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比特币挖矿的行业拐点与经济周期,矿场猎手

来源:http://www.tessiz.com 作者:澳门威斯尼人平台登陆 时间:2019-11-22 03:13

北京时间12日早间CNBC称,座落在西雅图以东仅三个小时车程的小镇Wenatchee正成为美国比特币“挖矿”的中心。

澳门威斯尼人平台登陆 1图片来源:Cointelegraph

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译者按: Politico杂志的美国记者Paul Roberts深度走访了美国西北部的华盛顿州,揭开了一个因比特币挖矿而改变命运的小镇图景。 链视界将连续五天为各位带来这篇纪实报道的中文版本。

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​近日,在外国网站99bitcoins的比特币死亡名单中,比特币被宣告第 300 次死亡。这次讣告来自于 5 月 30 日福布斯的文章,作者Frances Coppola认为比特币对电力的需求是其“致命弱点”

矿业将迎来新的转折,变为向其他领域提供基础算力的产业。

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目前这个小镇已吸引了12家美国最大的比特币和加密货币“矿商”,当地电力公司的老板史蒂夫-莱特表示,自去年12月比特币价格飙升以来,又有75家矿商申请到这里落户。

在早期,用普通笔记本电脑就能开采比特币。但是当挖矿模式变成大型矿场时,比特币迫切需要大量便宜的电力供应。如果没有充足的电力,比特币挖矿就无法继续;如果不能继续挖矿,比特币就会“死亡”。

分析师 | 小派克

华盛顿州东韦纳奇市 - Lauren Miehe把手放在车轮上,眼睛看着冬日的太阳,他一边开着路虎驰骋,一边告诉我他是如何在2013年慧眼识金发现这里适合建造比特币矿场的,当时他还是只是名来自西雅图的新技术人员,就发现了这个沉睡的农村社区。

马拉齐-萨尔西多是最早来到这里的比特币“矿工”之一,他在这里运营着3家比特币挖矿公司,每天生产5到7枚比特币。

消耗电力、升级设备,比特币挖矿成本越来越高

编辑 | 郝方舟

当时唯一可看的景点就是哥伦比亚河,我们可以在左边看到几个街区。比特币挖矿消耗了过多的电力,这一切多亏了横跨这条河段的五座水坝,这里距离西雅图以东约三个小时,矿工们可以在这里比美国的其他地方更便宜地购买这种能源。在当地人甚至听到“虚拟货币“或“区块链”这个词之前,Miehe和他的同事们很早就意识到,这个称为中哥伦比亚盆地的半干旱农业地区在美国甚至全世界都是开采比特币的最佳场所。

萨尔西多平均每天耗费7.5兆瓦的电力,足以供应1.1万户家庭。他希望到今年7月能够每天生产50枚比特币,意味着每天将需要42兆瓦的电力。

比特币对电力的迫切需求源于其工作量证明机制。比特币矿工需要解决“复杂的数学难题”,从而获得验证交易区块的权利,并要求获得12.5个新比特币的矿工奖励和交易费用。

出品 | Odaily星球日报研究院

勘探诀窍无非就是找到一个可以让所有廉价电源工作的地方。你需要一个现成的建筑物,因为在那些日子里,当初比特币不值钱的时候,没有人能够负担新的东西。您需要有数百台高速计算机服务器的空间,而且还需要重型冷却系统,以防止它们融化,因为它们消耗了比特币所需的数万亿计算量。最重要的是,您需要一个可以处理大量电力的地点- 可能是四分之一兆瓦,甚至是半兆瓦,这些都足够几百个家庭使用。

这就是他为什么会选择在Wenatchee挖矿:这里的电价极其便宜,每千瓦时只有2到3美分。原因?哥伦比亚河上一系列的水坝提供了充足的水力发电能力。

根据POW机制,在没有任何线索和逻辑的状况下,比特币矿工需要通过大量尝试计算来寻找正确的哈希值。矿工们每秒进行的猜测次数越多,就越有可能成功。

摘要:熊市持续压缩着加密货币市场各环节的利润空间,扮演加密货币生产者角色的矿业也不例外。以占加密货币半壁江山的比特币为例,其 2019 年 2 月的整体挖矿收入仅为 1.90 亿美元,比年初下降 10%。

最好的采矿地点是旧水果仓库,这个盆地以盛产苹果和发电著名。38岁身材高大的Miehe将继续在这里建立一连串的矿场,并尝试寻找其他的解决方案。他会漫游在街道和后面的道路上,巡视那些早就搬走的企业,比如一个老机械车间。一家关闭的便利店。或者这样:Miehe减慢了路虎的速度,手指向了一家Taco Bell 餐馆旁边一个关闭的洗车房。他说这里就是个好地方。在周围有水泵和加热器的情况下,“可能有不少的电力分布在离这里不远的地方,”Miehe告诉我。 “这里是个能开矿的地方。”

