- 读书 >
- 中国通史 - 白寿彝 >
- 中国通史第十一卷近代前编 >
- 丙编典志 >
- 第四章工业工程技术
第二节能源
电力
十九世纪末叶,电力工业开始传入中国。中国生产和使用电能的年代,与欧美一些国家相比较并不晚,但由于长期政局动荡,战争迭起,电力的发展曲折缓慢,大大落后于一些工业发达国家。
(一)电力工业的发展从1882到1911年,英、法、德、日、俄等国商人,在各国政府支持下,在上海、香港、广州、天津、北京、大连、青岛、汉口等二十余个城市,相继兴建了约30座电灯厂(公司)。与此同时,中国官僚、民族资本工商业者,在上海、宁波、杭州、福州、汕头、苏州、镇江、芜湖、武昌、重庆、成都、昆明、开封、长沙、济南、烟台、太原、吉林、满洲里、齐齐哈尔以及台湾台北等30余城市也相继开办了40多座电灯厂(公司)。这一时期建成的近80座电厂的发电设备总容量约有37000千瓦。据其中30座电厂统计,发电容量22767千瓦,外资和民族资本经营的各占50.9%和49.1%。
1919年2月出版的《电界》第39期,内有全国电灯公司统计表,其中经清邮传部立案的电厂有11座;经民国交通部立案的电厂有62座;未经交通部核准立案的电厂有42座。全国共有115座电厂,其中88座电厂总容量为21589千瓦(另27座电厂统计表中未填容量,也未列入外商所建电厂)。另据《中国近代工业史资料》第4辑中第904页:“1903—1947年历年华商发电容量、发电度数”记载,其中1903年全国电厂总容量为300千瓦,到1919年增加到28615千瓦。
以上资料表明,中国电业发展初期的27年(1882—1919)中,民族资本办电已有一定规模,除通商口岸城市外,各省城以及商业兴盛城市几乎都创办了小型电灯厂(公司)。以下简述中国电力工业萌芽时期最早办电的几个事例。
1.中国最早的电厂。中国最早出现电灯和兴办电业,发生在上海租界。清光绪五年(1879)4月11日①,上海公共租界工部局电气工程师毕晓甫(J.D.Bishop),在虹口乍浦路的一幢外商仓库里,以一台10马力(7.46千瓦)蒸汽引擎带动直流发电机发出的电能,点燃了炭极电弧灯。这是电能在中国大地上第一次应用。中国兴办公用电业始自光绪八年(1882)。英国商人李德(R.W.Little)等招股筹集白银5万两,创办上海电气公司(ShanghaiElectricCompany),在南京路江西路西北角31号A(原为老同孚洋行住房后的仓库,今南京东路190号)建设发电厂,安装一台购自美国的16马力蒸汽机以皮带拖动的发电机。同时在南京东路、江西中路的转角围墙内竖起了第一根电杆,再沿外滩至虹口招商局码头的街道旁立杆架线,串接15盏电弧灯,于7月26日下午7时正式供电。翌年,发电机组迁装到乍浦路41号,另建新厂,扩建了从英国购进的2台蒸汽发电机组,可供40盏电弧灯用电。6月,上海电气公司与公共租界工部局签约,在外滩、南京路、百老汇路(今大名路)3条街道旁
①引自1992年6月中国大百科全书出版社出版的《中国大百科全书》电工卷第638页。1994年12月当代中国出版社出版的《当代中国的电力工业》第2页则为5月28日。
安装电弧灯,淘汰了煤气灯。
