■本报记者 韩扬眉

具有高额利润的比特币也是“高碳”产业！在无政策干预情况下，中国比特币产业年能耗将在2024年达到峰值（296.59太瓦时），并产生相应的1.305亿吨碳排放。

“这一排放量将超过捷克、卡塔尔等国年碳排放总量。中国比特币产业运营产生的能耗和碳排放有可能成为中国减排和可持续发展道路上的重要阻碍。”中国科学院大学经济与管理学院院长、中科院预测科学研究中心主任汪寿阳告诉《中国科学报》。

上述结论基于汪寿阳、中科院数学与系统科学研究院研究员洪永淼团队与清华大学教授关大博等合作自主开发的中国比特币碳排放（BBCE）测度模型。他们认为，未来，在政策层面，引导比特币“矿池”合理布局与产业能源消费结构转型具有更好的减排效果。4月7日，相关研究成果刊发于《自然—通讯》。

不可忽视的高碳排放

比特币是一种虚拟的加密数字货币，其发行和交易通过“挖矿”来实现。近年来，比特币因其高利润，吸引着越来越多的“矿工”去“挖矿掘金”。而“挖矿”需要计算机作为“矿机”，这类计算机多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。

“这一新兴行业的碳排放行为对中国2030年碳中和碳达峰目标具有潜在的阻碍作用。”论文第一作者、中国科学院大学经济与管理学院博士研究生姜尚荣告诉《中国科学报》，截至2020年，中国比特币“矿池”算力占全球比特币网络总算力的70%以上，且主要分布在新疆、内蒙古、四川等地。这是因为，这些地方能够提供稳定电源，电价相对便宜，且有更广阔的土地安放大型“矿机”。

如今，比特币区块链产业越发迅速地发展，“挖矿”需要的算力已经到了以“矿池”形式存在的地步。“矿池”的算力包含了各个“矿场”、诸多“矿工”的算力，造成的高耗能和高碳排放行为不容忽视。

比特币产业运营过程中究竟产生了多少碳排放、采取什么政策保障该产业与环境的和谐发展，至今尚未有研究。

上世纪70年代，系统动力学建模发展成熟，用来研究经济、能源、环境生态、城市等复杂系统领域的问题。近年来，该研究团队基于系统动力学理论，开发了一套中国比特币碳排放（BBCE）测度模型。

打开碳排放“黑箱”

“如果想了解它产生多少碳排放，首先需要了解它怎样产生碳排放，这是一个我们不了解的‘黑箱’。”姜尚荣说。他们开发的这套模型，就是希望厘清“黑箱”的内在运行机制，更好地进行政策干预。

研究团队首先从比特币区块链的“碳足迹”出发，收集了煤炭、水力能源地区比特币“矿工”的碳足迹，计算从购买设备、计算过程、功率消耗到电费价格等整个生命周期的各种碳排放，以获得中国比特币行业的总体碳排放量。

在“碳足迹”理论基础上，研究团队建立了比特币区块链碳排放评估和政策评估的理论模型。模型由3个子系统组成，即比特币区块链挖掘与交易子系统、比特币区块链能耗子系统和比特币区块链碳排放子系统。

他们利用现实比特币运营数据对模型变量进行参数设定。通过对中国比特币产业2014年至2030年的能耗和碳排放测度，发现在基准情况下（无政策干预），中国比特币产业年能耗将在2024年达到峰值，并产生相应的1.305亿吨碳排放。这一排放量在全国182个地级市和42个主要工业部门年碳排放排名中位居前10。

“这一发现表明，比特币产业运营产生的能耗和碳排放有可能成为中国减排和可持续发展道路上的阻碍。”姜尚荣说。

合理布局更重要

近日，比特币价格已突破6万美元，如此高额利润吸引了更多投资者。汪寿阳表示，数字经济已经到来，5G、区块链等均是改变世界、改变人们生产生活方式的新技术，同时也给生态环境带来了新挑战。就比特币区块链而言，单纯的“禁止挖矿”并不现实，做好政策引导、实现产业与环境和谐发展才是关键。

研究团队基于BBCE模型的测度结果，提出了市场准入门槛、矿池布局管制和碳税等3个可行的碳排放政策，并进行模拟与深入分析。姜尚荣介绍，具体来讲，提高市场准入门槛，禁止算力低、碳排放高的机器和矿商“挖矿”；把“矿池”布局在清洁能源为主的地区，降低能耗和碳排放；对产业征收碳税。

研究团队对这些政策进行模拟和评估，结果表明，与提高市场准入门槛和征收碳税等政策相比，引导比特币“矿池”合理布局与产业能源消费结构转型具有更好的减排效果。

姜尚荣解释，这是比特币区块链产业背后的共识机制决定的。比如，提高市场准入门槛，撤掉“矿工”的个人电脑，但他们为了获取高额利润，反而竞相涌进、增加投入，产生更高的碳排放。短期来看，与高额利润相比，碳税产生的影响并不大。综合而言，借助中国“集中力量办大事”的优势，对比特币“矿池”进行合理布局、加快产业能源消费结构转型，减排效果更佳。

“区块链是比特币的底层技术，具有匿名性、不可篡改、去中心化等优势。未来，我们可以借助最优化方法、模型设计或算法对区块链进行更好的规划，为国家科学决策提供理论依据和方法支撑，促进其成为环境友好型产业。”姜尚荣说。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-22256-3