報告摘要

• 增長和可持續性問題：比特幣挖礦網絡在2023年增長了90%，引髮了人們對其環境可持續性和盈利能力的質疑，特別是網絡的效率和能源成本。
• 挖礦動態和算力趨勢：比特幣挖礦的”難度”調整機製確保了供應的無彈性。減半後，成本較高的礦工可能會因直接收入減少而陷入睏境。本文件評估了減半後每個比特幣的平均生産成本，結果顯示平均成本爲37,856美元。
• 挖礦網絡的效率提升：盡管網絡的電力需求不斷增加，但效率卻有了顯著提高。使用隨機數數據有助於分析不衕挖掘模型的效率。目前，該網絡的平均效率爲34W/T，預計到2026年中期可能下降至10W/T。
• 比特幣挖礦和環境影響：比特幣挖礦通常利用滯留能源，通常位於偏遠地區。Daniel Batten錶示，現在大約53%的比特幣採礦能源都是可持續來源的。比特幣開採可以顯著減少天然氣燃燒造成的排放，這是一個主要的環境問題。
• 減半後礦工財務分析：2024年減半後，礦商的生産成本和盈利結構將髮生變化。我們的分析重點是上市礦商不衕的成本結構及其對減半的脆弱性。
• 結論和礦工定位：大多數礦商將麵臨高SG&A成本的挑戰，需要降低成本才能保持盈利。如果比特幣價格保持在40,000美元以上，預計隻有少數礦商能夠盈利。

比特幣挖礦網絡的增長

比特幣挖礦網絡經歷了飛速增長，到 2023 年，算力增長了 104%。這種快速擴張引髮了人們對其可持續性的擔憂，無論是從環境角度還是從挖礦網絡的盈利能力來看。在本文件中，我們旨在解決這兩個問題。下麵列出了每個比特幣減半後每個礦工的平均生産成本的最終結果，其中突出顯示平均生産成本爲 37,856 美元。

雖然比特幣挖礦與傳統挖礦有一些相似之處，都是通過消耗能量來産生有價值的資産，但相似之處也大體止於此。比特幣挖礦中被稱爲 ”難度“ 調整的獨特自我調節機製確保了供應嚴格保持彈性。在比特幣挖礦周期的某個階段，成本曲線高端的礦工將開始受到影響，由於價格上漲不足以抵消挖礦難度的上升，哈希率將開始下降。

無論礦工數量是 2 還是 200 萬，新創建的比特幣數量都保持不變，直到下一次預定的減半事件。如果網絡的集體算力顯著增加，挖礦難度將曏上調整以保持目標生産率，從而將成本較高的礦工擠出市場。我們的分析重點是上市礦商的不衕成本結構，以及最容易受到 2024 年 4 月減半影響的礦商。

爲了預測算力的未來方曏，我們最好的方法是分析歷史模式。定性推理錶明，增長將部分由比特幣的價格驅動：積極的增長前景可能會鼓勵礦工提高算力，認爲其有利可圖。然而，這取決於對未來價格的假設。

對歷史數據的回顧錶明，挖礦活動在減半事件之間有所增加。然而，由於其呈指數級增長，確定一個清晰的周期具有挑戰性——我們已經在這方麵做了一些工作。由於算力往往是一個不穩定的數字，使用歷史數據趨勢的偏差比純粹的定性方法會産生更準確的結果。然而，一個關鍵問題是，大多數趨勢線都包含未來信息，這意味著我們今天看到的趨勢線在過去會有所不衕。因此，最可靠的方法是根據樣本外數據計算一條趨勢線，該趨勢線不受未來髮展的影響。

數據揭示了減半周期之間髮生的一種有趣的規律模式，錶明從周期中這一點的歷史角度來看，當前的算力峰值併不罕見。下圖更清楚地説明了這一趨勢，該圖錶清楚地展示了這些變化的周期性。

自 2012 年第一次比特幣減半，以及隨後的 2016 年和 2020 年減半以來，出現了一種模式，即減半後算力通常會比趨勢線下降約 9％，這種情況通常會持續六個月左右。 2020 年有些特殊，由於中國的採礦禁令，這一時期大大延長，導緻價格跌破趨勢線 42%。盡管如此，這種模式通常涉及算力最初下降，隨後在周期中途恢覆，然後在下一次減半前大約一年出現活動激增。

這個周期是合乎邏輯的：爲了在減半的預期中保持競爭力，礦工增加了資本支出，使算力顯著高於趨勢。減半後，礦工的直接收入減少，影響了他們的資本支出周期。當前的周期也不例外。值得註意的是，算力增長的峰值通常出現在減半前四個月左右，這可能是由於“比特幣熱潮”導緻挖礦難度飆升，進而迫使生産成本更高的礦工和礦機退出。當前的挖礦難度處於歷史高位，併且與之前周期中觀察到的“相對”峰值一緻。

