比特币第三次减半矿业研究报告

作者：TokenInsight要点总结1. 中国哈希率占比下降 从2019年9月开始，中国的预估哈希率占比呈现出缓慢下降的趋势，目前已从75.63%下降至65.08%；而美国开始发力，从4.06%涨至7.24%，上涨78.33%；2. 0.035美元 减半后，若矿工使用蚂蚁矿机S17+，需控制电费在0.08美元（折合人民币0.56元左右）以下或降低经营成本才能保持盈利；若使用蚂蚁S9挖矿，需控制电费在0.035美元（折合人民币0.25元左右）以下或降低成本才能保持盈利；3. 减半热度激增 根据谷歌趋势数据，目前比特币减半（Bitcoin Halving）的搜索量在减半一周内达到了峰值100，搜索量超此前峰值（2016年7月3日—6日，比特币第二次减半前）逾9倍；4. 第16大 5月20日，比特币挖矿难度在减半后第一次调整。本次调整难度下降6%，为比特币历史上下调幅度第16大调整；5. 20% 减半前1000个区块（约一周）的平均出块时间为560秒，减半后1000个区块为689秒，同比上涨约20%，表明在此期间已有大约20％的网络哈希率逐渐消失；6. 18% 减半前，手续费占比基本保持在6%以下；减半后随着奖励减半和交易量增加，矿工手续费在18%—24%区间内震荡；7. 道阻且长 减半后比特币总交易手续费如TokenInsight此前预期震荡式上涨。但如若希望比特币按照中本聪的设想健康发展，即矿工的主要收入从爆块奖励转向收取交易手续费，还有一段较长的路程要走；8. 北美 整体来看，北美地区逐步开始扶持数字资产矿业，引导具备专业运营、风控能力的资金和机构入场；9. 迭代 TokenInsight认为，2020年将是矿业迭代转型的关键年份，早期的蛮荒经营方式会被高效、专业、精细化的经营策略取代；10. 洗牌 中长期来看，数字资产矿业发展机遇大于挑战，市场力量释放助推矿业发展。但在减半后未来一到两年内，矿业上下游都将面临洗牌。

1. 比特币减半概述
1.1 比特币第三次奖励减半
减半后比特币每年供给增长率约为1.7%；区块链矿业生态受其影响较为严峻5月12日凌晨3点23分，比特币在区块高度630,000正式完成区块奖励减半，首个减半的区块由蚂蚁矿池AntPool播报，爆块奖励6.25BTC，交易手续费约0.91BTC。
鉴于前两次减半周期中比特币的飙涨行情，市场对于第三次减半的市场态度较为乐观。但从当前的减半数据看，比特币价格并未出现预期大幅上涨的走势。
1.1.1 比特币减半周期总结（截止5月18日）


来源：TokenInsight
作为资产配置的一个类型，第三次减半后比特币每年供给增长率约为1.7%，低于黄金2019年的4.8%1，及美国2019年狭义货币（M1）增长率的4.44%2。而对比特币第三个减半周期来说，市场中存量资金博弈激烈，比特币价格支撑需要后续新晋投资者的加入。
减半对区块链矿业生态造成的影响远超市场中其他产业链：挖矿成本急剧上升；矿工手续费收入加速上涨；部分低效矿机被批量淘汰；矿业上下游例如矿场、矿池、矿机厂商将加速洗牌，2020将是矿业迭代转型的关键年份。1. 2019年黄金供应量：https://www.gold.org/cn/goldhub/research/gold-demand-trends/gold-demand-trends-full-year-20192. 美国M1年度变化：https://fred.stlouisfed.org/series/MANMM101USA657S
2. 区块链矿业发展概况
2.1 比特币矿业市场
中国月均哈希率或有所下降，美国抢占市场份额剑桥大学另类金融中心（Cambridge Centre for Alternative Finance; CCAF）发布的比特币耗电指数（CBECI）相关数据显示，截至2020年5月7日，全球一年耗电量20863万亿瓦/时（TWh），比特币矿业一年的耗电量预估为69.03TWh，占比0.33%。
2.1.1 比特币矿业耗电指数


