比特币挖矿成本及经济模型探讨

近期，比特币价格波动较大，一度跌破5.4万美元，触及部分矿机的"关机价"。数据显示，当比特币价格在5.4万美元时，只有效率超过23W/T的ASIC矿机才能盈利，仅有5种型号矿机可以维持运营。这意味着如果价格进一步下跌，一些抗风险能力较弱的矿工可能被迫退出，导致比特币被抛售和矿机贱卖，进而引发价格进一步下跌，形成所谓的"矿工投降"现象。

所谓"关机价"实际上就是比特币挖矿的成本价。要理解这一概念，我们需要先了解比特币的经济模型和工作量证明(PoW)机制。

比特币总供应量被限制在2100万枚，约每10分钟开采一个区块，奖励矿工一定数量的比特币。初始每个区块奖励50个比特币，之后每21万个区块(约4年)奖励减半一次。最近一次减半发生在2024年4月23日，区块高度为84万，奖励降至每个区块3.125个比特币。除区块奖励外，矿工还会获得交易手续费，通常每笔交易收取0.0001-0.0005个比特币不等。手续费由市场决定，网络拥堵时费用会上升。

比特币交易会先进入内存池，矿工从中选择交易组成新区块。矿工需要通过大量计算找到一个特定的随机数，将其与区块数据结合生成符合难度目标的哈希值，这个过程就是"挖矿"。谁先计算出符合条件的哈希值，谁就获得记账权和奖励。难度目标每2016个区块(约两周)调整一次，以保持平均出块时间在10分钟左右。

算力是衡量矿机挖矿能力的指标，单位通常为TH/s(每秒兆次哈希运算)。目前全网算力约630 EH/s，即每秒6.310^20次哈希运算。据此可推算每T算力每天理论上可挖出810^(-7)个比特币。对矿工而来，除了矿机购置和运营成本外，主要支出是电费。以蚂蚁S19 pro矿机为例，额定算力110T，功耗3250W，每T算力每天耗电约0.709kW。按0.055美元/度电计算，一个比特币的挖矿成本在5万美元左右。

需要注意的是，"关机价"并非固定不变。当出现"矿工投降"时，全网算力下降会导致单个比特币的开采成本降低。反之，如果比特币价格上涨，更多矿工加入会使全网算力上升，开采成本也随之提高。因此，"关机价"实际上是市场调节和矿工博弈的结果，建立在比特币简洁有效的经济模型之上。

PoS公链的经济模型

与以比特币为代表的PoW公链不同，PoS(权益证明)公链如以太坊和Solana没有矿工角色，其经济模型也有所不同。

PoS机制的主要特点是通过质押(Staking)实现准入机制。节点需质押一定数量的平台代币才能参与网络共识，同时获得区块奖励。这些参与共识的节点通常被称为验证者(Validator)。

对于采用无限增发模式的平台代币(如以太坊和Solana)，还需考虑通胀问题。通常通过验证者区块奖励实现增发，通过交易费销毁等方式实现回收，以维持经济稳定。

此外，PoS平台代币往往具有生息功能，部分平台还设计了委托质押机制，可降低市场流通量，有助于维护经济稳定。市场上常见的流动性质押通常基于委托质押设计，收益来自质押奖励和MEV(最大可提取价值)。

以太坊

以太坊网络初始供应量为7200万，其中6000万通过众筹分配，1200万分给早期贡献者和以太坊基金会。目前总供应量约为1.2亿。

2022年9月以太坊转为PoS后，年增发量从484万ETH降至301万ETH，通胀率从4%降至2.5%。由于EIP-1559机制会燃烧部分交易费用，实际上以太坊大多数时候处于通缩状态，平均通缩率为1.4%。

以太坊验证者需质押32个ETH。信标链每个时段(epoch)有32个时隙(slot)，每个时隙约12秒产生一个区块。奖励按时段发放，具体分配与验证者的有效余额和活跃验证者总数有关。

由于原生质押门槛较高，市场出现了流动性质押(LST)协议，如Lido的stETH。这些协议允许用户质押任意数量的ETH，获得可交易的质押凭证。目前以太坊网络中约27%的ETH被质押，其中Lido占30%。

Solana

Solana网络初始供应量为5亿，目前总供应量约5.8亿，流通量4.6亿。初始通胀率为8%，每年递减15%，长期通胀率为1.5%。

Solana对验证者没有最低质押要求，但质押量影响投票权和奖励分配。网络支持委托质押，用户可将SOL委托给验证者分享收益，同时保留SOL的所有权。目前有约1500个验证节点，平均年化收益率(APR)在7%左右。

验证者通过提交正确投票获得积分，积分可按比例兑换SOL奖励。区块奖励仅包括50%的交易费用，另50%被销毁。

与以太坊不同，Solana网络中80%以上的流通SOL被质押，但LST仅占质押量的6%。这主要是因为Solana原生支持委托质押，且DeFi生态还不够成熟。Jito是Solana主要的LST协议，通过支持MEV的验证者节点提供较高收益，目前APR可达7.92%。

结语

经济模型是区块链长期运行的核心。相比PoW公链，PoS公链的经济模型通常更为复杂，需要考虑质押机制、激励机制、通胀参数和代币功能等多个方面。

大多数新公链选择PoS机制，不仅因为其更节能，还能提供更好的性能和安全性。然而，PoS也可能带来财富集中的问题，因为最大的利益相关者往往获得最多回报。在设计区块链经济模型时，需要权衡这些因素，以确保系统的长期可持续性和公平性。