作者：小派克
摘要：
摘要：
作者：小派克
摘要：
二級標題
摘要：
熊市持續壓縮著加密貨幣市場各環節的利潤空間，扮演加密貨幣生產者角色的礦業也不例外。以佔加密貨幣半壁江山的比特幣為例，其2019年2月的整體挖礦收入僅為1.90億美元，比年初下降10%。
即便如此，企業化運作的礦業公司仍然保持著高盈利。據Diar research，“大礦工”在2018年10月的利潤率維持在59%。與“大礦工”形成對比的是，“個人礦工”從2018年9月開始便“無利可挖”。這些問題對於仍想進入和依然堅守在礦業的人來說至關重要。 Odaily研究院將在本文中試圖回答這些偏宏觀的問題，並在後續的報告中聚焦到礦業的更多細節，歡迎持續關注，並與我們的分析師小派克（lmm662381）交流。 pdf版報告可通過目錄
目錄
Odaily研究院網站
正文
2.1 算力
目錄
一、比特幣挖礦的基本原理
二、影響比特幣挖礦的三大因素
2.1 算力
2.2 算力難度
2.3 比特幣價格
2.4 算力、算力難度、價格之間的反饋週期
三、比特幣挖礦主要成本——電力價格
3.1 電力產業關係與採購渠道
3.2 最低電價浮動空間
四、比特幣挖礦硬件基礎——礦機
4.1 礦工視角：礦機性價比
4.2 廠商視角：礦機的定價法則
五、當前主流挖礦方式——礦池
5.1 礦池的運行規則
5.4 礦池算力分佈
二級標題
六、比特幣產業鏈概覽
七、比特幣挖礦所處的階段
二級標題
二級標題
一、比特幣挖礦的基本原理
比特幣是一個點對點的電子現金系統，每筆交易記錄分佈存儲於整個網絡中，而非傳統的唯一的中央數據庫。
為保證所有參與節點擁有一致的交易記錄，比特幣系統規定競爭記賬。具體規則如下：
1. 競爭者通過SHA-256運算，在一堆隨機數中找到符合要求的數值。誰的算力大、運算速度快，誰就有更大概率先找出“答案”。
4. 比特幣挖礦的收入包括區塊獎勵和交易手續費。區塊獎勵最初為50個BTC，系統規定，每21萬個區塊（約4年），出塊獎勵減少一半，直到少至比特幣最小單位1聰。因此，2012年後區塊獎勵調整為25個BTC，2016年為12.5個，下次減半將在2020年。
二級標題
5. 交易手續費（也稱礦工費），由轉賬者支付給礦工，用於獎勵後者提供足夠的算力以保證網絡系統安全。交易手續費一般在當天區塊獎勵的0.5%-2%之間浮動。由於區塊獎勵每4年減半，交易手續費將逐漸成為礦工的主要收入。比特幣預計在2140年被全部挖出，屆時挖礦收益等於交易手續費。
二級標題
算力（Hashrate），指每秒計算哈希值的次數，用於衡量礦工的計算能力。算力越高，挖到區塊的概率越大。
算力（Hashrate），指每秒計算哈希值的次數，用於衡量礦工的計算能力。算力越高，挖到區塊的概率越大。
二、影響比特幣挖礦的三大因素
算力、算力難度和比特幣價格是影響挖礦成本及收入的關鍵因素。關注這三個指標，並理解它們之間的關係，將有助於判斷市場趨勢。
算力（Hashrate），指每秒計算哈希值的次數，用於衡量礦工的計算能力。算力越高，挖到區塊的概率越大。
算力（Hashrate），指每秒計算哈希值的次數，用於衡量礦工的計算能力。算力越高，挖到區塊的概率越大。
比較直觀的是，算力的常用單位，已從最初的每秒哈希值（H/s）變成KH/s （千Hash/秒）、MH / s （百萬hash/秒）、GH/ s （十億hash/秒）、TH/s (萬億hash）、PH/s (千萬億hash/s)、EH/s (百億億hash/s)。
