水力发电过程实际上是能量转换的过程。
河流一泻千里，蕴藏着巨大的能量，将天然水的开发利用转化为电能，是水的发电。构成水能的两个基本要素是流量和落差，流量由河流本身决定，直接利用河流的动能利用率低。因为河流整体的截面不能充满水轮机。
水力利用主要利用势能，利用势能必须有落差，但河流自然落差一般沿河逐渐形成，短距离内水流自然落差低，需要采取适当的施工措施，人工提高落差，即集中分散的自然落差，形成可利用的水头。
因此，在天然河流上，建设水工建筑，集中水头，通过引水道将上位的水引导到下位的水轮机，将水能转化为旋转机械能，带动与水轮机同轴的发电机发电，实现水能转化为电能。发电机发出的电再通过输电线路送往用户，形成整个水力发电到用电的过程。

水电的原理和基本类型

常用的集中落差方式有筑坝、引水方式或两者混合方式。

筑坝发电方式

在落差大的河道上建造水库，建造水库蓄水提高水位，在水库外设置水轮机，水库水流通过输水道(引水道)到水库外低处的水轮机，水流推动水轮机旋转发电机发电，通过尾水道到下游河道

▲建筑水库发电原理图

水库水库水面与水库外水轮机水位差大，水库大量水以较大的势能工作，可获得较高的水资源利用率。采用筑坝集中落差的方法建立的水电站称坝式水电站，主要有坝后式水电站与河床式水电站。

引水发电方式

在河道高处建立水库蓄水提高水位，在低下游安装水轮机，通过引水道将上游水库的水引向下游低处的水轮机，水流推动水轮机旋转发电机发电，然后通过尾水道到下游河道，引水道长过山体

▲引水发电原理图

上游水库水面与下游水轮机出水面有较大水位差H0，水库大量水以较大的势能工作，可获得较高的水资源利用率。采用引水方式集中落差的水电站称为引水式水电站，主要有压引水式水电站和无压引水式水电站。