尼亚加拉瀑布安大略水电站遗址。摄影/林初学

水力发电在电力产业发展中历史久远，但如果去问一个水电行业的从业人员，世界上最早的水电站在哪里？可能得不到确定的回答。从百度搜索“世界第一座水电站”，显示结果是“1878年法国建成世界第一座水电站”，几乎所有简中“知识”、“科普”类网站都引其为标准答案。但若想了解具体内容，网上找不到可以佐证的资料。几年前，一位参与过葛洲坝、三峡等大工程的水电前辈注意到这个情况，作为水轮机领域的知名专家，他出于水电“寻根”兴趣，查询许多资料后，写了“世界第一座水电站之谜”系列文章发表，描述他的发现：国内综合网站、专业网站以及专业工具书“举国一致”地认定“1878年法国建成世界第一座水电站”，可是，详细检索国际上能源电力水利相关网站及各种信息来源，却无法找到任何支持这一说法的证据或可供进一步查证的线索。

2022年国内外有几个活动，如电力同行纪念中国有电140年，三峡工程博物馆和中国水电科技博物馆开馆，国际水电协会（International Hydropower Association，IHA）倡设全球水电日（Global Hydropower Day，每年的10月11日），都多少勾连到前述专家关注过的水电“寻根”问题。我曾在国际水电协会担任董事多年，记得听过有董事谈论“第一个水电”的话题。近期在准备给同事们分享《世界大坝漫谈》课程时，网上搜索资料又屡屡看见“1878年法国建成世界第一座水电站”字样，我就想，是否也把这个问题进行一下梳理，与水电同行们汇报一下自己的学习理解和认知。全球水电相关从业人员二百余万，我国恐怕也要数以十万计，对本行业的兴起和发展历史寻宗问底，做更多一些了解，应该还是一件有意义的事。

首先看国际水电协会秘书处整理发布在IHA官方网站上“水电简史”，这是汇集了欧美国家近十来年能源机构、科普网站以及新开博物馆、纪念地等各类信息后，所进行的综合概述。其叙述非常清晰简洁明了，里面连中国第一个水电站是1905年建成的台湾龟山水电站都讲到了，但是并没有讲法国建成世界第一个水电站。虽然IHA也无法保证其叙述没有疏漏，不过，尚未听闻有来自全球水电行业各区域董事（包括代表法国的董事）就此向秘书处提出异议。而在IHA官网上“各国水电概况”的法国篇中，以及法国两家电力巨头EDF和Engie的官网上，也找不到关于“1878年法国建成世界第一个水电站”的类似内容。

其次来分析百度的信息来源。“1878年法国建成世界第一个水电站”字样出现于1990年编成的四卷本《中国水利百科全书》中“世界水利科技史”条目及“水利大事年表”，其“水力发电”条目只说“世界上第一座水力发电站建于19世纪70年代”。1992年第一版《中国大百科全书》水利卷“世界水利史”、“水力发电”条目及“水利大事年表”都写明“1878年法国建成世界第一个水电站”。按照上述条目末附的参考书目，我专程去国家图书馆借阅馆藏的两本外文参考书，但查不到书中有同样说法。而第一版《中国大百科全书》电工卷的说法与水利卷迥异，其“水电站”条目说“1888年美国人建成世界上第一座水电站”，“水力发电”条目则说“1878年在德国建成世界上第一座水电站”。简明版《中国大百科全书》相关条目采用了水利卷的说法。可见，简中信息的权威来源对此问之答案也不相同，而百度、知乎等网站纳用了水利口相对一致的说法，全网“1878年法国建成世界第一个水电站”滥觞于此。