当然,吸引比特币矿工们的不仅是便宜的电力。这里凉爽的气候也有助于将服务器维持在合适的温度。此外,对于一个小镇来说,Wenatchee的网络容量可以说非常之大。

他们不一定需要具备分析和解决问题的能力,只需要一台运算速度非常快的电脑以及无限使用的电力能源。

即便如此,企业化运作的矿业公司仍然保持着高盈利。据 Diar research,“大矿工”在 2018 年 10 月的利润率维持在 59%。与“大矿工”形成对比的是,“个人矿工”从 2018 年 9 月开始便“无利可挖”。

这些天,Miehe说,一个刻板的矿工不屑于去察看这样的场所。比特币的价格飙升已经吸引了全球数以千计的新玩家,这个加密货币核心算法变得越来越复杂。生成一个比特币比以前需要更多的服务器,并且需要更强大的功能。今天,Miehe说,一个半兆瓦的矿场根本不是庞然大物。现在涌入山谷的商业矿工正在建设拥有数万台服务器和电力负载高达30兆瓦的矿场,这些足够为邻近的13000个家庭提供电力。而在加密货币挖矿的军备竞赛中,即使这些行动很快也会被视为小儿科。他知道该流域的大型矿场都有华尔街,欧洲和亚洲的投资者支持,他们的勘探战略就是“用支票砸”。

莱特表示:“我们不仅有低成本的电力,而且有非常好的网络连接。人们将这两个因素放在一起,认为这是‘比特币的机会’。”

通常,开采区块所需的每秒猜测次数被称为“哈希率”。哈希率随着挖矿难度的增加而增加。为了在难度增加时保持哈希率,矿工们需要更快的计算设备。因此,比特币价格的上涨创造了一个“军备竞赛”。

从上图,我们发现比特币挖矿的规模效应已逐渐显现:有雄厚资源的大矿工拥有更强的盈利能力,处在盈亏平衡边缘的小矿工或是撤出或是抱团。

澳门威斯尼人平台登陆,这些年来,很少有居民真正知道他们的地区对矿工们的吸引力,后者主要是将他们矿机悄然地藏在仓库和地下室里。但那些日子已经过去了。在过去的两年里,特别是在2017年,当一个比特币的价格从1,000美元跳到超过19,000美元时,该地区已经有了一个新兴城市的氛围。在中哥伦比亚盆地的奇兰(Chelan),道格拉斯(Douglas)和格兰特(Grant)等小镇, 果园和农田夹杂着各种规模的矿场此起彼伏,从工业规模的厂房到重新利用的仓库,再到货柜甚至后院的棚屋都被利用起来。这些外人急于把盆地的电能变成加密货币,今年冬天,几个想以后成为矿主的亚洲人将他们的私人飞机开到当地机场,租了一辆汽车去当地的一座水坝,据一位公用事业官员称,他们很有礼貌地告知工作人员,“我们希望见到水坝管理员,因为我们想购买一些电。”

尽管电价便宜,但萨尔西多表示,他每月的电费账单仍然超过10万美元。但对他来说,这一代价是值得的。他表示:“我们开采比特币,因为比特币区块链正在成为未来的无现金点对点支付结算系统。”

矿工们必须不断更新挖矿装备,否则就会落后。现在,开采比特币需要配备专用集成电路的挖矿设备,而这些设备并不便宜。

在现象背后,比特币经济体系有自己的周期性。随大量矿工因无利可图退场,全网算力下降,计算难度减小,挖矿成本变低,盈利空间增大,继而又吸引新的算力入场……如此循环,直至挖出最后一聪比特币。 挖矿的本质是什么?产业链上各环节是如何传递价值的?它们遵循着什么样的核心逻辑?影响挖矿收益的关键因素有哪些?市场正处于哪个阶段?比特币还能挖多久?

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澳门威斯尼人平台登陆 6 2018年3月19日,位于魁北克圣亚森特的Bitfarms正在开采比特币。来源:LARS HAGBERG /法新社/盖蒂图片社

目录

 河流穿过小镇| 哥伦比亚河上的水电大坝生产着美国最便宜的电力,它已经引发了比特币和其他加密货币的开采热潮,正在改变西雅图以东三个小时的中哥伦比亚盆地。

与所有硬件密集型企业一样,拥有最多资金的矿工更拥有优势。因此,矿工们开始合作共享资源并从规模经济中获益,从而获得市场份额。比特币矿业现在由三大矿池占据主导地位,共占哈希算力总量的55%。

一、比特币挖矿的基本原理

中哥伦比亚盆地不是加密货币与电力和房地产行业相冲突的唯一地点。在中国,委内瑞拉和冰岛等地,便宜的土地和更便宜的电力造就了繁荣的挖矿行业。但是,由于其早期的启动,该盆地已成为最大的繁荣地区之一。据估计,到2018年底,这里的矿工可能占到全球所有比特币开采量的15%至30%,其他加密货币(如以太坊和莱特币)的份额也令人吃惊。与任何新兴城镇一样,这一成功也造成了紧张局势。矿工和当地人之间,破产和贿赂企图,诉讼时有发生,甚至在当地公用事业机构和一群地下矿工之间也发生了激烈的明争暗斗,这些雇员在地下室和车库建立了他们的服务器,并最大限度地利用当地电网。

