Hashkey：了解pow矿业及其衍生产品的结构

作者：钱百军哈希资本研究

本文研究了电力矿业及其衍生产品的风险控制。长期以来，矿工面临着货币不匹配、硬件设备迭代、货币价格因素和电力成本等多重风险。金融衍生品可以有效地为矿工提供避险选择。本文分为三个部分

• 第一部分分析了pow矿业的产业结构；
• 第二部分研究了矿业联营衍生产品对行业的风险规避模；
• 第三部分总结和探讨了我国矿产资源衍生品套期保值的难点。

电力矿业

矿藏

挖矿是pow区块链安全的重要机制。矿工们通过算力竞争保护加密货币网络。比特币中的任何人都不能参与挖矿区块的计算。随着矿工人数的不断增加，煤矿的硬件设备已从cpu和gpu转变为专用集成电路（ASIC）。顾名思义，ASIC只能进行特定的应用计算，其效率远远高于通用计算芯片CPU。然而，随着整个网络算力的不断提高，单个设备或少量的算力已经很难再挖矿比特币。为了增加挖矿到区块的概率，降低成本实现盈亏平衡，矿工们会聚集在一起形成一个水池。挖矿池突破了地理位置的限制，将去中心化在世界各地的矿工和矿场的算力连接到一起挖矿。矿池负责信息打包，矿工负责争夺区块链的记账权。由于汇集了众多矿工的算力，矿井水池的算力占很大比例，挖矿到比特币的概率较大。挖矿池产生的比特币奖励将根据每位矿工的贡献比例进行分配。与单独挖矿相比，增加矿池可以获得更稳定的收益。

目前，矿业已形成清晰的产业链和生态。在上游，挖矿机械Maker是算力的初始供应商。矿工们用法国元从挖矿机械Maker那里购买挖矿机械。在中游地区，矿场是计算力的托管地，矿工们在矿区信任采煤机，并获得部分收益。在下游，矿业公司可以选择将算力直接连接到矿井池中，或将其出售给云计算电源Maker。矿业联营有几个特点

1. 首矿池行业是垄断竞争，大矿池规模效应明显。
2. 矿业联营行业具有明显的产业周期，一般为3-4年。矿业联营产业周期包括盈利期和结构调整期。盈利期一般为一年，结构调整期为二至三年。产业周期形成的原因是复杂的，涉及货币价格和算力的增长、挖矿机械的生产和淘汰以及芯片研发的进展。
3. 挖矿机是一种物理形式的pow代币的二元看涨期权，其收益取决于挖矿报酬和货币价格。因此，矿工将面临货币错配问题。矿工的成本是法定货币，收入是1019澳元。他们必须承担货币价格波动的风险，只有不断地出售货币才能获得法国货币以满足成本支出。需要注意的是，矿坑是矿工算力的集合，而矿场是矿工物理硬件设备的集合。因此，矿井是电力成本规模经济的实现，矿井水池是算力规模经济的实现。

矿池由矿工组成，由协调员组织。协调人确保矿工不浪费算力，通过随机数计算建立同一区块，并负责奖励的分配。目前，有几种常见的报酬分配方式

1. PPS（Pay Per Share）：PPS是最常见的报酬分配机制之一。奖励分配方式与矿工贡献的算力占矿井总算力的比例成正比。只要矿工贡献自己的算力，他们就会得到相应的奖励。然而，矿工的贡献算力并不意味着矿坑必须挖出块体。无论挖矿与否，矿工都能得到报酬，而大部分风险都由矿池经营者承担。因此，矿池经营者会向矿工收取一定费用作为风险溢价。
2. PPLNS（按**N股支付），PPLNS的具体分配方案是，当新的区块被挖矿时，从挖矿池中扣除手续费，然后将剩余的所有收入（包括区块链奖励和矿工费）按算力的比例分配给每个矿工。与PPS不同，PPLNs只在生成新区块时奖励矿工。虽然从长期来看，挖出区块的概率与矿工的贡献成正比，但在短期内，矿工的预期收入将与实际收入相差很大。因此，在PPLNs分配方案下，矿工的收入将上下波动，他们将承担更大的风险。此外，越来越多的矿场将两种报酬分配方式混合起来，以达到风险与收益的均衡。

