礦場PUE詳解:散熱開銷如何影響電力成本
2026-10-26 17:13

電源使用效率(PUE)是一項設施層級的指標,顯示一個場站為每單位輸送至其運算設備的電力,總共消耗了多少電力。在比特幣礦場中,運算負載即為 ASIC 礦機群組,而由於 ASIC 通常以近乎不間斷的負載運行,PUE 所反映的任何額外耗電,隨著時間推移都會累積成可觀的電費差異。本文將說明 PUE 所衡量的內容、它與 ASIC 能效及礦池端算力有何不同,以及如何將 PUE 數值轉換為電費比較。

比特幣礦場中的 PUE 是什麼?

PUE 源自資料中心工程領域,現已依據 ISO/IEC 30134-2 定義為一項設施關鍵績效指標,用於比較設施總耗電量與 IT 設備耗電量(ISO)。在挖礦情境中,「IT 設備」主要是指 ASIC 礦機群組,以及網路設備等輔助性 IT 設備。外部散熱系統與配電損耗屬於設施端的額外耗電,並非 IT 負載。PUE 並不代表算力、挖礦收益或硬件品質,而是描述該場站為維持算力運作,透過散熱、通風、配電及相關基礎設施,所需額外消耗的電量。

一個場站即使部署了高效能的 ASIC 礦機,若其散熱與電力基礎設施消耗了相當大比例的額外電力,仍可能比同類場站支出明顯更多的電費。PUE 將這部分額外耗電獨立出來,使其能夠脫離硬件本身,被單獨衡量、比較與管理。

PUE 計算公式:設施總耗電量 vs. ASIC 耗電量

標準公式為:

PUE = 設施總耗電量 ÷ IT 設備耗電量

經過重新排列後,設施總耗電量等於 IT 設備耗電量乘以 PUE。PUE 為無單位的比值,數值越接近 1.0,表示支持同等運算負載所需的非 IT 耗電越少。

PUE 所反映的額外耗電可表示為:

非 IT 設施耗電相對於 IT 耗電之比例 = PUE − 1

舉例而言,PUE 為 1.10 代表非 IT 設施耗電量相當於 IT 設備耗電量的 10%;PUE 為 1.25 則代表相當於 25%。這部分額外耗電並不僅限於散熱。視乎場站邊界的界定方式與計量方式,它可能包括通風風扇、泵浦、變壓器、配電損耗、(如有配置的)不斷電系統、照明及其他設施負載。

為何散熱會提高電費

在電費按設施電錶或其上游計量計費的情況下,營運商支付的是設施總耗電量的費用,而非僅輸送給 ASIC 礦機的電量。以固定電價計算,一般公式為:IT 設備耗電量(kWh)× PUE × 每 kWh 電費單價。下方以 ASIC 為基礎的版本,假設 ASIC 礦機群組即為全部的 IT 負載。請使用模型所涵蓋運行時數內的平均 ASIC 功耗,以及同一時期、同一量測範圍內的 PUE 數值;若其他 IT 負載亦屬重大,則應改用完整的 IT 設備耗電量:

電費 = (ASIC 負載(kW)× PUE × 運行時數)× 電費單價

由於 ASIC 礦機群組通常持續不間斷運行,即使 PUE 僅小幅上升,長期累積下來也會形成可觀的每日及每年電費差異。這正是 PUE 對挖礦經濟性至關重要的核心原因:它並非抽象的工程比率,而是直接作用於計費電量的乘數。

PUE 1.10 對比 1.25:一個 10 MW 的成本範例

以下範例僅作說明用途,採用假設數字,並非市場報價。假設 ASIC 負載為 10 MW,代表全部 IT 負載,全年 24 小時連續運行,電費單價為每 kWh 0.06 美元。

項目 PUE 1.10 PUE 1.25
機房總負載 11.0 MW 12.5 MW
機房每日總耗電量 264 MWh 300 MWh
每日電費 $15,840 $18,000
差額 — $2,160/天

在相同的 10 MW ASIC 負載及相同電費單價下,PUE 由 1.10 提升至 1.25,會使每日總電費提高約 13.64%;若以不間斷運行 365 天、電價維持不變計算,則約增加 788,400 美元。實際結果會因運行時間、限電排程、電價結構、需量電費(demand charges),以及電力確切的計量位置而有所不同。此範例僅用於展示影響的規模,並非代表典型礦場的 PUE 或電費水平。

PUE 並非 ASIC 的 J/TH 或礦池端算力

PUE 經常與 ASIC 能效及礦池端算力一併被討論,但三者衡量的是不同的對象,不應互相替代。

ASIC 能效以 J/TH 表示,衡量的是礦機或礦機群組相對於其所產生算力所消耗的能量。這是硬件層級的指標,通常取自製造商規格,或取自在同一時期、同一設備邊界內所量測、彼此匹配的功耗與算力數據。

礦池端算力是礦池根據一定時間窗口內已接受的share所計算出的估算值,並非直接的電力量測結果。ViaBTC 的文件說明中,區分了礦機本地算力與礦池儀表板上顯示的礦池估算算力,並指出後者是根據已接受的工作量與經過的時間所推算,而非實測的功耗(ViaBTC)。因此,僅憑礦池端算力來推算 ASIC 的 J/TH 並不可靠,除非同時擁有同一時間窗口內匹配、相容的功耗量測數據。

營運商可將 PUE 與 J/TH 結合用於內部場站規劃——例如,以 J/TH 乘以 PUE 來估算涵蓋設施耗電在內的每太算次(terahash)能耗——但這項綜合數值不應被當作 ASIC 的額定能效來呈現。它屬於設施層級的規劃計算,且僅在底層的設備能效量測、ASIC 負載量測與 PUE 皆涵蓋相同設備邊界與相同運行期間時,才具有意義。

