为什么比特币对于在未来实现丰富的清洁能源至关重要？

今天的能源资产所有者明天可能成为不可或缺的比特币矿工。

撰文：比特币清洁能源倡议 编译：Perry Wang

“令人厌恶、违背人类文明”的比特币，对地球能源结构有何影响？ 这值得深入研究，综合考虑。

由支付公司 Square 发起的比特币清洁能源计划今年发表了一篇简短的研究论文，提供了一个值得注意的观点：比特币挖矿如何与可再生能源生产和存储相结合，特别适合加速能源转型。

作为这项研究工作的补充，知名投资公司方舟投资还贡献了一个开源模型，展示了比特币挖矿如何进一步增强这些可再生能源生产+存储系统，提供更高比例的能源，这将帮助全人类迎来充沛的清洁能源未来。

如果你听了，你就会明白。 不妨从更长远的角度来思考这个问题。

该研究的一些核心发现

通过这份报告比特币未来的前景，我们希望解释一个事实，即比特币网络作为一个独特的能源买家，如何发挥作用让社会充分部署更多的太阳能和风能发电能力？ 部署这种发电能力并储存这种能量旨在促进社会向更清洁、更具弹性的电网过渡。 我们相信，今天的能源资产所有者在未来可能成为不可或缺的比特币矿工。

比特币矿工是独特的能源买家

比特币矿工是独特的能源买家，因为他们提供高度灵活且易于监管的可中断负载（可中断负载是电力的最终用途，例如比特币挖矿，可以轻松打开或关闭），并以具有全球流动性的加密货币形式出现提供完全独立于位置的支付，只需要互联网连接。

这些综合素质造就了非凡的资产，这些资产是最坚定的能源买家，能够在世界任何地方随时随地开启或关闭需求。

参考阅读：《专题报道：能源支持货币》

可再生能源是目前最便宜的能源形式

平准化能源成本（LCOE，即建造和运营发电厂的总生命周期成本除以其产生的能源总量，以美分/千瓦时计算）在过去均下降了 90%十年。 % 和 71%。 太阳能和风能的无补贴成本现在分别为 3-4 美分/千瓦时和 2-5 美分/千瓦时。 一些个别项目的成本甚至更低。

参考阅读：《能源平准化成本和存储平准化成本——2020》

作为参考，煤炭或天然气等化石燃料的平均能源成本约为 5-7 美分/千瓦时。 这意味着太阳能和风能已经比煤炭和天然气便宜。 太阳能和风能也刚刚达到与地热能和水力发电成本持平的水平，后者约为 3-5 美分/千瓦时 - 便宜但受地理位置限制。

参考阅读：《美国能源信息署》

对于像水力或地热这样的发电，总会有一些地方非常便宜，但总的来说，太阳能和风能现在是最便宜和最具可扩展性的发电选择。 更重要的是，我们相信随着时间的推移，它们只会变得更加实惠。 我们认为太阳能（半导体技术）尤其如此，总装机容量每翻一番，太阳能的价格将继续下降 20-40%。

参考阅读：《太阳能的未来非常便宜（2020 年）》

不同发电方式的度电成本，价格单位为每千瓦时

暂时的供需不匹配和电网拥堵

然而，与天然气或核能等更昂贵的基本负载电力相比，太阳能和风能都有一个主要缺点：间歇性（间歇性是指能源生产不稳定的事实。例如，在太阳能农场的情况下，它只有在阳光普照时才会发电）。 这导致了能源行业所谓的“鸭子曲线”。

参考阅读：《The Solar-Bitcoin Convergence》

NREL 鸭曲线，净负荷（以兆瓦时为单位）

从本质上讲，白天阳光强烈，但晚上不强烈。 风不太可预测，但往往在夜间吹得更大。 因此，能源供应要么充足，要么不存在。 然而，当人们回到家并打开电器时，需求高峰出现在傍晚或傍晚，此时太阳能和风能都无法充分供应。 最终结果是，这两种形式的发电平均每天供应几个小时的社会需求，而在需求高峰时则远远不够。

随着季节的变化，同样的挑战也随之而来：夏季阳光充足，冬季多风。

而电网拥塞（电网拥塞是指电网的输电线路在某一时刻处于最大传输负荷时）进一步放大了这些不足，这种情况类似于经常发生的高速公路拥堵，因为太阳能和风能项目通常建在阳光充足的农村地区风力充足但附近负载和传输容量不足（即终端电力用户）。

参考阅读：《传输拥堵与限制：市场阻抗还是机会？》

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由于这些困难，超过 200 GW 的延期太阳能和风能容量目前排在美国的三个电网队列中——已完全开发和融资但电网无法容纳的太阳能和风能项目。

参考阅读：《伯克利实验室的新数据工具跟踪互连队列中的提议项目》

增加电网传输容量和储能对于解决这些问题至关重要，尤其是在锂离子电池的成本曲线持续下降的情况下。 不过，就目前而言，公共服务企业级电池仍然过于昂贵，无法广泛部署。 即使它的成本再降低 80%，使用寿命和储存能量而不耗散能量所需的时间（耗散是将一些储存的能量作为热量损失的过程，也称为“热损失”）仍然面临物理限制. 尽管如此，它们仍有可能成为储存廉价正午太阳能以满足晚间高峰需求的最关键技术。