目前，比特幣的全網算力已達47EH/s 。這意味著對採礦硬件的算力和電力支出要求較高。比特幣網絡算力一旦超過500EH/s ，將帶領硬件的處理能力邁入zetahash時代。
總的來說，挖礦方式和硬件設備的迭代推動了比特幣網絡算力增長和挖礦成本的攀升，算力增長和價格的上漲又倒逼前者不斷進化。回顧歷史，比特幣挖礦經歷了CPU – GPU – FPGA – ASIC – 礦池的發展過程。
ASIC礦機芯片是礦機的核心，也是整台設備的關鍵。 ASIC礦機芯片的出現使ASIC礦機開始大面積應用，除了最初的蝴蝶實驗室之外，出現十幾家不同的公司提供定制的ASIC礦機，同時出現礦機託管模式。如今全球算力的增長可以說直接歸功於ASIC礦機的應用。
2.2 算力難度
比特幣挖礦算力難度（Difficulty），是對挖礦困難程度的度量，挖礦難度越大，挖出區塊就越困難。比特幣系統通過調整區塊頭中的難度目標值（Target，由bits字段的值計算得出）來控制挖出區塊所需平均時間。
Target是個長度為256比特的字符串，換句話說Target約有2^256種可能的取值。
調整Difficulty就是調整Target在整個輸出空間的佔比, Difficulty越高，Target越小。舉例說明：挖礦就如射擊，所有射出去的子彈都會落在一個很大的靶子上。 Target就是這個大靶子上圈出一個範圍，範圍越小，被射中的難度就越高。調節Target，就是調節這個圈在整個靶子上的佔比。
另外，難度目標上調和下調的範圍都有4倍的限制。舉例說明：假設上一個難度目標調整週期內的2016個區塊，由於算力暴漲，只用7天就全部挖出來了，通過難度目標調整，將難度目標縮小一倍，可以將平均出塊時間維持在10分鐘左右，但如果算力暴漲，前2016個區塊全部挖出只用了1天，那麼難度目標最小只能調整為原來的四分之一。
2.3 比特幣價格
很多人將比特幣比作數字黃金，除了它有限的供應量類似黃金外，其價格也同黃金一樣受供需關係的影響。
我們認為，算力大小和挖礦難度決定了比特幣的供應部分，而對比特幣的認知、受歡迎程度、各國政策等決定了比特幣的需求部分。
如果需求部分高且供應不滿足，則會導致比特幣價格飆升，由於比特幣數量有限，因此供應量有限，在大眾看好比特幣的前提下，價格會持續上漲。但具體影響比特幣價格的因素主要有以下幾點：
（1）社區共識
信任因素在加密貨幣環境中起著至關重要的作用，比特幣社區開發者的共識是導致價格波動的重要影響因素。可以通過關注、研究比特幣論壇來與社區的想法保持同步，這有助於了解價格走向。
（2）技術更新
（3）各國政策的政策
（5）安全事件
因為比特幣不受任何政府的監管，因此反而成為了政府努力監管的對象。只要有關於數字貨幣監管的官方聲明，比特幣價格就會波動。例如，日本自2017年4月起，加密貨幣被視為合法付款，有幾家商店開始接受比特幣，因此引發了比特幣價格上漲。
（4）“巨鯨”活動
有時價格波動的背後是因為有資金充足的持有者，又稱巨鯨。這些巨鯨規模大、數量小，他們的行動會影響比特幣價格的漲跌，但可以通過跟踪他們的行動來做預防措施。
（5）安全事件
如黑客入侵交易所會打擊用戶對加密貨幣的信心，導致價格暴跌。
（6）輿論影響
