如何准确计算并有效提高挖矿投资回报率？

很多人认为比特币挖矿是一个特殊的行业。 其实从宏观上看，挖矿与传统计算行业并没有太大区别：计算行业的成本主要来自于服务器的采购和电费的支出，而挖矿的主要成本也是矿机的采购和电费的支付，两者都是通过出售算力或其产品来获取回报。 我在《计算能源——计算驱动的第四次技术革命》中指出，计算产业是以电力和数据为生产资料的制造业，能源和芯片是计算产业的核心。

1. 挖矿成本和收益率的计算

很多人在挖矿的时候，把购买矿机作为主要成本，而忽略了能源成本的重要性； 买矿机的人可能会花更高的价钱购买功耗比最低的机器，但最后发现投资回报率不如其他机器。 这个问题是由于决策时没有对目标结果（投资回报率）进行精确的定量分析，结果是基于感觉的定性分析。

1、挖矿的目的是什么？

这个问题看似简单，其实很多人都没有想清楚。 首先，矿工选择挖矿，一定是为了获得BTC的超额收益。 这是基于BTC长期（1-3年）价格的选择。 目前BTC的获取方式有两种：在交易所、OTC等二级市场直接购买，或者通过挖矿获取。 所以我们有一个大前提，就是你选择直接买BTC还是买我的，都是BTC价格预期上涨的时候。 经过2017年牛市、2018年底熊市触底、2019年震荡反转btc挖矿算法，整个市场仍普遍认为2020年减半后将迎来新一轮牛市，因此各种资金开始准备以不同的方式进入这个市场。 也是在这样的背景下，我们讨论要不要挖，怎么挖，挖矿和买币哪个好。

许多普通矿工认为挖矿​​是一种以较低成本获得BTC的方式。 这个想法来源于一个简单的计算：如上图所示，以最新一代矿机为例，当前币价7300USD和0.36元/度btc挖矿算法，按照电费计算，每天应缴纳的电费占挖矿收益的比例（即电费比例）约为40%，这说明挖矿可以以市场价40%的较低成本获得比特币。

这显然是错误的，因为相比于直接用一笔钱买比特币，挖矿需要资金先买矿机，而矿机前期很久没有回本。 如果此时你直接买入比特币，如果币价上涨，你将直接获得净收益。 如果你仔细想想，你会认为矿机本身也是一种资产，卖了会有一定的价值。 如果时机合适，可以卖到比之前更高的价格，相当于白挖了一段时间的币。 即使这样操作，收益率能比直接买币好吗？ 不一定，这需要我们准确计算。

2. 挖矿ROI的计算

矿工在实际挖矿过程中的操作是一个复杂的过程。 卖币付电费这件事有很多种操作方式：每天挖出来直接卖需要的电费，每个月选择一个合适的价格卖币付电费，不卖币付电费用额外的法币等，哪种方式比较好？ 这又回到了我们之前讨论的前提，即BTC的价格处于上升通道，最终你手中应该持有更多的BTC才能获得更高的收益。 早期挖出来的币，因为当时币价低，需要多卖。 用硬币支付电费是不划算的，因为电费是法币计价的，是有确定数的。 可以计算出挖矿每年的电费。 然后选择在7500-9500 USD卖出部分币或者选择最终币价 高位一起卖出一目了然，所以最好的办法应该是用多余的资金交电费而不卖出币，最后剩余的BTC数量最多。

我们用一个简化的模型来验证一下，用1000万资金挖两年，每个难度周期难度增加2%（实际会更高），按年平均电费0.36计算元/千瓦时，基于S17PRO 50T 10000元/台模型计算最终可获得的BTC数量：

方案一：全部1000万买进机器，每个月买币交电费。 为了简化计算，第一年币价为7500美元，第二年为15000美元。 通过计算器最终累计剩余BTC约为112.7。

方案二：446万用于买机器，553万用于支付两年的电费，累计剩余BTC为127.5（如图）。

如果两年后矿机残值25%，币价15000美元（新矿机价格应该是每天每T算力净收益*算力*200天，考虑减半以及算力增长，两年后算力很可能翻倍，所以每天收入中的BTC数量大约是现在的1/4，加上币价翻倍和机器贬值的影响，使得剩下的残值理想的25%），那么最终方案1净资产投资回报率1433万左右143%，方案2净资产1450万投资回报率145%，净资产直购两年资产2000万，投资回报率200%。 如果两年后矿机残值为0，则方案2的投资回报率比方案1高15%。