上海电气公司是世界上最早出现的公用电业之一,与1875年在法国巴黎北火车站建成的世界首座火电厂相距仅7年。由于经营管理不善,1888年,上海电气公司破产,后由董事长魏特摩(W.S.Wetmore)等另招股集资,在乍浦路41号原址成立新申电气公司(NewShanghaiElectricCompany)。1890年,从英国购进1台25千瓦单相交流发电机(频率为100赫兹),配以双缸凝汽式蒸汽机;并引进新型户内交流白炽灯,电压100伏,亮度采用8—500烛光,由用户自由选用,比电弧灯使用方便多了。缴纳电费由过去按灯头计价,改为按电能实耗收费,因而深受市民欢迎。1891年,上海市民家中陆续装用白炽灯。翌年,外滩一带的155盏煤气灯都改用白炽灯。不到两年时间,装用白炽灯总数达2895盏,公司的经营效益迅速提高。
1893年8月31日,工部局以白银6.61万两收买了上海新申电气公司,成立工部局电气处。
1893年9月1日,上海公共租界工部局在武昌路、乍浦路东南角租地建设中央电站,装机总容量197千瓦。工部局又增加投资2万两购置设备,选新址于虹口斐伦路(今九尤路)原屠宰场,兴建新中央电站,装机总容量为298.5千瓦。厂房设计和机器设备的布置安装,均参照英国曼彻斯特市电厂。1901年,英国人奥特里奇担任电气处总工程师,用银7万两和5年时间,更换全部直流发电机为交流发电机,总容量达600千瓦,由原来只供夜间照明改为昼夜连续供电。为了提高电能质量和降低线路损失,从1903年起,发电机频率从100赫兹降至50赫兹;供电电压从100伏上升到200伏、220伏;通向市中心的5条高压线路相继建成投入运行。1904年,开始向工厂提供动力用电,全市白炽灯增加到88201盏。1905年,电厂改造完成,发电设备容量增加到1600千瓦,最高负荷达1090千瓦。1907年,该厂安装了中国第一台汽轮发电机组,容量800千瓦,由英国派生公司制造;同时安装1台当时远东最大最先进的自动链条炉排锅炉,蒸发容量为每小时2.4万磅(10.9吨),由英国拔柏葛公司(B&W)制造。翌年,直流供电电压提高到400伏,有2台直流发电机专供电车公司,容量600千瓦。从此上海街道出现有轨电车。是年斐伦路电厂容量4400千瓦,最高负荷2500千瓦。1911年,电厂容量增至6400千瓦。
1908年,工部局以银7.5万两购置杨树浦沈家滩黄浦江边39亩土地,1911年11月动工兴建江边电厂(后改名为杨树浦电厂),1913年4月12日建成发电,装有2台德国制造的2000千瓦汽轮发电机组和4台英国制造的2.2万磅(9.98吨)/小时链条炉排锅炉。1923年,杨树浦电厂容量增至12.1万千瓦(汽轮发电机组12台,锅炉26台),成为远东最大的火电厂。
2.最早的官办和民办电业。中国最早于1882年在上海创建电厂后,1888年,广州、台湾、天津、北京相继出现电灯厂,发展迅速。清末洋务派首领之一张之洞(1837—1909)在两广总督任内,派人在国外购买一台直流发电机,随带电灯100盏,于1888年7月18日运到广州,在总督衙门(今广州越华路广东省民政厅)旁建厂,安装发电机,架设线路,23日开始发电,整个衙门亮起了电灯。这是中国官府建厂用电的开端。
1890年,美国旧金山的华侨商人黄秉常,禀准两广总督张之洞在广州开办电灯厂。他在美国华侨中集资40万元,筹办广州电灯公司。2台100马力
发动机和2台100马力交流发电机(每台可供电灯750盏)购自美国威斯汀豪斯(西屋)电气公司。1891年,广州沿街、店铺和公共场所共装电灯700盏。这是民族资本经营电业之始。
3.中国最早的水电站。1888年,台湾巡抚刘铭传在台北市东门创立兴市公司,建设电灯厂,从国外购进蒸汽发电机组,建成发电。随后,刘氏曾计划在台北市附近的淡水河支流新店溪,开发建设龟山水电站,甫见端倪,却因于1891年离任而搁浅。该水电站直到清光绪二十一年(1895)日本侵占台湾后,才于1905年建成发电,装机容量500千瓦。它是中国国土上最早的一座水电站。
