前言：水，存在地球最豐富的資源，每日圍繞我們周圍，那么什么是水力發電，小時候就聽說葛洲壩、三峽的故事、看書本上的文章，那么我們一起來看看水力發電。

水力發電，研究將水能轉換為電能的工程建設和生產運行等技術經濟問題的科學技術。水力發電利用的水能主要是蘊藏于水體中的位能。為實現將水能轉換為電能，需要興建不同類型的水電站。

簡介

水力發電系(Hydroelectric power)利用河流、湖泊等位于高處具有勢能的水流至低處，將其中所含勢能轉換成水輪機之動能，再借水輪機為原動力，推動發電機產生電能。

利用水力(具有水頭)推動水力機械(水輪機)轉動，將水能轉變為機械能，如果在水輪機上接上另一種機械(發電機)隨著水輪機轉動便可發出電來，這時機械能又轉變為電能。水力發電在某種意義上講是水的位能轉變成機械能，再轉變成電能的過程。

因水力發電廠所發出的電力電壓較低，要輸送給距離較遠的用戶，就必須將電壓經過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區的變電所，最后降低為適合家庭用戶、工廠用電設備的電壓，并由配電線輸送到各個工廠及家庭。

原理

水力發電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發電機產生電力，也就是利用水的位能轉為水輪的機械能，再以機械能推動發電機，而得到電力。

科學家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機械物理等，精心搭配以達到最高的發電量，供人們使用廉價又無污染的電力。而低位水通過吸收陽光進行水循環分布在地球各處，從而回復高位水源。

于1882年，首先記載應用水力發電的地方是美國威斯康辛州。到如今，水力發電的規模從第三世界鄉間所用幾十瓦的微小型，到大城市供電用幾百萬瓦的都有。

利弊

先說利，其實利根本不用說，水電相比火電來說更清潔，相比風光電來說輸出更加穩定，而且調峰調頻性能應該在目前的幾大發電形式里面應該是最好的。除此之外，一般的水電廠都會有大壩，對汛期的防洪防澇也有一些作用。

至于弊，目前更多是存在于生態方面。水電站發電得屯水，大壩建成后上游水位相對升高會造成淹沒面積增大，下游水位相對降低改變生態環境，而且大壩截流對需要上下游遷徙的魚類來說不太友好。至于之前一些說像三峽那樣的巨型電站會造成地震或者是大規模氣候改變的(已修改，局部氣候變化確實存在，但目前沒有明確證據支持大型水利工程會大規模的改變氣候的說法)，目前為止在學術上基本屬于扯淡，所以弊端主要還是集中在生態改變這一環。

流程

• 按集中落差的方式分類，有：堤壩式水電廠，引水式水電廠，混合式水電廠，潮汐水電廠和抽水蓄能電廠。
• 按徑流調節的程度分類，有：無調節水電廠和有調節水電廠。
• 按照水源的性質，一般稱為常規水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發電。
• 按水電站利用水頭的大小，可分為高水頭（70米以上）、中水頭（ 15-70米）和低水頭（低于15米）水電站。
• 按水電站裝機容量的大小，可分為大型、中型和小型水電站。一般將裝機容量在5,000kW以下的稱為小水電站，5,000至100,000kW的稱為中型水電站，10萬kW或以上的稱為大型水電站或巨型水電站。

  特點

能源的再生性

由于水流按照一定的水文周期不斷循環，從不間斷，因此水力資源是一種再生能源。所以水力發電的能源供應只有豐水年份和枯水年份的差別，而不會出現能源枯竭問題。但當遇到特別的枯水年份，水電站的正常供電可能會因能源供應不足而遭到破壞，出力大為降低。

發電成本低

水力發電只是利用水流所攜帶的能量，無需再消耗其他動力資源。而且上一級電站使用過的水流仍可為下一級電站利用。另外，由于水電站的設備比較簡單，其檢修、維護費用也較同容量的火電廠低得多。如計及燃料消耗在內，火電廠的年運行費用約為同容量水電站的10倍至15倍。因此水力發電的成本較低，可以提供廉價的電能。

高效而靈活

水力發電主要動力設備的水輪發電機組，不僅效率較高而且啟動、操作靈活。它可以在幾分鐘內從靜止狀態迅速啟動投入運行；在幾秒鐘內完成增減負荷的任務，適應電力負荷變化的需要，而且不會造成能源損失。因此，利用水電承擔電力系統的調峰、調頻、負荷備用和事故備用等任務，可以提高整個系統的經濟效益。

工程效益的綜合性

由于筑壩攔水形成了水面遼闊的人工湖泊，控制了水流，因此興建水電站一般都兼有防洪、灌溉、航運、給水以及旅游等多種效益。另一方面，建設水電站后，也可能出現泥沙淤積，淹沒良田、森林和古跡等文化設施,庫區附近可能造成疾病傳染，建設大壩還可能影響魚類的生活和繁衍，庫區周圍地下水位大大提高會對其邊緣的果樹、作物生長產生不良影響。大型水電站建設還可能影響流域的氣候，導致干旱或洪水。特別是大型水庫有誘發地震的可能。因此在地震活動地區興建大型水電站必須對壩體、壩肩及兩岸巖石的抗震能力進行研究和模擬試驗，予以充分論證。這些都是水電開發所要研究的問題。

一次性投資大

興建水電站土石方和混凝土工程巨大；而且會造成相當大的淹沒損失，須支付巨額移民安置費用；工期也較火電廠建設為長，影響建設資金周轉。即使由各受益部門分攤水利工程的部分投資，水電的單位千瓦投資也比火電高出很多。但在以后運行中，年運行費的節省逐年抵償。最大允許抵償年限與國家的發展水平和能源政策有關。抵償年限小于允許值則認為增加水電站的裝機容量是合理的。

優勢

水能： 水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源。但為了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和調節流量的水工建筑物，如大壩、引水管涵等。因此工程投資大、建設周期長。但水力發電效率高，發電成本低，機組啟動快，調節容易。由于利用自然水流，受自然條件的影響較大。水力發電往往是綜合利用水資源的一個重要組成部分，與航運、養殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。

發電： 水力發電是再生能源，對環境沖擊較小。除可提供廉價電力外， 還有下列之優點：控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運，有關工程同時改善該地區的交通、電力供應和經濟，特別可以發展旅游業及水產養殖。美國田納西河的綜合發展計劃，是首個大型的水利工程，帶動整體的經濟發展。

數字化水電站興起

未來水電站的發展將逐漸實現數字化、智能化。數字化水電系統可以實現水電與其他可再生能源協作，提供更具靈活性的電能來提升系統的輔助服務能力。不僅可以解決水電站在運作、維養、監管、分析等多流程中存在的隱性問題，并通過優化發電與調度安排，提升發電產能，實現經濟效益增長。

將可視化與 GIS、粒子仿真、虛擬現實、邊緣計算等技術相結合，數字孿生閩江流域水利工程，實現壩、堤、溢洪道、水閘、渠道、渡漕、筏道、魚道、水電站、水質、環境、水位、降雨等的實時監測，實現對水力資源的可持續利用。