摘要：区块链奖励将在几周后减半，我们就其对比特币挖矿行业的影响进行了评估。假设比特币价格不变，并排除交易费用的影响，挖矿行业的收入应该会下降 50% 左右。但对于网络哈希率而言，情况不一定如此。网络哈希率的下降并不只是由区块奖励的减少造成的，还是由难度调整机制和挖矿行业结构的相互关系所决定。基于目前的行业结构，假设比特币价格没有变化，我们预测，奖励的减半可能会导致网络哈希率下降大致 30%-35%。
概述
距离第三次比特币区块减半只剩下几周的时间，届时区块奖励将从 12.5 个比特币下降到 6.25 个比特币。很多人问我们，这对比特币价格和比特币挖矿行业会有什么影响。在本报告中，我们将重点讨论其中的第二个问题，即对挖矿行业的影响。如果将交易费用的影响排除，对挖矿者的影响应该与比特币价格突然下跌 50% 完全相同。
人们可能会认为，比特币价格突然下跌 50%，意味着挖矿行业的规模应当会缩减 50%。对行业收入而言的确如此，在其他条件不变的情况下，减半之后挖矿行业的收入会下降50%左右。因此，这可能会是一个非常具有挑战性的时期。但是，这并不意味着矿工数量或哈希率就会下降 50%，情况因难度调整的问题而被复杂化了。想要评估减半对哈希率的影响，需要对难度调整和挖矿行业的结构都加以考虑。本报告的主题就是这些相互关联的动态因素。
我们过去就挖矿奖励已经写过很多文章，这是我们关于这一主题的第四份报告。
挖矿奖励
一般来说，就短期而言，如果企业的收入高于总的边际生产成本，即收入高于随产量而变化的成本，企业就会继续经营。在这种情况下可能无法盈利，但只要在固定成本上有所作为，就可以继续经营下去。
对于比特币挖矿，边际成本是随挖出的比特币数量的不同而变化，例如电费等。固定成本不受产量的影响（不论产量如何），例如租金或挖矿设备的历史性资本支出等。如果比特币价格下跌，理论上讲，如果矿场的收入大于边际成本（电费），就应该可以继续运转。从决定关停设备的角度来看，设备的原始成本是多少并不重要，如果运转产生亏损，这些就是沉没成本，重要的是边际成本。我们正是用的这个理论，来对比特币挖矿行业的成本曲线进行分析。
挖矿成本曲线
由于边际生产成本在商品开采行业中的重要性，了解整个行业成本曲线的形状，对于评估市场动态以及供应量将如何随价格的变化而变化，非常重要。以黄金为例，人们可以评估金价下跌对行业供给的影响。只需要在成本曲线图上画一条新的水平线，图中右边的高成本供给成本高于新的下降后的金价线，最终将被市场淘汰。下面图 1 中的红线就说明了这一点。
图 1 – 黄金开采行业成本曲线
（资料来源：Goldcorp）
当然，比特币的供给不会随着价格的变化而变化，但哈希率会有变化。由于难度的调整，对于比特币来说，估计价格变化对哈希率的影响并不像画一条新的水平线那么简单。正如我们在 第一篇关于挖矿奖励的文章中说明的那样，随着矿工退出，难度会下调，影响到成本曲线的形状。所以在评估比特币价格变化的影响时，需要的不仅是简单地在图表上画一条新的水平线，还需要画一条新的成本曲线。
在下面的三张图中，我们评估了比特币价格突然下跌 50%（即减半）对网络哈希率的影响。在每种情形下，我们画出的既有一条代表比特币价格的新水平线，也有一条新的成本曲线。
下面的例子说明成本曲线的形状对于比特币挖矿行业特别重要，而且对哈希率的影响重大。第一种情景是线性成本曲线，价格减半会导致网络哈希率下降约 29%。第二种情形是另一条潜在的实际成本曲线，价格减半对网络哈希率产生的影响大得多，导致其下降 47%。在第三种情形下，价格减半造成网络哈希率只下降了 12%。
图 2 – 比特币挖矿成本曲线 – 情形 1：线性成本曲线（美元）
图 3 – 比特币挖矿成本曲线 – 情形 2：“正常”成本曲线（美元）
图 4 – 比特币挖矿成本曲线 – 情形 3：二次方程成本曲线（美元）
还有另外一种以上各图没有说明的情形要考虑，就是整个行业的成本一致。当然，如果假设所有矿工的边际成本相同，那么当比特币价格下跌 50% 时，所有的矿工都可能同时关停，网络将完全停摆。幸运的是，这样的行业结构不太可能出现，即使出现了，那些有意识的矿工也有可能推动网络进入下一次难度调整。
新的均衡成本曲线的运算
新的成本曲线是通过将原始成本曲线乘以一个恒定的值，即取旧曲线，并减去一个恒定的百分比得到的。这个值是通过求解迭代试错过程中两个方程的共同未知数计算而来。对原始成本曲线按百分比进行削减和按百分比减少哈希率，新曲线意味着，成本高于新的下降后的比特币价格的亏损矿工出局。从减少 50% 开始，我们迭代运行数字，直到这两个百分比都匹配为止，从而揭示新的理论上均衡难度的下降程度。
目前实际的比特币挖矿成本曲线是怎样的？
上文我们说明了减半对网络哈希率的影响取决于成本曲线的形状。因此大家可能有兴趣确定目前的成本曲线形状。但这是一个很难确定的指标，大多数比特币矿工都是私人企业，不公开成本结构。这方面有四个明显的例外：Hut 8、Hive、Bitfarms 和 Argo Blockchain，但这些公司只占网络的一小部分。