4.宫廷里的第一盏电灯。清光绪十四年(1888)为了慈禧太后还政光绪帝载湉后退居休养,修葺西苑(今中南海),北洋大臣李鸿章(1823—1901)派机器局总办恩佑,用白银6千两,向丹麦祁罗弗洋行购买发电设备。当年农历三月由海军衙门付定银4千两,将发电机组运到北京,安装在中南海(今国务院)西门外盔头作北侧饽饽房,称西苑电灯公所,隶属于清宫廷内的奉宸苑。发电机容量15千瓦,供宫内照明用电。北京第一盏电灯安装在西苑慈禧寝宫仪銮殿,当年12月14日(农历十一月十二日)前已供电亮灯了①。
5.中国大陆最早的水电站。1908年,云南劝业道刘岭舫与云南总商会商定,由民间集资,招募商股,成立商办耀龙电灯公司,聘请德国工程师在螳螂川上兴建石龙坝水电站。1910年,从德国西门子公司购进2台240千瓦水轮发电机组,电站设计、施工、安装承包给德商利和洋行。同年7月开工,1912年4月建成发电。同时,中国当时输电电压最高的石龙坝至昆明市区的23千伏线路架设完工,全长34公里,把水电站的电能送到小西门万钟街水塘子变电所,降压为3300伏,分送市区各配电变压器,再降压至110/190伏,供用户用电。石龙坝水电站是1919年以前中国大陆仅有的一座水电站。
(二)电器工业的发展中国在1919年前的电器制造工厂寥寥无几,而且均集中在上海,都是规
模很小的从事修配业务或生产零部件、低压电器的工厂。
由于外商在中国享有殖民主义者的特权,在资本与技术方面都占有优势,并具有一定的垄断性,因而外国资本最早在中国兴办电器制造工厂。1911年,美国慎昌洋行在上海开办电器修造工场,它的主要业务是修理该行经营的进口电器设备,同时生产一些简单的小型电器。
1913年,美国通用电气公司在上海成立子公司,称安迪生灯泡厂,主要生产白炽灯泡,并生产低压线路电瓷配件、电风扇以及家用电灯开关,资本约为白银100万两,职工有近千人。在当时称得上是一座产品较先进、质量较好、颇具规模的大厂。
国人兴办电器事业始自1914年。是年,钱镛森在上海创办钱镛记电业机械厂。新中国成立后的上海南洋电机厂,就是以该厂为主的几家工厂合并组
①在中国第一历史档案馆所存清宫案卷中,有清朝国子监祭酒(最高学府主管官员)盛显,于光绪十四年十一月十二日(1888年12月14日)致慈禧太后和光绪帝奏折,内称:“闻近日北洋大臣有呈进电灯之事”,“太监等人未经娴习……或有差失,不可不虑”,“可否即饬停止”。这说明1888年12月14日前,西苑内已亮起了电灯。
成的。
1916年开办的上海华生电器厂,是由洋行职员叶有才和布店帐房杨济川、木行跑外袁宗耀三人合资经营的,主要生产电风扇、电流表和电气开关等产品,并制造电力变压器和电机。1917年,该厂自行设计、制造成中国第一台电力变压器。1922年,该厂制造的8千瓦直流发电机和60安电镀用直流发电机,曾在上海总商会的展览会上获金奖。1926年,该厂又制造出中国第一台交流同步三相发电机,容量150千瓦。进入三十年代,华生电器厂在制造电机和输变电电器方面有了更快发展,取得较大成就。
1919年,上海华通电器机械厂成立。该厂是由原上海电力公司方棚(即变压器)车间的总领班姚德甫集资创办。该厂初期承包装修工程,随后仿制市场上缺少的电器元件,逐渐批量生产电流表、电压互感器等。三十年代中期,华通电器机械厂的产品已发展为三大类:工业电器、家用电器和铁路电器,成为当时国内最大的综合电器工业制造厂。1936年,该厂为上海华商电气公司制成1台仿西门子公司的33千伏、600安高压油开关,安装在上海泗泾变电所投入正常运行,为上海电网电压上升为33千伏作出贡献。
