作者：白夜
编辑：唐晗
本文是《比特币矿业深度调查：人类是在浪费能源，还是在创造能源？》的姊妹篇。两篇文章均出自Coinshares机构对比特币挖矿行业的深度调查报告。值得注意的是，本文虽然撰写的时间是在2019年6月，与目前的矿业现状有所偏离但本文对挖矿成本的测算思路，却值得我们学习和借鉴。
通过阅读本文，我们可以知道，即便在比特币价格涨至10000美金（2019年6月时）选择挖矿，我们有可能以低于3500美元的成本开采比特币。矿业市场与比特币二级市场之间的时滞，给了矿工们极大的套利空间。此外，通过Coinshares提供的测算方法，我们可以找到给矿机定价的途径。
矿工对于比特币协议和网络健康状况而言至关重要，这点毋庸置疑。
但由于不透明，比特币挖矿行业总是给人一种神秘感，也因此造成过不少误解，比如很多比特币支持者希望将挖矿去中心化，但到目前为止，整个挖矿行业仍趋于中心化，算力也集中在一些大型矿场手上。
那么，如何才能实现去中心化挖矿的终极目标呢？很简单，我们首先需要深入了解比特币以及比特币挖矿生态系统，对比特币挖矿网络进行充分研究也是必不可少的，因为如果没有广泛的研究、收集有关挖矿动态和经济数据，就很难对这个“神秘行业”做出准确判断。
话不多说，下面就让我们进入正题。
总体而言，虽然手续费在矿工总收入的占比有所上升，但矿工收入来源的绝大部分仍然来自于挖矿奖励而不是手续费。
根据CoinMarketcap.io的数据显示，在2018年期间，比特币矿工获得的挖矿奖励价值达到了55亿美元，其中52亿美元（占比约97%）是新挖出的比特币，另外3亿美元（占比约3%）是交易费用。如果按照2019年5月31日的比特币价格和每区块三十天平均费用计算的话，比特币矿工的年回报预计为62亿美元/年，其中94%来自于新挖出的比特币，6%来自于交易费用。
2018年11月的比特币网络算力大约为40 EH/s，2019年6月增长到了50EH/s，涨幅达到25%。不过，这段时间内的比特币算力增长速度低于十年平均水平（如下图所示），但与五年平均水平相当（从2014年开始计算统计，因为2014年基本上算是开启工业挖矿时代的标志性一年）。
在过去的大半年的时间里，我们其实可以将比特币市场划分成两阶段：下跌止步和触底反弹。比特币最初的价格反弹似乎多少也受到了我国西南地区丰水期的影响，从当前的情况来看，比特币网络算力已经完全恢复，并突破了历史最高水平。
在比特币熊市到牛市过渡时期，我们可以观察到两个实质宏观趋势：
1) 很多挖矿实体破产、清算、或是转让所有权，最终能够在市场上存活下来的都是存量资本充足的矿工；
2）最新一代挖矿设备首次被大规模部署。
值得注意的是，2018年底比特币算力下降了约40%，这也是第一次由于比特币价格持续大规模修正而导致的算力下降。不过，这种情况并不会导致比特币挖矿陷入死亡螺旋（即价格下降导致部分矿工关机，算力暴跌，安全性下降，进而进一步导致币价下降），相反，比特币系统完全是按照其设计在行事，挖矿难度也随着算力下降而降低，而比特币价格的下跌也导致挖矿成本减少。
下面让我们看看上半年六个月中的第二个阶段，即算力复苏阶段，这一时期是由两个因素驱动的：
1）随着比特币价格的回升，导致之前关闭的大部分挖矿设备重新启动，丰水期时的廉价电价也让矿机可以获得正现金流；
2）随着雨季的到来，推动了下一代挖矿设备被大规模部署，主要是在四川。单位算力（TH/s）和美元成本也都在不断提升，这与五年期趋势大致一致（如下图所示）。不仅如此，挖矿效率的提升也促使当前挖矿效率达到11.5GH/J的历史最高水平，高于2018年11月的10.5 GH / J，涨幅大于10%。
