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中国科学院清华大学:预计2024年比特币挖矿耗电

淘金网币圈快讯 币圈资源 2021年07月05日

  全球范围内获得广泛认可随着比特币(BTC)在,值可谓水涨船高其所代表的价,58154 美元的 “真金白银”如今 1 BTC 就能兑换成约 。且况,最多只有 2100 万枚这么值钱的比特币理论上,常有限数量非,量资源去 “挖” 这种 “数字黄金”这就吸引了越来越多的个人和团队耗费大。

  类比简单,开采金矿一样这个过程就像,“加密货币矿机” 全年不停歇地进行 “挖矿”众多比特币 “矿工” 或者 “矿场” 通过 ,比特币财富不断获取。

  是但,富密码背后在这一财,耗电量十分惊人比特币矿机的。一项比特币耗电指数显示据剑桥研究人员曾公布的,看作是一个国家如果把比特币,排进全球前 30它的耗电量足以, 121.36 太瓦时(TWh“挖矿” 活动目前年耗电量约为,10 亿度电)1 太瓦时为 ,们的想象超乎人,价格大幅下跌除非比特币,仍将只增不减否则耗电量。

  么那,中国在,行造成的耗电量比特币区块链运,式又是怎样的?关于这个问题以及当前和未来的碳排放模,的专家团队及其合作者对此进行了建模分析来自中国科学院、清华大学地球系统科学系,讯》(Nature Communications)上相关论文已于 4 月 6 日发表在科学期刊《自然通。

  估(来源:Nature Communications图|中国的比特币区块链运营碳排放量与可持续性政策评)

  发现研究,策干预的情况下在没有任何政,耗预计将在 2024 年达到峰值中国境内的比特币区块链年能源消,.59 太瓦时约为 296,050 亿吨的碳排放并相应产生 1.3, 42 个工业部门中名列前十这在国内 182 个城市和。外此,放水平管控政策措施进行了探讨研究人员还对比特币挖矿的碳排。

  年来近,用于某一特定领域或行业的碳排放流量估算基于系统动力学(SD)的模型被广泛应,基础上在这,链碳排放模型(BBCE)研究人员开发了比特币区块,特币网络运营的碳排放水平以评估不同情景下中国比。

  放系统的系统边界和反馈回路他们建立了比特币区块链碳排,碳排放机制的理论框架作为研究比特币区块链,体上大,链挖掘与交易子系统、能耗子系统和碳排放子系统BBCE 模型由三个子系统组成:比特币区块。

  ” 过程中在 “挖矿,到比特币区块链时当区块被正式广播,块并获得奖励的概率为了提高挖出新区,(也称哈希率)进行挖矿矿工们会投入更高的算力,币网络的算力上升这将导致整个比特。耗由网络能耗和平均电价决定由于比特币挖矿过程中的能,特币开采者的动态行为因此会反过来影响比。

  水基能源地区比特币矿商的碳足迹BBCE 模型收集了煤基能源和,业的总体碳排放量评估模型以制定中国整个比特币行。中其,币矿工的利润率和总成本组成变量 GDP 水平由比特,块链的累积生产率反映了比特币区。研究中在这项,P 碳排放量的辅助因素它还作为产生单位 GD,业实施惩罚性碳税提供指导为政策制定者对比特币矿。

  励每四年减半一次比特币区块链奖,币区块链中广播新区块的奖励将为零这意味着到 2140 年在比特。此因,块链的减半机制由于比特币区,会出现周期性上涨比特币的市场价格。后最,本和能源成本通过综合碳成,的利润率和投资策略提供了负反馈比特币开采过程的总成本为矿工。E 模拟中变为负值时当采矿利润在 BBC,的挖矿或迁移到其他地方矿工们会逐步停止在中国。

   模型的基准模拟基于 BBCE,将在 2024 年达到峰值中国比特币行业的年化能耗,59 太瓦时为 296.,拉伯的能源消费总量水平这超过了意大利和沙特阿,碳排放榜单中能排到第 12 位如果放到 2016 年所有国家;应地相,年达到每年 1.3050 亿吨的峰值比特币业务的碳排放量将在 2024 。

  中国在,地级市和 42 个主要工业部门中排名前十比特币矿业的排放量将在国内 182 个,量的 5.41%约占中国发电排放,也将达到 10.77 千克 / 美元该行业的人均 GDP 最大碳排放量。

  比特币区块链能够以相对稳定的方式运行尽管工作量证明(PoW)共识算法使得,比特币矿机不同阵营的军备竞赛持续升级但诱人的财富激励已经导致了基于专业。

  :Nature Communications图|比特币区块链工作证明算法的碳足迹(来源)

  初最,规的中央处理器(CPU)就能挖矿矿工们即使在通用计算机上使用常;后之,PU)也被用来挖矿图形处理单元(G, 更高的功率和算力它提供了比 CPU;前目,集成电路(ASICs)大规模部署市面上为进行哈希运算而优化的专用,大大增加了比特币挖矿的资本支出快速的硬件迭代和激烈的挖矿竞争。

