KWH:读懂比特币减半后市场供需与矿工博弈，以及本次减半的市场影响_LIC

撰文：钱柏均，就职于HashKeyCapitalResearch

审校：邹传伟，万向区块链与PlatON首席经济学家

来源：链闻

2020年5月12日，比特币第三次挖矿奖励减半，全网算力为120EH/s，币价达到8600美元。过去一年市场对比特币第三次减半行情弥漫着做多情绪。特别在3月12日加密货币市场深跌以前，全球经济受新冠病及油价等地缘性风险影响很大，市场预期比特币作为经济危机下的避险资产，价格将会暴涨。这两个因素让市场行为高度一致，以做多为主，包含买币、屯币等行为，并伴随着加杠杆的行为。

从市场供需角度分析，比特币减半不一定导致牛市。过去两次比特币减半后的价格上涨，反映了比特币其他基本面事件从需求面对市场的冲击，包括交易所诞生、山寨币兴起以及代币募资等事件。但第三次减半前后并没有伴随类似事件发生。从矿工之间博弈看，比特币减半必然导致挖矿市场的结构性调整，高电费、高功耗和没有控制好杠杆的矿工将被挤出，全网算力可能下滑至95EH/s附近，难度系数调整后挖矿市场将重趋均衡。挖矿市场有自动再平衡机制，不会发生系统性、持久的矿难。

为什么比特币减半不一定导致牛市？

影响比特币币价的因素复杂而难以预测，包含市场供需、市场流动性、矿工成本和投资者预期等。有些因素更存在交互影响的现象，但最重要的是市场供需。比特币经济结构的特点是货币供应数量明确，开采速度容易预测，但需求却无法确定。比特币具有金融及商品等多重属性，需求受到各方面影响。

供给

比特币市场的供给来源可分为两部分：一次供给及二次供给。一次供给指的是比特币系统的货币供给总量2100万枚，以四年减半一次的速率产出。二次供给是指比特币由屯币者在二级市场释出比特币的行为，屯币者可以是矿工或投资人。二次供给很难预测和监测。

利比亚总检察长办公室：数十名中国公民因从事非法加密货币挖矿被捕:6月25日消息，利比亚总检察长办公室周五宣布，利比亚当局逮捕了50名涉嫌参与兹利腾市非法加密货币挖矿活动的中国公民。声明称，这些被捕者在利比亚西海岸废弃的铁厂内从事非法加密货币挖矿活动。另外，据总检察长办公室称，周三已有10名中国公民在米苏拉塔被“当场”逮捕，携带的数十台矿机被扣押。

尽管有官方禁令，利比亚仍是非洲大陆加密货币开采比例最高的国家，2021年约占全球比特币产量的0.6%。利比亚因廉价电力成本成为加密货币挖矿的理想场所，每千瓦时仅0.004美元，比美国便宜约40倍。利比亚当局正加大力度打击这类活动，并调查其他潜在的挖矿场所。[2023/6/25 21:59:00]

比特币一次供给的弹性为0。无论价格涨到多高，比特币的总供给量无法超过2100万枚，供给速度也不会有太大变化，每四年减半一次。比特币挖矿奖励减半会导致整条供给曲线往左移。假设整体需求曲线不变，且不考虑其他影响币价因素，比特币奖励减半的确会导致价格上升。

比特币是通缩模型。在通缩模型市场中，消费者倾向储存货币而非交易，以期望未来货币增值。比特币生态中存在相当大比例的屯币者。屯币者倾向长期持有比特币，行为目标为最大化自身比特币存量。屯币者对价格敏感度低，对市场信心充足，交易频率低，会在市场低波动期间累积比特币，并在价格飙升至心理价格或跌破信心水平时卖出。根据HODLWaves，到2020年，持有比特币超过五年的屯币者比例达到21%。

因此，长期而言比特币供给无弹性。但价格的大幅波动可能导致屯币者比例和行为出现变化，以致短期内二次供给增加。换言之，比特币的短期供给并非完全无弹性。但是，无法确定比特币减半是否与币价上涨强关联。前两次减半减少的比特币一级供给量分别为每区块25枚及12.5枚比特币，相较于第三次减半量多出许多。在第三次减半前，有1800万枚比特币已经被挖出，减半后4年内一次供给量只少了约30万/年，这样的供给量变化对市场影响并不大。

1inch社区发起将100万USDC分配至AAVE V3上借贷池赚取收益提案:5月16日消息，DEX聚合器1inch发起1IP-27提案投票，计划将国库中的100万USDC资产，分配至AAVE V3上借贷池赚取收益；投票最终截止日期到21日，目前超过55%的选票选择了NO。[2023/5/16 15:06:25]