对于矿工们而言,最大的成本是电力。如果比特币价格进一步上涨,电力消耗也将增加。矿工们为了获得奖励会努力挖矿,但是“难度调整”规则会使得哈希值更长并且更难猜测,也就会增加用电量,从而增加比特币挖矿成本。

二、影响比特币挖矿的三大因素

更广泛地说,该地区最大的自然资源之一的水力发电正在被一个五年前几乎不存在的行业所吸引,它被经常嘲笑为下一个破灭的互联网泡沫,或者是本世纪的荷兰郁金香泡沫,或者像纽约时报专栏作家保罗·克鲁格曼(Paul Krugman)在1月份所说的那样,这就是一个庞氏骗局。事实上,即使Miehe正在展示他的勘探能力,比特币的价格已经触底了,它在最近几天触及5,900美元,对虚拟货币的未来广泛存疑。

目前,大约80%的比特币挖矿在中国完成。冰岛、日本、格鲁吉亚、捷克共和国、印度、美国部分地区、委内瑞拉等地方也有所增长。实际上,任何拥有便宜和充足电力的地方都会具有优势。

2.1 算力

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根据比特币能源消耗指数(Bitcoin Energy Consumption Index),全球比特币挖矿耗电量几乎与捷克共和国一样多。然而,目前比特币每秒处理约2.5笔交易。“工作量证明(Proof of Work)”可能称为“电力浪费证明(Proof of [Electricity] Waste)”更合适。

2.2 算力难度

即使加密货币爱好者涌入该地区,许多当地人仍然对比特币繁荣对该地区经济意味着什么持怀疑态度。 这里是韦纳奇市中心的一家批发商店。 

付钱就能购买电力?事情并不是那么简单

2.3 比特币价格

本地加密货币爱好者仍然认为,不仅加密货币会使他们个人非常富有,而且这个以前偏僻的地区真正有望成为即将到来的技术革命的中心- 也许是其唯一的中心 - 而有酬工作和技术推动的繁荣通常只会流向像西雅图和旧金山这样镀金的“知识”中心。 2014年进入比特币行业的当地建筑承包商Malachi Salcido现在是该盆地最大的虚拟货币活动参与者。 他告诉我,这个盆地“正在构建一个全世界都要使用的平台”。

比特币矿工们似乎认为,只要他们付钱,公共电网就有义务提供其所需的电力能源,但现实情况并不是这样的。

2.4 算力、算力难度、价格之间的反馈周期

这两种矛盾的说法都在中哥伦比亚盆地的社区流传,居民们发现自己焦急地试图回答一个问题,即对于我们大多数人来说,这只是一个有趣的抽象问题:比特币到底是不是真的?

实际上,一些政府开始限制比特币矿商使用公共电网。2018年1月,据路透报道,中国央行要求地方政府通过限制电力供应来遏制比特币采矿行为。中国《财新》杂志称,当地监管机构将“采取行动确保比特币矿商不再享受电价、税收或土地使用优惠政策。”

三、比特币挖矿主要成本——电力价格

作者:Paul Roberts

在美国,地方当局越来越关注比特币挖矿对普通用户的影响。因为比特币挖矿的耗电量超出其供电能力,纽约州普拉茨堡市被迫购买更昂贵的电力,于是该城市3月份决定禁止新的加密货币商业开采业务。随后,华盛顿州奇兰县也叫停了挖矿业务。

3.1 电力产业关系与采购渠道

链视界:区块链创业综合服务平台

与此同时,人们越来越关注比特币挖矿带来的环境成本。2月份,意大利国有电力供应商出于环保原因拒绝向比特币矿商供应电力,认为“密集使用能源进行加密货币采矿是不可持续的做法,不符合公司追求的低碳化和可持续发展商业模式”。

3.2 最低电价浮动空间

链视界:区块链媒体平台

目前,魁北克水电公司等部分电力供应商已经采取配给电力供应模式,只为符合其筛选标准的矿商提供电力。

四、比特币挖矿硬件基础——矿机

链视界,以推动区块链行业发展为目的,集媒体、社区、咨询、培训、基金为一体的区 块链创业平台。

通常,公共能源供应商会考虑社会和政治优先性,不愿意以牺牲社区利益为代价来支持比特币挖矿业务。

4.1 矿工视角:矿机性价比

即使是私营电力供应商,也需要政府许可才可以供电,并且接受政府的监管。他们同样面临国内市场的压力,需要降低普通家庭和企业用电价格,减少电力生产过程中的碳排量。对于他们而言,为比特币矿工提供电力可能不具有商业意义。