比特幣算力的未來會怎樣？以歷史趨勢爲指導，我們可能預計到 2024 年 4 月減半時，算力將恢覆到 450EH/s（每秒 Exahash）左右的趨勢線。六個月後，它可能會進一步下降至 410EH/s。此後，趨勢線預測到 2024 年底，算力將急劇增加至約 550EH/s。

這次減半可能會淘汰那些處於成本曲線高端的人，讓那些擁有充足流動性的人有機會以折扣價購買硬件。這種情況在很大程度上取決於價格是否上漲到每個礦工的平均生産成本之上，併且可能需要價格大幅下降，或者交易費用大幅下降，例如序數（Ordinal）使用量的下降。

提高挖礦網絡效率

目前用於比特幣的採礦設備多種多樣，涵蓋一繫列功耗水平、算力和由此産生的效率。從歷史上看，這種多樣性使得確定採礦隊的整體效率變得具有挑戰性。 CoinMetrics 的 Karim Helmy 進行了一些值得註意的研究 ，使用隨機數數據進行硬件指紋識別。爲了避免過於深入地研究技術細節，我們髮現每個礦工模型都會在比特幣區塊鏈上留下獨特的“蒸汽痕跡”。然後可以分析這個獨特的簽名，以確定網絡內不衕挖掘模型的分布。

由於每個挖礦模型的效率以 W/T（watts per terahash）爲單位，因此可以計算整個比特幣挖礦隊列的整體效率。鑒於這條路徑相當線性的進展，未來的趨勢也可以預測。目前，該網絡的加權平均效率爲34W/T。僅今年一年，效率就提高了 8%，而過去三年，效率提高了 28%。根據這些趨勢，預計到 2026 年中期，隨著芯片設計的不斷改進以及更高效的挖礦硬件的上線，效率水平可能會低至 10W/T。

比特幣挖礦始終追求最便宜的能源，這經常導緻擱淺能源的利用，即無法輕易出售給現有電網的能源。通常，這涉及位於偏遠地區的可再生能源項目。因此，使用可持續來源的電力進行比特幣挖礦作業的趨勢日益明顯。根據估計 丹尼爾·巴頓 (Daniel Batten) 錶示，目前用於開採比特幣的能源中，約 53% 是可持續來源的。這一比例已經超過了金融業，正如 Daniel Batten 所言筆記據估計，隻有約 40% 的能源消耗來自可持續能源。

雖然最近算力顯著上升，但與此形成鮮明對比的是，網絡效率持續下降（即提高）。

CoinMetrics 隨機數數據的詳細程度達到了新的水平，這意味著我們可以估算年度電力成本，這非常接近於劍橋大學。

數據強調，盡管效率有了顯著提高，但網絡的電力需求已達到 115 太瓦時（TWh）的年化歷史新高，今年增長了 44%。不過，與哈希速率的增長相比，這一增長幅度相對較小，這要歸功於效率的不斷提高。

丹尼爾-巴頓（Daniel Batten）對採礦業排放強度的研究錶明，盡管所使用的某些數據源難以追蹤，但排放量明顯下降。自 2021 年以來，排放量從每千瓦時近 600 剋二氧化碳下降到每千瓦時僅 299 剋二氧化碳。這一下降很可能歸功於可持續能源使用量的大幅增加，從 2021 年的 33% 增加到現在的 52%。這在一定程度上反映在ERCOT（德剋薩斯州）的電網燃料組合中，根據IEEFA的數據，可再生能源在能源生産總量中的比例從2017年的20%增長到2023年的31%，而比特幣的開採在ERCOT中占有很大比例。

比特幣有助於減少碳排放

英國廣播公司（BBC）最近的一篇報道強調，天然氣燃燒正成爲一個日益嚴重的問題。該報道提請人們註意，海灣地區的石油鑽探活動以及與之相關的燃燒過剩天然氣的做法，對數百萬人造成的威脅比人們以前所了解的更爲嚴重。根據 Mesa Solutions 公司的數據，盡管燃燒比排放更環保，因爲燃燒可減少 92% 的二氧化碳當量排放，但燃燒的廣泛使用仍然令人擔憂。來自 SkyTruth 的圖片鮮明地展示了這一全球性問題的嚴重程度，黃點生動地標出了燃燒活動的區域。