需求

比特币具有大量的交易和投机需求、部分的价值存储需求和少量的使用需求。据Chainalysis资料，比特币超过90%的应用场景是在二级市场交易，实际支付需求不高。对投资人而言，比特币奖励减半事件会增加投机需求，而对比特币的使用需求及价值存储需求并无影响。

根据有效市场假说，在成熟的市场中，价格通常已经反映市场上所有的已知信息。比特币从最初就有设计挖矿奖励减半的机制，但这个信息当时尚未被市场上具有定价权的投资者反应在价格上。信息反应在价格的时间点取决于市场的大小、资金深度及投资人对比特币机制的理解程度等因素。随着比特币市场趋于成熟，奖励减半事件会更早被市场所预期。因此，在比特币市场需求面，投资人会因为奖励减半而对比特币投机需求增长，但反应在价格的时间点会早于减半日之前。

总的来说，过去两次比特币奖励减半前后币价的上涨可以分为两个部分讨论:第一，反映了投资人对减半后供需再平衡的博弈预期。第二，反映了比特币其他基本面事件从需求面对市场的冲击，包括交易所诞生、山寨币兴起以及代币募资等事件。但第三次减半前后并没有伴随类似事件发生。

比特币减半后矿工之间的博弈

挖矿市场的经济学模型

除了投资者外，矿工也是比特币市场重要的参与者。比特币挖矿接近充分市场竞争，矿工进入和退出没有法律和监管限制，理论上是自由的。按经济学理论，矿工的净利润应该等于0，但实际情况要比这复杂。第一，有的矿工在获得新矿机和低电费上有优势，因此矿工之间的竞争不是平等的，总有矿工有竞争优势，从而有超额收益。第二，矿工进入市场不是一个无摩擦的过程，比如需要花时间买矿机、找便宜电和建矿场等。第三，如果一个矿工持续亏损，它肯定有退出市场的压力，但每个矿工退出的压力点并不相同。

彭博社：美国德克萨斯州部分矿企濒临破产边缘:金色财经报道，为了成为加密挖矿的避风港，德克萨斯州以低廉的电力和优惠的法规积极吸引矿工，促使许多人获得数十亿美元的贷款来购买昂贵的机器并建设基础设施。然而，能源成本飙升、比特币价格大幅下跌以及竞争加剧压缩了利润率，使矿工难以偿还债务，有些濒临破产边缘。

根据德克萨斯州电力可靠性委员会提供的最新数据，截至10月20日，德克萨斯州拥有约1.5吉瓦的加密货币挖矿能力，主要是比特币，其中约37吉瓦的电力正在争夺连接到国家电网。这条队列在六个月内增加了一倍多。虽然排队表明今年早些时候矿工的电力需求不断增长，但这个数量可能会被夸大。权力掮客和矿业公司可以为同一个矿区提交多个申请，因为这些申请不需要存款。（彭博社）[2022/12/6 21:26:11]

以下以经济学模型分析矿工挖矿盈亏平衡的情形。引入以下记号：

h：矿机算力，单位是Th/s。

PC：矿机单位功耗，单位是KWH/Th。假设在矿机生命周期中保持不变。

R：一天内全网出块奖励，单位是BTC。因为出块奖励远大于手续费，先不考虑手续费。

H：全网算力，单位是Th/s。

E：电费，单位是$/KWH。

P：币价，单位是$/BTC。

在一天中，矿机花费的电费是86400*h*PC*E，预期挖出h*R/H个BTC，平均挖矿成本等于PC*E*86400*H/R。需要说明是，平均挖矿成本只考虑电费，没有考虑矿机折旧成本。

对任一挖矿成本水平C，定义等挖矿成本曲线为

PC*E=R*C/86400/H

如果以电费E为横轴，矿机单位功耗PC为纵轴，等挖矿成本曲线形如图1。显然，越往外，挖矿成本越高；在等挖矿成本曲线上，电费与矿机功耗之间存在互补关系。

印度央行将于周四测试零售版数字卢比:11月29日消息，印度中央银行将于周四开始试行其数字货币的零售版本，最初参与试点的 4 家银行包括印度国家银行、ICICI 银行、Yes Bank 和 IDFC First Bank。另外 4 家银行将在稍后阶段加入，试点范围可能会根据需要逐步扩大。

印度中央银行表示，电子卢比将提供“实物现金的特征，如信任、安全和最终结算”，并补充说它不会赚取任何利息，可以转换为其他形式的货币，包括银行存款。银行将通过手机上的数字钱包分发电子卢比。个人对个人的交易和向商家的付款都是可能的。（彭博社）[2022/11/29 21:10:30]