4.2 厂商视角:矿机的定价法则

自主开发电力能源?最大阻碍是土地

五、当前主流挖矿方式——矿池

随着矿工们越来越渴望廉价的电力资源,一些人甚至试图盗窃电力。2018年4月,中国天津警方在收到当地电网运营商的异常用电报告后,查获了600台比特币矿机和其他设备。《南华早报》表示:“经调查发现,一个可疑用户的电表接线盒被短接,这是避免计费的一种典型方法。”

5.1 矿池的运行规则

此外,虽然规模较小,设备劫持变得很普遍,例如,有比特币矿工尝试通过“借用”Coppola的电脑CPU容量来盗用当地电力,但是被电脑防火墙拦截了。

5.2 挖矿收益结算模式

那么,为什么矿工不选择自己开发电力能源呢?有些人开始这样做,但并不容易:建造新水电站的时间长,比特币矿工需要尽快使用电力,而更大的阻碍是土地。

5.3 矿池的分类

比特币挖矿业务需要大量电力,而开发电力所需的煤矿、太阳能和发电厂都需要大面积的土地。但是,任何地方的土地使用权都受到政府的管制。政府准备将更多土地提供给加密货币矿工用于发电吗?似乎不可能。

5.4 矿池算力分布

随着比特币对电力需求的增长,比特币矿工能够获得的低价电力供应会越来越少。可是,比特币矿工们似乎低估了他们的用电量,以及挖矿对普通人、普通企业和地球构成的威胁。

六、比特币产业链概览

他们表示:比特币能源消耗指数等网站夸大了挖矿的用电量;比特币挖矿并不比传统金融业务成本更高;挖矿只是使用其他用户的剩余电力。不管怎样,比特币挖矿业是能为当地带来繁荣的有利活动。

七、比特币挖矿所处的阶段

遗憾的是,没有证据可以支持他们的主张,“挖矿只是使用剩余电力”的说法实际上是不准确的。

八、参考及感谢

但即使比特币矿工的主张是对的,比特币仍然完全依赖于政府的电力供应。它不是像比特币支持者声称的那样不受到政府权力影响。比特币对电力的需求是它的致命弱点。

一、比特币挖矿的基本原理

编者按:本文来自36氪战略合作区块链媒体“Odaily星球日报”(公众号ID:o-daily,APP下载)

比特币是一个点对点的电子现金系统,每笔交易记录分布存储于整个网络中,而非传统的唯一的中央数据库。

为保证所有参与节点拥有一致的交易记录,比特币系统规定竞争记账。具体规则如下:

  1. 竞争者通过 SHA-256 运算,在一堆随机数中找到符合要求的数值。谁的算力大、运算速度快,谁就有更大概率先找出“答案”。

  2. 比特币系统平均每 10 分钟将交易数据分组。先找到“答案”的竞争者获得记账权,同时获得比特币作为奖励。系统会根据全网算力调整挖矿难度,保证平均每 10 分钟出一个块。

  3. 挖矿难度每 2016 个区块调整一次。区块高度为 2016 整数倍的区块,即系统调整挖矿难度时所对应的区块。

4. 比特币挖矿的收入包括区块奖励和交易手续费。区块奖励最初为50个BTC,系统规定,每 21 万个区块,出块奖励减少一半,直到少至比特币最小单位 1 聪。因此,2012 年后区块奖励调整为 25 个 BTC,2016 年为12.5 个,下次减半将在 2020 年。

5. 交易手续费,由转账者支付给矿工,用于奖励后者提供足够的算力以保证网络系统安全。交易手续费一般在当天区块奖励的 0.5%-2% 之间浮动。由于区块奖励每 4 年减半,交易手续费将逐渐成为矿工的主要收入。比特币预计在 2140 年被全部挖出,届时挖矿收益等于交易手续费。

6. 每笔交易的手续费取决于该笔交易的大小。当网络拥堵时,更多人在同一时段提交记账需求,用户可通过提高手续费来激励矿工优先打包,以缩短交易确认时间。比如,2017 年末比特币交易量暴涨,平均手续费一度高达 40 美元/笔,矿工手续费高达当月区块奖励的 30%。

7. 交易大小同时也跟转入转出的数额大小有关,即交易数额越大,手续费/千字节越高。

二、影响比特币挖矿的三大因素

算力、算力难度和比特币价格是影响挖矿成本及收入的关键因素。关注这三个指标,并理解它们之间的关系,将有助于判断市场趋势。

2.1 算力

算力,指每秒计算哈希值的次数,用于衡量矿工的计算能力。算力越高,挖到区块的概率越大。

比较直观的是,算力的常用单位,已从最初的每秒哈希值变成 KH/s 、MH / s 、GH/s、TH/s (万亿hash)、PH/s (千万亿hash/s)、EH/s (百亿亿hash/s)。