煤炭
中国近代煤炭工业技术在社会历史急剧变化中,经历了由手工操作到半机器操作的过程。煤炭工业新技术主要是伴随近代煤矿的诞生而从西方引进的。
(一)近代新式煤矿的诞生近代新式煤矿诞生的标志主要是指使用了以蒸汽为动力的提升机、通风
机和抽水机,并具有生产的规模性、专业性和商业性。
中国近代煤矿诞生于十九世纪七十年代。当时清政府已经建立起几十个近代军工民用企业,外国商人也在中国建立了一批航运、铁器、玻璃等民用企业。旧式手工煤窑生产,已无法满足大量的煤炭需求。因此,购买西方采煤机器,聘请外国技师,开办新式煤矿成为清政府洋务派官员的迫切要求。在洋务派首领李鸿章、沈葆祯等人的积极倡导下,从光绪元年至二十年(1875—1894),中国先后建起了规模大小不等的近代新式煤矿16个,采用官办、官商合办、官督商办三种方式进行经营,但不论哪一种方式,实权主要操于官府。16个煤矿中大多归于失败,只有基隆煤矿和开平煤矿算得上应用西方采煤技术和设备正式建成投产、并具有大机器生产特征的近代新式煤矿。基隆煤矿建成最早,堪称中国近代煤矿的先声,开平煤矿发展最快,堪称近代新式煤矿的代表。
台湾基隆煤矿是由两江总督、福州船政局督办沈葆祯创建的。1876年开始筹建,聘请英国工程师、购买英国机器,1878年建成投产,日产能力约300吨,主要设备有蒸汽提升机、通风机和抽水机。由于基隆煤矿是官办企业,管理人员官气十足,不善经营,中饱私囊,投产几年后还未达到设计年产能力,便开始走下坡路,1879年产煤3万吨,1881年产煤5.4万吨,1882年产量开始下降,1883年降至3.1万吨。1884年因中法战争,矿井被炸,生产停止。战后一蹶不振,长期处于停产、半停产状态,1892年因长期亏损而封闭。1884年中日甲午战争爆发,台湾沦陷,基隆煤矿被日本侵占。
开平煤矿是由直隶总督李鸿章委派轮船招商局总办唐廷枢创建的。1881
年建成投产,日产能力500吨。主要设施有:提煤立井1个,深60丈,直径14英尺;通风、抽水立井1个,深30丈,直径14英尺;蒸汽绞车(即提升机)1台、蒸汽动力扇风机1台,蒸汽动力水泵3台、靠重车牵动的小绞车1台;机修车间1个;运输铁路1条,从唐山至胥各庄,长15里(是中国第一条铁路);运河(称煤河)1条,从胥各庄至芦台,长70里。这些机器设备主要购自英国,是当时比较先进的煤矿技术设施。开平煤矿的建设和生产,都聘请英国人任总工程师。开平煤矿与基隆煤矿不同,创办经费主要来自私人资本,截至1891年,共用银220万两银,其中直隶总督垫款仅24万两。开平矿务局招商章程,是中国煤矿业中第一个明显具有资本主义性质的招商章程,其中心内容表明:该矿以商品生产为目的,是由商人主持的资本主义性质的企业;强调投资者的资本安全和有利可得,保证大股东对矿山的管理权。开平煤矿从建成投产至1892年唐廷枢去世,一直在唐廷枢的主持管理之下,依章办矿,产销两旺,盈利丰厚,发展迅速。到1894年建成三对井,日产煤1500吨,到十九世纪末,开平煤矿年产量已接近80万吨。
开平煤矿的利润在中国早期近代企业中是不多见的。它在建成投产后的第八年即1888年开始发放股息,每年股息在10—12%以上。因此,开平股票在上海市场上为人们争相追逐,溢价购买。
与基隆煤矿、开平煤矿同一时期筹建的新式煤矿尚有直隶(今河北)磁州煤矿(1875年)、湖北广济煤矿(1875年)、山东峄县煤矿(1880年)、直隶临城煤矿(1882年)、江苏徐州利国驿煤铁矿(1882年)、北京西山煤矿(1884年)、山东淄川煤矿(1887年)等14个。但是,这些煤矿或是由于地质条件差,或是由于资金不足购买不到外国机器,或是由于管理不善,未能形成规模生产能力,仍以沿用手工开采为主。