图1：等挖矿成本曲线

挖矿成本等于币价的等挖矿成本曲线最为特殊，如图2：

PC*E=R*P/86400/H

图2:挖矿盈亏平衡曲线

在这个曲线上方，挖矿成本高于币价，挖矿会亏损；在这个曲线下方，挖矿成本低于币价，挖矿有盈利。如果正好在这个曲线上，挖矿是盈亏平衡的。可以把这个曲线称为挖矿盈亏平衡曲线。

假设币价为8600美元，挖矿市场存在高单位功率矿机及低单位功率矿机。图3为当前全网算力120EH/s下，减半前后盈亏平衡情况：蚂蚁S9矿机在减半前，电费高于C2会亏损；在减半后，电费高于C1会亏损，而蚂蚁S19pro矿机的表现则好得多。这体现了减半对不同单位功耗矿机的影响。

安全团队：NFT项目Saphire的Discord服务器遭到攻击:金色财经报道，据CertiK监测，NFT项目Saphire的Discord服务器遭到攻击，聊天已被锁定，并且公告中有钓鱼链接，请社区用户不要点击、铸造或批准任何交易。[2022/8/13 12:23:11]

图3:减半前后高低单位功率矿机盈亏平衡情况

矿工之间的博弈

矿工行为主要受三个因素的影响。第一，币价短期冲高回落对矿工而言并非最优结果。鉴于矿工的固定资本投资和持续的运营支出，币价较长时间维持在较高水平才是矿工能够稳定获利的结果。换言之，对投资者而言，比特币价格曲线的高点和低点最重要；但对矿工而言，比特币价格曲线下方面积最重要。

第二，矿工的货币错配问题。矿工的成本支出是法币，收益是比特币，必然要承担币价波动风险，而且要持续卖币才能获得法币来应付成本支出。基于比特币抵押的借贷，有助于缓解矿工的卖币压力，相当于给矿工提供了一个做多比特币的渠道，但抵押借贷受比特币价格大幅下跌的影响很大。另外，因为矿机相当于比特币的看涨期权，矿工购置新矿机也是在做多比特币。

第三，矿机市场结构。挖矿产业已形成清晰的产业链与生态。在上游，矿机厂商是算力的最初供应方，矿工用法币从矿机厂商购买矿机。在中游，矿场是算力托管处，矿工将矿机托管于矿场，并获取部分收益。在下游，矿工可以选择将算力直接接入矿池，或出售给云算力厂商。与挖矿市场接近充分竞争不同，矿机市场是垄断竞争局面。矿机厂商的定价权主要来自预期挖矿收益上升所推动的需求。在牛市中，矿机厂商对矿工有很大的谈判权力，为卖方市场。即使如此，矿工挑选矿机主要看矿机的性能和功耗指标，品牌忠诚度之类的概念不强。在熊市，矿机市场就会变成买方市场，矿工预期未来的挖矿收益走低，预期回本周期将延长，下游的需求也会降低。

为简便起见，假设比特币挖矿市场存在两种角色:低挖矿成本矿工及高挖矿成本矿工。挖矿奖励减半后而他们分别有两个选择:退出或是继续挖矿。矿工退出的前提是经受不住持续亏损。一旦有矿工退出，全网算力就会调整，并在两周后造成难度系数的调整。矿工初始博弈行为可以分为三种情况:币价高于所有矿工盈亏平衡价、币价介于高低成本矿工盈亏平衡价、币价低于所有矿工盈亏平衡价。

情况一：币价高于所有矿工盈亏平衡价。此情况下二者最优决策为不退出挖矿市场。在高币价的情况下，无论挖矿成本的高低，矿工皆能获益。

情况二：币价介于高低成本矿工盈亏平衡价之间。在这个情况下，高挖矿成本的矿工最优决策为退出市场，而低挖矿成本的矿工最优决策为不退出。高挖矿成本矿工会被逐渐淘汰，市场仅剩低挖矿成本的矿工。

情况三：币价低于所有矿工盈亏平衡价。此情况下两者的最优策略取决于对手的行为，如果其他人退出，那我方就不应该退出，为经典的「懦夫博弈」或「剩者为王」。在这个情况下，矿工退出的时机取决于其流动性承受能力。低电费、低功耗和低杠杆的矿工有明显优势，高挖矿成本和高杠杆的矿工则很可能最先被挤出，并伴随着新老矿机的换代升级。