目前,比特币的全网算力已达 47 EH/s 。这意味着对采矿硬件的算力和电力支出要求较高。比特币网络算力一旦超过 500 EH/s ,将带领硬件的处理能力迈入 zetahash 时代。

总的来说,挖矿方式和硬件设备的迭代推动了比特币网络算力增长和挖矿成本的攀升,算力增长和价格的上涨又倒逼前者不断进化。回顾历史,比特币挖矿经历了 CPU GPU FPGA ASIC 矿池的发展过程。

ASIC 矿机芯片是矿机的核心,也是整台设备的关键。ASIC 矿机芯片的出现使 ASIC 矿机开始大面积应用,除了最初的蝴蝶实验室之外,出现十几家不同的公司提供定制的 ASIC 矿机,同时出现矿机托管模式。如今全球算力的增长可以说直接归功于 ASIC 矿机的应用。

2.2 算力难度

比特币挖矿算力难度,是对挖矿困难程度的度量,挖矿难度越大,挖出区块就越困难。比特币系统通过调整区块头中的难度目标值来控制挖出区块所需平均时间。

Target 是个长度为 256 比特的字符串,换句话说 Target 约有 2^256 种可能的取值。

调整 Difficulty 就是调整 Target 在整个输出空间的占比, Difficulty 越高,Target 越小。举例说明:挖矿就如射击,所有射出去的子弹都会落在一个很大的靶子上。Target 就是这个大靶子上圈出一个范围,范围越小,被射中的难度就越高。调节 Target,就是调节这个圈在整个靶子上的占比。

另外,难度目标上调和下调的范围都有 4 倍的限制。举例说明:假设上一个难度目标调整周期内的 2016 个区块,由于算力暴涨,只用 7 天就全部挖出来了,通过难度目标调整,将难度目标缩小一倍,可以将平均出块时间维持在 10 分钟左右,但如果算力暴涨,前 2016 个区块全部挖出只用了 1 天,那么难度目标最小只能调整为原来的四分之一。

2.3 比特币价格

很多人将比特币比作数字黄金,除了它有限的供应量类似黄金外,其价格也同黄金一样受供需关系的影响。

我们认为,算力大小和挖矿难度决定了比特币的供应部分,而对比特币的认知、受欢迎程度、各国政策等决定了比特币的需求部分。

如果需求部分高且供应不满足,则会导致比特币价格飙升,由于比特币数量有限,因此供应量有限,在大众看好比特币的前提下,价格会持续上涨。但具体影响比特币价格的因素主要有以下几点:

社区共识

信任因素在加密货币环境中起着至关重要的作用,比特币社区开发者的共识是导致价格波动的重要影响因素。可以通过关注、研究比特币论坛来与社区的想法保持同步,这有助于了解价格走向。

技术更新

技术创新也会影响比特币的价格。比如隔离见证、闪电网络方案的推行将提高比特币系统的转账效率。

各国政策的政策

因为比特币不受任何政府的监管,因此反而成为了政府努力监管的对象。只要有关于数字货币监管的官方声明,比特币价格就会波动。例如,日本自2017年4月起,加密货币被视为合法付款,有几家商店开始接受比特币,因此引发了比特币价格上涨。

“巨鲸”活动

有时价格波动的背后是因为有资金充足的持有者,又称巨鲸。这些巨鲸规模大、数量小,他们的行动会影响比特币价格的涨跌,但可以通过跟踪他们的行动来做预防措施。

安全事件

如黑客入侵交易所会打击用户对加密货币的信心,导致价格暴跌。

舆论影响

大众传媒对加密行业的态度影响着潜在投资者和商家。比如有关比特币的炒作有可能导致价格飙升,而负面新闻则会导致价格下降。

2.4 算力、算力难度、价格之间的反馈周期

因为比特币系统的自我调节机制和市场经济规律,算力、算力难度和价格之间存在一个反馈周期。

在基础设施保持不变的前提下,比特币价格越高,挖矿的吸引力越强,全网算力增多,矿工竞争愈加激烈,挖矿难度变高,同时成本变高,挖矿变得不再有利可图,小矿工退出或被兼并。

随之全网算力下降,挖矿难度也跟着下降,此时已退出市场的矿工有抛售倾向,比特币价格随之下降。由于难度变小,挖矿利润增多,挖矿的吸引力重新变大,新矿工加入,竞争回归激烈,以此循环。

从图 9 可以看出,算力曲线和难度曲线的走势基本一致,算力越大难度越大。2018 年比特币价格下跌,但是加入挖矿的算力增多,导致难度增多。

我们可以借助“算力难度/价格”这一指标,来比较“收入因素”和“成本因素”变动的幅度,进而判断挖矿的盈利空间。

图 9 中,当 2018 年价格下降、算力和难度都增长时,“难度/价格”曲线呈上升趋势,2018 年 12 月有部分算力在高成本的逼迫下撤出,全网算力下降,挖矿难度下降,比特币价格也下降。反而使“难度/价格”曲线下降,挖矿利润增长。

