基于綠色經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)所產(chǎn)生的能源消耗并結(jié)合國內(nèi)外文獻(xiàn)來展開研究。并運(yùn)用調(diào)查法、文獻(xiàn)研究法、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)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(jīng)濟(jì)效益。最后，從比特幣用戶、環(huán)境、社會三個方面探討項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：比特幣;綠色經(jīng)濟(jì);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(diǎn)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(jīng)濟(jì)角度上對比特幣進(jìn)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(dǎo)的信用貨幣體系產(chǎn)生了懷疑。尤其是美聯(lián)儲在去年推出“無限量寬”政策，導(dǎo)致全球流動性泛濫，各類資產(chǎn)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(shè)置，無法隨意增發(fā)。原因之二是比特幣自身的優(yōu)勢又吸引著人們?nèi)ベ徺I它，因?yàn)楸忍貛趴梢员粺o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(chǎn)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(diǎn)是由于包括中國在內(nèi)的諸多《巴黎協(xié)議》簽署國在去年宣布了應(yīng)對氣候變化的行動計劃，全球節(jié)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(dāng)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(jīng)濟(jì)角度上的對比特幣進(jìn)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(fā)展

比特幣的設(shè)想源自2008年11月1日，一位名叫中本聰（Satoshi Nakamoto）的人在P2P foundation網(wǎng)站上發(fā)布了比特幣白皮書《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，提出了虛擬貨幣的新設(shè)想。2009年1月3日，比特幣創(chuàng)世區(qū)塊誕生。[3]

比特幣是一種數(shù)字貨幣，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(lián)網(wǎng)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(jī)構(gòu)控制的比特幣誕生。直至今日，更多衍生的虛擬貨幣也陸續(xù)出現(xiàn)在大眾的視野中，這意味著虛擬貨幣還在不斷的發(fā)展。

（二）比特幣存在的價值和經(jīng)濟(jì)效益

比特幣成本高且對環(huán)境有負(fù)面的影響，那么比特幣究竟能給人們帶來多少經(jīng)濟(jì)效益，才值得人們花費(fèi)這么高昂的成本去交易。首先，它解決了結(jié)算過程中的驗(yàn)證風(fēng)險。比特幣是一份P2P協(xié)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(yàn)證，因此比特幣的賬本是無法偽造的，因此降低了結(jié)算時的風(fēng)險;其次，比特幣可以被無限分割。當(dāng)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(jìn)一步引發(fā)貨幣系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)本身，只要互聯(lián)網(wǎng)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(fēng)險的，但互聯(lián)網(wǎng)的違約風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)要小于它。

二、比特幣經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生能源消耗的成因

（一）比特幣的交易機(jī)制

中本聰在Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System中指出電子現(xiàn)金的純點(diǎn)對點(diǎn)版本將允許在線支付直接從一方發(fā)送到另一方，而不需要通過金融機(jī)構(gòu)。[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(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)正在超負(fù)荷運(yùn)行，網(wǎng)速被限制導(dǎo)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(qū)塊鏈變化需要大量計算為基礎(chǔ)，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(dān)這筆費(fèi)用，結(jié)果交易成本大大增加。而運(yùn)算的電力基本由煤炭提供，所以，每天的碳排放過高，對環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)較重。

（二）比特幣的設(shè)備耗能與折舊

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

三、優(yōu)化比特幣市場及減少能源消耗的對策

（一）區(qū)塊鏈公權(quán)化

從本質(zhì)上講，比特幣仍然是私權(quán)區(qū)塊鏈，[4]被資本所掌控，而當(dāng)資本利用區(qū)塊鏈進(jìn)行一些違法違規(guī)的活動時，可以通過匿名化這一漏洞逃脫政府監(jiān)管。國家要發(fā)揮公權(quán)力的作用，推動新形式的公權(quán)區(qū)塊鏈。國家介入的意義就是要加強(qiáng)對比特幣區(qū)塊鏈的監(jiān)管，篩選出合規(guī)的礦場，剔除能源消耗無意義不合規(guī)的礦場，減少礦場基數(shù)，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(qū)域。例如，在水電站附近、邊遠(yuǎn)地區(qū)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(yùn)輸損耗。除此之外，還要考慮礦機(jī)散熱問題，選擇溫度較低的區(qū)域?yàn)橐?。[5]溫度較低利于礦機(jī)散熱，減少對散熱設(shè)備的需求，從而降低電力成本。

（四）傳統(tǒng)能源替換成清潔能源

比起傳統(tǒng)的煤炭能源，使用太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源進(jìn)行挖礦更好。例如四川康城、內(nèi)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(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，這一措施符合政策，為比特幣走向正規(guī)化提供了很好的機(jī)會。

四、項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義

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

（二）對環(huán)境而言，比特幣挖礦需要消耗大量電力，現(xiàn)在依靠煤炭發(fā)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(jīng)濟(jì)的理念。通過研究，建議比特幣挖礦產(chǎn)業(yè)要從傳統(tǒng)發(fā)電轉(zhuǎn)換成清潔能源發(fā)電，減少污染氣體和碳的排放，減少對環(huán)境的影響。

（三）對社會和國家而言，在發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)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(chǎn)量開發(fā)，推動可再生能源的創(chuàng)新，取代舊式的高能耗系統(tǒng)，提高人們的生活水平質(zhì)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(lián)網(wǎng)提供安全的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]海通國際首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家 孫明春.比特幣、“碳幣”與信用貨幣[N].第一財經(jīng)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(quán)區(qū)塊鏈與全球區(qū)塊鏈研究[J].世界經(jīng)濟(jì)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(xué)本科在讀，財務(wù)管理專業(yè)

薛欣怡，女，生于2001年7月，漢族，江蘇無錫人，江蘇大學(xué)本科在讀，財務(wù)管理專業(yè)

張昕宇，男，生于2001年1月，漢族，江蘇常州人，江蘇大學(xué)本科在讀，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

【基金項(xiàng)目】本文系江蘇大學(xué)第20批大學(xué)生科研課題立項(xiàng)資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：20C139