来源：Cambridge Centre for Alternative Finance，TokenInsight
CCAF指出，虽然CBECI比大多数网络数据准确，但其准确性依旧有限。由于无法确定比特币网络的精确能耗，因此 CBECI 提供了一系列可能性，包括最低年耗电量以及预估年耗电量。
最低年耗电量即假设矿工使用当前最高效的矿机进行挖矿，预估年耗电量则是假设矿工同时使用新旧矿机，而不是单一的某种矿机进行挖矿。
TokenInsight发现，在2020年3月12日市场遭遇大跌后，比特币矿业最低年耗电量指数出现下降，预估年耗电量则更为明显。同时在减半后，预估年耗电量也出现了下降趋势。
我们认为，比特币预估耗电量能在一定程度上反应出矿工们的情绪。影响比特币矿业的原因主要是比特币价格和挖矿奖励。市场不乐观时，矿工的态度也会消极。
此外，由于减半的影响，矿工对市场后市预期会有所下降。因此会出现矿工逐步选择关机，导致比特币矿业耗电量缓慢下降。
从CCAF预估的各国每月平均哈希率来看，中国的比特币哈希率占比持续占据高位，整体保持在65%以上。
截至2020年4月，当前美国是哈希率占比第二高的国家，占比7.24%；排在第三位的俄罗斯占6.9%；哈萨克斯坦、马来西亚和伊朗分别占据了6.17%、4.33%和3.82%的全球市场。
2.1.2 各国每月平均哈希率


来源：Cambridge Centre for Alternative Finance，TokenInsight
另一方面，从2019年9月开始，中国的哈希率占比呈现出缓慢下降的趋势，目前已从75.63%下降至65.08%；而美国开始发力，从4.06%涨至7.24%，上涨78.33%。
出乎意料的是，哈萨克斯坦目前的哈希率占比为6.17%，相对2019年9月的1.42%上涨334.51%。
2.2 矿工边际收益（%）
减半后上一代矿机基本到达关机价位，未来将以新一代矿机为主TokenInsight通过引入两个指标分析矿工收益，分别是矿工边际收益（Miner’s Profit Margin）和矿工边际生产成本（Marginal Cost of Creation）。矿工边际生产成本计算公式如下：

其中 Block Reward 表示每日比特币网络产生的区块奖励（以比特币数量表示，减半前此数值为1800，减半后为900，但根据情况有所变动）；Transaction Fees 为每日比特币网络交易手续费；Hashrate 为哈希算力；Power Efficiency 为算力功耗；Electricity 为电价；Operation Costs 为经营成本。此公式展示挖出1个比特币矿机的生产成本。矿工边际收益为比特币价格扣除生产成本后所占生产成本比例。
以新一代矿机如蚂蚁矿机S17+为例，若电费为0.08美元（折合人民币0.56左右），边际生产成本（经营成本比例15%）在减半前为5,300美元，减半后升至9,300美元左右。
矿工边际收益（经营成本比例15%）在减半前保持在40%左右。减半后，矿工边际收益降至3%附近，基本是无盈利状态。
2.2.1 比特币边际生产成本与边际收益（蚂蚁S17+；电费0.08美元）


来源: TokenInsight
上一代矿机以蚂蚁S9系列矿机为例，其边际收益与边际生产成本如下图显示。
若电费为0.035美元（折合人民币0.25左右），矿工边际收益（经营成本比例15%），蚂蚁S9系列矿机边际收益在减半前维持在45%左右，但在减半后一下跌破0，到行情平稳后才保持在4%左右。
矿工边际生产成本在减半前为5,300美元，减半后升至9,300美元左右。
2.2.2 比特币边际生产成本与边际收益（蚂蚁S9；电费0.035美元）


