基于綠色經濟背景下比特幣的能源消耗和成本效益研究

王浩文 薛欣怡 張昕宇

摘 要：本文通過分析比特幣經濟所產生的能源消耗并結合國內外文獻來展開研究。并運用調查法、文獻研究法、經驗總結法等研究方法，來證明如何通過利用綠色能源降低比特幣挖礦成本，提高比特幣交易市場的經濟效益。最后，從比特幣用戶、環境、社會三個方面探討項目的實際應用價值和現實意義。

關鍵詞：比特幣;綠色經濟;能源消耗;成本效益

近年來，比特幣在市場上越來越熱門。然而，眾所周知，比特幣被詬病的一個主要缺點是“挖礦”過程中的大量的能源消耗以及二氧化碳。在全球致力于碳中和的背景下，這似乎有些不合時宜。所以站在綠色經濟角度上對比特幣進行成本與效益的研究顯得尤為重要且緊迫。

一、研究背景

最近，市場中有兩個熱門話題，一個是比特幣，一個是碳中和。[1]比特幣的價格在過去一年中上漲了6倍，其背后的原因之一是私人部門對各國央行所主導的信用貨幣體系產生了懷疑。尤其是美聯儲在去年推出“無限量寬”政策，導致全球流動性泛濫，各類資產價格大幅度普漲。人民對于貨幣的信心減少，也就是公信力的價值降低了，而比特幣有上限的設置，無法隨意增發。原因之二是比特幣自身的優勢又吸引著人們去購買它，因為比特幣可以被無限分割，只要持有一定總量，就能不斷升值，在通貨膨脹時資產能做到不斷升值，這才是比特幣越來越火的真正原因。

碳中和成為熱點是由于包括中國在內的諸多《巴黎協議》簽署國在去年宣布了應對氣候變化的行動計劃，全球節能減碳大勢所趨。然而，比特幣耗能巨大，其采礦的電力投入會相當于一個中等國家的整體電力消耗。[2]鑒于挖比特幣消耗能源過多與全球提倡的“碳中和”背景相悖，站在綠色經濟角度上的對比特幣進行成本與效益的研究顯得尤為重要且緊迫。

二、比特幣概述

（一）比特幣的發展

比特幣的設想源自2008年11月1日，一位名叫中本聰（Satoshi Nakamoto）的人在P2P foundation網站上發布了比特幣白皮書《比特幣：一種點對點的電子現金系統》，提出了虛擬貨幣的新設想。2009年1月3日，比特幣創世區塊誕生。[3]

比特幣是一種數字貨幣，由網絡節點的計算生成，任何人都可以參與并制作比特幣。流通范圍廣，基本世界流通，可以在任意一臺接入互聯網的電腦上買賣，交易自由。任何人都可以挖掘、購買、出售或收取比特幣，且具有一定的保密性，在交易過程中外人無法獲取交易雙方的用戶身份信息。2009年1月5日，不受央行和任何金融機構控制的比特幣誕生。直至今日，更多衍生的虛擬貨幣也陸續出現在大眾的視野中，這意味著虛擬貨幣還在不斷的發展。

（二）比特幣存在的價值和經濟效益

比特幣成本高且對環境有負面的影響，那么比特幣究竟能給人們帶來多少經濟效益，才值得人們花費這么高昂的成本去交易。首先，它解決了結算過程中的驗證風險。比特幣是一份P2P協議，其每一筆交易都是礦工通過挖礦來完成建立賬本和交易驗證，因此比特幣的賬本是無法偽造的，因此降低了結算時的風險;其次，比特幣可以被無限分割。當通貨緊縮時，不能被無限分割的紙幣很容易失去其支付功能，進一步引發貨幣系統奔潰，而比特幣的無限分割從理論上來說可以緩解這種情況;最后，比特幣的依托價值。比特幣的依托是互聯網本身，只要互聯網本身不被毀滅，比特幣的貨幣價值也不會被毀滅。國家是存在貨幣契約違約風險的，但互聯網的違約風險遠遠要小于它。

二、比特幣經濟產生能源消耗的成因

（一）比特幣的交易機制

中本聰在Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System中指出電子現金的純點對點版本將允許在線支付直接從一方發送到另一方，而不需要通過金融機構。[3]這就意味著在比特幣的交易中，比特幣的擁有者通過一個地址把比特幣轉向另一個地址，即完成了一次交易。但是大量的交易量造成了比特幣的交易量限制，比特幣網絡正在超負荷運行，網速被限制導致比特幣的交易成本顯著增加?？梢哉f比特幣自身的交易依托的區塊鏈變化需要大量計算為基礎，交易過程中中間商是需要付出時間、算力成本，為了覆蓋成本并從中牟利，用戶必須得承擔這筆費用，結果交易成本大大增加。而運算的電力基本由煤炭提供，所以，每天的碳排放過高，對環境造成的負擔較重。

