如何衡量比特币的能源价值

能源，单是原始焦耳，就可以用来评估比特币的公允价值

增加的能源投入会增加比特币的公允价值（反之亦然）

比特币的价格意味着回归其能源价值

能源价值模型指出，如果所有矿工明天都停止挖比特币，那么电力输入将为零，比特币将一文不值

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

比特币的能源等于价值

在比特币的生产成本一文中，我们观察了比特币的价格与比特币挖矿支出之间的关系，并发现比特币生产成本的变化主要由电力投入水平和挖矿硬件的能源效率所驱动，假设其他许多因素保持不变。

这就引出了一个问题：

比特币的基本价值能否仅用原始能源来衡量？

比特币的公允价值

假设：

比特币的公允价值是能源投入，供给增长率和代表能源法币美元价值的一个常数的函数。

这些变量可以组合成以下方程式，称为比特币的能量值（V）：

能源价值公式

解释：

· 能量投入（单位：瓦）=算力（GH / s）*挖矿能源效率（J / GH）。

· 供给增长率（单位：s-1）=流通比特币的年增长率，与S2F（stock-to-flow）成反比。以比特币年变化率(单位:年-1)计算，然后折算为秒。

· 法币系数（$ USD /焦耳）=一个恒定的换算系数，考虑到法定货币的美元价值。

由于所有单位的哈希率和供给率抵消，此等式表明，比特币的公允价值（V）可以表示为生产它所消耗的能源的焦耳的函数：

能源价值公式：比特币的公允价值是焦耳的函数

创建比特币的能源价值

为了测试该理论，除挖矿能源效率以外的所有输入数据均来自Blockchain.info。

最具挑战性的部分是随时间流逝，对比特币能源效率的正确估算。

估算比特币挖矿能效（J / GH）

比特币挖矿所需的能源由两部分驱动，即解决SHA-256算法的哈希率和挖矿硬件本身的能源效率。早期，比特币挖矿需依靠能源效率非常低下的CPU和GPU。

当前ASIC的能源效率比2009年平均比特币挖矿硬件高出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被有效地转换为哈希电力。

为了评估比特币挖矿硬件能源效率的历史概况，我整理了来自剑桥（仅ASIC），比特币维基百科（FPGA）和Bitcoin.it（ASIC，CPU和GPU）的150个比特币硬件模型的效率。考虑了提供能量效率（J / GH）的所有ASIC，FPGA以及Intel，AMD和Nvidia硬件，并找到了要评估的硬件的发布日期。将常见模型分组，并以等权重为基础计算该模型的平均能效。

然后，计算比特币网络的每日能源效率为所有硬件的等权重平均值，该平均值为CPU / GPU / FPGA发布的2年之内和ASIC发布的1.5年之内。之所以选择折旧年限，是因为：

· 用于CPU和GPU的模型组中的硬件通常需要花费数年的时间

· 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个月的能源效率流转的平均值，分阶段逐步淘汰模型类型。

实际上，一些硬件模型的使用范围更广，使用寿命更长。然而，冒着增加能源价值模型中历史误差的风险，从而试图获取无偏差的结果，没有进行其他硬件排除逻辑，数据清理或数据处理。

上述过程随时间推移产生以下比特币能效走势（J / GH）。

比特币能效提高的S曲线（表示J / GH随时间而下降）。请注意，从2013年至2014年推出ASIC以来，效率急剧提高。

法币系数常数（$ / J）

法币系数是将能量投入单位（焦耳）转换为法币美元的必要常数。它只是表示“我们”对能源的重视程度。

根据上面的能效曲线，得出的法币系数为：

2.0E-15

法币系数值取决于能效曲线的准确性，因此，此处提供的值应被视为一个近似估算值。从长远来看，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。

结果

绘制结果表明，从视觉上看，比特币的能源价值与历史价格非常吻合。

比特币10年能源价值图 

2013至2014年，由于GPU/FPGA向ASIC硬件转型，比特币的能源价值暴跌。尽管在此期间可能会出现大幅下降，但由于上述硬件使用和折旧模型假设，此处可能会有些夸大。

市场力量——弥合供需关系

第一个问题是，比特币的能源价值合乎逻辑吗？

在“用稀缺性建模比特币的价值”一文中，Plan B发现市场价格与比特币等硬资产的稀缺性之间存在密切关系。因此我们可以假定，这代表了人类对长期价值保值硬资产的“需求”的基本关系。

但这里存在一个问题。

并非所有稀缺资产都具有或保持着广泛的市场价值。比如说，大约有3,000种加密货币的市值都低于500美元。许多币都具有“受限”的供给模型，但市场认为它们没有根本价值。它们稀缺，但不值钱。糟糕艺术品（美国一家私人博物馆专门搜集并展示世界丑的出奇的艺术品）、粘在墙上的香蕉（曾经一根被沾在墙上的香蕉就卖出了12万美元的高价），以及许多其他稀有的一次性资产也是如此。这是有道理的，因为易获得或易复制的稀有资产的市场价值都较低。