来源：TokenInsight
也就是说，若矿工使用蚂蚁矿机S17+，需控制电费在0.08美元以下或降低经营成本才能保持盈利；若使用蚂蚁S9挖矿，需控制电费在0.035美元以下或降低成本才能保持盈利。
TokenInsight认为，比特币边际收益跌破0并不意味着矿工一定亏损，不同矿工的矿机购买价格、电费、运维成本各有不同，其对矿工更大的意义是作为考量当下区块链挖矿市场的指标。
对矿工来说，频繁开关机会对矿机、供电系统带来较大压力，增加损坏率，影响收益。另一方面，也会在极端行情造成较大损失。
当边际收益跌破0时，矿工及相关产业需要预估后市，并随之调节生产状态，采用水冷技术、原有矿机降频、降低运维成本等措施，从而降低生产成本。也不排除存在适时调整矿机状态，选择关机或保持亏本挖矿但采用金融手段对冲的模式，稳定收益。
3. 减半对区块链矿业的影响
3.1 减半热度Google Trends 表明减半热度暴增，非洲和欧洲地区最为热情根据谷歌趋势（ Google Trends）数据，目前比特币减半（Bitcoin Halving）的搜索量在减半一周内达到了峰值100，搜索量超此前峰值（2016年7月3日—6日，比特币第二次减半前）逾9倍。
3.1.1 比特币减半谷歌趋势


来源: Google Trends
另一方面，截至5月30日，近30天的谷歌趋势显示：非洲和欧洲是本次对比特币减半最为热情的地区。在近30日的热度搜索Top5地区中，尼日利亚的搜索热度最高，其次是瑞士和斯洛文尼亚。
3.1.2 比特币减半国家/地区搜索热度


来源: Google Trends
TokenInsight认为，欧洲对数字资产的态度素来较为开放。而作为非洲最大经济体的尼日利亚，国家货币通货膨胀严重，监管宽松且有足够的年轻受众，驱动着数字资产在非洲的发展。
3.2 比特币价格
价格回暖，减半后市场情绪相对乐观从下图可以看出， 在比特币完成减半前后2000个区块内，其价格波动剧烈，在区块高度629,950附近达到峰值，但随后出现大幅下降。正式减半后，比特币价格缓慢上涨，完全收复前期跌势，并试图再度冲击10,000美元关口。
3.2.1 比特币价格


来源：Byte Tree，TokenInsight
TokenInsight认为，越临近减半时刻，投资者情绪越不稳定，价格浮动也会更加剧烈。投资者对减半寄予期望较大，市场回暖并且稳定后，投资者信心再度加强，进一步推动了行情。
3.2.2 比特币永续资金费率


来源：Byte Tree，TokenInsight
永续资金费率也能表现出市场的积极态度。比特币减半前，永续资金费率结束了两个月的负值状态，上升到了正值。尽管后续因价格波动有轻微变化，但目前仍保持在0.01%左右。
3.3 比特币全网难度
减半后挖矿难度下降6%，为历史上第16大跌幅5月20日，比特币挖矿难度在减半后第一次调整。本次调整难度下降6%，为比特币挖矿历史上下调幅度第16大的调整。
3.3.1 全网难度Top20跌幅排行


来源：BTC.com，TokenInsight
减半前后全网算力在100EH/s上下波动，减半后最低到达81.65EH/s。
截至5月21日10时，比特币全网算力约为94.37 EH/s，挖矿难度15.14T。距离调整预计还有15天3小时，下次挖矿难度继续下调7.51%至14.00T。
3.3.2 比特币价格与全网算力走势


来源 TokenInsight
3.4 平均出块时间
减半后平均出块时间下降约20%，全网算力或继续下降从时间上看，2020年比特币平均出块时间在3月份前一直600秒上下波动；进入3月份后，平均出块时间出现大的涨幅，在3月大跌后达到800秒；随着后续比特币价格的上涨，出块时间回归到500秒左右的区间，减半后则再度下降至800秒附近。
3.4.1 平均出块时间