那么，世界第一座水电站究竟在哪里呢？

英文资料比较集中地指向两处地方，1878年英格兰诺森伯兰郡Ruthbury和1882年美国威斯康辛州Appleton，下面分别予以介绍。

威廉•阿姆斯特朗在英国是一位传奇人物，本为律师出身，却喜好工程，成为发明家（著名的阿姆斯特朗炮即出自其发明），集工程师、实业家、慈善家于一身，荣膺英国皇家学会院士、土木工程师学会主席、机械工程师学会主席，受封骑士、男爵荣誉称号。其在Ruthbury买下一片山地建造Cragside庄园，主体建筑请名师设计，阿姆斯特朗自己则亲自担纲水力机械系统设计，把其精心打造成具有超现代色彩的“智能”居所。庄园占地约7平方公里，地势高低错落，居所构筑于一片峭岩之上，庄园名字crag（峭壁）side（边上）由此而来，园内原有一条溪流，另建了五个人工湖，阿姆斯特朗据之为水源设计制作了各种以水力驱动的机械装置，如冷热供水系统、升降梯、洗衣机、吸尘器、洗碗机等等，为庄园引入现代生活方式。介绍英国著名庄园建筑的旅游风光片，讲到Cragside，形容在其餐厨间几乎能看见今日厨房所有动力设备的雏形，不过都是用水力机械驱动的。而令人赞叹的是，1878年阿姆斯特朗用一套汤姆逊水轮机组驱动一台西门子4.5千瓦直流发电机发电，点亮了其安装在画廊里的电弧灯，使Cragside成为世界上第一座用水力发电来照明的居所，1880年用他的朋友约瑟夫•斯旺新发明的白炽灯取代了电弧灯，增加了灯的数量，使客厅、厨房都可以享用水电带来的光明。Cragside的发电系统一直持续改进以满足庄园的用电需求。现在庄园置于国家自然文化历史保护组织的管理之下，2014年继承绿电传统，在阿姆斯特朗打造的Debdon湖安装了新型的螺杆式水轮机接驳12千瓦发电机，并入庄园供电系统。现在去Cragside观光，游客不但能欣赏到庄园的诗画风景、维多利亚风格的美丽建筑和精致奢华的装潢陈设，也可以看到水力设施的陈迹和不少古董级的水电旧物。去到Cragside参观的首位中国游客是近代中国第一位驻外使节郭嵩焘，他于1878年9月到访Cragside，其日记里对庄园之环境幽胜、藏物之广博精奇有所描画；而大清国特使李鸿章1896年其欧洲之旅访问英国时，也造访过Cragside，还在阿姆斯特朗男爵陪同下考察其开办的军工厂最新战舰建造情况。彼时，Cragside的电灯对李鸿章应已不是新鲜物件（1882年上海租界外滩亮起了电弧灯，比纽约珍珠街还早2个月），但不知李鸿章是否知道此电光来自水力，不知其是否记得1894年曾有一位叫孙文的人写给他《上李傅相书》，上书中禀告近有泰西新法“用瀑布之水力以生电” 。

Cragside声名远播，作为英国的历史遗产和旅游风光频频出镜，前几年拍摄发明天才尼古拉•特斯拉的传略故事片《电流大战》也以庄园作为取景地。美国国家地理频道《超级建筑狂想曲》科普系列片中有一集展示水电发展历程，从小到大例举了世界6座水电站，讲叙世界水电技术的演进，Cragside作为水电站的起始位列第一（三峡工程列第六）。

亨利•罗杰斯是美国威斯康辛州Appleton的一名企业家，管理着当地一家造纸厂和煤气照明厂，1882年获知大发明家爱迪生在纽约珍珠街筹建火力发电站的计划后，他产生了在Appleton利用福克斯河的水能资源，用水轮机取代蒸汽机以水力发电的想法，得到社区领袖的支持，他成功地找到合伙人，成立了照明公司，订购两台爱迪生直流发电机，与福克斯河边造纸厂的水力设备连接，经过几个月时间安装调试，Appleton火神街水电站（Vulcan Street Power Plant）于1882年9月30日（爱迪生的纽约珍珠街火电站投运仅26天后）成功发电，为周边造纸厂和住宅提供照明。

