江河水流一瀉千里，蘊藏著巨大能量，把天然水能加以開發利用轉化為電能，就是水力發電。構成水能的兩個基本要素是流量和落差，流量由河流本身決定，直接利用河水的動能利用率會很低，因為不可能在整個河流的截面水布滿水輪機。

　　水力利用主要利用勢能，利用勢能必須有落差，但河流自然落差一般沿河流逐漸形成，在較短距離內水流自然落差較低，需通過適當的工程措施，人工提高落差，也就是將分散的自然落差集中，形成可利用的水頭。

　　水力發電的原理與基本類型

　　常用的集中落差方式有筑壩、引水方式或兩者混合方式。

　　筑壩發電方式

　　在落差較大的河段修建水壩，建立水庫蓄水提高水位，在壩外安裝水輪機，水庫的水流通過輸水道（引水道）到壩外低處的水輪機，水流推動水輪機旋轉帶動發電機發電，然后通過尾水渠到下游河道，這是筑壩建庫發電的方式。圖1是壩式發電原理圖。

　　圖1  筑壩建庫發電原理圖

　　由于壩內水庫水面與壩外水輪機出水面有較大的水位差H0，水庫里大量的水通過較大的勢能進行做功，可獲得很高的水資源利用率。采用筑壩集中落差的方法建立的水電站稱壩式水電站，主要有壩后式水電站與河床式水電站。

　　引水發電方式

　　在河流高處建立水庫蓄水提高水位，在較低的下游安裝水輪機，通過引水道把上游水庫的水引到下游低處的水輪機，水流推動水輪機旋轉帶動發電機發電，然后通過尾水渠到下游河道，引水道會較長并穿過山體，這是一種引水發電的方式。圖2是引水發電原理圖。

　　圖2  引水發電原理圖

　　由于上游水庫水面與下游水輪機出水面有較大的水位差H0，水庫里大量的水通過較大的勢能進行做功，可獲得很高的水資源利用率。采用引水方式集中落差的水電站稱為引水式水電站，主要有有壓引水式水電站與無壓引水式水電站。

　　水電站主要工作參數

　　通過水電站主要工作參數可以對水電站工作原理進一步了解。水電站主要工作參數包括流量、水頭、出力等。

　　1.流量Q為單位時間內通過水輪機的水體積，單位m3／s。

　　2.靜水頭Ho（也稱毛水頭，即水的落差）單位m

　　水電站上游水位為Zu，下游水位為Zd，則有：

　　Ho =Zu- Zd

　　3.出力  單位時間內的天然水能Pt稱為水電站理論出力，即

　　水電站的實際出力要小于理論出力。在由水能轉化為電能過程中，會產生能量損失，主要有水頭損失與能量轉化損失：

　　水流經輸水道后會損失一部分能量，稱為水頭損失Ah，它與流道長度、截面形狀和尺寸、構造材料、鋪設方式等等因素有關，須在電站總體布置完成后才可做出較精確的計算。初步計算時，可估計Ah=（1%～10%）Ho，輸水道長、流速大的取大值，輸水道短、流速小的取小值。

　　除此外在能量轉化過程中還將損失一些能量，水輪機的效率約90%至95%、發電機的效率約90%至98%、傳動設備也會有能量損失，水電站實際出力P為

　　式中：ηt 為水輪發電機組總效率，k為水電站出力系數。對中小型電站，k值一般取為6.5～8.0。