来源：Glassnode，TokenInsight
尽管价格基本与3月持平，但在减半行情下，比特币出块时间明显受到较大影响。同时也印证了减半后全网算力的变化。
TokenInsight认为，目前并不能直接观察到全网算力，但可以从平均出块时间和难度来计算。根据平均出块时间分析，比特币全网算力在减半后经历了显著下降。
减半前1000个区块（约一周）的平均出块时间为560秒，减半后1000个区块为689秒，同比上涨约20%，表明在此期间已有大约20％的网络哈希率逐渐消失。
而若陷入比特币价格保持不变，且丰水期未到的尴尬情况，全网算力将继续下降。
3.5 矿工收入
链上交易数稳中有升，投资者情绪较为乐观从链上交易数看，减半前后比特币链上交易数尽管波动较大，但整体表现出缓慢上涨的状态。
由于比特币在减半后并没有出现预期下跌状态，在消化完减半信息后，市场中原先处在观望状态的投资者正逐步进场，整体交易情绪偏向乐观。
3.5.1 比特币链上交易数


来源：Byte Tree，TokenInsight
比特币链上每50个区块平均交易数
减半后交易手续费如预期上涨，但矿工以手续费为生道阻且长矿工收益目前仍主要取决于区块奖励而非交易手续费。随着比特币全网算力不断攀升，挖矿奖励越来越少，因此交易手续费也越来越高，才能在一定程度上弥补减半带来的收入损失。
下图展示了比特币网络在减半前后交易手续费，每笔交易的平均费用及手续费占比的走势。
从图中可以看出：减半前后，区块高度在减半前后50个区块内，比特币交易手续费已经出现明显上涨。区块高度630,050附近，总交易手续费下降到低点，但随后仍保持上升趋势。
区块高度到达631,000区间时，比特币网络的交易手续费出现短暂性小高峰，区间内单个区块的费用突破1.8BTC的峰值。
3.5.2 比特币总交易手续费


来源：Byte Tree，TokenInsight
比特币每50个区块平均总交易手续费
总体来看，减半后比特币总交易手续费如TokenInsight此前预期震荡式上涨。手续费用的增加，一方面表明投资者愿意为要优先处理的交易支付溢价，另一方面也证明了当前市场活跃度正在提升。
3.5.3 每50笔交易的平均手续费


来源：Byte Tree，TokenInsight
从每50笔交易的平均手续费来看，减半前后2000个区块中，比特币交易手续费从平均0.00025BTC美元涨至0.00046BTC，同比上涨84%。
据TokeInsight统计，今年第一季度，矿工收入（区块奖励+交易手续费）中手续费维持在1.5%比例，但在三月份次比例骤升至5.5%，并在4月份回落至较低水平。
而下图从减半前后2000个区块的手续费占比可以看出：减半后矿工挖矿收入减少，但交易手续费收入在减半瞬间增加了200％。随着减半后比特币网络的稳定运行，矿工的平均交易手续费占比从减半前的4%涨至15%左右。
3.5.4 矿工总收入中交易手续费占比