大眾傳媒對加密行業的態度影響著潛在投資者和商家。比如有關比特幣的炒作有可能導致價格飆升，而負面新聞則會導致價格下降。
2.4 算力、算力難度、價格之間的反饋週期
因為比特幣系統的自我調節機制和市場經濟規律，算力、算力難度和價格之間存在一個反饋週期。
從圖9可以看出，算力曲線和難度曲線的走勢基本一致，算力越大難度越大。 2018年比特幣價格下跌，但是加入挖礦的算力增多，導致難度增多。
二級標題
我們可以藉助“算力難度/價格”這一指標，來比較“收入因素”和“成本因素”變動的幅度，進而判斷挖礦的盈利空間。
圖9中，當2018年價格下降、算力和難度都增長時，“難度/價格”曲線呈上升趨勢，2018年12月有部分算力在高成本的逼迫下撤出，全網算力下降，挖礦難度下降，比特幣價格也下降。反而使“難度/價格”曲線下降，挖礦利潤增長。
三、比特幣挖礦主要成本——電力價格
正文
比特幣採礦需要輸出大量的算力，而算力需要機器和電力來運維，因此我們可以把比特幣看做一種由電力能源轉換成的數字產品。因此，機器和電力價格實際上構成比特幣開采的主要成本，當然除此之外，還有基建等固定成本。
其中基建等固定成本，分攤到每台機器上面大概每台礦機700元-800元（包括把高壓電變為低壓電、礦機冷卻、除塵、礦機電源、礦機集裝箱、人力等） ；礦機則屬於一次性投入，只要找到市場上“性價比”最高礦機就行（下一部分詳述）；而電力價格是最大的可變成本，也因此成為影響比特幣採礦的主要因素。
正文
正文
3.1 電力產業關係與採購渠道
從生產流程角度將電力生產分為五個環節，但是從整個電力行業來說，普遍認為電力系統分為四個環節，即發、輸、配、售。發電就是由發電廠發出電能（發電廠有火電、水電、風電、太陽能及核電，火電還分為燃氣、燃煤、生物質、垃圾焚燒等），輸電是長距離的輸送電力（主要應用是交直流特高壓技術），配電是直接與用戶相連並向用戶分配電能的環節，售電顧名思義就是你要買電我把電賣給你。
這四個環節構成了龐大的電力系統，發電環節在發電廠中完成，其餘三個環節都需要依托電網，最終將電能送到用戶手中。
電力採購渠道包括，發電廠、電網公司、售電公司、以及售電中介。
需要注意的是，發電場直供電交易的對像是年用電量1000萬千瓦時的大用戶和售電公司及電網。而售電公司交易的對像是一千萬以下的用戶和不自主選擇發電企業的大用戶。兩者的用戶不同，競價也有根本區別。
以螞蟻S9j型號的礦機粗略計算，年度用電1000萬千瓦時需要850台礦機規模的礦場，因此礦場規模大於850台以上的礦場理論上都能從發電廠直接購電。但是直接購電競爭激烈且涉及政府關係，因此政府資源是非常重要的因素。3.2 最低電價浮動空間
對於礦工來說，最關心的問題莫過於如何找到最便宜的電價。知道最低電價的浮動空間就可以知道挖礦利潤空間。
電力價格因不同的發電模式而有很大差異，但中國電力主要是煤炭發電和水力發電，其中煤電是主要的電力輸出，2018年市場交易電量10459億千瓦時，佔市場總銷量76%，水電2056億千瓦時，佔市場總銷量15%。且水電主要在豐水期（每年3、4月開始—8、9月結束）發電，輸出電力小且不持續，但因為發電成本低因而更便宜。發電產業又因涉及多個環節，因而形成不同的電價，如上網電價、輸電電價、配電電價、售電電價。其中上網電價是指電網購買發電廠的電力價格；輸電電價和配電電價是指運輸到各大變電站的時候因為損耗而增加了單價的電價；售電電價就是指從售電公司買到的電力價格。）