另一方面，中国依然占据着矿机硬件制造领域的主导地位，并没有出现立即减产的迹象。即使比特大陆存在一系列负面传言，但你会发现其他矿机制造商其实也都来自于中国。虽然监管对比特币挖矿政策存在一定程度的不确定性，而且审查频率也在增加，但这些并没有对中国矿工产生太多实际影响。值得注意的是，国内不少矿工其实都在合法的灰色地带开展业务，但不同地方管辖区之间存在的差异较大，某些地方政府似乎更倾向于积极地看待挖矿行业，因为它可以创造强劲的地方收入。但也有一些传闻称部分地方政府“不欢迎”矿工，比如去年旱季时的内蒙古和新疆。
按照目前的估计，矿机¢5 / KWh和18个月的资本支出折旧约为5600美元，而去年十一月这个数字约为8500美元。在15%的C&O运营资本和标准资本性支出假定下的US/BTC市场创造成本（Market-Wide Creation Cost），如下图所示：
在表格中我们可以观察到，矿工可以获得非常便宜的电力（~¢3/kWh）和全新的下一代挖矿设备（可能在2-3年内实现折旧），这样能够以低于3500美元的成本开采比特币。如果矿工能够获得价格更加优惠的挖矿设备，比特币开采的成本甚至可能会更低。我们分析了在15%的C&O运营资本和低于50%和25%的标准资本性支出假定下US/BTC市场创造成本（Market-Wide Creation Cost），如下面两图所示：
考虑到近期比特币价格的反弹，我们认为目前比特币挖矿行业的利润率会很高，前两代挖矿硬件设备只有相对便宜的电力成本（<¢5 / kWh）下能够产生正投资回报率，而下一代新矿机，即使电力成本相对昂贵（>¢5/kWh）的条件下也能产生正投资回报率，如下图所示：
电力运营资本和资本性支出水平边际创造成本敏感性：
0.05$/Kwh下的电力运营资本和资本性支出水平边际创造成本敏感性：
我们还注意到，在2018年末至2019年初这段时间里，挖矿设备在二级市场价格崩盘，结果导致大量所有权转让。按照¢5 / kWh和18个月折旧时间表计算的话，市场平均总创造成本的资本支出已经从2018年11月的53%下降到当前的38%。
另一个需要考虑的成本指标是平均现金流盈亏平衡水平，这个指标对于估算价格水平至关重要，因为一旦低于平均现金流盈亏平衡水平，普通矿工就不得不关闭自己的挖矿设备。当然，投资回报盈亏平衡水平指标也同样重要，但是如果价格持续低于平均现金流盈亏平衡水平，就意味着矿工到手的钱会越来越少，随着时间的变化，也会影响整个行业的所有权比例，继而导致全网算力下降。
如果按照¢5/kWh和15%的C&O运营资本估算的话，当前市场平均现金流盈亏平衡水平点约在3300美元，高于2018年11月的3000美元。该指标之所以会出现好转，主要原因是全网总算力增加了25%，而且主流矿机的挖矿效率也提升了约10%。
本文撰写时，比特币全网挖矿所消耗的总电量估计为4.7 GW，其中包含两部分：一部分是单纯挖矿所消耗的电量，另一部分则是矿机需要散热/制冷所消耗的额外电力（2018年估算该能耗占到了比特币挖矿总电量的20%，但发现这一比例数字被严重夸大，因此2019年估算的比率约为10%）。
因此，如果单纯估算比特币挖矿所消耗电量的话，大约为4.3GW，高于2018年11月的3.9GW。不过，耗电增长也在情理之中，因为现在全网算力增加了约25%，挖矿效率也提升了约10%。
值得一提的是，一般情况下，比特币挖矿网络消耗的电量越多，说明电力市场愿意给矿工出售更多电力，矿工挖矿所得的区块奖励（包括新挖出的比特币和费用）也会有一部分支付给了供电商。不过，矿机的挖矿效率对网络的总电力消耗没有影响，它只是增加了每单位电力消耗的算力。
从这个角度来看，比特币价格越高就会吸引更多矿工入场挖矿，他们也会有更多钱付给供电商。因此从长远来看，区块奖励的价值可以影响整个挖矿网络的总电力销毁。
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