沿著臺北南端的「新烏公路」朝著烏來行駛，後半部分的路程，總有一條名為「南勢溪」的河流相伴。若是在這條道路的九點多公里處向河床望去，你會發現河流當中，存在著一些水泥構造物的殘跡。

隨著時間流逝，河床上的遺構多半已被泥沙淹沒，附近也缺乏清楚的說明指引，以至於很少有人知道這些遺跡的真實身分，其實是 1905 年與「龜山水力發電所」同時建造的攔河堰 —— 換句話說，它是臺灣第一座發電廠的附屬設施。

老照片裡的「台北第一發電所堰堤」全景。（圖像來源：中央研究院臺灣史研究所檔案館）

國際趨勢底下的龜山發電所

「南勢溪」的河水從攔河堰溢流而下，沒過多久，就會與「北勢溪」匯集在一起，成為流貫雙北地區的「新店溪」。河流的交會處，正是龜山發電所的所在位置。

這是臺灣第一次運用城市邊緣的河川來建造水力發電廠，再透過城市裡的變電所來轉換電壓、向用戶供應電流。可以說，近代臺灣的電力生產與輸送系統，就是以龜山發電所為起點，逐步串連成一個蔓延全島的網絡。

其實1905 年龜山發電所的興建，也呼應著當時全球電力技術發展的趨勢 ── 採用了交流電系統。會這麼說是因為在不久之前，美國西屋公司（Westinghouse Electric Corporation）所代表的交流電陣營，才剛剛在所謂的「電流戰爭」當中取勝。

時間拉到日本剛開始統治臺灣的1895 年，美國人也正準備要利用尼加拉瀑布（Niagara Falls）來興建水力發電廠，並運用西屋公司的交流電系統，將電流送往鄰近城市。這是當時世界規模最大的電力建設計畫，而交流電的穩定性也在電廠開始運轉後獲得更有力的驗證。

此後，交流電系統迅速向世界各地擴散開來，臺灣也同樣受到這股浪潮影響 —— 實際上，裝設在龜山發電所裡的三部 250 kW 發電機，也正是由美國的西屋公司所製造。

老照片裡的龜山發電所，不幸在 2012 年坍塌，目前只餘下局部的建築殘跡。
（圖像來源：中央研究院臺灣史研究所檔案館）

水輪機的技術史

每一部發電機，必須有動能來驅使它運轉。而在水力發電廠當中，這股動能則必須依賴「水輪機」（water turbine）來提供。

人類很早就已經懂得運用水力來驅使水車運轉，再用它來帶動磨坊裡的石磨、冶鐵場裡的鼓風爐。大致來說，水輪機就是水車的進階版本，它能夠承受更猛烈的水流衝擊，產生更強大的動力。

然而，在 18 世紀後期工業革命發生、大量機械設備開始被製造出來以前，人類還沒有什麼動機要去改良水車，獲取更多動力。也因此，水輪機的技術革新一直到近代才開始發生。

1832 年代，有個名叫傅聶宏（Benoît Fourneyron）的法國工程師，率先製造出一部 50 匹馬力的水輪機 —— 這部高效率的機器，是早期水輪機改良過程裡的一塊里程碑。後來，美國尼加拉瀑布水力電廠所使用的水輪機，也是採用傅聶宏的設計。

除了傅聶宏以外，19 世紀以降，世界各地還有許多工程師，也都嘗試對水輪機進行改良。這些改良版本常常會冠上他們的名字，譬如「法蘭西斯式水輪機」（ Francis turbine）、「佩爾頓式水輪機」（Pelton Turbine）、「卡布蘭式水輪機」（Kaplan turbine）。到了 20 世紀，這些機器也陸續被引進臺灣，成為各個水力發電廠的心臟。

引進臺灣的水輪機

若想要知道這些水輪機究竟有什麼差別，你同樣可以在新店溪流域找到答案 —— 今天，「桂山發電廠」大門外的道路兩旁，就陳列著前述三種水輪機的內部機件。

這些機件，全都拆卸自退役的水力發電機組。它們有的遠從大甲溪的青山分廠運送過來，有的則收集自東部的龍澗、溪口、榕樹等地。此外，附近還設有解說牌，詳盡說明各種水輪機的構造與運作原理。循著這條道路走向桂山電廠，彷彿也是走在一部臺灣水力發電的技術簡史之中。

水輪機雖然都是西洋名字，原始技術也都從歐美發展起來，但在日治時期，引進臺灣的水輪機，卻不一定都是由西方國家生產。特別在 1910 年代以後，大肆建設水力發電廠的日本，亟欲實現水輪機的國產化，於是開始鑽研其製造技術。

1910 年，有一家名為「電業社」的日本公司，就設立了「水車部」，專門要來製造水輪機。後來，這家公司的生意越做越大，版圖甚至延伸到臺灣來。 1922 年竣工啟用的宜蘭「天送埤發電所」（今蘭陽電廠天埤機組），就採用電業社製造的三部水輪機（1933 年又再增加一部）。今天，這些歷史已經超過百年的水輪機，也仍在穩定運作當中。

水力發電為主的時代

臺灣是一座高山之島，布滿了發源自山區的湍急河流，而豐沛的水力資源，也造就了建造水力發電廠的理想場域。

在臺北之外， 1910 年，「竹仔門發電所」（今高屏發電廠竹門機組）也開始向臺南送電。其後，臺中的「后里發電所」（今大甲溪發電廠后里機組）、東部的「砂婆礑第一水力發電所」（今已廢棄，僅存遺跡）、乃至於全島各地的水力發電廠也都陸續啟用。這是臺灣電業史的起步階段，一個水力發電為主的時代。

二十世紀後期，臺灣迅速邁向經濟起飛，電力需求也不斷成長。單靠水力發電，已很難滿足用電缺口。於是，電力事業的建設資源，漸漸被轉移到其他發電方式。然而，水力發電在臺灣仍有進展。 1980 年代以後台電也應用了抽蓄式水力發電技術，於日月潭興建兩座抽蓄式電廠。

回顧臺灣水力發電的技術發展過程，其中許多環節，都呼應著當時的國際潮流。而在水力發電之外，你會發現臺灣電力事業史的每個篇章，其實也同樣與整個世界的脈動緊密扣連，息息相關。

參考資料與延伸閱讀

• 王舜薇等，《文明初來電：新店溪水力發電百年記》，臺北：台灣電力公司，2019。
• Lewis Mumford著，陳允明等譯，《技術與文明》，北京：中國建築工業出版社，2009。
• 駱致軒，〈新店溪流域水力發電文物展〉，《源雜誌》，第151期（臺北，2022），頁14-19。