上網電價<銷售電價，所以礦工主要關注的是上網電價。
在比特幣挖礦產業鏈中，大多數礦工會將礦機託管在大礦工（礦場主）那裡，因此除了上網電價（礦工一般稱裸電價格，指礦場主和電廠簽訂的合同電價）之外，還有託管電價（礦工把礦機託管在礦場，和礦場主簽訂的合同電價）。下面我們將分析上網電價和託管電價的最低電價浮動空間。
（注：關於電力價格的定價政策主要依據
《國家發展改革委關於印發電價改革實施辦法的通知》文件（1）上網電價：據公開資料，煤電的上網電價一般在每度0.27元-0.47元，水電的上網電價一般在0.2元-0.4元。
另外，就火電（內蒙、新疆、山西、陝西）而言，還有一種“坑口電”，即煤炭從礦場采出後直接投入到旁邊的電場進行發電，坑口電價邊際成本低，上網電價相當於水電價格。經調查，坑口電的成本電價一般在每度0.16元-0.18元，上網電價在每度0.26元-0.28元。
坑口電站主要分佈在煤炭資源豐富的地區，如內蒙古、山西。以內蒙為例，蒙東地區在2014年開始組織電力直接交易，目前大用戶准入條件要求電壓等級在10千伏以上，年用電量門檻為1億千瓦時，交易已相對成熟，
加上政府給予補貼豐厚，可以0.06元的電價
，且不對售電公司開放。
仍以螞蟻S9j型號礦機粗略計算，9000台礦機以上的規模才能在蒙東地區的坑口發電站旁邊建廠，除此之外還需要相應的政府資源。
而水電站成本電價為每度點0.04-0.09元，而部分國電不收的水電銷售價格可低至每度0.12元，即水電最低價格浮動空間為0.12-0.4元，但需要考慮法律風險及電力穩定性。
二級標題
（2）託管電價
託管電價即礦工把礦機託管在礦場時，和礦場主簽訂的合同價，託管電價根據比特幣價格而變動，比特幣價格降低，電價升高，比特幣價格升高，電價降低，但總之不會低於上網電價。當比特幣價格降到邊際成本，電價會漲到關機電價，目前平均在每度電0.38元。
二級標題
二級標題
四、比特幣挖礦硬件基礎——礦機
上文，我們介紹除了電力價格，比特幣挖礦成本中還包含礦機投入。礦機既符合工業部件的基礎邏輯，又因和加密貨幣市場強相關而多了金融屬性，我們將以市面上主流的ASIC礦機為例展開介紹。
4.1 礦工視角：礦機性價比
4.2 廠商視角：礦機的定價法則
隨著比特幣價格上升，拉動礦機需求，上游礦機供應商在寡頭壟斷的情況下，對礦機有絕對的定價權，礦機價格也水漲船高。 2018年年初，螞蟻礦機S9在華強北一度賣出30000元的期貨單價。那麼，礦機究竟該如何定價？
根據國盛證券研究所的模型：當期礦機價格P=固定回本週期D×當期挖礦日收益（挖礦收入R-挖礦成本C）。即當期礦機價格與當期挖礦日收益呈正比關係。
根據以上公式和線性回歸結果，國盛證券認為可以得出礦機供應商的定價策略：固定回本週期為180 天左右，根據當期的挖礦收入動態地調整礦機價格。
（1）礦機價格調整相對挖礦收益和比特幣價格變動較為低頻，致使靜態回本週期發生偏離。因此，同款礦機在一個月內可能發出三批貨，所以一個月內調整三次價格。
二級標題
（2）礦機供應商在實際定價時，也會考慮到未來挖礦收益的預期變化。尤其在行情上揚的情況下，會對未來挖礦收益作樂觀判斷，從而提高礦機價格，導致靜態回本週期變長。
（3）礦機供應商在挖礦收益下降的情況下，不願壓縮自身利潤空間。價格下調幅度小於挖礦收益下降幅度時，靜態回本週期變長。
二級標題
二級標題