云算力

普通投资者要参与矿业收益，实施步骤是购买矿机、配置矿机、设立挖矿机、获得收益。在这四个步骤中，用户需要了解算力和挖矿奖励分配、矿机硬件设备、挖矿市场和风险规避程度，因此进入门槛相当高。因此，云挖矿模式应运而生。云挖矿是一种为投资者提供低进入成本的挖矿方法，它不同于传统的挖矿方法，需要购买高配置硬件并进行专业维护。云挖矿是算力衍生品的一种原始形式，它将挖矿机器的未来生产与其当前的物理位置分开。具体实现方式是，挖矿池提供算力租赁服务，投资者可以通过购买算力合约获得算力合约挖矿的相应代币。也就是说，投资者通过网络远程使用他人的矿机，可以看作是一种租赁和托管服务。

投资者在矿池中支付某种形式的货币（比特币或菲亚特），以便在一段时间内（例如30个月）获得一定数量的算力（例如20次/秒）。云挖矿与传统挖矿的主要区别在于硬件设备的所有权。在云挖矿中，提供合同的公司拥有实际的硬件，而投资者只有它提供的一段时间内提供的算力。云挖矿对那些没有技术或经济能力投资挖矿设备和在自己家里经营的人很有吸引力。当用户无需在漫长的矿业投资市场中进行挖矿作业时，无需等待大量的资金投入，就可以快速进入挖矿市场，而无需等待传统挖矿市场的投资和投资，这是一种快速建立投资头寸的方法。

但是，由于投资者不需要亲自维护和操作挖矿硬件设备，云挖矿也出现了一些重大问题

1. 云计算平台质量参差不齐，欺诈或破产时有发生，投资者权益难以保障。在过去的7年里，数十个云挖矿平台被证明是诈骗。在熊市中，云挖矿平台会因成本因素而关停旧的挖矿机，而投资者的算力份额承诺往往无法实现。此外，矿场用于云挖矿的采煤机是投资者委托或租赁的资产，矿区对资产托管负有**义务。按照传统的金融托管标准，矿场有责任为矿机提供保险。例如，比特鹿公司于2020年7月19日发表声明称，其为云挖矿提供的ETH和etc挖矿机被非法转让，下落不明。这些挖矿机器提供的云挖矿服务无法继续。
2. 不透明的定价和欺诈性的营销。不同云矿业平台之间的合同定价差距较大，价格不受公开市场的影响。这通常会使投资者处于不利地位。而由于大矿工在自己的挖矿业盈利能力更高，市场只能针对零售买家。挖矿收益率难以估计。背后有许多因素。仅仅学习挖矿的零售买家不能做出好的投资决策。

云挖矿是矿场资源和矿场的重要避险产品。矿池以略低于自身挖矿收入的价格，将算力的使用权出租给客户一段时间，可以改善矿池的自由现金流，预购**的挖矿机，扩大生产规模，甚至利用剩余现金流在矿机衍生品市场获利。另外，去中心化的矿机投资者也能承受一定程度的风险。

矿机

矿机市场与二级代币市场不同，二级代币市场受地理位置、时间、矿机质量等物理因素的影响。算力的输出也会因外部因素而变化，如芯片技术、供应链、电力成本和挖矿机操作。挖矿机械市场缺乏流动性。为了避免熊市中高废品率的风险，矿机Maker在接到订单后将开始生产矿机。大多数买家等待两到四个月，通常包括组装和物流时间。矿机生产企业主要是矿场客户，只有少数矿机会对外销售，而厂家的地理位置会对同一台矿机造成巨大的价差。