长期来看,“难度/价格“曲线整体走高。但短期来看,2017 年这条线整体下降,说明 2017 年价格增长速度超过算力难度的增长速度,迎来矿工繁荣。而 2018 年走势掉头向上,算力难度增长速度远超比特币价格增长速度,迎来矿工衰退。值得注意的是,在 2018 年年初之前,这个系数总是低于 0.5。从 2018 年 9 月份开始,系数开始大于 1,直到 12 月到达顶峰,迎来矿业最糟糕的时刻,即矿难。从 2018 年 12 月到 2019 年年末,此系数下降,比特币挖矿重新变得有有利可图,矿工重新加入挖矿。

三、比特币挖矿主要成本——电力价格

比特币采矿需要输出大量的算力,而算力需要机器和电力来运维,因此我们可以把比特币看做一种由电力能源转换成的数字产品。因此,机器和电力价格实际上构成比特币开采的主要成本,当然除此之外,还有基建等固定成本。

其中基建等固定成本,分摊到每台机器上面大概每台矿机 700 元-800 元;矿机则属于一次性投入,只要找到市场上“性价比”最高矿机就行;而电力价格是最大的可变成本,也因此成为影响比特币采矿的主要因素。

根据彭博 BNEF 数据,比特币 78% 的算力来自中国,因此中国电价的浮动空间、采购渠道和相关政策是比特币矿工需要重点关注的对象。

3.1 电力产业关系与采购渠道

从生产流程角度将电力生产分为五个环节,但是从整个电力行业来说,普遍认为电力系统分为四个环节,即发、输、配、售。发电就是由发电厂发出电能,输电是长距离的输送电力,配电是直接与用户相连并向用户分配电能的环节,售电顾名思义就是你要买电我把电卖给你。

这四个环节构成了庞大的电力系统,发电环节在发电厂中完成,其余三个环节都需要依托电网,最终将电能送到用户手中。

电力采购渠道包括,发电厂、电网公司、售电公司、以及售电中介。

需要注意的是,发电场直供电交易的对象是年用电量 1000 万千瓦时的大用户和售电公司及电网。而售电公司交易的对象是一千万以下的用户和不自主选择发电企业的大用户。两者的用户不同,竞价也有根本区别。

以蚂蚁 S9j 型号的矿机粗略计算,年度用电 1000 万千瓦时需要 850 台矿机规模的矿场,因此矿场规模大于 850 台以上的矿场理论上都能从发电厂直接购电。但是直接购电竞争激烈且涉及政府关系,因此政府资源是非常重要的因素。

3.2 最低电价浮动空间

对于矿工来说,最关心的问题莫过于如何找到最便宜的电价。知道最低电价的浮动空间就可以知道挖矿利润空间。

电力价格因不同的发电模式而有很大差异,但中国电力主要是煤炭发电和水力发电,其中煤电是主要的电力输出,2018 年市场交易电量 10459 亿千瓦时,占市场总销量 76%,水电 2056 亿千瓦时,占市场总销量 15%。且水电主要在丰水期发电,输出电力小且不持续,但因为发电成本低因而更便宜。

发电产业又因涉及多个环节,因而形成不同的电价,如上网电价、输电电价、配电电价、售电电价。其中上网电价是指电网购买发电厂的电力价格;输电电价和配电电价是指运输到各大变电站的时候因为损耗而增加了单价的电价;售电电价就是指从售电公司买到的电力价格。

上网电价销售电价,所以矿工主要关注的是上网电价。

在比特币挖矿产业链中,大多数矿工会将矿机托管在大矿工那里,因此除了上网电价之外,还有托管电价。下面我们将分析上网电价和托管电价的最低电价浮动空间。

上网电价:

据公开资料,煤电的上网电价一般在每度 0.27 元-0.47 元,水电的上网电价一般在0.2 元-0.4 元。

另外,就火电而言,还有一种“坑口电”,即煤炭从矿场采出后直接投入到旁边的电场进行发电,坑口电价边际成本低,上网电价相当于水电价格。经调查,坑口电的成本电价一般在每度 0.16 元-0.18 元,上网电价在每度 0.26 元-0.28 元。

坑口电站主要分布在煤炭资源丰富的地区,如内蒙古、山西。以内蒙为例,蒙东地区在 2014 年开始组织电力直接交易,目前大用户准入条件要求电压等级在 10 千伏以上,年用电量门槛为 1 亿千瓦时,交易已相对成熟,加上政府给予补贴丰厚,可以 0.06 元的电价,且不对售电公司开放。

