希望还是噱头？让我们再谈谈比特币和可再生能源

2008 年，中本聪（网名）提出了一个天才的想法——人类历史上第一个加密货币——比特币。为了增加攻击者的成本区块链比特币pow为什么耗电，提高比特币系统的安全性和稳定性，中本聪提出了一种共识机制，称为工作量证明。没想到随着比特币行业的发展，PoW机制带来了巨大的能源消耗问题，引起了全世界的关注。

5 月 13 日，马斯克在推特上表示，他将停止接受用户使用比特币购买特斯拉产品的计划，理由是比特币开采造成的严重能源负担和化石燃料消耗。这条推文引发了比特币的暴跌，彻底引爆了比特币能源消耗的争议。

争议的一方是金融时报等传统行业的加密货币反对者。 5月20日，英国《金融时报》发表专题文章批评日益突出的比特币能源消耗问题，称比特币为“肮脏货币”。文章引用剑桥大学的研究，估计比特币挖矿年耗电量为133.68TWh。如果将比特币挖矿行业与一个国家相比，其耗电量排名将达到第 27 位，甚至超过瑞典。国家的用电量。

争议的另一端是加密货币支持者，如马斯克、Ark Investment 和 Dorsey 的支付公司 Square。 5 月 20 日，马斯克表示，对大型比特币矿场消耗的可再生能源进行审计可能有助于缓解人们对加密货币造成的能源浪费和环境污染的担忧。 5 月 25 日，马斯克在推特上表示，他已与多家北美矿业公司会面，并呼吁世界各地的矿工使用清洁能源进行挖矿，以帮助比特币可持续发展。据悉，此次会议由Microstrategy首席执行官Michael Saylor主持。会议期间，北美矿业公司表示将成立比特币矿业委员会，推动行业能源消耗的披露，以实现环境、社会和治理。 （ESG / 环境、社会和公司治理）目标。

争议之下，比特币对环境的真正影响变得扑朔迷离。那么，比特币行业是“脏”还是“干净”？

“脏”或“干净”

比特币挖矿是由矿机通过数学运算完成的，本身不会产生污染或碳排放。目前市面上功率较小的矿机功耗与家用节能空调差不多（蚂蚁s9矿机功耗为1400w）。因此，比特币挖矿是“脏”还是“干净”，取决于挖矿所消耗的电力是如何产生的。说到挖矿，人们会想到烟囱、火焰和灰尘，但比特币挖矿可能比人们想象的要干净。

以美国阳光明媚的加州为例，随着当地光伏产业的快速发展，白天的光伏发电量也实现了爆发式增长。由于燃气和燃煤电厂等基本负荷设计为全天候运行，频繁的停机调度会降低运行效率。这导致在可再生能源供应过剩时需要卸载负载或限制太阳能并入电网，从而产生废电。

2009-2020 年全球光伏和风电水平发电成本

在中国，由于工程成本低，水电一般被认为是成本最低的发电方式，价格一般比国内低0.1~0.2元火电。 2019年8月，四川省政府官网公布了《四川省水电消纳产业示范区建设实施方案》，将在甘孜州、攀枝花市、雅安市、乐山市、凉山州、阿坝州地区。截至去年5月，甘孜、雅安、凉山等市州纷纷出台政策吸引比特币挖矿项目。据悉，汛期水电消费区废水电交易价格仅为0.075元/kWh。即使加上输配电价等相关成本，家庭电价也只有0.135 -0.162元/kWh之间。

由于客观上可再生能源成本较低，比特币挖矿行业也在一定程度上形成了对可再生能源的偏好，使其“更清洁”。

吃掉可再生能源行业的“鸭肚”

在上一篇讨论利用核能支持比特币挖矿业的文章中，作者提到了 Square 和 Ark 的投资合作，写了一篇论文（Bitcoin is Key to an Abundant, Clean Energy Future），称比特币挖矿“最后的能源买家”。这与比特币挖矿的特殊属性密不可分。工厂建成后，挖矿最大的成本就是电费。你能得到越便宜的电，你就能得到越多的计算能力，这样你就能收获更多的比特币，赚取更多的收入。只要比特币价格居高不下且比特币开采有利可图，矿工将成为廉价可再生电力的“最后购买者”。

可再生能源面临的一个主要挑战是平衡电力和负载。与火电和核电可以持续输出稳定的电力不同，风能、水能、太阳能等可再生能源的输出功率往往受到自然条件的影响。从时间上看，这种供需不平衡既存在于一天之内，也存在于季度之间。

一、日内供需失衡

风能和太阳能的供应全天不均衡。太阳能白天充沛，晚上完全消失，风力发电主要随着天气情况而波动，但在大多数地区，夜间功率更高。在需求方面，大多数国家的电力需求在每天下午或晚上达到高峰，在凌晨左右达到低谷。下图为2016年加州某秋日用电量曲线。蓝线为电网用电需求，19:00达到峰值，灰线为太阳能发电，基本趋于零19:00。两者相减得到黄线，即电网中其他能源（如燃煤）在扣除太阳能发电后的总负荷。曲线形状酷似鸭子，故名“鸭曲线”。随着全球间歇性能源（如太阳能）占比越来越高，“鸭肚”会越来越大，调度问题也越来越严重。