據世界銀行估計，2022 年全世界燃燒的天然氣約爲 1390 億立方米。這一數字相當於中美洲和南美洲的天然氣總消費量。根據 Mesa Solutions 公司的數據，目前，燃燒甲烷的傳統做法會導緻每 1000 英製熱量單位（BTU）排放 59 剋二氧化碳當量（CO2e）。相比之下，使用現代渦輪髮電機每 1000 英熱單位僅排放 22 剋 CO2e。這意味著排放量減少了 63%，使其污染程度比汽油動力汽車低三倍。

火炬燃燒的主要挑戰在於它所涉及的能源無法經濟地儲存或運輸，因此經常被燒掉。這種情況通常髮生在無法連接電網或管道的偏遠地區。我們相信，比特幣挖礦可以極大地減少燃燒引起的排放。這是因爲採礦硬件以及必要的髮電機可以裝在集裝箱中，併在這些遠離已建電網的偏遠地區運行。

此外，燃燒往往會導緻甲烷泄漏的髮生率升高。這種現象髮生時，一小部分天然氣無法完全燃燒，從而逸散到大氣中，這種情況在大風條件下尤爲普遍。相比之下，衆所周知，渦輪機是甲烷滑移率最低的設備之一，從而大大降低了髮生這種情況的風險。

目前，天然氣燃燒每年排放約 4.06 億噸二氧化碳。然而，如果目前燃燒的所有天然氣都用於比特幣挖礦，這些排放量可能會減少至約 1.52 億噸二氧化碳。由於目前全球火炬燃燒占全球二氧化碳排放量的 1.1%，比特幣挖礦可以將全球火炬燃燒排放量減少至僅占全球排放量的 0.41%。

截至目前，已知隻有約 120 兆瓦 (MW) 的比特幣採礦能力正在利用擱淺天然氣的能源。因此，如果比特幣挖礦擴大對這種被浪費的火炬氣的使用，那麽它具有顯著減少全球排放的巨大潛力。

減半對比特幣礦工的影響

在這篇研究文章中，我們估計了 2023 年第三季度生産成本和現金成本的加權平均值，每個比特幣分別約爲 16,800 美元和 25,000 美元。在預計將於 2024 年 4 月髮生的減半事件之後，這些成本很可能會下降分別升至29,300美元和38,100美元。由於其高效的成本結構和較長的跑道，Riot 看起來最有能力應對這些變化。我們對上市和私人礦商財務報錶的分析假設比特幣價格爲 40,000 美元，礦商即將麵臨的大部分痛苦可能源於臃腫的銷售、一般和管理費用 (SG&A) 成本。

方法

我們對 2023 年第三季度的財務分析方法包括製定調整後的合併損益錶。該標準化適用於 14 家礦工的挖礦業務，其中 13 家爲公開上市實體，截至 2023 年 12 月，占所有比特幣算力挖礦的 21%，減半後約占 28%，網絡算力爲 450 EH /s。我們 2023 年第三季度的數據主要來自 SEC 文件、網站生産報告或必要時的估計中的公開信息。

我們的方法包括：

• 收入成本代錶自挖礦收入成本，主要是電力成本。
• SG&A 消除了非現金支出，例如基於股票的薪酬、一次性付款。
• 利息費用僅考慮債務利息，不包括租賃費用或其他財務費用。

減半事件髮生後，生産和運營盈虧平衡的直接成本急劇變化，分別爲 29,300 美元和 38,100 美元。這一變化是區塊補貼減半的結果。我們預測收入和支出的方法如下：

• 算力市場份額由每家公司披露的預計算力決定，以我們估計的減半時 450 個網絡 EH/s 的百分比錶示，與 500EH/s 相比下降了大約 10%。
• 生産成本採用自下而上的方法計算，包括車隊效率、電力成本、使用的千瓦時（採用 2023 年第三季度的利用率持平）和開採的比特幣數量。
• 假定 SG&A 費用與 2023 年第三季度保持一緻，因爲預計公司費用不會因減半而髮生重大變化。
• 利息費用確定爲未償還本金金額（如有可能，攤銷）乘以定期利率之和。
• 我們全麵的方法論確保對減半前後的情況進行標準化和可比的財務分析，從而有效指導我們的運營決策。

礦工算力

平均每十分鐘，比特幣網絡就會由礦工正確計算（“猜測”）哈希值（僞隨機 64 位字母數字）生成一個區塊，而網絡的其餘部分則驗證其正確性。擁有更多算力（更多鑽機，導緻更多計算能力）的礦工控製著更大比例的網絡算力，因此有更大的機會創建一個區塊併穫得區塊補貼（目前爲 6.25 比特幣，但將在 2019 年減半） 2024 年 4 月左右，由於“減半”，價格爲 3.125 比特幣）加上交易費用。礦工們本質上是在進行軍備競賽，以購買和插入盡可能多的機器。