一家挖矿设备经纪商 Blockware Solutions 近期发布了一个有关挖矿行业的报告，其中包含将行业细分成八个成本层级而得来的关于电力成本结构的数据。数据的准确性难以评估，不过我们分析了这些数据，并得出了下面的成本曲线。如下图所示，最佳拟合线（红色）具有合理的线性，与我们上图中的情景 1 类似。
图 5 – 散点图 –每千瓦时电力成本与矿工比例对比
（资料来源：BitMEX 研究、Blockware Solutions 提供的数据）
（注意：Blockware Solutions 的数据是成本最低的层级为 0.025 美元及以下，而成本最贵的层级为 0.07 美元及以上）
当我们向 Blockware 的首席执行官 Matt D’Souza 先生询问数据的完整性时，他表示：
我们在绝大多数挖矿的国家都有客户或与矿工或挖矿服务供应商合作，而且我们走访过中国和美国的主要挖矿设施。我们还运营一个矿池，并与其他大型矿池交流。每一家的成本结构都不同，所以我们的报告将其分解成不同的层级。我们的客户在每个成本层级都有，他们成本从每千瓦时 0 分钱到每千瓦时 7 分钱各不相同。所以，我们相信我们的报告中的数据是可靠的。
– 资料来源：Blockware Solutions 首席执行官 Matt D’Souza 先生
上图并没有像传统的成本曲线那样显示生产一个单位比特币的美元成本的分布，而是显示了电力成本的分布。如果把 Y 轴换算成每生产一个比特币的美元，这就可以用来阐释曲线的形状。但是，由于难度一直在变化，也许使用能源成本来表示更恰当。
上图 5 只考虑了电力成本，而忽略了所使用的挖矿硬件的效率水平差异的影响。Blockware 的报告中也提供了这一数据，他们在报告中对网络在 Bitmain 的 S9 和更新型、更高效的 S17 矿机之间进行了细分。同样，这个数据可能并不可靠，几个根据都过于简化，但我们用它来绘制了下面这个更详细的成本曲线。下图 6 是一个散点图，说明了按生产 1 Tear 哈希小时所花费按美元计的挖矿效率的分布情况。
图 6 – 散点图 –挖矿效率曲线 – 每 THh 美元成本与矿工比例对比
（资料来源：BitMEX 研究、Blockware Solutions 提供的数据）
（注意：对于 0.025 美元/千瓦时及以下的层级，我们假设值为 0.0125 美元/千瓦时；而对于 0.07 美元/千瓦时及以上的层级，我们假设值为 0.08125 美元/千瓦时）
“S “形的成本曲线
如以下图表所示，在资源领域，大多数较成熟采矿行业拥有的是 “S “形的成本曲线（如下图 7 和 8，以及上图 1）。通常左边有少数独特的得益于特别有利的地质条件的低成本资产，中间有大量的 “普通 “矿工。而在成本曲线的右侧，通常还有少数成本较高的在边缘挣扎的矿工，他们通常是在价格泡沫期间投产的投机性较强的项目。
图 7 – 电煤成本曲线
（资料来源：金融时报、Macquarie）
图 8 – 钴成本曲线
（资料来源：Research Gate)
图 6 已经显示了这种 “S “状的形态。在资源领域中造成这种 “S “形的经济因素，有可能同样适用于比特币挖矿。不过，由于数据点的数量有限，很难得出任何强有力的结论。
至于这个 “S “形对于比特币意味着什么，它可能意味着，对于价格小幅度的变化，哈希率的调整像我们的第三种情形，但对于价格较大的下跌（类似减半），哈希率的表现更像第二种情况下的项目。
将成本曲线数据应用于减半的情况
虽然行业内已经实现的是 “S “形曲线形态，为了简单起见，我们决定用线性模型作为近似值来评估减半的影响。应当注意的是，我们的模型线性情形（图 2）假设最低成本就是零，不过Blockware Solutions 数据的线性最佳拟合线不同于此。所以我们拟定了一个新的情形（情形 4），在这种情形下成本最低的组别为成本最高组别的 30%，与 Blockware Solutions 数据合理一致。如下图 9 所示，这导致隐含的均衡哈希率下降 34%。
图 9 – 比特币挖矿成本曲线 – 情形 4：基于行业数据（美元）
结论
关于比特币挖矿行业的收入的信息显然是极其透明的，但成本结构不那么透明。如果比特币取得成功，长远来看，挖矿行业很可能会壮大，向公众披露更多的信息。因此，分析师们很可能会对成本曲线进行大量的研究和分析，并对比特币价格的变动或网络哈希率减半的影响做出合理准确的预测。因此，由于目前掌握的信息有限，本报告在一定程度上属于推测性质。但按照本报告的分析，我们估测，当减半发生时，网络哈希率可能会下降 30% 到 35% 上下。
我们的上述估测计有很多假设。我们假设比特币的价格不会变，所有的矿工都是理性的，而且相当一部分矿工并没有在亏损运行。由于减半后肯定会有价格波动，甚至我们的方法和计算是否正确都可能很难说。不过我们认为，我们已经提出了一个有用的框架来对挖矿行业和减半加以评估。
针对减半将对挖矿行业有何影响的问题，我们认为，这会给挖矿行业带来重大压力。而另一方面，鉴于世界各国政府为缓解新冠肺炎的影响而采取的行动，许多其他行业也将同时经历一段充满挑战的时期。