持续的、高水准的人力通常与需求相关。

当把精力（能源）都投入到一项任务上时，精力供应商（工人）期望他们的努力会产生需求。当供应商看到对其劳动成果的需求不断增长时，他们就会更加努力工作以获取更大的收益。其他人也可能会为获得一些奖励而做出贡献。但是，如果对供应商劳动力的需求下降，或者机会下降到转向其他任务才能够获得更高回报的地步，那么供应商可能会停止为该任务投入精力。

这既可解释比特币算力之争，也可作为比特币能源价值的论据。

持续的能源投入代表了供需之间的平衡。不断上涨的市场价格通过算力增长和技术改进来激励增加的能源投入，从而提高能源效率。因此，市场价格的大幅上涨通常会导致承诺能源的长期增长，从而提高比特币的能源价值。但是，当投机行为导致价格暴涨，而能源投入却没有相应增加时，价格便会历史性暴跌回能源价值。

这是均值回归现象。正如任何由基本面驱动的内在价值估计所预期的那样。

比特币的价格和能源价值相互接近，就像磁铁一样。虽然两者之间可能存在偏差，也确实存在偏差，但它们总是闭合的。尽管能源价值在数学上与比特币的交易价格和交易量无关，但它是通过市场上那只“看不见的手”相互联系的。

能源价值基于供给增长率（stock-to-flow）和能源投入来获取对稀有资产的长期需求，并代表了比特币供需之间的共生关系。

表现

据2010年1月的每日数据显示，“能源价值”公式的R2等于实际比特币价格的80％（R2越高，模型就越符合现实）。相比之下，S2F模型在相同数据下的R2为88％。虽然比S2F低8％，但需要考虑以下几点：

比特币的能源价值高度依赖于预估的能源效率。本文手动整理了150个比特币硬件细节，当然不排除存在数据错误或遗漏的情况。折旧期是现实的近似值。效率还可能会随着运行条件和超频的变化而变化。要详尽表示出每个比特币矿工在历史上每个时间点使用的硬件是不可能的。因此产生错误也不可避免。

如果所有比特币矿工都突然停止挖比特币，那么基于S2F的预测，比特币价格将达到无穷大。能源价值预测为零。如果所有矿工都放弃比特币，比如发生了灾难性事件（如SHA-256算法被破解），并创造“更好的”货币/财富存储，那么矿工就不会产生新区块，不会发送任何交易，网络也将失效。在这种情况下，仅S2F模型（0.4 *SF³）会认为比特币具有无限价值。能源价值模型指出，如果所有矿工明天都停止挖比特币，那么电力投入将为零，比特币将一文不值。

S2F模型是一个拟合幂律。由于比特币价格具有指数性表现，因此需通过S2F模型的幂律来匹配。优化参数就可以获得较好的比特币价格拟合精度。能源价值没有曲线拟合参数，只有一个固定常数，并可将纯能源转换为美元。实际上，挖矿硬件功效的指数级增长与算力的增长很可能就解释了S2F的指数关系。

综上所述，80％的R2被认为是能源价值的有利结果。

比特币的能源价值与S2F

投资机会

从上图可以看出，比特币价格与公允价值之间的拐点和巨大差距可预示买卖比特币的大好时机。

能源投入的大幅下降往往预示着较好的退场时机，而强劲的能源投入增长则代表了大好的买入时机。

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50％。

这表明，比特币在2019年12月初有很高的风险回报。以下的能源价值振荡图也显示出了积极的前景。

但是，能源投入随时可能下降。

从历史上看，在算力下降时进行买入是不明智的，而在算力恢复时买入，风险回报会高得多。

上图：能源价值振荡图

此图表示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征兆极为相似。

启示

通过考虑能源及供给的增长，我们发现比特币价格与其价值之间存在内在联系。

比特币的价值是其能源投入（以焦耳为单位）的函数。

以下是“能源价值”公式的一些启示：

· 挖矿网络的健康状况与比特币的价值存在着内在的联系

· 电能投入的增加会提高比特币的基本价值（反之亦然）

· 算力越高（能源效率不变），每枚比特币的价值就更高

· 哈希技术的重大改进（如ASIC的引入）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，而不是依靠算力的增长。

· 如果量子计算（或其他重大技术进步）解决SHA-256算法的网络总能源更少，那么能源价值公式所表示比特币的内在价值将会下跌。

· 更改比特币代码以提高比特币的供给增长率会降低每枚流通币的基本价值。

· 若比特币在2140年仍被哈希，那么它的供给增长率将为零。能源价值公式就好比S2F模型，可以预测那时的比特币无限价值（以美元计算）。但是，与S2F不同，这要取决于当时正进行的挖矿作业的标准。

如果比特币成功坐上财富存储和/或全球货币的宝座，金融市场也许就会有证据表明，价值与努力（工作中所消耗的精力）存在内在联系。

人类的时间是有限的，因为这是我们最宝贵的资源。我们选择将精力和时间投入到种种事情上，这是我们最有价值的选择。

比特币可以用能源衡量。正如质量可以用能源来表示，比特币的价格也可以。