礦工自行挖礦的鑽機越多，以兆瓦爲單位所需的數據中心就越大。這些巨額資本支出要麽由現金、股權或債務提供資金，其中後者會因利息支出較高而損害礦商的總生産成本，併在比特幣低迷時期使其麵臨風險。這一點在 2022 年底進入破産保護程序的 Core Scientific 或 Mawson 的案例中都很明顯，例如，Mawson 在 2023 年第三季度提交的文件顯示，他們未能償還馬歇爾貸款（這些例子併不詳盡）。

生産的比特幣數量

生産的比特幣數量對於每個礦工的單位經濟和成本結構來説是不可或缺的。對於礦工來説，要實現與減半前相衕的比特幣産出，他們需要將市場份額增加一倍，考慮到過去三年網絡算力覆合年增長率約 53%，或者每次收取的費用金額增長，這是非常具有挑戰性的。區塊需要充分彌補減半造成的區塊補貼減少。

電費

比特幣礦工的成本結構是兩個投入的函數：能源和設備。我們追蹤的公共礦工平均每千瓦時消耗 4.7 美分的能源。這種能源是在批髮市場購買的，最有可能是在現貨或期貨市場，或者通過電力購買協議（PPA）合衕與能源供應商協商，該合衕通常提供固定的能源價格，但通常也涉及照付不議條款。然而，礦工對其機器群有更多的控製權，併且他們能夠通過投資更高效的機器來減少能源費用，這些機器每個哈希消耗的電力更少。

在我們跟蹤的公共礦工中，整個礦機群的效率預計也會在減半時從 29W/T 降至 26W/T。 CleanSpark 和 Iris Energy 的最新機器交易中可以看到礦工如何升級其機隊以提高效率（即降低 W/T）的示例，其中每個交易分別購買了 4.4EH/s 和 1.4EH/s比特大陸 Antminer S21 礦機的效率比爲 17.5W/T，價格約爲 14 美元/TH（美元每terahash）。

下麵的矩陣錶明，盡管 T21 是較新的型號，但 S21 在每種電力和算力價格場景中都優於所有其他鑽機類型，因爲具有更高的算力（影響收入）和更低的功耗（影響費用）。

下圖展示了減半前後機隊效率的變化。請註意，雖然大多數礦商正在提高其整個車隊的效率（W/T），但他們的直接成本結構併沒有改善。這是因爲，如前所述，礦工需要增加電力消耗和能源消耗才能開採相衕數量的比特幣。減半前後，每個比特幣的電力成本在現金成本結構中的加權平均值分別約占 68% 和 71%，其中小幅增長主要歸因於規模和能源價格的略微上漲。

礦工跑道

我們將跑道定義爲礦工可以使用現金和比特幣儲備償還現金運營支出的天數。整個行業沒有標準的資金管理策略。有些人盡可能多地積纍其産出，也稱爲“HODL”，而另一些人則不這樣做，而是選擇在生産比特幣時出售比特幣。資本充足、比特幣餘額較大的礦商在牛市中可能會穫得更高的股權溢價，例如 Riot。然而，低跑道與高現金成本相結合，使得 Stronghold 等礦商麵臨比特幣價格低迷的風險。

現金生産成本

我們認爲 Riot、Marathon、Bitfarms 和 Cleanspark 在減半中處於最佳位置。礦商麵臨的主要問題之一是巨額的SG&A成本。對於礦商來説，要實現收支平衡，減半可能會迫使他們削減SG&A成本，否則他們可能會繼續虧損，併不得不清算其HODL餘額和其他流動資産。

註意：Iris Energy 和 Cormint 的數據基於 2023 年第二季度的文件、管理會議和月度生産報告

結論

我們的分析錶明，Riot 似乎最有能力應對減半事件的覆雜性，這主要是因爲其較長的跑道、較低的債務和電力成本以及銷售管理費用 (SG&A)。礦商將經歷的大部分痛苦可能源於巨額的銷售、管理及行政費用，這些費用可能需要削減才能保持盈利。

總體而言，除非比特幣價格保持在 40,000 美元以上，否則我們認爲隻有 Bitfarms、Iris、CleanSpark、TeraWulf 和 Cormint 能夠繼續盈利。所有其他礦商都可能會蠶食他們的跑道，最終迫使股價進一步稀釋，因爲他們很可能提高股本或轉換債務。

註意：Iris Energy 基於第二季度的文件，Cormint 基於第二季度的數據

勘誤：Marathon 的算力增長估計和每比特幣的相關現金成本被低估 - 已修正以反映 33 EH，將每比特幣的現金成本降至 43,370 美元。

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