采取集中水头和调节径流等措施，把天然水流中蕴藏的势能和动能转换为水轮机的动能，再以水轮机为原动机，推动发电机产生电能，最后经输变电设施将电能送入电力系统或直接供电给用户。水力发电有多种形式，利用河川径流水能发电的为常规水电；利用海洋潮汐能发电的为潮汐发电；利用波浪能发电的为波浪发电；利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水蓄能，高峰负荷时放水发电的为抽水蓄能发电。

水体由上游高水位，经过水轮机流向下游低水位，以其重力做功，推动水轮发电机组发出电力。机组单位时间内输出的电能称为功率，它与上下游水位差（称为水头）和单位时间流过水轮机的水体体积（称为流量）成正比，可用下式表示：

式中为水力发电的功率，W；为引水系统、水轮机和发电机的总效率（，对大中型水电站一般取0.87左右）；为水的密度，千克/米³，淡水密度取1000千克/米³；为重力加速度，取9.81米/秒²；为通过水轮机的流量，米³/秒；为水头，米。

①水能是可再生能源。地球表面的水体（以海洋为主）在太阳能的作用下，蒸发成水汽升到高空，在风力推动下，部分水汽被吹向大陆，在适当条件下凝结成水滴下降，经地面汇集补给河川径流，再汇入海洋或内陆湖泊。这是一个以太阳能为动力的水文循环，周而复始，永不停息。河川径流是这一循环中的一个环节，因而水能资源不断再生。潮汐能是由月球和太阳的引力作用产生的，波浪能是由风力作用产生的，也都不断再生。利用这些可再生的水能发电，可节省火电和核电消耗的煤、油、天然气和铀等不可再生的宝贵矿产资源。

②水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和废渣等污染物。

③水力发电的效率高。常规水电站水能的利用效率在85%左右。

④水力发电与火力发电等不同，可同时完成一次能源开发和二次能源转换。

⑤水力发电的生产成本低廉。无须购买、运输和储存燃料；所需运行人员较少，劳动生产率较高；管理和运行简便，运行可靠性较高。

⑥水轮发电机组启停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。

⑦受河川天然径流丰枯变化的影响，水电站可发电力在年内和年际间变化较大，与用户用电需要不完全适应。因此，一般水电站需建设水库调节径流，以适应电力系统负荷的需要。现代电力系统一般采用水电站、火电厂、核电厂联合供电的方式，既可弥补水力发电天然径流丰枯不均的缺点，又能合理利用丰水期水电电量，节省火电厂消耗的燃料。潮汐能和波浪能也随时间变化，宜与其他类型电站配合供电。

⑧水电站的水库可以综合利用，发挥防洪、灌溉、航运、城乡生活和工矿生产供水、养殖、旅游等效益。如安排得当，可以做到一库多用、一水多用，获得最优的综合经济效益和社会效益。

⑨部分建有较大水库的水电站，水库淹没损失较大，移民较多。大坝阻隔、水库淹没及调节径流改变了原有水文情势，对生态环境有一定影响。这些问题需妥善处理。

⑩水能资源在地域上分布不均，建坝条件较好和水库淹没损失较小的大型水电站站址往往位于远离用电中心的偏僻地区，施工条件较困难，需要建设较长的输电线路，增加了造价和输电损失。

水力发电涉及一次能源开发、电力系统规划和运行、水资源综合利用、社会经济发展和生态环境等诸多方面，开发水电要重视以下几点：

①做好地区电源及水电发展规划。根据地区用电负荷发展预测、地区一次能源规划、河流规划等工作成果，考虑与其他地区可能的能源与电力交换、水力发电与其他能源发电的最佳配合、水资源综合利用以及对生态环境影响等因素，按照全系统整体效益最优原则，统筹安排地区电力系统的电源构成、联合运行方式和水电站、火电厂的建设时序。

②连续开发河流梯级水电站和分片集中建设水电站群，是节约投资、加快水电建设进度的有效途径。

③在土地淹没和移民安置允许的条件下，在河流上游修建大型水库可提高全河径流的经济利用。在地形条件许可并对水资源利用有利时，可考虑跨流域引水（见跨流域引水发电）开发方式。

④水电站建设要根据具体条件因地制宜，大、中、小型并举，高、中、低水头并举，选择合理的水电站类型。在河川水能资源较缺乏地区，靠近用电中心可选择有利地点建设抽水蓄能电站，以满足电力系统调峰要求。在潮汐资源有利地区，可研究开发潮汐电站。

⑤重视水电站的环境影响，切实做好环境保护设计和实施。

⑥重视水库淹没损失，做好水库移民安置规划并切实实施，使居民迁移后能在新的环境中发展生产、安居乐业。

⑦严格执行基建程序，遵循规程规范要求。加强水电工程前期设计工作，科学制订工程建设方案；加强工程建设管理，严格施工质量检查与控制，保证工程质量安全。