（二）比特幣的設備耗能與折舊

比特幣挖礦設備散熱耗能及其折舊顯卡工作時會產生熱量，所以需要散熱設備，在挖礦環境下，顯卡24小時超頻運作，產生大量熱能，造成顯卡的工作溫度遠遠大于家庭使用場景的溫度，電子元器件在高溫環境下工作會加速老化，所以需要額外的散熱設備比如散熱風扇或者半導體散熱之類的技術，所以為了延長顯卡的壽命，挖礦企業人員會為設備進行評估，找到能兼顧散熱成本和顯卡折舊成本的點，來完成收益最大化。

三、優化比特幣市場及減少能源消耗的對策

（一）區塊鏈公權化

從本質上講，比特幣仍然是私權區塊鏈，[4]被資本所掌控，而當資本利用區塊鏈進行一些違法違規的活動時，可以通過匿名化這一漏洞逃脫政府監管。國家要發揮公權力的作用，推動新形式的公權區塊鏈。國家介入的意義就是要加強對比特幣區塊鏈的監管，篩選出合規的礦場，剔除能源消耗無意義不合規的礦場，減少礦場基數，從根本上降低能源消耗。

（二）降低采礦過程中的能源消耗

要降低采礦過程中的能源消耗，可以通過兩種方式，第一就是降低顯卡的核心頻率，可以直接的減少挖礦功耗，第二就是鼓勵在采礦硬件中使用光子芯片，可以將能耗降低到目前水平的十分之一以下。

（三）選擇合適的挖礦基站

比特幣礦場的場所最好選擇在電價低廉的區域。例如，在水電站附近、邊遠地區周邊部署礦場，這樣不僅可以減少電力成本，也間接減少了電力運輸損耗。除此之外，還要考慮礦機散熱問題，選擇溫度較低的區域為宜。[5]溫度較低利于礦機散熱，減少對散熱設備的需求，從而降低電力成本。

（四）傳統能源替換成清潔能源

比起傳統的煤炭能源，使用太陽能、風能、水能等清潔能源進行挖礦更好。例如四川康城、內蒙古的鄂爾多斯和西藏等地清潔能源豐富，適宜建立礦場。鑒于中國正大力提倡發展綠色經濟，這一措施符合政策，為比特幣走向正規化提供了很好的機會。

四、項目的實際應用價值和現實意義

（一）對比特幣市場而言，2021年5月21日，國務院金融穩定發展委員會召開第五十一次會議，會議結束后中國政府陸續關停了大部分重點礦場，但仍有一些中小型礦場還未關停。這些礦場可以依據以上的對策，對礦場進行完善和整改，適應國家的政策，讓比特幣市場未來可持續發展有更多的可能性。

（二）對環境而言，比特幣挖礦需要消耗大量電力，現在依靠煤炭發電的方式雖然滿足了比特幣挖礦對電力的要求，但是會排放污染氣體，不符合綠色經濟的理念。通過研究，建議比特幣挖礦產業要從傳統發電轉換成清潔能源發電，減少污染氣體和碳的排放，減少對環境的影響。

（三）對社會和國家而言，在發展綠色經濟的目標和碳中和的理念之下，通過比特幣挖礦，可以激勵很多可再生能源的產量開發，推動可再生能源的創新，取代舊式的高能耗系統，提高人們的生活水平質量。另外，通過提高比特幣的能源利用率，比特幣挖礦讓安全、可獲取的貨幣成為一種可能性，為將到來的價值物聯網提供安全的保障。

參考文獻：

[1]海通國際首席經濟學家 孫明春.比特幣、“碳幣”與信用貨幣[N].第一財經日報，2021-03-18.A11.

[2]Alex devries，“Bicoin's Growing Energy Problem”，Joule，Vol，2，No.5，2018.pp 801-805.

[3]中本聰.Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System.[N]2008.

[4]高奇琦.主權區塊鏈與全球區塊鏈研究[J].世界經濟與政治，2020，（10）：50-71+157-158.

[5]William Magnuson， Blockchain Democracy：Technology，Law and the Rule of the Crowd， Cambridge： Cambridge University Press ，2020，pp. 10-11.

作者簡介：

王浩文，女，生于2001年7月，漢族，江蘇宿遷人，江蘇大學本科在讀，財務管理專業

薛欣怡，女，生于2001年7月，漢族，江蘇無錫人，江蘇大學本科在讀，財務管理專業

張昕宇，男，生于2001年1月，漢族，江蘇常州人，江蘇大學本科在讀，物聯網工程專業

【基金項目】本文系江蘇大學第20批大學生科研課題立項資助項目，項目編號：20C139