如何正確量測礦場的 PUE

一個可信的 PUE 數值取決於量測的一致性,而不僅僅是比率本身。以下四項條件有助於得出具可比性的計算結果:

  1. 整個設施能耗與IT設備能耗所涵蓋的範圍為同一場址。IT測量包括ASIC及其他IT負載;整機輸入端測量則包含內建風扇。外部製冷設備與配電損耗仍屬於設施營運開銷,不應被任意歸入IT分母之中。
  2. 設施能耗與IT設備能耗須在同一時段內測量,而非將瞬時功率讀數與月度能耗總量混合使用。
  3. 能耗以kWh或MWh為單位,於設定的區間內記錄,而非依銘牌容量推算得出。
  4. 報告方應揭露測量層級、電錶位置及所涵蓋的負載範圍。上游電錶讀數可能同時包含配電損耗與IT用電量,因此若未計入兩者差異,不應將其等同於設備輸入端的計量結果。

上述區分方式遵循The Green Grid就測量層級與組件分類所發布的指引(PUE:該指標的全面檢視)。

已公布的數據亦需結合背景資訊解讀。Soluna曾公布,截至2024年12月31日止年度,Project Sophie項目的PUE為1.03(SEC文件)。此為特定項目的結果,並非公司整體或礦業整體的基準值。在與其他場址進行比較前,應先確認其測量範圍與報告期間是否一致。

託管或電力協議中應留意的事項

PUE只有在與實際電費結算方式相符時,才會對營運商的成本產生影響。在將某項PUE數值套用至成本模型之前,宜先確認以下幾點:

  • 電費是否以場址電錶計量為準——若是,則包括製冷與基礎設施開銷在內的整個設施能耗將被直接計費。
  • 託管協議是否採用每kWh或每MW的單一全包價,且該價格已涵蓋製冷與基礎設施能耗——若是,額外再套用一個PUE調整係數將造成重複計費。
  • 製冷用電是否以獨立項目單獨計費——若是,應將其一次性加入ASIC電費成本之中,而非再透過PUE乘數重複計入。
  • 電費方案中是否包含需量費用(demand charges)、限電補償款,或簡單按kWh計算時無法反映的固定費用。

在建立成本模型前先釐清上述要點,可避免套用PUE時最常見的錯誤——即同一項開銷被重複計算兩次:一次計入合約電價,另一次又透過單獨套用的PUE數值重複計入。

將挖礦收益估算與設施電費成本結合使用

基於PUE的成本建模只是礦業經濟分析的一半,收益估算則是另一半,兩者應分開計算,而非混合成單一的綜合數字。礦池的收益計算器(例如ViaBTC的收益計算器)會根據所選的算力、難度,以及近期交易手續費假設,在礦池的PPS+分潤模式下,估算理論上的每日挖礦收益。ViaBTC的說明文件指出,該計算器所得出的結果,是根據所設定的難度及前一日平均交易手續費計算所得的理論PPS+挖礦收益(ViaBTC幫助中心)。

電費、託管費及其他營運成本,應在與收益估算相同的期間內分開建模計算。實務上,這意味著營運商應先從礦池的計算器或儀表板取得每日或每月的估算收益數字,再另行計算整個設施的電費成本——計算時須使用完整的IT負載(或在上述假設下使用ASIC負載)、場址經測量或已揭露的PUE值、運行時數,以及適用的電價。將兩者結合——即總收益減去整個設施的電費成本,再減去尚未反映在電價中的任何額外託管費用——即可得出一個不會重複計算製冷或基礎設施費用(此類費用可能已內含於託管協議中)的成本概況。

結論:較低的PUE可減少支撐同等ASIC負載所需的電力

並不存在一個適用於所有礦場的單一PUE標準值;恰當的比較需考量氣候、設施設計、冗餘配置及IT使用率等多項因素。該指標能夠可靠呈現的事實是:在ASIC負載固定的情況下,在相同電價與運行時數下,較低的PUE所需的整個設施電力——因此計費電量——會低於較高的PUE。在評估某個礦場或託管協議時,讀者應只在設施邊界與測量期間相當的情況下比較PUE數值,確認該數值與計費結構之間的對應關係,並將其視為ASIC效率、礦池端算力及挖礦收益估算的補充資訊,而非替代品。

常見問題

對礦場而言,PUE越低是否總是越好?

PUE越低,代表支撐同等ASIC負載所需的非IT設施能耗越少,若該部分開銷由營運商承擔電費,便能降低電力成本。然而,某場址實際可達成的PUE取決於氣候、製冷設計及冗餘要求,因此比較僅在測量邊界與運行條件相近的場址之間才具有意義。

PUE是否specific地測量製冷能耗?

不是。PUE測量的是整個設施能耗除以IT設備能耗所得的比值。PUE − 1所表示的,是相對於IT設備能耗的非IT設施能耗。該部分開銷包括外部製冷、通風、泵浦、配電損耗及其他設施負載。若要單獨分離出製冷能耗的佔比,必須另行計量。

我能否利用PUE與礦池端算力計算出ASIC的J/TH?

不能。ASIC的J/TH是一項硬件效率指標,須基於設備或礦場層級實際測得的功率與算力計算得出。礦池端算力只是基於份額估算的數值,不能替代實測的功率讀數,因此將其與PUE結合並不能得出有效的J/TH數值。

如果託管協議已包含全包價格,我該如何避免重複計算散熱成本?

請與託管服務商確認,所報價格是否已反映設施總用電量,包括散熱和基礎設施的額外開銷。如果已包含在內,就不應該在該費率之上再額外套用 PUE 調整;如果散熱是以獨立項目計費,則只應加計一次,而不是同時計入基礎費率和另外的 PUE 乘數中。

參考資料