比特币挖矿是电力生产+存储的理想补充

另一方面，比特币矿工是可再生能源和存储的理想补充技术。

将电力生产与存储和矿工相结合，其整体价值主张将优于单独建设发电和存储。 如上所述，在不耗散的情况下，可以经济高效地存储多少功率始终存在物理限制。

通过将矿工与可再生能源的生产+储存相结合，我们相信它将：

请注意，随着电动汽车变得越来越普遍并且所有设备都电气化，社会对电力的需求不断增加，这种“过剩”能源将​​变得非常有用。 从某种意义上说，矿工无限的胃口让他们吃到了上述鸭子曲线的“肚皮”。

鉴于这些好处，我们认为公共服务企业级存储的开发商与比特币矿工联手增强他们当前的电池产品是合乎逻辑的。

长期影响

我们认为，如果比特币挖矿成为最持久的能源买家，将产生两大影响。

首先，低估电网需求期间的太阳能和风能供应量将急剧增加。 如上所述，目前仅在美国三个电力市场中就有超过 200 GW 的延期太阳能和风能容量等待并网。 作为参考，这大约是目前太阳能和风能装机容量的两倍。

随着社会开始部署更多的太阳能和风能，我们相信这应该会进一步降低能源成本曲线的平准化成本，从而使未来的太阳能和风能更加实惠。

如果能源的平准化成本下降，它可以开启有利可图的太阳能新用例，例如海水淡化、从环境中去除二氧化碳或生产绿色氢气。 该领域的一些专家预测，生产新电力的边际成本实际上将接近于零。

第二大潜在影响可能是比特币矿业的大规模转型和绿色转型。

据估计，当今全球比特币挖矿能力仅为 10-20 GW()。 如上所述，仅美国电网就有 200 GW 的太阳能和风能项目延迟排队（电网排队是等待批准向输电网供电的项目）。 其中仅 20% 就能为矿工带来 40 GW 的新挖矿能力，使当前的全球比特币挖矿市场相形见绌。

请注意，这些挖矿新增产能项目中有很多可能是“表后”（表后是指在产电的地方直接用电，不需要电网输送）。 电力用于最大化太阳能和风能，否则这些能源将被浪费。 当然，它们在其他盈利时期可能仍由电网供电，因此不会从第一天起就完全环保。 但如果太阳能和风能变得更便宜并在基本负荷电力中所占份额越来越大，最终趋势将继续迅速转向可再生能源主导的计算能力。

我们认为，部署如此大量新的、分布于不同地域的计算能力还具有增强比特币网络安全性的次要后果，有可能进一步加强比特币作为所有人的稳健货币的地位。

如果没有比特币挖矿，太阳能作为一种间歇性能源，只能提供 40% 的电力。 由于电力企业面临重大投资需要大量投资，电价将随之上涨。 而且，如果比特币采矿业被整合到太阳能系统中，能源供应商——无论是公用事业公司还是独立实体——将有能力在电价和比特币价格之间进行套利，并有可能出售“剩余”太阳能，并满足几乎在不降低盈利能力的情况下满足电网中的所有电力需求。

比特币挖矿可以刺激对太阳能系统的投资，增加电网生产的电力比例，同时电力成本保持不变。

上图显示了比特币挖矿可能对太阳能系统的普及产生的影响。 假设电力成本不变，上图显示了太阳能可以向电网供应的电力百分比。 y轴是太阳能产生的功率，x轴是电池容量。 每个圆圈的大小与比特币挖矿操作的规模成正比。

在每个点，太阳能系统提供不同比例的电网需求。 随着比特币挖矿规模的扩大，太阳能系统也在增加，为电网提供的能源比例不断增加。 增加比特币挖矿能力将使能源供应商能够在不浪费能源的情况下“过度建设”太阳能。 例如，在图表的左下角，如果没有比特币挖矿，可再生能源只能满足 40% 的电网需求。 在图表的右上角，包括太阳能、电池和比特币挖矿可以满足 99% 的电网需求。

我们的模型表明，将比特币挖矿集成到太阳能系统中可以将间歇性电源转变为具有基本负载能力的发电站。 它表明，将比特币挖矿添加到电力开发商的工具箱中应该会促进可再生能源和间歇性能源的整体潜在市场。

在其他条件相同的情况下，通过比特币挖矿，可再生能源可以在任何地方以低成本提供大量电力。 作为后续效应，与可再生能源规模化相关的成本降低可能​​会加速，从而使其在经济上更具竞争力。

未来发展

关于如何实现上述愿景，还有一些重要问题需要考虑。 我们至少看到三个有意义的商机：

能源管理软件和服务

专注于存储和采矿的能源管理公司可以开发软件比特币未来的前景，实时决定新产生的电力的最佳用途：是使用、存储还是开采。 他们还可以提供关键资产管理工具和分析来监控项目绩效。

能源/矿业市场

托管市场可能会出现，以连接项目开发商、矿工和金融家。 一个关键的挑战是解决现有矿工的当前信用门槛要求。

ASIC矿机生产

可以建立新的芯片代工厂来满足预期的需求激增。 三星和台积电在这一领域处于领先地位，他们最近宣布了在北美建造新晶圆厂的计划。 未来还将看到硬件和固件的持续改进，以提高为使用可中断能源而优化的采矿设备的耐用性。

让我们继续前进

比特币和能源市场正在整合，我们相信今天的能源资产所有者将来可能会成为比特币矿工。 电力公司的高管、可持续基础设施投资基金和电网规模存储的开发商可以通过调整他们的战略路线图，轻松地将大规模投资部署到比特币挖矿和清洁能源生产之间正在出现的协同作用中。 好加速这个未来的实现。

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