从矿机的角度来看，如果时间再长一点，最终的残值就会接近于0。在这个过程中，矿机的几笔交易也是根据当前的币价和难度来计算的，以及机器的折旧，所以我们把这个过程串联起来，相当于买了一台全新的矿机，挖到报废为止。 根据前面的计算，我们选择不卖币的模式，用法币支付电费。 这时，我们可以得到计算公式：

P为币价（元），挖d天，每日单T算力收益为α币，单T算力购买成本为A元，g为芯片功耗比（kw/T），e为每千瓦单日电费消耗率（元）；

每T算力每天BTC数量α的变化趋势见下图：

2. 计算能量参数SAI和计算能量定理SAI Equation

1.计算参数SAI

P为币价（元），挖d天，每日单T算力收益为α币，单T算力购买成本为A元，g为芯片功耗比（kw/T），e为每千瓦单日电费消耗率（元）；

上式中，可以确定时刻d的币价和日收益α，并根据二级市场和矿机产量进行初步预测，这些都是客观不变的参数； 而A+d*g*e成为决定整个挖矿投资回报率的各个参数，是矿工在选择矿机和矿场时根据条件确定的。 因此，我们定义在d时间长度内每次T算力挖矿的算力成本和能源成本之和作为算力参数SAI，简称S，则：

以360天为一个周期对比主流矿机计算参数S，全年电费0.37元/度，12月27日一手主流矿机现货价格如下。 从投资回报率来看，T17在最小算力参数上的回报率最高，但考虑到矿机S17+一年后的残值肯定会高于T17，两者的算力参数非常接近，所以S17+是当前时间点最好的选择。

2. SAI方程

我们从宏观的角度来看 BTC 市场。 如果时间线延长，需求方需要直接或通过挖矿获得BTC。 两种方法的成本应该接近。 如果有成本差异，那么市场是最真实的，会通过自由调节来调节。 如果BTC通过挖矿一段时间获得的投资回报高于直接买币，那么就会有更多的资金开始挖矿。 这样挖矿的利润被压榨到低于直接买币的水平。 这时候资金发现直接买币更划算，开始直接买币。 这将导致两种方法的投资回报率处于一个相对稳定的范围内。 往复波动。 在现实市场中，我们会发现挖矿收益加上矿机残值长期的投资回报率会接近在二级市场直接买币的投资回报率。

我们用R1代表挖矿的投资回报率，R2代表直接买币的投资回报率。 计算参数为S=A+d*g*e，初始币价为P1，最终币价为P2。 那么根据R1=R2，可以得出：

对上述公式进行简化变形后，可以得到SAI方程： 在理想条件下，在相同时间、相同资金量下，选择挖矿，选择挖矿，预计可以获得的BTC总数直接买币都是一样的，获得的投资回报也是一样的。 这是：

通过计算能量定理，我们可以根据当前币价和一段时间内难度的预期变化，判断是选择直接买币还是选择当前时间回报率更高的挖矿。

注意：

一种。 我们不能根据算力定理中挖矿难度的增加来推测币价会上涨。 币价上涨，那么更多人去挖矿，导致难度增加，反之亦然。

b. 计算能量定理反映了当前宏观市场的整体动态稳定性，是整个市场的平均水平。 因此，通过控制变量得到的具体参数的值只是判断的依据。 比如有免费电挖，那么实际算力参数会远低于目前的理论平均算力参数，所以可以果断选择挖矿。

C。 在实际状态下，并不是所有矿工都挖到报废残值为0的矿机，所以R1会增加矿机残值的价值。 算力定理可以理解为租用一段时间的云算力，即没有矿机剩余价值的所有权。

三、算力定理与算力参数的实际应用 1、当前挖矿市场成本分析

今天（2019年12月29日）全网难度约为12.95T，每T收益为α=0.00001942。 根据2019年Q4主流矿机厂商订单情况，以及台积电、三星7nm、8nm芯片的产能安排，预计明年5nm完成挖矿。 每月减半前全网算力会达到120-140E，所以减半后α可能在0.00000600左右，当前币价为7350美元，所以当前算力参数S=120是根据到计算能力定理。 对应当前枯水期平均电费0.38元/kwh和全网平均功耗比80w/T（简化为50E算力是16nm的100w/T，50E是60w/T的水平T为新矿机），可以算出如果人工成本A=-10，显然这不符合实际情况，所以证明选择购买主流新矿机的矿工最终的投资回报会比直接买币低很多。