近代煤矿是适应清政府洋务派和外国资本主义势力发展需要而产生的,它们一出现就带有明显的半封建、半殖民地性,煤矿新技术不能得到充分应用、充分发挥,受到诸多因素的限制,主要表现在三个方面:(1)煤矿创办人大都是封建官僚和地方官吏,资金来源不足,经营管理又带有严重的衙门习气,机构臃肿,管理腐败,领导人常常远离生产现场发号施令,坐失时机,耽误工期,浪费资金;(2)技术上完全依靠外国,没有消化吸收外国的先进技术,离开外国工程师,煤矿生产建设则无法进行;(3)生产的煤炭首先满足洋务派开办的军工、民用企业需要,剩余部分才投入市场,所以,煤矿生产缺乏市场的驱动力。这三个方面的特征,也是中国早期近代煤矿成功少、失败多、发展缓慢的主要原因。
(二)近代新式煤矿的初步发展十九世纪末二十世纪初世界资本主义经济在电力革命的推动下,得到迅速发展,煤炭成为发展经济最重要的能源动力,而中国丰富的煤炭储量,为列强觊觎已久。1894年中日甲午战争,清廷败北,此后中国国势日衰,列强乘势来华攫取开矿权,通过独资或合资经营的方式,纷纷在华建矿。与此同时,中国民族资本在外资刺激下,也纷纷筹资建矿,一时间新式煤矿如雨后春笋般出现。到1919年,生产规模稍大的煤矿有42个,年产量总计达到2005万吨。生产规模比较大的新式煤矿有:中英合办的开滦煤矿,日资经营的抚顺煤矿和烟台煤矿,英商经营的福公司焦作煤矿,中日合办的本溪湖煤矿,中德合办的井陉煤矿,中德合办的淄博、坊子煤矿,中英合办的门头沟煤矿,中比合办的临城煤矿以及中国民族资本经营的保晋矿务公司、峄县中兴煤
矿、萍乡煤矿、六河沟煤矿等。这些煤矿技术设备比较新,主要设备均是从外国购入,有的设备为当时国外最新产品,例如开滦林西矿立井在1908年安装了1台1000马力的蒸汽绞车投入运行,这种蒸汽绞车是英国1906年出产的最新产品。萍乡煤矿在1907年投产时,即在总平巷使用架线式电机车,共有36台。当时西方在煤矿井下使用电机车也刚刚开始不久。焦作煤矿1902年开始先后开凿5个立井,涌水量都很大,小时涌水量共计1818吨,该矿共安装36台蒸汽作动力的抽水机进行排水,抽水能力之大,当时在世界上也很罕见。抚顺煤矿地面运输在1914年前使用蒸汽机车运输,1914年后改用电机车运输。这些新技术都接近当时世界的先进水平。
(三)西方采矿科学的引进清廷洋务派为了实行“自强求富”的政策,在开办近代企业的同时,开办一些专科学校,聘请外国人讲授现代自然科学知识,翻译西方科技著作,以更好地引入西方的科学技术。与开采煤矿有密切关系的引进措施有两项。一是设立江南制造局翻译馆和开平矿务局翻译处,翻译自然科学和技术工艺书籍;二是开办中西大学堂,培养人才。仅江南制造局翻译馆设立二十余年间,就翻译了近代地质、采矿科学书籍十几种。该馆在同治十二年(1873)首先翻译了《金石识别》,接着又翻译了英国著名地质学家赖尔的《地学浅释》。嗣后,翻译了《开煤要法》(1875年前译)、《井矿工程》(1879年)、《宝藏兴焉》(1893年)以及《求矿指南》、《矿学考质》、《开矿器法图说》等等①。这些著作分别介绍了各种矿藏形成的原因,矿藏与地层的关系,寻找矿藏的方法,开采矿藏所用的机器设备以及各种金属的冶炼方法。西方地质采矿科学论著的翻译出版,无疑对巩固和发展新兴的采矿业起了理论指导作用。
