比特币挖矿代价有多大？清华等学者：预计2024年耗电近3000亿度 碳排放1.3亿吨(3)

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

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

图｜比特币行业能耗和碳排放比较（来源：Nature Communications）

什么管理措施更有效？

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

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

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

图｜BBCE 情景评估比较（来源：Nature Communications）

在 BM 情景下，预计 2024 年 4 月比特币矿商的利润率将降至零，这意味着比特币矿商将逐步停止在中国的开采，并将业务转移到其他地方。然而，需要注意的是，整个搬迁过程并不是立即发生的，沉没成本较高的矿商往往比沉没成本较低的矿商运营时间更长，并希望最终再次盈利。因此，到 2030 年底，比特币开采相关的整体能源消耗仍为正值，届时几乎所有矿工都将搬迁到其他地方。

相应地，在 BM 场景中，网络哈希率计算为每秒 1775 EH，矿工总成本最高可达 12.68 亿美元。比较其他三项政策的情景结果，预计在 CT 情景下，中国开采比特币的盈利能力将更快恶化。另一方面，比特币区块链可以在 MA 和 SR 场景中维持较长时间的盈利能力。

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

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

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

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

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

图｜比特币挖矿概念图（来源：Medium）

区块链技术无罪

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

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