  的增多导致了巨大的能源消耗量比特币挖矿活动的扩大和矿机,尔兰或孟加拉国等中小型国家相当每年的能源消耗水平与丹麦、爱,巨大的碳排放这间接造成了。估计据, 2018 年 6 月 30 日期间在 2016 年 1 月 1 日至,化碳排放可归因于比特币区块链高达 1300 万吨的二氧。

  在中国特别是,造商和廉价的电力供应由于拥有专业的矿机制,程都在中国进行大部分挖矿过,比特币网络的 75% 以上来自中国矿池的算力约占整个。

  的能源消费国之一但作为世界上最大,定》的主要签署国中国是《巴黎协,币圈资源网干预和可行的政策如果没有适当的,活动可能会迅速成为一种压力中国密集的比特币区块链挖矿,碳减排努力干扰中国的。

  模型的子系统构成根据 BBCE ,同阶段实施的三种主要比特币政策研究人员考虑了在比特币挖矿业不,链碳排放的四种情景评估然后制定了比特币区块。

  (BM)中在基准情景,为 100%市场准入假设,特币矿工 / 矿商在中国运营这表明允许所有效率的盈利比。矿商的实际区域统计数据根据比特币矿工 / ,0% 的矿商位于煤炭发电地区研究人员假设基准情景中 4。

  种情况下在其他三,减排的考虑出于节能,序的政策进行了调整对不同比特币开采程。

  而言具体,与交易子系统中在比特币挖掘,准提高了一倍市场准入标,(MA)情景下即在市场准入,工进入中国比特币市场禁止低效率的盈利矿,维护比特币区块链的网络稳定性而政策制定者被迫以高效的方式。

  SR)情景中在场地整治(,矿商搬迁到水力资源丰富的地区说服并建议煤矿发电区的比特币,生的相对较低的能源可用性成本以利用该地区因雨季等因素而产。

  (CT)中在碳税情景,初始值的两倍碳税增加到,排放行为实施更严厉的惩罚以对比特币区块链的高碳。

  述情景利用上,排放流量和能源消耗进行了评估研究人员对比特币区块链的碳, 模拟中对不同政策的碳和能源减排效果进行了评估并在 2014-2030 年期间的 BBCE。

  果是结,何政策干预如果没有任,中国可持续发展努力不可忽视的障碍比特币区块链的碳排放模式将成为。将超过意大利、荷兰、西班牙和捷克等一些发达国家预计中国比特币区块链的年能源消耗和碳排放峰值。预下的基线评估作为最小政策干,块链网络的自然运行结果基准情景模拟比特币区。

   情景下在 BM,中国在,能源消耗将逐渐增长比特币区块链的年,24 年达到峰值并最终在 20,.59 太瓦时为每年 296,持续遵循能源密集型模式这表明比特币行业运营将。T 场景关于 C,排放罚款由于碳,能源需求略有下降比特币行业的最高,37 太瓦时为 217.;而然,情景下的结果表明MA 和 SR ,达到 350.11 Twh 和 319.80 Twh2024 年和 2025 年比特币行业的总能耗将分别。

  之下相比,SR 和 CT 情景中显著减少比特币区块链产生的碳排放在 ,关政策的积极影响这说明了严厉碳相。反相,25 年大幅增加至 1.4071 亿吨MA 情景见证了比特币碳排放量在 20。

  年度模拟结果图|不同情景,ature Communications年化能耗(a)和碳排放量(b)(来源:N)

   模型的情景结果基于 BBCE,景表明基准情,其在中国的盈利能力只要开采比特币保持,源消耗和碳排放将持续增长比特币行业运营产生的能。明竞争机制的正反馈回路这主要是由于工作量证,先进且高能耗的矿机要求比特币矿工拥有,块奖励的概率以增加获得区。外此,流量和长期趋势与之前的几个估计值一致所提出的系统动力学模型所模拟的碳排放,计比特币区块链的碳足迹这些估计值用于精确估。

  员认为研究人,经济和碳排放核算中在中国目前的国民,为碳排放和生产率计算的独立部门比特币区块链的运营并没有被列。行为和设计有针对性的政策增加了难度这给政策制定者监控比特币行业的实际。实上事,要大于众多主流金融交易渠道比特币网络的每笔交易能耗。