来源：Byte Tree，TokenInsight
随着时间的推移，比特币链上交易逐步调整到平衡状态，但目前已在18%—24%的区间内震荡。
总体来看，减半后比特币总交易手续费如TokenInsight此前预期震荡式上涨。但如若希望比特币按照中本聪的设想健康发展，即矿工的主要收入从爆块奖励转向收取交易手续费，还有一段较长的路程要走。
4. 全球矿业政策变化及趋势 北美地区逐步扶持数字资产矿业，海外矿场预计会以更快的速度爆发建设从2019至2020年各国政府更新的监管政策上看，政府层面的支持已经开始显现，政策偏向于支持行业健康发展，包括发放牌照和规模监管。
政局稳定、低电费、结构合理的法律框架、相对成熟的金融市场以及气候条件是区块链矿业发展的主要因素。
中国：2019年11月6日，虚拟货币挖矿被国家发改委剔除淘汰类产业市场。2020年4月21日，四川公布首批“水电消纳示范企业”，99家进入的企业中，多个矿场在列。
美国：蒙大拿州米苏拉县委员会增加了针对数字资产矿工的绿色法规，法规要求矿场仅可布置在轻工业区和重工业区，审查并批准后矿场开采权可延长至2021年4月3日。
加拿大：继续采取措施支持数字资产挖矿业务在本国的发展。魁北克水电同意为矿工预留五分之一的电力能源（约300兆瓦）。
格鲁吉亚：2019年6月，格鲁吉亚境内自治共和国阿布哈兹政府放宽了国内数字资产挖矿活动要求，草拟了监管法，只要求挖矿持有牌照。
伊朗：2019年7月，伊朗央行承认了数字资产挖矿行业，承诺将推行合法的牌照程序。
白俄罗斯：白俄罗斯计划充分支持发展数字资产和数字经济。总统卢卡申科表示，提议在当地的核电厂附近成立大型数据中心，用于数字资产挖矿。
乌克兰：乌克兰数字转型部计划在两到三年内使该国的数字资产挖矿合法化。相应监管部门也表示挖矿不需要政府监督或干预，共识规则足以规范链上活动。
乌兹别克斯坦：2020年1月16日，乌兹别克斯坦宣布建立“国家矿池”。
整体来看，北美地区逐步开始扶持数字资产矿业，引导具备专业运营、风控能力的资金和机构入场。
同时，中国对区块链矿业的监管态度也在转变，特别是由于丰水期的来临，四川等地对区块链矿业的支持更加明显。但受数字资产的敏感性影响，未来政策仍存在不确定性。
TokenInsight认为，海外矿场在未来两年将以更快的速度爆发建设，主要原因有：1. 关于数字资产的监管更加稳定；2. 更加系统化的法律法规框架；3. 传统投资者对于数字资产的投资需求逐步增强；4. 利用比特币挖矿来缓解对于电力的需求，解决电力需求较弱时期电价走弱的问题。
5. 总结 告别粗放经营，2020将是矿业迭代转型的关键年份CoinShares发布《比特币挖矿网络》报告中指出，目前中国挖矿规模占全球的 65%，仅四川就占据了全球的 54%。而其余 35％则分布在华盛顿、纽约、不列颠哥伦比亚省、艾伯塔省，魁北克等北美地区，以及冰岛，挪威等欧洲地区。
TokenInsight Research团队认为，尽管中国占据了比特币网络的绝对优势地位，但随着数字资产矿业的完善发展和相关政策的扶持，国内外会有越来越多规模化的传统金融资本和二级市场金融服务商进入行业。2020年将是区块链矿业加速洗牌的关键年份，早期的粗放式经营方式会被专业化、金融化、精细化的经营策略取代。
矿业上下游洗牌加速，产业链将催生更多细分领域中长期来看，数字资产矿业发展机遇大于挑战，市场力量释放助推矿业发展。但在减半后未来一到两年内，矿业上下游洗牌加速：
矿场将继续改进自动化和精细化管理，提升整体专业营运能力。
如果在减半前没有做好相对完善的布局和风险管理，小规模的矿池将面临较大的危机，头部矿池的竞争会更加剧烈。
矿机厂商将会投入大量的精力，投产和研发5nm及其他工艺的产品。另外，受嘉楠耘智在美成功IPO的影响，未来上市的矿机厂商会越来越多。
金融化也是矿业迭代的关键一步，算力在未来将资产化、金融化，降低行业门槛。
未来，围绕数字资产矿业的产业链将催生更多细分领域，服务范围进一步扩大。