

图5：不同的矿业公司产生不同的成本

比特币矿业公司还以不同的方式持有比特币。一些矿业公司将立即清除块奖励，有些将保留块奖励，有些甚至会在公开市场上购买更多的比特币。自然，当比特币价格变化时，资产负债表政策的差异可能会对上市矿业公司的财务业绩产生重大影响（见图6）。话虽如此，许多因素将影响单个矿业公司的风险概况。资产负债表上比特币持有相对较高的矿业公司不一定比清算块奖励的采矿公司更具风险。

图6：一些矿业公司在资产负债表上持有比特币

最近，比特币矿业公司已开始从事人工智能和高性能计算（HPC）等领域，对数据中心基础设施的需求迅速增长。例如，高盛研究估计，在2023年至2030年之间，数据中心的电力需求（不包括加密货币相关的部分）可能会增加160％。比特币矿业公司在提供AI/HP计算市场方面可能具有竞争优势，因为它们可以使用低成本的电力和相关的基础设施。 2024年初，核心科学公司（Core Scientific）是一家具有第三大市场价值的矿业公司，宣布与专门的人工智能基础设施服务提供商Coreweave签订了长期合同。自2024年6月与Coreweave达成核心科学协议以来，其他几家上市的矿业公司还采取了措施将其业务扩展到人工智能/高性能计算领域。

比特币采矿和可持续性

比特币开采消耗了实际的经济资源 - 电力，以创建分散的数字安全性。比特币作为数字货币系统的成功意味着采矿现在消耗了大量电力。比特币是一种独特的能源消费者，使用了相当一部分清洁能源资源。灰度研究认为，随着时间的推移，采矿可能会对绿色能源过渡做出积极的贡献。

根据硬币指标，我们估计比特币网络的功耗速率约为175 Terawatt小时（TWH，注：1TWH = 100万千瓦时）。这与剑桥替代金融中心的估计值相当（见图7）。根据2023年的数据（最新一年），比特币的能源消耗占全球总消耗总量的0.2％（考虑到传输过程中的功率损失）。根据剑桥替代金融中心的说法，数据中心每年消耗约200吨的电力，并且由于使用人工智能模型，数据中心的能源消耗预计将增加。

图7：比特币采矿消耗创造数字安全的能力

与典型的住宅或商业用户相比，比特币是独特的能源消费者。比特币采矿是模块化的，移动的，不受限制的，可中断的，并且对电价变化高度敏感。因此，矿工通常可以在具有低成本清洁能源资源的地方运作。据估计，比特币矿业行业使用的电力的约50％ - 60％来自可持续能源（包括核能）。在美国和全球，可持续能源约占发电的40％。使用2023年的数据并假设可持续能源占比特币消耗的50％ - 60％，我们估计比特币采矿占全球二氧化碳排放量的0.2％ - 0.3％。

Grayscale Research认为，比特币采矿将有助于在未来几年内加速可再生能源生产的应用。由于其独特的属性，比特币开采激发了对可再生能源基础设施开发的投资，尤其是在与主要人口中心没有传输线的地区。比特币采矿还可以帮助稳定电网需求，这是由于消费模式和天气原因而波动的，就像在德克萨斯州电力可靠性委员会系统中一样。此外，诸如可持续比特币协议之类的初创公司已经创建了市场机制，以激励清洁能源的使用并减少甲烷排放。解决甲烷排放可能成为比特币矿工为实现环境保护目标做出贡献的特别重要方法。同样，像Crusoe Energy这样的公司开发了使用过量汽油而不是排放的方法，这些产品将汽油转化为电力并将其提供给比特币矿工。

在未来几年中，技术应用的增长将从数字资产，人工智能和其他行业对电力产生巨大的需求。 Grayscale认为，比特币有助于全球电力基础设施的健康运作，并且与许多其他行业相比，在加速向可再生能源的过渡方面具有独特的优势。