通过以上实际情况的分析，我们会发现市场上的计算参数要高于目前的理论计算。 这怎么解释呢？

关于单T算力成本A：一台新矿机的A受制于生产成本。 矿机厂商不可能亏本出售矿机。 新矿机的主要成本是芯片成本。 之所以采用纳米工艺，也是为了减少计算参数。 芯片的成本主要是晶圆的成本，按面积计算。 更小的纳米工艺不仅比g功耗更低，而且芯片面积更小，A也变小了。 根据S=A+d*g*e，可以大大降低算力参数S，提高挖矿的ROI。 在二手市场，矿机相对自由流动，加上机器本身的损耗，单台T的算力成本A低于同类矿机，A更接近平均水平成本按算力公式计算，但矿机毕竟是实物不可能像BTC那样24小时以极低的成本在全球交易市场流通，所以还是会偏离理论价格。 在非牛市阶段，尤其是熊市阶段，二手市场机器的算力参数会更接近算力定理的理论值。

关于电费e：目前处于枯水期，大部分新矿机选择干水，全年签约，平均电费约为0.37元/千瓦时。 但在丰水期，水电裸电价格可能在0.2元/千瓦时左右，届时实际算力参数会有所下降。

关于每T的收益α和功耗比g：减半即将迎来。减半不仅会减少新产生的BTC的产量，还会淘汰一批旧算力。 目前老算力的主力是S9。 该网络拥有约40E的s9算力。 如果全部淘汰，对难度和耗电比都会有很大的影响。 但实际过程应该不会像想象的那么猛烈，瞬间全网失去算力，因为挖矿本质上就是争夺同一个位置。 消费，有的人用电成本降低，币价上涨也会增加收入。 所以，s9真正淘汰应该是在新一轮牛市的顶峰前后。 在高币价的推动下，新的大算力矿机将量产投产，将带来全网算力的进一步“新陈代谢”。

2、关机币价和矿机淘汰

关于关机币价，可以通过计算能量定理公式轻松得到关机币价：

具体矿机型号可以计算出关机币价，但投资回报率与关机币价无关，实际操作可能不是卖币交电费的模式，所以关机币价对于这类矿工没有参考意义。 每个月需要卖币交电费的矿工会比较关注这个价格，但是我们之前已经证明，在预期的涨幅中，每个月卖币交电费挖矿的投资回报并不理想。

关于矿机淘汰，有了算力定理和算力参数，我们就会对矿机淘汰有一个新的定义。 过去，矿机被认为是因为币价停摆而被市场淘汰，但实际上是决定是否淘汰矿机。 计算参数。 我们以市面上的6200 T17 42T和已经淘汰的200元841为例，挖矿180天：

如果不考虑矿机残值，那么从今天开始挖矿180天，选择841的投资回报率会高于T17。 当然，半年后T17的残值会很高，但如果841能用到0.15元以下的电，那么841的投资回报率将是T17的2倍，甚至接近计算能量定理。 以当前币价直接购买币种投资回报。

3、矿机抵押贷款杠杆操作

现在市场上的金融产品种类更加丰富。 假设初始资金以单笔T成本A1投入挖矿（不卖币，保留法币支付电费），那么可以用这些资金以当前币价P1购买BTC，然后质押平台以当前价格P1质押60%的USDT，然后用USDT支付60%的定金购买一台矿机，单笔T成本为A1。 价值A2，币贷和矿机分期都可以接受最后还本付息，利息1%月息。 根据计算公式，每T算力可获得的BTC数量应为：

直接购买比特币可购买的BTC数量为：

按照目前实际币价和难度，如果你用100万资金购买T17，假设180天后币价翻倍，那么可以计算出这个操作的投资回报率接近于直接买币. 具体分析一下，其实相当于借了两倍的杠杆挖矿，先用初始资金买下了当前价格的所有币，但是因为矿机是抵押后买的，当前的算力参数新的矿机都是相对于算力的。 能量定理的理论价值要高得多，所以只有币价翻倍加上抵押贷款形成的双倍杠杆，才能让资金的投资回报赶上直接购买货币。 但这无疑是一个风险极高的操作。 一方面，币价走势并非100%确定。 另一方面，贷款的实际还款方式不可能是最终还本付息，因此最终转换可能并不划算。 关键是看计算参数。