首台发电机最初安放在造纸厂捣浆间，与车间水动机构直接相连，受纸浆生产负荷变化影响，发电出力不稳，灯光忽明忽暗，后来调整安装位置，连接单独的水轮机，效果大为改善；第二台发电机厂房直接设立在河边的住宅区里。在经历发电出力波动甚至短路中断、没有电表计量开单收费等诸如此类初期的技术和服务困难后，火神街水电站的业务稳定并逐步发展，两台直流发电机110伏电压共25千瓦出力，商业照明服务范围扩大至七八家造纸厂及工坊、数十栋住宅和一所酒店，1886年增添了两台功率更大的发电机。Appleton火神街水电站是土木、机械、电气工程师合作的结晶，美国土木工程师协会、美国机械工程师协会、国际电工协会联手将其列作全美国家历史工程地标。

水电站最早提供照明服务的住宅包括亨利•罗杰斯本人在福克斯河岸新居和照明公司其他合伙人的住宅。亨利•罗杰斯那栋1882年建设装修并接入水电照亮的砖木结构房屋保留至今，开办为炉石博物馆（Hearthstone Museum），这座世界上最早使用商业运行水电站的电力照明的房屋保留了大量1880年代的电气旧物，包括一些电线的原始布线、爱迪生电气开关、最早换装白炽灯泡的枝形灯架等等，参观者可以瞥见电气时代早年进入家庭时的原始风貌。水电站最初的厂房已经损毁，1932年时为火神街水电站建站发电50周年，当地社区和电力公司举行了庆祝纪念仪式，原图复建了火神街水电站第二台发电机厂房并移入了相关设备，称Vulcan Street Plant Replica，完整地展示了水闸控制、水轮机通过齿轮和皮带传动连接到直流发电机、电气接线等场景。Replica厂房现在就坐落在距离原造纸厂很近的地方，与最早以水电点亮的Hearthstone博物馆一起成为Appleton讲述福克斯河域发展历史的两张名片，而其中所展示的历经140年时光、富集水电元素的珍贵器物不啻是全球水电人怀古仰今温习历史最直观的教具。

IHA“水电简史”如此概述这段历史：“世界上第一个水力发电项目于1878年为英格兰克拉格赛德乡间别墅的一盏灯供电；四年后，第一家为私人和商业客户提供服务的水电站在美国威斯康辛州开业。十年内，上百座水电站投入运营。在北美，1880年在密歇根州Grand Rapids、 1881年安大略省Ottawa、1881年纽约州Dolgeville及Niagara Falls修建了水电站。它们被用来照亮工坊和一些当地建筑物。”可以看出，在1880年前后，欧美国家出现了为数不少的水力发电用于照明的项目，从西门子和爱迪生两家直流发电机（dynamo）的销售清单应该可以统计出来。但上述在英格兰克拉格赛德和威斯康辛阿普尔顿的两个实例故事完整、史料丰富，还涉及名人名宅，加上大量的实物存留和当年报刊书籍的记录报道，其它同期水电项目难以与之比肩。因此，如果以英文资料查索，英国Cragside和美国Appleton这两个水电项目是水电业界、能源机构、科技史研究网站、博物馆、百科全书及各类媒体认可度最高的世界上最早的水电站。

到此是否应该下结论，Cragside或Appleton是世界第一个水电站所在地方呢？我觉得Cragside用水力发电点亮私宅，可视作最早的水力发电实际应用，但称之为水电站稍许勉强。Appleton火神街水电站自用加商业运行，初步实现了产和用的分离，供电作为商业服务的一个门类出现，展示了水力发电的应用前景，其先驱示范作用推动了水电产业起步发展（仅在福克斯河域就出现了多家水电站），从这层意义上看，前面说检索英文资料大都把Appleton火神街水电站写为世界第一个水电站，可算是受之无愧的。

1880年代早期水力发电出现的技术背景是水轮机的改进，直流发电机的日趋成熟，白炽灯的发明应用，当然还需要有用得起电的工厂主和财富阶层。雨后春笋般涌现的电力项目也催生了电力技术的快速进步，交流电技术异军突起，在DC和AC之争中优势日显。早期水电站发出的直流电只能在周边一两公里范围消纳，无法远送，而使用本地水力资源的纺织、造纸、磨坊、锯木厂有现成的水动机械，若改以水力驱动发电机再安装电动机作为动力毫无经济性可言，因而电力应用基本局限于照明。交流电在变压和传输上的便利，使电力能输送到远处消纳，水能积聚地与电力负荷集中地可以不在同一个地方，电力进入到工业动力、民宅照明等应用场合，市场前景变得更加广阔明朗。随着水轮机组效率和出力持续提高，发电机和水轮机都开始向大型化发展，大流量高水头应用场景变得可能。1890年代，各种发明及改进的技术成果推动水力发电日益成熟，真正意义上的水电站出现了。