五、當前主流挖礦方式——礦池
隨著算力增加，挖到比特幣的概率越來越小，目前全網算力已經達到47Eh/s，為了追求持續穩定的收益，礦池已經成為目前主流的挖礦方式。簡單來說，礦池就是算力的集合，大家把算力集中到礦池，能挖到區塊的概率就會大大增加，然後把收益根據每個人的算力佔比去分配。礦池的核心工作是給礦工分配任務，統計工作量並分發收益。和Solo模式相比，礦工收益的期望值沒有變，但收益更加持續穩定。
5.1 礦池的運行規則
我們將通過一些基本概念介紹礦池是如何運作的：
（1）礦池協議：
“礦池”通過一種專有的協議，來協調成百上千個礦工。礦工在建立礦池賬號後，設置他們的礦機連接到礦池服務器。礦機在線上運行挖礦時，需要保持和礦池服務器的連接，和其他礦工同步工作。常用協議包括：Stratum（STM協議）& GetBlockTemplate（GBT協議）和已經過時了GetWork（GWK協議）。
（2）礦池中的礦工：
按照算力貢獻份額來賺取相對穩定的獎勵。
（3）礦池管理員：
收取一定比例的手續費，礦池管理員也可以作為Solo礦工參與算力貢獻。
（4）礦池准入條件：
礦池對所有礦工開放。礦池中的某一個礦工成功挖礦之後，出塊獎勵支付到礦池的固定比特幣錢包地址。獎勵不屬於挖到礦的礦工，而屬於整個礦池。
（5）獎勵分配機制：
礦池會設置一個獎勵分配的“閾值”，這個閾值是針對每次計算的TargetHash值的難度目標，通常不到比特幣網絡難度的1/1000。比如，全網的挖礦難度為開頭連續10個0的Hash值，礦池設置的難度閾值為開頭連續7個0的Hash難度；礦池中的某一個礦工成功挖到礦後，那些成功進行Hash計算並且達標礦池難度閾值的礦工可以分享到獎勵。
（6）礦池的幸運值：PPS、PPLNS、PPS+和SOLO模式。
比特幣挖礦本質上是概率性的，出塊速度時快時慢，幸運值在理論值礦池爆塊存在一定概率因素，爆塊速度時快時慢；幸運值在理論值100%上下浮動，當幸運值高時，礦池的收益會增大，反之減小，但這只會影響選擇PPLNS收益模式的用戶。
5.2 挖礦收益結算模式
市場上存在多種收益結算模式，主流挖礦模式包括：
PPS、PPLNS、PPS+和SOLO模式。
5.3 礦池的分類市場上主要有託管礦池和P2P礦池，由於P2P礦池的效率低，所以這種模式漸漸淡出市場。去年年初，比特大陸系的礦池佔據全網算力53%，如今已經下降到了39%，另外，
二級標題
二級標題
二級標題
二級標題
六、比特幣產業鏈概覽
二級標題
二級標題
理論上講這個轉折點是2140年，但從比特幣減半時間表（圖4）可以看到，2048年比特幣出塊獎勵不足0.1BTC，少於平均交易手續費，屆時要么比特幣價格漲到足夠支撐挖礦成本，要么有更加便宜的電力能源。否則比特幣或將真的面臨“死亡螺旋“。
二級標題
參考資料：
參考資料：
Bitcoin Developer Reference, Target nBits
Decrypting Cryptocurrencies: Technology, Applications
發電企業上網競價與售電企業售電價格的區別？
比特幣礦石行業深度報告：芯片競賽新戰場，共識締造新載體
我是Odaily小派克，優質區塊鏈項目尋求報導，可加微信lmm662381，煩請備註公司+姓名+事由。轉載/內容合作請聯繫郵箱report@odaily.com。