在引进西方科学技术的同时,地质采矿学作为一门学科也被列入新兴学堂的专业之一,并且还出现了一些地质采矿的专科学校。1892年建立的湖北铁路局附属矿学堂是中国近代最早的初等矿业专门学校。1895年创建的天津中西学堂(北洋大学)设有矿务学专业。1896年创办的南京矿务铁路学堂和南京储才学堂也都设有矿务专业。1906年,唐山路矿学堂创办。1909年,焦作路矿学堂创办。这些学堂的创办,为中国培养专门的矿冶技术人材发挥了很大的作用。
石油
石油工业引进外国的技术与设备开矿,始自洋务运动。光绪二年(1876)清政府两江总督沈葆桢到台湾巡视,得知台湾苗栗出磺坑产石油,有人正在那里用土法开采,并欲将该处租给英国商人。沈葆桢主张将之收归国有,文煜、丁日昌上奏清廷,奏准,便从美国购进钻机设备,聘请钻井技师,于1878年开钻一口井,深120.17米,日产油1.5吨。第二口井钻至中途发生事故,工作就此告终。又光绪十一年(1885),台湾首任巡抚刘铭传再次开发台湾石油资源,上奏清廷成立矿油局,先后于苗栗出磺坑钻五口井,最深120米,仅一口出油。后因资金匮乏,刘铭传与英商范嘉士订立承办台湾油矿合同,①《江南制造局译书提要》卷二,宣统元年印;并参看叶晓青:《近代西方科技的引进及其影响》,载《历史研究》1982年第1期。
遭到清廷反对,刘铭传亦被革职,苗栗油矿被查封。清政府不允许与外国人订合同,但允许聘请外国人承包技术与购买外国设备。1903年,陕西省大荔绅商于彦彪等人与德国世昌洋行汉纳根私订开采延长油矿的合同,实际上是出卖矿权,遭到陕西布政使樊增祥的斥责。后经陕西省巡抚曹鸿勋上奏,将延长油矿收为官办,由赈款20万两生息项下拨付开办经费。请两名日本技师来华勘查,并在延长成立了石油官厂。1907年钻成了1号井,日产油三百公斤。这是中国大陆上第一口近代化油井,即现在的延1井。出油后,用小铜釜试炼,日可得油25斤,经试用“烟微光白,不逊外油”。于是又建炼油房,当月就有14箱灯油运往省城。中国大陆第一次炼出“洋油”,“延长官厂”也引起全国关注。后又连钻5口井,但仅有2口出油,且产量不多。后来因为辛亥革命即将爆发,日本技师借故回国。开采工作几乎停滞。
宣统元年(1909),新疆地方政府筹集30万两纹银,从俄国购买了1台提油机(炼油设备)和1台挖油机(钻井设备)。当时,提油机安在乌鲁木齐工艺厂,挖油机则运到独山子开始钻井。井钻到七八丈深时,井内声如波涛,油气蒸腾,直涌而出,“以火燃之,焰高数尺”。这是新疆用钻机打出的第一口油井。1911年,辛亥革命爆发,忠于清廷的新疆巡抚袁大化下令停办石油采炼工业,刚刚萌芽的新疆石油工业便被扼杀了①。
1914年,北洋军阀将地方油矿一律“归为国有”,设立“筹办全国煤油事宜处”。经办的第一件事便是与美孚石油公司签定《中美合办油矿合同》,开设溥利石油公司。又派熊希龄为督办,在陕北延长成立“中美油矿事务所”。当年由美孚派出地质、测量技师,与中国人一起,到陕北进行石油地质勘查。他们用新式顿钻机钻了7口井,但均未获得工业性油气流。经两年时间,耗资270余万元,结果一无所获。于是,美国技师弃之而去。美孚石油公司在陕北延长一带钻探石油未达到目的,回国后便发表文章断言说:陕北油层系石炭纪,无大规模开采价值。受其影响,外国地质界也一直认为中国油源贫瘠,不是产油国,而是售油国。
从1878年台湾苗栗油矿由美国人打出第一口井起到1919年,41年间共开发了3个油田:台湾出磺坑油田(1878年)、陕西延长油田(1907年)、新疆独山子油田(1909年)。其中有两个夭折。至1919年,仅有延长1口井出油,年生产原油96吨。中国石油工业起步艰难,后又长期处于勉强维持的状态。
①见《新疆图志》关于兴办石油矿的记载。