4、挖矿的投资回报率高于买币

回到算力参数，根据算力定理，挖矿和直接买币的ROI会在一定范围内反复波动，市场会不断修正难度，算力价格，币价，电费，芯片功耗比等参数。 在大多数情况下，由于矿工不是芯片生产者，芯片受制于生产成本，实际算力参数会高于算力定理计算出的值，但会被算力的多重影响所补偿矿机残值和币价。 由于在算力定理中，币价和算力收益是客观不可控的，对所有参与者一视同仁也是客观公平的，所以出现挖矿收益率R1大于直购收益率R2的情况可分为两类：

一种。 由于算力的滞后性，当币价快速上涨，算力来不及上涨时，短时间内市场真实算力参数可能会导致R1>R2。 但是这个概率很低，窗口期很短。 更重要的是，如果币价快速大幅上涨，则可能意味着牛市已经来临。 历史上，每一轮比特币牛市中币价快速大幅上涨的持续时间都很短。 价格长期持续看涨，上一轮牛市中币价经历了6次40%左右的跌幅才见顶。 此外，挖矿的实际操作过程中存在很多“摩擦”。 运输和部署矿机需要时间，收回挖矿成本也需要时间。 你很可能会错过它。 所以这纯粹是运气。

b. 围绕计算参数，选择合适的芯片（确定A和g），寻找成本更低的能源，优化整体方案，降低能耗（reduce e）就是计算参数的整体减少，实现挖矿的投资回报高于直接从市场购买硬币。 按照目前的技术水平，台积电虽然已经开始了5nm工艺的试产，甚至已经开始了3nm工艺的研发准备，但受限于技术条件，新一代工艺可能只会增加20%的功耗比——与7nm工艺相比提升30%。 ，而且新制程的良品率不高，需要回收流片和产线的成本，所以单芯片T的算力价格A会非常高，算力参数会此时也很高。 另一方面，只要能源成本降低一半，就相当于接下来的两代纳米工艺升级，相应的算力成本A可以因为二手的成熟而变得很低市场甚至面临淘汰。 此时算力参数也很低，大概率可以做到R1>R2。

5.挖矿回报问题

之所以把这个问题放这么远，是因为如果一个矿工还考虑挖矿收益的问题，那么他可能不适合挖矿，但是简单的分析还是基于计算能量定理。 根据计算能量定理，挖矿收益可表示为：

（其中P2为预期币价，A2为矿机残值）

矿工可以根据自己购买的矿机情况和托管矿场的情况，计算出币价和难度需要满足什么条件才能收回本金，然后根据币价走势和计算进行判断电力增长预测。

6. 能源和采矿对比特币意味着什么

根据算术定理

在理想情况下，选择同时挖矿，同样的资金量和选择直接买币，预计可以获得的BTC总数是一样的，获得的投资回报是一样的。

从供需的角度，等式左边可以看作是一级市场上可用的 BTC 数量，等式右边可以看作是二级市场上可用的 BTC 数量。 理想条件下方程式的建立和现实中两者在一定范围内的波动可以证明挖矿是一种动态调节一级市场和二级市场供求关系的手段。 这种调整是完全自由选择实施的。

从熵的角度来看，挖矿的行为有两个目的，一是完成记账任务获得新区块的记账奖励，即挖出新币，二是完成记账行为以获取新区块的记账奖励获取手续费以保证整个BTC交易网络的安全和稳定。 这两项任务都可以被视为熵减行为，因此需要恒定的能量输入以保持相对稳定。 挖矿的本质是计算，是一种以电能为输入的熵减行为，非常契合BTC网络的需求。 因此，即使未来所有区块都被挖出，手续费也会成为所有矿工的收入来源，仍然可以支撑整个系统的稳定运行。

从流动性来看，交易所内的交易和交易所间的实体套利为BTC的二级市场带来了强劲的流动性，而挖矿则可以将BTC视为一种以电力为原料进行生产的产品。 矿山为电力所有者提供电力全球流动性。 全球原本闲置的电力资源（家庭用电、废弃水电、清洁能源）受限于基础设施不完善，无法创造更多价值。 现在他们可以通过兑换成BTC获得全球流动性和相应的流动性溢价。 从而获得更高的回报。 同时，能源成本因地而异。 BTC通过二级市场的币价和一级市场的算力综合调节供求关系。 挖矿相当于矿工的能源套利，促使矿工不断寻找成本更低的优质能源，这里的供应调整不是供应量，而是供应成本，高成本供应被淘汰，低成本供给获得更多收益，实现新平衡。