集萃 ｜ 比特币耗电、碳排放知多少？

图1| BBCE建模流程图

系统动力学Vensim软件可参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/319351456

研究者发现，根据BBCE模型的基准模拟，中国比特币行业的年化能耗将在2024年达到峰值，为296.59 Twh，超过了意大利和沙特阿拉伯的总能耗水平，在2016年的所有国家中排名第12位。相应地，比特币运营的碳排放流量将在2024年达到每年1.305亿公吨的峰值。在国际上，这一排放产出超过了cia.gov中在没有任何政策干预的基准情景下报告的2016年捷克共和国和卡塔尔的温室气体排放总量。在国内，比特币采矿业的排放量将在中国182个地级市和42个主要工业部门中均排名在前10以内，约占中国发电排放的5.41%（ceads.net)。

此外，根据BBCE模型，比特币行业单位国内生产总值的最大碳排放量将达到10.77千克/美元。通过情景分析，我们发现一些碳排放政策，比如碳税，对于比特币行业的碳减排来说相对无效。相反，比特币矿工的现场监管政策会导致挖矿活动的能源消耗结构发生变化，能够为比特币区块链运营的碳排放提供有效的负反馈。

图2| 比特币区块链的挖掘池分布。截至2020年4月，中国占全球比特币区块链运营的75%以上。中国的一些农村地区被认为是比特币开采的理想目的地，主要是因为电价更便宜，还有大量未开发的土地用于池建设。

矿坑统计数据来自https://btc.com/stats.

表1| 比特币区块链的政策情景设定。基准 (BM)情景是每个政策因素的基线和当前情景，表明比特币行业继续在最低限度的政策干预下运行。在基准情景中，市场准入被假设为100%，这表明所有效率的盈利比特币矿商都被允许在中国运营。根据比特币矿工的实际区域统计数据，我们假设基准情景中40%的矿工位于煤基区域。而且，如果比特币行业的单位GDP碳排放量大于2，就会征收惩罚性的碳税。在其他三种情况下，出于节能减排的考虑，对不同比特币开采程序的政策进行了调整。具体而言：

在市场准入(MA)情景下，在比特币挖掘和交易子系统中，效率的市场准入标准提高了一倍，禁止低效率的盈利矿工进入中国比特币市场，政策制定者被迫以高效的方式维护比特币区块链的网络稳定。

在现场监管（SR）情景中，煤矿区的比特币矿商被建议搬迁到水力资源丰富的地区，以利用该地区因雨季等因素而产生的相对较低的能源利用成本，这导致在这种情况下，只有20%的矿工留在以煤为基础的地区。

在碳税（CT）场景中，碳税增加到初始值的两倍，以对比特币区块链的高碳排放行为实施更严格的惩罚。

图3 |年度情景模拟结果的估计。通过2021-2029年BBCE建模的月度模拟结果，生成中国比特币运营的预计年化能耗(a)和碳排放流量(b)。a和b中的蓝、红、黄、绿条分别表示中国比特币行业在BM、SR、CT和MA情景下的年能耗和碳排放流量。根据双尾t检验计算出的95%置信区间，每个数据以平均值结构方程表示(p < 0:05)。n= 204次排放观测。

图4 |比特币行业能耗和碳排放对比。在图4中，比特币行业的能耗峰值和碳排放与其他国家的国家级排放以及中国国内城市和工业部门的排放进行了比较。国家尺度(a)的年度能源消耗和排名来自cia.gov，国家尺度(b)的碳排放和排名来自全球碳地图(www.globalcarbonatlas.org)。中国城市(c)和工业部门(d)的碳排放量来自中国排放账户和数据集(www.ceads.net)。由于部分数据库未发布或缺失数据，以上能耗和碳排放数据均为2016年的水平。

来源于；气候变化经济学

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