  这个问题为了解决,特币行业设立单独的监管账户研究人员建议政策制定者为比,产业在中国的碳排放行为以便更好地管理和控制该。

  景分析通过情,员认为研究人,的能源消耗总量和碳排放方面在限制比特币区块链运营中,政策可能比直观的惩罚措施更有效导致采矿活动能源消费结构变化的。

  模拟期间在整个, GDP 碳排放量大于所有其他情景BM 情景下中国比特币行业的人均, 10.77 千克 / 美元2026 年 6 月最高达到。而然,员发现研究人,有效性在碳排放强度降低方面相当有限MA 和常规 CT 情景下的政策,场准入的政策有效性预计将降低即 2027 年 8 月市,续到 2024 年 7 月而碳税的政策有效性预计将持。的政策情景中在所有预期,了最好的效果SR 显示出,排放峰值降至 6 千克 / 美元能将比特币行业的人均 GDP 碳。

  来看总体,放量远远超过中国平均工业碳强度比特币行业的人均 GDP 碳排,是一个高碳密集型行业表明比特币区块链运营。

   情景下在 BM,比特币矿商的利润率将降至零预计 2024 年 4 月,逐步停止在中国的开采这意味着比特币矿商将,移到其他地方并将业务转。而然,意的是需要注,不是立即发生的整个搬迁过程并,没成本较低的矿商运营时间更长沉没成本较高的矿商往往比沉,终再次盈利并希望最。此因,30 年底到 20,体能源消耗仍为正值比特币开采相关的整,都将搬迁到其他地方届时几乎所有矿工。

  应地相, 场景中在 BM,秒 1775 EH网络哈希率计算为每, 12.68 亿美元矿工总成本最高可达。政策的情景结果比较其他三项,T 情景下预计在 C,盈利能力将更快恶化中国开采比特币的。方面另一,R 场景中维持较长时间的盈利能力比特币区块链可以在 MA 和 S。

  力的结论:尽管 MA 方案提高了市场准入标准基于 BBCE 模拟的结果可以得出一些有吸引,币矿商的效率提高了比特,上提高了但它实际,拟结果的排放量而不是降低了模。 情景下在 MA,究中提出的激励效应现象研究人员观察到了以往研,政策的其他领域这一现象在产业,企业投资策略中都有体现如货币政策、交通法规和。

  质上讲从本,率比特币矿商在中国的采矿作业市场准入政策的目的是限制低效。而然,压缩更多的网络哈希率幸存的矿工们都致力于,长的时间内保持盈利这使得他们能够在更。外此, 情景下在 MA,更多的 CO2 排放中国比特币行业产生了,算法和比特币矿商的利润追求行为这主要归因于工作证明(PoW)。的结果表明MA 情景,运营的高碳排放行为方面可能不太有效市场准入相关政策在处理比特币区块链。

  、实施最普遍的碳减排政策碳税政策是公认的最有效。而然,果表明模拟结,业的有效性有限碳税对比特币行。到比特币采矿惩罚性碳税的影响之前在比特币矿商意识到其采矿利润受,与 BM 情景是一致的CT 情景的碳排放模式。

  反相,的模拟数据表明SR 情景下,运营的碳排放提供负反馈它能够为比特币区块链, 情景相比与 BM,GDP 最大碳排放量减少了一半SR 情景下比特币行业的每 。

  意的是值得注,化能耗高于 BM 情景下的峰值年化能耗尽管 SR 情景下比特币采矿业的峰值年,R 情景下但在 S,源丰富的地区进行比特币开采作业有相当高比例的矿工搬迁到水力资。此因, 方案相比与 BM,关的碳排放成本这自然降低了相。

  而言总体,费结构、实施碳排放税等不同政策干预下在限制比特币开采准入、改变矿工能源消,仍远超中国工业平均排放强度比特币区块链的碳排放强度。

  果表明这一结,链技术的典型案例比特币作为区块,小觑的能源和碳密集型产业在不久的将来或将成为不容。

  是但,表的区块链技术比特币背后所代,机制的模式还是提供了一种新的解决方案其去中心化的特性和以共识算法为信任,币圈资源易都是有益和具有创新性的对各种产业发展和远程交。年来近,传统行业引入和采用区块链技术被大量的,其运营流程寻求优化,际商业和贸易以及制造业运营等如供应链金融、智能合约、国。

  注的是值得关,块链技术的央行数字货币(CBDC)中国人民银行计划并设计一种基于区,支付(DCEP)即数字货币电子,于纸币的流通中现金(M0)供应预计未来将逐渐取代中国目前基。的广泛使用和应用随着区块链技术,友好的方式设计和调度新的协议应该以环境。可持续性的必要条件这一变化是确保网络,技术成为阻碍全球碳减排努力的碳密集型技术毕竟没有人愿意看到一种颠覆性的、有前途的,一步探索和研究上述权衡值得进。

  业不同的是与传统产,目前的 GDP 和碳排放量计算中没有核算比特币区块链运营等新兴产业的碳排放量在,的审计和监管如果没有适当,新兴产业的碳排放量是相当具有挑战性的使用投入产出分析等传统工具来评估这些,结果也表明而这项研究,碳流动机制的一种很有前途的方法系统动力学模型是研究新兴产业。

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