二手矿机也有相当大的市场，但存在大量的信息不对称交易。交易通常是C对C，卖方有更多与挖矿机质量有关的数据。二手矿机通常已经过了保修期，无法达到预期的算力是非常普遍的。但是，一些矿机号很难从矿机厂家购买，因此二手矿机二级市场相对活跃。在矿机二级市场中，价格是由供求关系决定的，往往受到算力和报酬的影响。然而，矿机的价格却发生了很大的变化。目前，比特大陆、建安云芝、神马是矿机市场的主流矿机Maker。

集合衍生品

挖矿是矿工的一种生产行为。主要有三个生产要素需要回避：第一是货币价格，第二是算力，第三是电力成本。当挖矿业起步时，矿工们没有挖矿的大部分钱都保存在矿井里，类似于矿工们的钱包。在过去的两年里，矿工们将选择在挖矿后出售pow代币，并使用法国货币支付挖矿设备和电力，或支付矿井押金。矿工中心化挖矿或委托矿场管理矿机是一种电力成本套期行为。算力和货币价格的风险主要体现在挖矿难度和挖矿机械对成本回报的敏感性上。矿工对pow代币在二级市场的表现有不同看法。一些矿工可能认为未来pow代币的价格会更高，所以他们会存钱。屯币本身就相当于矿工的再投资行为，也就是说，一个公司将其利润投资于二级市场。当长期货币价格下跌时，会产生连锁反应，矿工会要求矿工增加保证金。然而，较低的货币价格使得矿工无法通过出售代币支付运营成本，因此需要通过高杠杆贷款维持挖矿机的运营。一旦货币价格持续走低，矿工将逐渐无法承担运营成本和贷款，一些杠杆率过高的矿工将面临破产。当大多数矿工破产，无法赎回矿机时，矿井的规模经济将不再使其盈利，但囤积太多高成本的矿机将影响其现金流。因此，挖矿业的所有参与者都需要对冲衍生品。

套期保值

套期保值属于货币价格风险规避。从black-Scholes模的金融衍生品定价模可以看出，现货市场的价格与衍生品市场的价格具有高度的一致性。虽然代币现货市场和衍生品市场是两个独立的市场，但同一代币的衍生品价格和现货价格在同一时间范围内受到相同的经济因素的影响，如供求、政策、预期、投机、周期等，因此，总的来说，两个市场的价格走势是一样的。套期保值是利用现货市场和衍生品市场的同一趋势，在两个市场上进行相反方向的交易。当一个市场遭受损失时，另一个市场就会获利。无论是做多还是做空，都可以通过调整任何市场投入的比例来降低风险。**，无论货币价格是涨是跌，双边操作都能实现风险平衡。

套期保值有三种方式：货币套期保值、期货合约套期保值和期权套期保值。在过去，当期权对冲投资组合不受欢迎时，货币对冲是主流。然而，由于货币套期保值的高成本和高风险，近年来期货合约和期权套期保值成为一种流行。合约产品和期权产品都能满足矿工套期保值的需求。例如，如果矿工预测货币价格将下跌，他们可以通过做空合约和买入看跌期权来对冲风险，从而达到资产保值或减少损失的目的。套期保值合约分为远期合约和反向合约。两个合约的价值都是参照交换代币对的价格来决定的。不同的是结算和采购所用的货币不同。因此，矿工对代币二级市场走势的看**影响正合约或反转合约的使用。如果二级市场处于上升趋势，反向合约会因为获得的代币价值上升而获得更多收益。相反，当二级市场处于下行趋势时，由于代币价值的下降，利润会减少。因此，在矿工长期看涨的趋势下，反向合约是一种比较受欢迎的工具，对矿工来说具有较好的资金利用率。

期权与合约的区别在于，购买看跌期权应支付溢价。另一方面，当货币价格波动较大时，合约套期保值会占用大量的流动性。矿工需要不断增加保证金以避免仓库爆炸，因此很难控制风险规避成本。两者各有利弊。选择更好的避险工具取决于矿工的风险偏好。

