开采 1 个比特币需要多少电量？

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编辑小度

很早就听说过比特币、狗狗币等虚拟货币，但一直没有完全了解它们的发行和交易机制。 我急需高手指导

比特币挖矿机制“拆解”即将呈现~

柚爸爸

什么是比特币？

比特币最初由中本聪于2008年11月1日提出，2009年1月3日作为虚拟货币正式诞生。

与各国发行的法定货币（如人民币、美元）不同，比特币不是由中国人民银行等中央银行发行的，而是一种基于区块链技术的加密数字货币，由特定算法生成。

常见的虚拟货币中最著名的是腾讯的Q币。 以Q币为代表的传统虚拟货币与比特币最大的区别在于，Q币是由腾讯（中央机构）发行的，数量不限（只要腾讯愿意，可以无限量发行）虚拟货币。

比特币与这类虚拟货币最大的区别在于它是去中心化的，不是由一个中心化的组织发行，数量有限，最终发行量为2100万枚。 因此，它不会像国家法定货币那样，由各国央行自行决定发行数量，导致发行过多导致价格上涨，诱发经济结构失衡。

硬币发行

为什么是2100万？

准确的说，最终的发币数量是20999999.9769，那么为什么是这个数字呢？

首先，中本聪在设计比特币规则之初就定下了如下规则：

当比特币的底层技术区块链每记录 210,000 个区块时，下一次记录的奖励（比特币数量）将减半。 比特币刚推出时，矿工解决一个区块可获得 50 个比特币奖励。 随着比特币机制的运行，奖励逐渐减半，25个比特币、12.5个比特币、6.25个比特币、3.125个比特币……

然后通过一个简单的几何数列求出极限公式：

210000*50+210000*25+210000*12.5+……=210000*(50+25+12.5+6.25+…+1/2n*50)=2100万

但请注意，还有一个小设置。 第 32 次减半后，奖励为 0.0021 个币。 第33次减半时，原本的奖励应该是0.00105个币，但是比特币算法机制直接将奖励设置为0，使得最终的数量没有达到满额而是2100万，而是20999999.9769枚。

算力需求升级

如上所述，比特币每出块 210,000 个区块后，奖励机制就会减半。 如果突然涌入大量挖矿的人，比特币岂不是很快就会被挖出来，或者相反呢？ 如何保证比特币的稳定运行？

这是指比特币的动态调整机制。

比特币通过特定算法动态保证每个区块的记录时间为600秒，即平均每10分钟记录一个区块。 为保证平均每十分钟出一个块，比特币的求解难度会动态调整，每个周期调整一次，每个周期时间为2016个块，即平均每14天调整一次难度。 动平衡机制用公式更简洁地表示：

调整周期=2016*10分钟=难度（difficulty）*2^32/全网算力

公式中的难度是衡量挖矿难度的指标，即生成新交易区块的难度。 可以看出，随着矿机数量和矿机算力的增减，全网算力也会相应增减。 动态稳定在平均每块 10 分钟。

近年来，随着人们对比特币认知度的提高，越来越多的人参与比特币挖矿，挖矿难度迅速上升。 为了能够高效挖币，矿工不断升级矿机性能，从最初的CPU挖矿，到GPU挖矿，再到如今的专业矿机挖矿，进而导致难度（Difficulty）的增加，不断迫使矿主升级矿机算力，使得比特币的性能消耗越来越大。 挖矿难度也迅速增加。

比特币挖矿难度如上图

比特币

耗电量多少？

眼看比特币价格快速上涨，今年已经攀升至6万多美元，相当于近40万人民币一枚。 你感到兴奋吗？ 你是不是也有想要我的冲动？ ？

那我们看看挖矿合适不合适？

要实现比特币挖矿，您需要准备以下三项：

1台专业矿机（或配备高性能独立显卡的电脑）

2 冷却装置。空调，水冷散热器，甚至可以手动风扇

3电

想必，看到比特币的价格似乎在直线上涨，你一定有一瞬间的心动。

过去一年比特币价格走势

可以看出，除了矿机的购买成本外，挖矿最大的支出就是电费。 我们来详细计算一下，挖一个比特币需要多少电？

神马M20S专业矿机

比特币挖矿

功耗计算

首先，您需要计算矿机挖出一个比特币所需的时间：

那么，一个比特币的功耗为：

注：PUE是考虑矿场总能耗（包括辅助设备，如冷却设备、空调、照明等）/矿机能耗；

常见的比特币“矿机”性能

作为普通人，我们不应该购买那些动辄几万台的专业矿机（只能用来挖矿）。 更有可能尝试使用家中的台式机/笔记本电脑来体验挖矿的暴力。 丰富的乐趣。

下面以Nvida的RTX3070高性能显卡和MicroBT的Whatsmart M30S++为例，简单对比一下两种不同设备开采单个比特币的功耗。

以2021年7月18日为计算时间点，此时比特币网络全网算力为101.47EH/s； 难度是13.67T。

注：MH/s和TH/s是比特币算力的表征单位。 H/s是Hash（比特币使用的加密算法）每秒可以完成的次数。 1MH/s表示每秒可以完成1,000,000次哈希运算（6个零）； 1TH/s表示每秒可以完成1,000,000,000,000次哈希运算（12 0）；

哈希算法是将任意长度的输入量进行打乱混合，压缩形成一个摘要。 在这种算法下，输入值和输出值之间没有规则，不能从输出值推导出输入值。 枚举法只能用来不断替换输入值，直到找到满足要求的输出值。 这也是保证比特币安全的重要基础，因此需要大量的计算。

根据上述算法：

全网平均挖矿效率=1个比特币/全网算力=1BTC/101.47EH/s=0.00000920 BTC/(24h·TH)

使用英伟达RTX3070显卡挖矿，挖一个比特币所需时间约为：

Time1 = 1/（全网平均挖矿效率*显卡算力）=1940993.78天=5317.8年！

这个过程消耗的功率为

Q1=218.4/1000*1940993.78*24h=1017万千瓦时！

朋友们，如果要用家里的电脑来挖比特币，挖一个币需要5000年，消耗1000万度电。

以民用平均电价0.65元/千瓦时计算，1个比特币的电费高达650万元，而此时此刻（7月18日），1个比特币的价格约为20.55万元，远低于够付电费，看到这里，你还想挖矿吗？

因为不值得

为什么要挖？

下面我们来看看专业矿机挖矿的情况。

使用比特微神马M30S++矿机挖矿，挖出一个比特币所需时间为：

时间2=1/（全网平均挖矿效率*矿机算力）=970.5天=2.65年

此过程消耗的功率（考虑冷却等辅助设备产生的功率消耗一枚比特币挖矿成本，系数为1.2）为：

Q2=3472/1000*970.5*24h*1.2=97000kwh

大多数专业矿机都建在电力成本较低的地区，例如四川和内蒙古，以获得较低的电价。 以0.3元/千瓦时为例，开采一个比特币的电费仅为2.91万元。 是不是划算，甚至赚的更多。

整个比特币网络

它消耗多少功率？

据剑桥大学另类金融研究中心统计一枚比特币挖矿成本，比特币全球“挖矿”每年耗电量约1348.9亿千瓦时。 这个用电量相当于我国三峡大坝一年的发电量。 听起来不是很多，但如果将比特币的耗电量与世界各国的耗电量进行比较，比特币“挖矿”的耗电量在全球所有国家中排名第27位！

当然，除了个人挖矿不划算之外，还需要提醒大家的是，挖矿是违法的。

今年5月21日，国务院金融稳定发展委员会第51次会议指出，要严厉打击比特币挖矿和交易活动。

-结尾-

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