北美大湖区尼亚加拉河连通伊利湖与安大略湖，其中尼亚加拉瀑布上下高差57米，流量近6000秒立米，既是举世闻名的旅游胜地，也是水电开发的不二佳选。尼亚加拉瀑布由马蹄形瀑布、美国瀑布、新娘面纱瀑布三部分组成，此区域前后80年总计开发了大小十多个水电项目，成为当之无愧的水电“圣地”和“博物院”，共有7个水电厂址（美国侧3个，加拿大侧4个），其中最著名的就是1895年开始发电的亚当斯水电站。

曾有记载1881年实业家舍尔科普夫利用其经营的引水渠在美国瀑布下游约1公里处河岸边安装了一台直流发电机，为尼亚加拉瀑布城提供照明服务。舍尔科普夫水电公司旗下的水电站经数次扩建，渐具规模，公司后来并入了亚当斯经营的尼亚加拉电力公司。

爱德华•亚当斯是美国金融投资家，曾任爱迪生电力公司董事，其经营尼亚加拉电力公司之背后有强大的金融财团支持，摩根、阿斯特、范德比尔特家族都有投资。亚当斯的大瀑布水电站选址在马蹄形瀑布上游约2公里美国侧岸，1890年开始招标，向欧美厂商征集水电站设计建造方案，引水工程很快开工建设，水轮机设计制造也较早地开始，但电气方案迟迟未能确定，亚当斯在规划阶段即雄心勃勃要实现远距离送电，而当西屋电气的威斯汀豪斯和交流电专利发明人特斯拉合作完成1892年芝加哥世博会照明项目后，亚当斯终于下定决心选择交流电系统作为大瀑布水电站电气设计方案，1893年发电机组合同授予了西屋电气及制造公司，变压器及输电线路合同授予了爱迪生持有股份的通用电气公司，电站总共安装10台单机容量5000马力（3675千瓦）交流发电机组，除满足本地电力需求外，以11000伏电压25赫兹两相交流电向40公里外的水牛城输送。1895年3台机组发电，1896年开始向水牛城供电。亚当斯的大瀑布水电站成功建成投运，成为轰动世界的重大新闻，被誉作工程师、金融家和科学家鼎力合作的结晶。实践出真知，力主直流系统的爱迪生也接受了交流变电输电系统的合同，爱迪生与特斯拉的直流交流之争自此逐渐平息，工业革命之电气化时代加速到来。后来亚当斯和特斯拉都登上过《时代》周刊的封面。如今尼亚加拉瀑布公园美国、加拿大两侧各建有特拉斯的青铜塑像，一坐一立，纪念这位对人类生活改善产生过重大影响的伟大发明家。舍尔科普夫首个水力发电略早于Appleton福克斯河水电项目，亚当斯的大瀑布水电站具备规模化利用水力发电、电能远距离传输、为城市及工业多种负荷供电等现代电力产业特征，后来两家电力公司又合并了，所以有相当一些资料也把尼亚加拉瀑布的水电站称作世界上第一个水电站。

