比特币在能源投入中的价值探讨

比特币市场中，针对影响比特币价格的因素一直未有定论。比特币的价值支撑到底在哪里？哪些因素影响着币价？如何对比特币走势进行估计？本文作者从能源投入的角度，做了一种假设，探讨了比特币价格和能源投入间的关系，希望为比特币投资者提供一些参考。

能源投入的单位：焦耳，可以用来评估比特币的公允价值

能源投入的增加会提高比特币的公允价值(反之亦然)

比特币的价格在一定程度上反映了其能源消耗成本的平均值

能源价值模型显示，比特币在2019年12月12日的公允价值约为11,500美元，比当前币价高出50%。

1、发现：币价和能源消耗的紧密联系

在作者之前的文章里，曾讲到：比特币的电力消耗可用于估算生产成本，进而可以通过生产成本估计矿工的盈利能力。通过观察比特币的价格与生产支出之间的关系，我们发现：比特币生产成本的变化与能源消耗以及挖矿设备的效率有着紧密联系。

假设其他因素保持不变的话，我们来考虑一个问题:

比特币的基本价值能否仅用能源消耗来衡量?

2、模型：计算比特币的公允价值

假设:比特币的公允价值是能源消耗（Energy Input）、供应增长率（Supply Growth Rate）和代表能源的法币系数f的一个常数的函数。

这些变量可以组合成以下方程，称为比特币的能量值(V):

其中:

能源消耗(单位:瓦)=哈希率(GH/s) *挖矿效率(J/GH)

供应增长率(单位：s-1) =比特币流通量的年增长率，等于储量产量模型（S2F）的倒数。以比特币年变化率(单位:年-1)计算，然后折算为秒

法币系数（美元 /焦耳）=一个恒定的换算系数，以考虑能源的法币价值

由于所有单位的哈希率和供应率可以抵消，该方程表明，比特币的公允价值(V)可以表示为生产一个比特币的能源消耗:

能源价值公式:比特币的价值是能源消耗的函数

3、计算：比特币的能源价值

为了验证这个理论，除了挖矿能源效率外，所有的输入数据都来自：blockchain.info。

最具挑战性的部分是在不同时间点，对比特币挖矿的能源效率的准确评估。

3.1 评估比特币挖矿的能源效率(J/GH)

比特币挖矿的能源消耗与两个因素有关：SHA-256算法的哈希率和矿机本身的能效。

早期，比特币是使用的高能耗的CPU和GPU挖矿。

而现在ASIC矿机的挖矿效率，比2009年使用的矿机的效率高出10万倍以上。这意味着，如今矿工的平均电费中相对较高的一部分，已经转化为有效的哈希算力。

为了评估比特币矿机能效的历史概况，我计算了来自Cambridge(仅ASICs)、BitcoinWiki (FPGAs)和 Bitcoin.it (ASICs, CPUs 和 GPUs)的150个比特币矿机的能效。考虑了能源效率（J / GH）的所有ASIC，FPGA以及Intel，AMD和Nvidia硬件，并找到了大概的矿机面世时间。将常见模型分组，并在等权重的基础上计算了该模型的平均能效。

然后，将比特币网络的每日能源效率计算为所有硬件的加权平均值，该平均值在CPU / GPU / FPGA发布后的两年内，和发布ASIC的1.5年之内。

之所以选择折旧年限，是因为：

CPU和GPU的矿机通常会使用数年的时间

比特币挖矿在早期通常没有竞争力

其他研究还表明，近年来，ASIC的折旧期限通常为1.5年

最后，计算了1个月的能源效率移动平均值，以分阶段逐步淘汰模型类型。

实际上，某些矿机具有更广泛的用途和更长的使用寿命。但是，由于存在增加能源价值模型中的历史误差的风险，并且想尽力获得一个无偏见的结果，我们没有将这些矿机进行排除、数据清理或其他数据操作。

在上述过程中，随着时间的推移，比特币能源效率(J / GH)形成以下走势。

随比特币挖矿效率提高的S曲线（表示J / GH随时间推移逐步下降）。请注意，从2013年至2014年推出ASIC型矿机以来，挖矿效率急剧提高。

3.2  计算法币系数（美元 /焦耳）

法币系数是将能源消耗单位(焦耳)转换为法币（美元）的一个常数。它仅表示“我们”对能源的重视程度。

根据上述的能源效益曲线，得出的法币系数为:2.0E-15

法币系数的值取决于能源效率曲线的准确性，因此这里所提供的值应视为是一个近似的估值。从长期来看，美元贬值、恶性通货膨胀或法币崩溃将导致法币系数以1比1的相对方式增加。

4、结论：能源价值和历史币价吻合

绘制结果显示，比特币的能源价值与历史价格非常吻合。

比特币能源价值10年走势图

2013 - 2014年，比特币的能源价值大幅下跌，这主要是由GPU/FPGA向ASIC矿机的转型所推动的。虽然在此期间可能有大幅下降，但由于上面概述的硬件使用和折旧模型假设，这个结果有夸大的可能。

5、市场力量——搭建供应和需求的桥梁

第一个问题是：

比特币的能源价值模型合乎逻辑吗?