仍以蚂蚁 S9j 型号矿机粗略计算,9000 台矿机以上的规模才能在蒙东地区的坑口发电站旁边建厂,除此之外还需要相应的政府资源。

蒙西地区已开展电力交易近 8 年, 2017 年大用户准入条件要求用户年用电量 1000 万千瓦时以上,且均由政府出面达成用户与发电厂间撮合交易,同样未放开售电公司进入市场。仍以蚂蚁 S9j 型号矿机粗略计算,大约 850 台矿机以上规模的矿场就能在蒙西地区建厂,政府资源同样成为核心竞争力。

综合以上情况,矿场能拿到的火电最低价格浮动空间为每度 0.06 元-0.47 元。

而水电站成本电价为每度点 0.04-0.09 元,而部分国电不收的水电销售价格可低至每度 0.12 元,即水电最低价格浮动空间为 0.12-0.4 元,但需要考虑法律风险及电力稳定性。

托管电价

托管电价即矿工把矿机托管在矿场时,和矿场主签订的合同价,托管电价根据比特币价格而变动,比特币价格降低,电价升高,比特币价格升高,电价降低,但总之不会低于上网电价。当比特币价格降到边际成本,电价会涨到关机电价,目前平均在每度电 0.38 元。

实际上,每年追赶丰水期的矿工都是出于比特币挖矿成本边缘的小矿工,找到坑口电价的大矿工处于持续的盈利状态,因此电力资源是大矿工的核心竞争力。 四、比特币挖矿硬件基础——矿机

上文,我们介绍除了电力价格,比特币挖矿成本中还包含矿机投入。矿机既符合工业部件的基础逻辑,又因和加密货币市场强相关而多了金融属性,我们将以市面上主流的 ASIC 矿机为例展开介绍。

4.1 矿工视角:矿机性价比 4.2 厂商视角:矿机的定价法则

随着比特币价格上升,拉动矿机需求,上游矿机供应商在寡头垄断的情况下,对矿机有绝对的定价权,矿机价格也水涨船高。2018 年年初,蚂蚁矿机 S9 在华强北一度卖出 30000 元的期货单价。那么,矿机究竟该如何定价?

根据国盛证券研究所的模型:当期矿机价格 P =固定回本周期 D × 当期挖矿日收益。即当期矿机价格与当期挖矿日收益呈正比关系。

根据以上公式和线性回归结果,国盛证券认为可以得出矿机供应商的定价策略:固定回本周期为 180 天左右,根据当期的挖矿收入动态地调整矿机价格。

值得注意的是,这样的定价策略基于未来的日挖矿收益维持不变的假设之上,才可以保证回本周期为 180 天。若未来币价上涨导致日挖矿收益增加,则实际回本周期变短,反之则变长。

另外,矿机实际计算静态回本周期时往往与 180 天有偏差,主要由于:

矿机价格调整相对挖矿收益和比特币价格变动较为低频,致使静态回本周期发生偏离。因此,同款矿机在一个月内可能发出三批货,所以一个月内调整三次价格。

矿机供应商在实际定价时,也会考虑到未来挖矿收益的预期变化。尤其在行情上扬的情况下,会对未来挖矿收益作乐观判断,从而提高矿机价格,导致静态回本周期变长。

矿机供应商在挖矿收益下降的情况下,不愿压缩自身利润空间。价格下调幅度小于挖矿收益下降幅度时,静态回本周期变长。

将以上观点进一步提炼,即矿机可以看作比特币价格的“看涨期权”。矿工买入矿机的时候,以确定的代价获得了未来数量相对确定的比特币,而矿工购买矿机的动力来源于其预测未来比特币价格将高于现在,相当于未来以低于市场的价格购买比特币,从而获得超额收益。

五、当前主流挖矿方式——矿池

随着算力增加,挖到比特币的概率越来越小,目前全网算力已经达到 47Eh/s,为了追求持续稳定的收益,矿池已经成为目前主流的挖矿方式。简单来说,矿池就是算力的集合,大家把算力集中到矿池,能挖到区块的概率就会大大增加,然后把收益根据每个人的算力占比去分配。矿池的核心工作是给矿工分配任务,统计工作量并分发收益。和 Solo 模式相比,矿工收益的期望值没有变,但收益更加持续稳定。

5.1 矿池的运行规则

我们将通过一些基本概念介绍矿池是如何运作的:

矿池协议:

“矿池”通过一种专有的协议,来协调成百上千个矿工。矿工在建立矿池账号后,设置他们的矿机连接到矿池服务器。矿机在线上运行挖矿时,需要保持和矿池服务器的连接,和其他矿工同步工作。常用协议包括:Stratum GetBlockTemplate和已经过时了 GetWork。

矿池中的矿工:

按照算力贡献份额来赚取相对稳定的奖励。

矿池管理员:

收取一定比例的手续费,矿池管理员也可以作为 Solo 矿工参与算力贡献。

矿池准入条件:

矿池对所有矿工开放。矿池中的某一个矿工成功挖矿之后,出块奖励支付到矿池的固定比特币钱包地址。奖励不属于挖到矿的矿工,而属于整个矿池。

奖励分配机制:

