古人在通过人力获取水的同时，很早就注意到水中所蕴含的能量了，并据此创造出利用水能的工具，用于农业和手工业生产。在欧洲，利用水力驱动磨石加工谷物的最早记载是在公元前1世纪的古希腊时期；在中国，对水力利用最早的记载是在公元纪年前后的汉代。

古代中国人对水能的利用经历了漫长的历史。早在商周，先民们就已经开始对水能进行了简单的利用；春秋战国时期，随着社会生产的发展及军事上的需求，引水、调水和控水等水利原理日臻成熟，建成了一批颇有影响力的水利工程；到汉代，水力机械得以在实际生产中应用；魏晋之后，水能机械广泛应用于粮食加工；唐、五代之后，水能技术随着社会经济中心的南移，开始推广至南方各地；宋元时期，中国的古代水能利用进入全盛时期；明清是中国水能利用发展的停滞阶段。中国的先民们在生产生活中创造出了各式各样利用水能驱动的工具，比如有：水碓（舂米）、水排（冶铁鼓风）、水转翻车（舂米）、水转大纺车（纺纱）、筒车（水力取水）、龙骨水车（水力灌溉）、水磨（舂磨工具）、水碾（谷物加工）、连机碓（舂米）、槽碓（舂米）、水轮三事（磨面、砻稻、碾米）、水砻（脱壳）等。除了生产中使用了水能之外，古代中国人还发明了作为计时工具的水漏。宋代还根据水能建设了一部天文观测和计时的水运仪象台。从上述可以看出，中国古代水力知识和水能应用技术达到了相当高的水平。

古代欧洲诞生了一批哲学家和科学家，他们对水能机械的发展做出了重要贡献。古典文化时期欧洲的水能也是以用于日常生活的水磨、水轮为主，同时发展了活塞和气缸制作的压力泵；中世纪时，欧洲的水轮机得到进一步发展，以此将水能用于采矿、冶炼等生产活动；到工业革命前夕，水能开始被更广泛地应用于工农业生产，水泵被广泛应用于矿井和城市的排水，还发明了后来推动工业革命的水力纺纱机、水力织布机等。

第二次工业革命之后，特别是远距离输电技术发明之后，水能用于发电的技术得以蓬勃发展。河川径流中水的落差，在重力作用下形成水的动能，利用水动能的压力和流速冲击水轮机，将水能转化为机械能，从而让水轮机带动发电机旋转，产生交流电。1878年法国建成了世界上第一座水力发电站，装机容量为25千瓦，此后水力发电在全世界范围内迅速推广，全球水电总装机超过了10亿千瓦。中国大陆最早建成的水电站是云南省的石龙坝水电站（1912），装机容量为480千瓦。1994年开工兴建的三峡水利枢纽，发电装机容量为2250万千瓦，是到目前为止世界上规模最大的水力发电站。

水能资源是自然界中优质的可再生清洁能源。水力发电的可靠性高，调节性能好，运行成本低，对环境影响小。在开发利用水能的同时，还可以收到防洪、航运、灌溉、供水等有利于提高资源利用效率和促进经济社会发展的综合效益。在地球传统能源日益紧张的情况下，世界各国都优先开发利用水能资源。全球水电资源技术经济可开发量中，只有三分之一得到开发，其余待开发水电资源中，90%都在发展中国家。发达国家对技术经济可行的水电资源的开发程度较高，美国水电装机容量居世界第一位，加拿大水电占全国总装机容量的一半以上，挪威电力中水电占90%，日本有78%的水能资源得到利用。发达国家在水电发展中高度重视水资源的综合利用，例如，对水电站下泄水量进行优化调度，与河流防洪、灌溉等综合利用目标相协调；水电站的水库兼做热电站和核电站的供水水源，形成了由水电站、热电站、核电站组成的电力综合体。这些措施大幅度提高了水资源的综合利用效益。 

中国水能资源量居世界第一位。中国的水能资源理论蕴藏量有6.9亿千瓦，其中技术可开发装机容量5.4亿千瓦。中国的水电装机规模已居世界第一位，占世界水电装机总容量的四分之一。2015年底水电总装机容量达到2.97亿千瓦，预计到2025年达到4.7亿千瓦。中国水电的年发电量超过1万亿千瓦时。虽然中国仍然是以煤电为主的格局，但中国对国际社会做出承诺，争取在21世纪下半叶，在保障经济社会可持续发展的同时，实现净零碳排放。因此，水电的重要地位日益突显，加快开发利用水能资源具有广阔的前景。

图1 农场中的木质水车

图2 湖北宜昌长江三峡水利枢纽工程全景