第三次减半后矿工运营可能的情况

挖矿奖励减半后，矿工的收益减少了一半，盈亏平衡所需币价会相对提升。当币价跌至矿工的盈亏平衡价时，矿工有两个选择：关机退出或持续运营。

亏损矿机并不是全部关机退出，主要有四个原因:第一，许多矿场新旧矿机混合挖矿。如果将旧矿机关机，矿场运行的矿机数量达不到与电力公司约定的标准，电费会涨价并影响到新矿机运行的成本。第二，许多矿工将矿机租给大矿场，并每月支付运营费。部分矿工签订的合约长达数年，如果临时违约将矿机关机，必须持续支付运营费或罚金。第三，许多矿工为比特币市场的屯币者，短期并无严重流动性短缺问题。即使币价大跌，矿工仍然愿意长期持有比特币。矿工可以抵押比特币融稳定币，获取资金覆盖部分电费开销，或用于投资新矿机扩大生产，但是加杠杆也会放大币价下跌的风险。第四，亏损矿工面临「囚徒困境」。如其他矿工大规模退出导致全网算力下降，持续运营的矿工便有机会转亏为盈。

目前主流新旧矿机单位功耗如下表2。市场中的比特币矿机可以按照功率分为三大类：第一类是单位功耗在0.000008KWH/Th-0.000015KWH/Th的新款矿机，比如蚂蚁S19系列、神马M20、芯动T3+等，是旧矿机迭代的目标。第二类是单位功耗在0.000015KWH/Th-0.000021KWH/Th的矿机，以蚂蚁T17、芯动T3、神马M21S为主。第三类则是单位功耗在0.000021KWH/Th以上的老款矿机，如蚂蚁S9、阿瓦隆921等等。

表2：各矿机单位功耗

下表3为减半后矿工的盈亏平衡币价表，行表示不同电费水平，列表示不同单位功耗水平。假设币价维持在8600美元，全网算力维持在120EH/s。红色部分显示了乐观情况下的亏损矿机，如果以电费0.06美元/KWH来看，对应到表2中亏损矿机如下:翼比特E11、HolicH22、阿瓦隆921、蚂蚁T9+、神马M3及蚂蚁S9。单位功耗低的新矿机盈利可覆盖电费及运营成本，部分电费负担高的老矿机面临亏损。

表3：减半后矿工盈亏平衡币价表

减半后，中小矿场将会逐步淘汰高单位功率矿机，完成新旧矿机迭代。高电价的矿工和高功耗的比特币矿机会最早陷入困境，整个市场会陷入以下的循环:

矿工在亏损情况下继续挖矿，不断耗损自身现金流。一部分矿工采取质押比特币融资的方式延长矿机挖矿周期，另一部分矿工分批卖出挖出的比特币。

矿场筹集资金更新矿机，将高功率矿机汰换成低功率矿机。而中小矿场无充足资金进行矿机迭代，开始抛售自身储备比特币。

币价下跌，中小型矿工退出市场，剩下盈利能力最强的矿工重新分配全网算力。减半后当前币价为8600美元，挖矿奖励为过去一半，矿工获得的区块奖励等同于减半前币价4300美元的情况。2020年3月12日至3月16日，比特币币价徘徊在$3900-$5300美元之间，全网算力从120EH/s跌至95EH/s。因此，可以预估减半后全网算力有很大可能性会下跌至95EH/s附近。

难度系数调整完成，留在市场的矿工盈余提高。新矿工进入，进入新的循环。

总而言之，挖矿市场有自动再平衡机制。即使币价跌破矿工盈亏平衡线，挖矿市场会再平衡——全网算力下降，挖矿成本降低，剩下的矿工再度盈利。即使币价跌破所有矿机的盈亏平衡价，老矿机关机退出，全网算力下降，难度系数下调，新矿机仍会回到盈利。因此，挖矿市场不存在系统性、持久的矿难，不可能所有矿机都持续亏损。

小结与思考

矿业中心化程度将提升

矿工的主要竞争对手是其他矿工。当奖励减半，若有许多矿工关机退出，剩下矿工获得区块奖励的机率就大幅提升。矿工提高收益率的方法有两个:一是投资更低功率的矿机；二是寻找更低廉电费的地区挖矿。第一个方法需要更高的资本投入，第二个需要更大规模的运营。这两项都将导致大矿场更加活跃于市场，而中小矿场趋于边缘化。第三次奖励减半到了矿业规模化的临界点，非规模化的矿工获利空间将严重被压缩。

过度杠杆的矿工将受到影响

减半事件将对过度杠杆化矿工造成较大影响。一般来说，矿工开采出比特币之后就会选择出售，并用法币支付挖矿费用。但是部分矿工认为在区块奖励减半之后比特币价格会变得更高，而发生矿工屯币的行为。且2020年3月比特币跌至3800美元，许多矿工被大矿场要求追加保证金。低币价造成矿工无法通过变卖比特币来支付运营成本，因而需要通过高杠杆借贷来维持矿机运营。一旦减半后币价无法持续上涨，奖励减半将使矿工无法负荷运营成本及贷款，部分过度杠杆矿工将面临破产。

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