在“用稀缺性来搭建的比特币价值模型”一文中，Plan B发现市场价格与比特币等资产的稀缺性有很强的关系。我们可以假定，这代表了人类对长期“硬通货”、保值资产的“需求”的基本关系。

但这里有个问题。

并非所有稀缺资产都具有或保持着广泛的市场价值。例如，大约有3000种加密货币的市值在500美元以下。这些代币中有许多具有“有限”的供应模型，但市场依旧认为它们没有基本价值。稀缺，但不值钱。容易获得或复制的稀缺资产具有较低的市场价值。

持续的、高水平的人力投入通常与需求相关。

当把精力（能源）投入到一项事件中时，精力的提供者（工人）期望他人对他们的付出有需求。当供应商看到他们的劳动成果，对工人的需求增长时，工人会更加努力地工作以获得更大的回报。然而，如果供应商对劳动力的需求下降，或者工人可以在其他地方获得更好回报的时候，他们就可能会停止对该事件的投入。

这既可以解释比特币的算力之争，也可以作为比特币能源价值模型的论据。

持续的挖矿投入代表了供需之间的平衡。不断上涨的比特币价格通过算力增长和技术的改进，来激励矿工增加挖矿投入，从而提高能源效率。因此，市场价格的大幅上涨通常会促进挖矿投入的增加，因此也会提高比特币的能源价值。然而，当投机行为导致价格飞涨时，如果没有相应地增加能源消耗，根据历史经验，价格就会暴跌回能源价值。

它表示了均值回归的现象，正如那些由基本面驱动的内在价值估值所期望的一样。

比特币的价格和能源价值是相互联系的，就像磁铁一样紧密联系。尽管两者之间可能存在偏差，但它们最终是契合的。尽管在数学上比特币的能源价值与交易价格和交易量无关，但是，市场这只 “看不见的手”把他们联系在一起。

比特币价值基于储量产量模型和挖矿支出来获取对稀缺资产的长期需求，代表了比特币供需之间的共生关系。

6、衡量：能源价值模型的有效程度

根据2010年1月的每日数据，“能源价值”公式的R2为实际比特币价格的80% (R2越高，模型越符合现实)。相比之下，在相同数据下，储量产量模型在相同数据下的R2为88%。

虽然比储量产量模型模型低8%，但有几点需要考虑:

比特币的能源价值高度依赖于我们估算的挖矿效率。在本次分析中，共人工整理了150个比特币矿机的详细信息，存在数据遗漏或数据错误的可能性。折旧期是实际情况的近似值。效率还可能根据运行条件和超频的变化而变化。不可能完美呈现出每个比特币矿工在历史上的每个时间点使用的矿机。因此，这里可能会出现一些误差。

如果所有矿工都突然停止开采比特币，那根据储量产量模型的预测，比特币价格将达到无穷大。能量价值预测则为零。如果所有矿工都放弃比特币(如灾难性事件发生：SHA-256算法的崩溃，更好的财富存储方式产生)，就不会产生新的区块，不会发送任何交易，区块链网络就当于瘫痪。在这样的情况下，仅使用储量产量模型 (0.4 *SF³)将认为比特币有无限的价值。而能源价值模型则表示：如果所有矿工明天都停止开采比特币，那么电力输入将为零，比特币将一文不值。

储量产量模型模型是一个拟合的幂律。比特币的价格已经有了指数级的表现，并特别选择了储量产量模型来匹配它。通过优化参数，获得了较好的比特币价格拟合精度。能源价值没有曲线拟合参数，只有一个固定的常数，允许将纯能量转换成美元。事实上，矿机的挖矿效率的指数级增长与哈希率的增长可能解释了储量和产量的指数关系。

综上所述，80% R2被认为是能源价值的强结果。

7、根据能源价值模型寻找投资机会

比特币的能源价值模型和储量产量模型

从上图中我们可以看出，比特币价格与公允价值之间的拐点和巨大差距预示着买卖比特币的大好时机。

能源消耗的大幅下降往往意味着退出市场的好时机，而强劲的能源消耗增长则代表了买入的大好时机。

能源价值公式表示，比特币目前（2019年12月12日）的公允价值约为11,500美元，比当前交易价格高出50%。

这表明，比特币在2019年12月上旬将会有巨大的风险回报。下面的能源价值振荡图也给出了一个积极的信号。

但是，能源消耗可以在任何时候下降。

从历史上看，在哈希率下降时买进是不明智的，而在哈希率回升时买入，风险回报要高得多。

能源价值振荡图

比特币价格占能源价值的百分比。2019年的走势看起来与之前的牛市开始前的特征非常相似。

8、能源价值模型带来的启示

通过考虑能源和供应的增长，我们发现了比特币的价格和价值之间的内在联系。

比特币的价值是其以焦耳为单位的能量投入的函数。

以下是能源价值模型的一些含意:

挖矿网络的健康程度与比特币的价值有着内在的联系

电费投入的增加会增加比特币的基本价值(反之亦然)

更高的哈希率(能源效率不变的情况下)意味着每个比特币的价值更高

挖矿技术的重大改进(如ASICs的使用)导致比特币的短期内在价值出现相当大的波动，这是由于能源效率的显著提高，而不是算力的增长

如果量子计算机技术(或其他重大技术)的进步，使得攻击SHA-256算法的成本更低，根据能量价值公式，比特币的内在价值将下降

更改比特币的代码，以增加比特币的供应增长率，会降低每个流通的比特币的基本价值

2140年，如果比特币还没死的话，则其供应增长率将为零。能源价值模型，就像储量产量模型一样，可以预测到那时的比特币超高价值(以美元计算)。然而，与储量产量模型不同的是，这取决于挖矿活动的发展情况。

如果比特币被大量用作价值存储工具或全球货币的一种，我们可能会有更多的金融数据表明，其价值与挖矿活动中消耗的能量有着内在的联系。

我们的时间是有限的——它是我们最有价值的资源。我们选择把精力和时间投入到这件事情上，这是我们最有价值的选择。

比特币的价值可以用能源价值衡量。正如质量可以用能源来表示，比特币的价格也可以。