计算功率导数

泳池行业的绝大多数参与者都会遇到类似的问题，即在算力大幅波动的情况下，矿池的成本将无限放大。作为衡量整个区块链网络算力的波动指标，算力决定了矿工挖矿区块所需的成本。当矿池生产能力保持不变时，一旦整个网络的算力猛增，意味着挖矿区块的概率将大大降低，这也意味着成本的增加和利润的侵蚀。因此，通过算力的衍生工具进行套期保值成为了另一种选择。对传统企业来说，算力的波动相当于原材料价格的波动。在传统企业中，原材料价格的波动往往成为影响企业成本的因素之一，因此往往在二级市场上进行风险对冲，而矿业联营行业放大了算力对成本的影响。计算功率导数可以看作是算力增加时矿工成本增加的一种补偿。然而，矿业竞争存在信息不对称风险，商品流动性低，市场距离成熟还有很长的距离。

除了一般的算力期货，代币miner和算力远期也是算力衍生品的一个类别。代币矿工代表了挖矿机械部分权益的流动性代币。投资者希望避免挖矿机械在二级市场的价格波动，而不是采取象征性的对冲。token miner的主要缺陷是挖矿收益的变量太多，投资者很难就移动矿机的代币价值达成共识。算力前进（Computing power forward）类似于云计算，它允许矿工在一定时期内以固定价格出售固定单位的算力。但在交易条件上更具灵活性，可与其他金融工具组合进行结构性组合。

抵押贷款

随着矿业竞争的日益激烈，矿场和矿工的回报周期越来越长。矿工们通常用法国货币购买挖矿机器并支付电费，但挖矿活动产生了数字货币。在熊市中，矿业公司仍然需要法国元来支付电费。当矿工对比特币持长期观点时，直接出售数字货币并不是最划算的方式。矿工们更愿意承诺他们的数字货币，而不是出售它。一般来说，矿工可以提供三种抵押贷款：

• 抵押货币贷款。当矿工认为货币价格上涨会超过借款利率时，将采取这种策略，特别是在目前法定货币实际借款利率越来越低的情况下，抵押贷款已成为矿工借贷的主流方式。
• 信贷贷款。矿业信贷贷款通常是通过发放云算力来实现的。通过销售云算力，根据不同的合同内容，提供流动性的客户不仅可以获得利息，而且还可以获得一定比例的挖矿机资本回收盈余。矿井池能立即获得现金流。然而，云算力的销售方式在很大程度上依赖于矿场池的信用历史和过去的盈利分配承诺。
• 拒绝贷款。除了在DIF上借贷或分期付款外，还有许多1:1锚定标记，带有比特币，包括lightning network和wbtc，这可以允许矿池对DeFi进行避险操作。

摘要

随着加密货币市场的流动资金越来越多，传统金融业开始与加密货币公司合作，银行逐渐接受加密货币作为贷款抵押品，这将对矿池的对冲工具产生深远影响。矿工可以获得更低的贷款利率和更多元的金融产品。然而，挖矿池趋向于更加中心化和专业化。矿池是矿工流动的重要聚集地，具有计算流量和加密货币基金管理的地位，可以提供巨大的二级市场交易量。因此，通过交易所对矿池进行纵向整合将是未来的趋势。比朗斯和OK交易所等交易所将进入POW pool业务。今年，新推出的算力衍生品不仅允许矿工对冲汇率，还可以尝试规避风险。他们甚至可以利用衍生品发行固定收益或收益细分的矿业投资产品，从而吸引更广泛的场外投资机构参与矿业领域。

尽管我国矿业权衍生工具的风险控制已逐渐成为一种趋势，但在实践中，构建一个完善的套期保值组合是一项非常复杂的任务。目前，有三个难点难以突破

• 一是矿机回笼日敏感性将随市场变化而变化，这意味着需要实时更新各种工具的套期保值比率，矿工需要密切跟踪调整策略。
• 其次，现实中，并非所有对冲工具都有相同的流动性，流动性差的商品会产生额外的转换摩擦成本。
• 三是定价模糊，套期工具定价容易受到市场变化的影响，存在溢价，很容易将经营成本风险转化为金融风险。