尼亚加拉瀑布景色壮观，每日两岸游人如织，由于水量巨大，溯源侵蚀作用下，瀑布逐年退缩，如何保护好瀑布也是美加当局面对的难题。尼亚加拉水电项目均为引水式的开发，留三成水量维持瀑布自然景观，分流约七成水量去发电，客观上起到了保护瀑布的作用，瀑布后退的速度从每年1米左右降低到几厘米，水电站后来增加的抽蓄功能，也为调节瀑布景观水量提供了更大灵活性，水力发电和自然保护相益得彰。目前区域内两个尚运行良好的水电站在瀑布下游约7公里处，分别是美国的Robert Moses水电站（常规装机240万千瓦+抽蓄容量30万千瓦）和加拿大的Sir Adam Beck水电站（常规装机200万千瓦+抽蓄容量17万千瓦）。而靠近瀑布上下的五个水电站均已废弃或关闭，遗址建筑对瀑布景观影响不大，事实上大多数游人可能没有感觉到其存在。美国侧的亚当斯水电站较早拆弃，遗址上只剩下变电站厂房，发电站厂房漂亮的拱门被完好保存并移建到尼亚加拉瀑布公园内公羊岛上；舍尔科普夫水电站厂房建在陡峭岸壁下的河边，1956年岸壁崩塌导致大部分厂房损毁，后来废弃。加拿大侧3个水电站相继停运，走过百年历程的尼亚加拉公园水电站（Niagara Parks Power Station）最后关停于2006年。这些列入国家史迹的水电站虽然都属工业时代旧时产物，但其厂房外观不失典雅端庄，历经风雨带着几分古朴沧桑，偶尔进入瀑布游客的眼帘或镜头，也不会破坏画面的美感，后人可体会到当年设计者着意尽量与自然和谐一体的用心。

尼亚加拉瀑布彩虹桥，桥下前方为舍尔科普夫水电站遗址。 林初学 摄

近些年两个水电遗址对外开放，尼亚加拉瀑布公园增添人文新景。下游美国侧的舍尔科普夫电站遗址电梯开通，游人可以进到水电站博物馆参观，穿行于办公间，下到河谷底的厂房残垣和尾水平台亲水观景，沿岸坡小道惬意漫步。上游加拿大侧的公园水电站改建成了博物馆，游客在大厂房里作水电时光之旅，如同浏览一册三维立体的写人水电故事的彩绘书，沉浸式光影秀非常令人震撼，水与电的线条和色块，变幻着人们的生活图画，时而置身滔天水浪之中，时而化作电流流动的节点，孩子们在水流电流的舞蹈里欢快畅跑，大人们感抚工业化长河中历史的波涛。为提振新冠影响中受损的旅游业，尼亚加拉瀑布公园于2022年7月推出了最新游览项目“The Tunnel”，游客可以从公园水电站厂房内部乘坐玻璃观光电梯，透视水电站各层结构，下行55米至尾水廊道，沿着这条一百多年前由红砖砌成的廊道前行650米来到尼亚加拉河边，廊道口观景平台是一拍照点，左边可观新娘面纱和美国瀑布，右边近靠马蹄形瀑布，晴天下午经常能拍到彩虹。如果水电人去尼亚加拉瀑布旅行，一定要计划安排额外时间“朝圣”这些景点，去重温水电产业的百年岁月，感悟工业建筑之美、科技发明之美、人水和谐之美。

通过上述文字对世界上最早的水电站在哪里的问题进行了粗略梳理，相信大家已经有基本的认识。我觉得，简中信息搜寻结果“1878年法国建成世界第一座水电站”是不准确的，造成这个结果的原因可能是早年“水力发电”编目写作时参考信息不够全面准确，或许也跟何谓“水电站”缺少严格定义有关。建议水电企业或学会组织按照现在能查实的确定性更强、认可度更高的信息进行必要的更新或补充。

回到可爱的百度，世界第一个水电站的搜索结果中还有“世界第一座抽水蓄能电站是瑞士于1879年建成的勒顿抽水蓄能电站”、“世界上第一座抽水蓄能电站于1882年诞生在瑞士的苏黎世”字样。这里抽水蓄能电站“建成”、“诞生”时间如此之早，对这点我持高度存疑，限于文章篇幅，此处不加评述。抽水蓄能是目前方兴未艾的新型能源项目投资浪潮中的热点，回顾其发展历史，可以帮助增加对抽水蓄能的经济逻辑和技术特性的理解。其诞生年代之谜，也就留给我们年轻的水电工程师们去查证吧。

林初学

作于2022年10月

来源: 《中国三峡杂志》2023年第二期