矿池会设置一个奖励分配的“阈值”,这个阈值是针对每次计算的 TargetHash 值的难度目标,通常不到比特币网络难度的 1/1000。比如,全网的挖矿难度为开头连续 10 个 0 的 Hash 值,矿池设置的难度阈值为开头连续 7 个 0 的Hash 难度;矿池中的某一个矿工成功挖到矿后,那些成功进行 Hash 计算并且达标矿池难度阈值的矿工可以分享到奖励。

奖励的分配,并不是挖到一个矿之后,立即分配的,而是当挖矿奖励累积到矿池设定的一定量之后,进行一次奖励的分配,或者按照固定时间进行结算。

矿池的幸运值:

比特币挖矿本质上是概率性的,出块速度时快时慢,幸运值在理论值矿池爆块存在一定概率因素,爆块速度时快时慢;幸运值在理论值 100% 上下浮动,当幸运值高时,矿池的收益会增大,反之减小,但这只会影响选择 PPLNS 收益模式的用户。

5.2 挖矿收益结算模式

市场上存在多种收益结算模式,主流挖矿模式包括:

PPS、PPLNS、PPS+和SOLO 模式。 5.3 矿池的分类

市场上主要有托管矿池和 P2P 矿池,由于 P2P 矿池的效率低,所以这种模式渐渐淡出市场。

5.4 矿池算力分布

矿池算力可分为比特币大陆系和非比特大陆系,BTC.COM、AntPool、BTC.TOP、ViaBTC 均属比特大陆系,占全网算力 46%,其他非比特大陆系占 54%。

去年年初,比特大陆系的矿池占据全网算力 53%,如今已经下降到了 39%,另外,据 Dir 数据,不知名矿工正在改变矿池算力分布。2018 年 12 月,神秘矿工在挖出了比特币网络 22% 的区块,而去年年初这一比例仅为 6%,这一改变使矿池的主导地位下降。目前神秘矿工控制着 BTC22% 以上的算力。

矿池最基本的职能就是将矿工的算力聚集起来一起去挖矿,在技术上的差异很小,现阶段比拼的是算力和服务质量。比特大陆系矿池矿有着矿机价钱优惠、获取矿机的速度快等先天优势;非比特大陆系的矿池则凭借自己的口碑及差异化服务获得矿工的支持,国内以 F2Pool 为代表,国外则以 SlushPool 为代表。

六、比特币产业链概览

至此,我们已经对矿机、矿池行业有了基本的了解,下图将把矿业作为一个产业,描绘出参与方的全貌和环节之间的关系。

七、比特币挖矿所处的阶段

最后,我们要试着回答关于“终局”的问题,即比特币还能挖多久?

有人说比特币交易很像商品,这一点不完全准确。因为当商品停止生产时,商品的交易仍可以进行,但当矿工停止挖矿后,比特币会立即死亡,因为无人验证交易,比特币无法流通,而无法流通的货币是没有价值的,即“死亡螺旋”。这就是说,如果采矿利润降为零,比特币的价值也将归零。

目前,各环节都在为足够多的矿工保留利润空间,以确保比特币系统免受攻击。但当区块奖励完全转为交易手续费后,被抬高的交易手续费将阻止用户使用比特币转账,届时将交易手续费稳定在合理的平衡点将成为新的重点。矿业也会迎来新的转折变为向其他领域提供基础算力的产业,机会会倾向于有电力资源和运营实力的大型企业。

理论上讲这个转折点是 2140 年,但从比特币减半时间表可以看到,2048 年比特币出块奖励不足 0.1 BTC,少于平均交易手续费,届时要么比特币价格涨到足够支撑挖矿成本,要么有更加便宜的电力能源。否则比特币或将真的面临“死亡螺旋“。

另外,根据图 2,从去年 9 月份小矿工开始无利可挖,可以将彼时的价格 7193 美元看做边际价格,目前出块奖励 12.5 BTC,粗略估算 2048 年后若比特币价格无法涨过 125 倍即约 90 万美元,比特币挖矿将变得不再有吸引力。

八、参考和致谢

参考资料:

Bitcoin Developer Reference, Target nBits

How is difficulty calculated?

精通比特币 第 8 章 挖矿与共识

区块链入门|和比特币相关的 10 个数字

什么决定了比特币的价格

电厂、电网、电力公司、供电局、发电集团之间的关系?

发电企业上网竞价与售电企业售电价格的区别?

计算机行业:加密数字货币挖矿市场专题报告

比特币矿石行业深度报告:芯片竞赛新战场,共识缔造新载体

Decrypting Cryptocurrencies: Technology, Applications

And Challenges

比特币全网算力突破每秒 1 Petahash

特别感谢:

矿海学院COO王孝一、 Rawpool CEO David Li 、Rawpool市场总监耿磊、中国地质大学产业经济博士严丹霖、ETM公链CEO Aaron Yuan、比特大陆产品经理杨鑫。

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