■本報(bào)記者 韓揚(yáng)眉

具有高額利潤(rùn)的比特幣也是“高碳”產(chǎn)業(yè)！在無(wú)政策干預(yù)情況下，中國(guó)比特幣產(chǎn)業(yè)年能耗將在2024年達(dá)到峰值（296.59太瓦時(shí)），并產(chǎn)生相應(yīng)的1.305億噸碳排放。

“這一排放量將超過(guò)捷克、卡塔爾等國(guó)年碳排放總量。中國(guó)比特幣產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的能耗和碳排放有可能成為中國(guó)減排和可持續(xù)發(fā)展道路上的重要阻礙。”中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院院長(zhǎng)、中科院預(yù)測(cè)科學(xué)研究中心主任汪壽陽(yáng)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

上述結(jié)論基于汪壽陽(yáng)、中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員洪永淼團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)教授關(guān)大博等合作自主開(kāi)發(fā)的中國(guó)比特幣碳排放（BBCE）測(cè)度模型。他們認(rèn)為，未來(lái)，在政策層面，引導(dǎo)比特幣“礦池”合理布局與產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有更好的減排效果。4月7日，相關(guān)研究成果刊發(fā)于《自然—通訊》。

不可忽視的高碳排放

比特幣是一種虛擬的加密數(shù)字貨幣，其發(fā)行和交易通過(guò)“挖礦”來(lái)實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，比特幣因其高利潤(rùn)，吸引著越來(lái)越多的“礦工”去“挖礦掘金”。而“挖礦”需要計(jì)算機(jī)作為“礦機(jī)”，這類計(jì)算機(jī)多采用安裝大量顯卡的方式工作，耗電量較大。

“這一新興行業(yè)的碳排放行為對(duì)中國(guó)2030年碳中和碳達(dá)峰目標(biāo)具有潛在的阻礙作用。”論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院博士研究生姜尚榮告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，截至2020年，中國(guó)比特幣“礦池”算力占全球比特幣網(wǎng)絡(luò)總算力的70%以上，且主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、四川等地。這是因?yàn)?，這些地方能夠提供穩(wěn)定電源，電價(jià)相對(duì)便宜，且有更廣闊的土地安放大型“礦機(jī)”。

如今，比特幣區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)越發(fā)迅速地發(fā)展，“挖礦”需要的算力已經(jīng)到了以“礦池”形式存在的地步?！暗V池”的算力包含了各個(gè)“礦場(chǎng)”、諸多“礦工”的算力，造成的高耗能和高碳排放行為不容忽視。

比特幣產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中究竟產(chǎn)生了多少碳排放、采取什么政策保障該產(chǎn)業(yè)與環(huán)境的和諧發(fā)展，至今尚未有研究。

上世紀(jì)70年代，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模發(fā)展成熟，用來(lái)研究經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境生態(tài)、城市等復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的問(wèn)題。近年來(lái)，該研究團(tuán)隊(duì)基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，開(kāi)發(fā)了一套中國(guó)比特幣碳排放（BBCE）測(cè)度模型。

打開(kāi)碳排放“黑箱”

“如果想了解它產(chǎn)生多少碳排放，首先需要了解它怎樣產(chǎn)生碳排放，這是一個(gè)我們不了解的‘黑箱’?！苯袠s說(shuō)。他們開(kāi)發(fā)的這套模型，就是希望厘清“黑箱”的內(nèi)在運(yùn)行機(jī)制，更好地進(jìn)行政策干預(yù)。

研究團(tuán)隊(duì)首先從比特幣區(qū)塊鏈的“碳足跡”出發(fā)，收集了煤炭、水力能源地區(qū)比特幣“礦工”的碳足跡，計(jì)算從購(gòu)買設(shè)備、計(jì)算過(guò)程、功率消耗到電費(fèi)價(jià)格等整個(gè)生命周期的各種碳排放，以獲得中國(guó)比特幣行業(yè)的總體碳排放量。

在“碳足跡”理論基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)建立了比特幣區(qū)塊鏈碳排放評(píng)估和政策評(píng)估的理論模型。模型由3個(gè)子系統(tǒng)組成，即比特幣區(qū)塊鏈挖掘與交易子系統(tǒng)、比特幣區(qū)塊鏈能耗子系統(tǒng)和比特幣區(qū)塊鏈碳排放子系統(tǒng)。

他們利用現(xiàn)實(shí)比特幣運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)對(duì)模型變量進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。通過(guò)對(duì)中國(guó)比特幣產(chǎn)業(yè)2014年至2030年的能耗和碳排放測(cè)度，發(fā)現(xiàn)在基準(zhǔn)情況下（無(wú)政策干預(yù)），中國(guó)比特幣產(chǎn)業(yè)年能耗將在2024年達(dá)到峰值，并產(chǎn)生相應(yīng)的1.305億噸碳排放。這一排放量在全國(guó)182個(gè)地級(jí)市和42個(gè)主要工業(yè)部門(mén)年碳排放排名中位居前10。

“這一發(fā)現(xiàn)表明，比特幣產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的能耗和碳排放有可能成為中國(guó)減排和可持續(xù)發(fā)展道路上的阻礙?！苯袠s說(shuō)。

合理布局更重要

近日，比特幣價(jià)格已突破6萬(wàn)美元，如此高額利潤(rùn)吸引了更多投資者。汪壽陽(yáng)表示，數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)到來(lái)，5G、區(qū)塊鏈等均是改變世界、改變?nèi)藗兩a(chǎn)生活方式的新技術(shù)，同時(shí)也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。就比特幣區(qū)塊鏈而言，單純的“禁止挖礦”并不現(xiàn)實(shí)，做好政策引導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與環(huán)境和諧發(fā)展才是關(guān)鍵。

研究團(tuán)隊(duì)基于BBCE模型的測(cè)度結(jié)果，提出了市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻、礦池布局管制和碳稅等3個(gè)可行的碳排放政策，并進(jìn)行模擬與深入分析。姜尚榮介紹，具體來(lái)講，提高市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻，禁止算力低、碳排放高的機(jī)器和礦商“挖礦”；把“礦池”布局在清潔能源為主的地區(qū)，降低能耗和碳排放；對(duì)產(chǎn)業(yè)征收碳稅。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這些政策進(jìn)行模擬和評(píng)估，結(jié)果表明，與提高市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻和征收碳稅等政策相比，引導(dǎo)比特幣“礦池”合理布局與產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型具有更好的減排效果。

姜尚榮解釋，這是比特幣區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)背后的共識(shí)機(jī)制決定的。比如，提高市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻，撤掉“礦工”的個(gè)人電腦，但他們?yōu)榱双@取高額利潤(rùn)，反而競(jìng)相涌進(jìn)、增加投入，產(chǎn)生更高的碳排放。短期來(lái)看，與高額利潤(rùn)相比，碳稅產(chǎn)生的影響并不大。綜合而言，借助中國(guó)“集中力量辦大事”的優(yōu)勢(shì)，對(duì)比特幣“礦池”進(jìn)行合理布局、加快產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，減排效果更佳。

“區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺牡讓蛹夹g(shù)，具有匿名性、不可篡改、去中心化等優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，我們可以借助最優(yōu)化方法、模型設(shè)計(jì)或算法對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行更好的規(guī)劃，為國(guó)家科學(xué)決策提供理論依據(jù)和方法支撐，促進(jìn)其成為環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)?！苯袠s說(shuō)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-22256-3