以美国阳光明媚的加州为例，随着当地光伏产业的快速发展，白天的光伏发电量也实现了爆发式增长。由于燃气和燃煤电厂等基本负荷设计为全天候运行，频繁的停机调度会降低运行效率。这导致在可再生能源供应过剩时需要卸载负载或限制太阳能并入电网，从而产生废电。

“电力过剩”问题日益严重

为了解决可再生能源供需不匹配导致的电力过剩问题，又称“鸭肚”，是发展可再生能源储能技术的理想选择，但直到可回收等储能技术电池已经完全开发，比特币挖矿也可以在经济层面帮助缓解这个问题。在电力过剩期间，可再生能源公司可以利用多余的电力开采比特币，这可以为电力公司带来额外的收益，从而提高可再生能源行业的经济竞争力。随着电力公司挖比特币的收益“拿到底线”，相关的可再生能源项目可以获得更多的投资，更早进行更大规模的建设，加快发展速度。

二、季节性供需失衡

可再生能源的季节性供需失衡是由各地区可再生资源的分布和电力需求的特点决定的。对于英国来说，风能是最丰富的可再生能源，但这种资源远比冬季的需求丰富。对中国而言，由于国内水电站大部分为径流，发电量与河流流量直接相关，具有显着的季节变化。在西南地区河流最丰富的四个月和水量最干旱的三个月内，径流平均相差50%以上。特别是在夏季，由于输电线路输电能力有限，多余的电能无法外输，只能弃之不用，导致弃电。

比特币矿业公司可以像候鸟一样，定期前往能源过剩的地区处理电费。每年5月，四川将进入水能过剩的汛期。此时，大量比特币矿工将“迁移”到四川和云南，与当地水电站签订供电协议，利用廉价电力进行挖矿。在这种模式下，对各方来说都是双赢的局面。矿山获得挖矿收入，电力公司消耗废电获得额外收入区块链比特币pow为什么耗电，地方政府也获得更多收入和就业机会。

网格绑定的比特币挖矿在一定程度上也能起到更深刻的监管作用。一方面，挖矿平时占用的电力可以在危机时期作为“电力储备”，而这种效果已经在2021年初的德州电力危机中有所体现（虽然目前实际效果有限） .

在上述 Square 和 Ark Investment 合着的论文中，研究人员使用真实数据研究了比特币挖矿对新能源行业的影响（论文使用了考虑电池存储的太阳能电网）。该模型假设光伏发电公司也参与采矿并出售他们生产的“多余”电力。那么，随着整体光伏发电行业和采矿业的增长，光伏发电在电网中的比重也可以逐渐增加。研究表明，理想情况下，采矿业的整合可以将清洁能源在电网中的比例从40%提高到99%。

“监管靴”落地后

虽然比特币挖矿可能有助于清洁能源行业的发展，但事实上，挖矿仍然消耗大量电力。除了矿业理事会推动在比特币挖矿中使用清洁能源外，政府也开始介入。2021年，碳达峰和碳中和两个概念首次写入政府工作报告。两届。在碳中和战略下，比特币挖矿作为能源消耗大户，自然难逃监管。

4月7日，清华大学与中科院在《自然-通讯》联合发文，指出中国比特币挖矿对气候的影响。 5月25日，内蒙古发改委发文，要求进一步清理虚拟货币“挖矿”行为，加大打击惩戒力度，建立长效监管机制。

从能源结构来看，内蒙古煤炭资源丰富，目前煤炭产能已达到全国的1/4。在内蒙古采矿业，可再生能源的渗透率仅为16%（2017年数据）。在此次监管行动之前，内蒙古已经对国内矿业企业进行了多次整改。 2019-2020年间，不少矿业企业纷纷迁往四川、云南等地。目前四川已进入雨季，但10月份四川进入旱季后，企业无法再迁回内蒙古。到时候，监管对中国比特币挖矿项目的影响可能才真正体现出来。

对于比特币挖矿行业，监管无疑可以促进该行业使用可再生能源。预计风电、光伏、水电等挖矿项目占比将越来越高，中国比特币挖矿业的无序发展也将得到控制。

总结：比特币挖矿的“可再生”愿景

可再生能源与比特币挖矿的结合有着光明的未来。全球比特币挖矿业的能耗虽然很大，但还不如一个白鹤滩水电站的总装机容量。在市场“看不见的手”的带动下，矿工对低成本电力的追求，也与可再生能源行业努力压低成本形成了协同效应。在可再生能源与比特币挖矿相结合的系统中，适当的监管也是必不可少的。

虽然目前比特币消耗大量电力，但通过将比特币纳入全球能源体系，帮助发挥市场在资源配置中的作用，也是促进可再生能源产业发展的有效手段。

参考资料：

CoinShares，比特币挖矿网络：趋势、平均创造成本、电力消耗

EIA，2021 年年度能源展望中新一代资源的平准化成本

BCEI，比特币是丰富清洁能源未来的关键

落基山研究所，能源转型委员会，“零碳化电力增长（2020-2030）@）>：中国实现碳中和的唯一途径”