標準電池
[拼音]：shuili fadian
[英文]：hydroelectric power
研究將水能轉換為電能的工程建設和生產執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於水體中的位能。為實現將水能轉換為電能，需要興建不同型別的水電站。它是由一系列建築物和裝置組成的工程措施。建築物主要用來集中天然水流的落差，形成水頭，並以水庫彙集、調節天然水流的流量；基本裝置是水輪發電機組。當水流通過水電站引水建築物進入水輪機時，水輪機受水流推動而轉動，使水能轉化為機械能；水輪機帶動發電機發電，機械能轉換為電能，再經過變電和輸配電裝置將電力送到使用者。水能為自然界的再生效能源，隨著水文迴圈周而復始，重複再生。水能與礦物燃料同屬於資源性一次能源，轉換為電能後稱為二次能源。水力發電建設則是將一次能源開發和二次能源生產同時完成的電力建設，在執行中不消耗燃料，執行管理費和發電成本遠比燃煤電站低。水力發電在水能轉化為電能的過程中不發生化學變化，不排洩有害物質，對環境影響較小，因此水力發電所獲得的是一種清潔的能源。
沿革
1878年法國建成世界第一座水電站。美洲第一座水電站建於美國威斯康星州阿普爾頓的福克斯河上，由一臺水車帶動兩臺直流發電機組成，裝機容量25kW，於1882年9月30日發電。歐洲第一座商業性水電站是義大利的特沃利水電站，於1885年建成，裝機65kW。19世紀90年代起，水力發電在北美、歐洲許多國家受到重視，利用山區湍急河流、跌水、瀑布等優良地形位置修建了一批數十至數千千瓦的水電站。1895年在美國與加拿大邊境的尼亞加拉瀑布處建造了一座大型水輪機驅動的3750kW水電站。進入20世紀以後由於長距離輸電技術的發展，使邊遠地區的水力資源逐步得到開發利用，並向城市及用電中心供電。30年代起水電建設的速度和規模有了更快和更大的發展，由於築壩、 機械、 電氣等科學技術的進步，已能在十分複雜的自然條件下修各種型別和不同規模的水力發電工程。全世界可開發的水力資源約為22.61億kW，分佈不均勻，各國開發的程度亦各異（見表）。世界上已建最大水電站為在巴西和巴拉圭兩國界河巴拉那河上的伊泰普水電站（見彩圖），裝機容量1260萬kW，世界上單機容量最大的水輪發電機組已達70萬kW，安裝在美國的大古力水電站和伊泰普水電站內。
中國是世界上水力資源最豐富的國家，可開發量約為3.78億kW。中國大陸第一座水電站為建於雲南省螳螂川上的石龍壩水電站(見彩圖)，始建於1910年7月，1912年發電，當時裝機480kW，以後又分期改建、擴建，最終達6000kW。1949年中華人民共和國成立前，全國建成和部分建成水電站共42座，共裝機36萬kW，該年發電量12億kW·h（不包括臺灣）。1950年以後水電建設有了較大發展，以單座水電站裝機25萬kW以上為大型，2.5萬～25萬kW之間為中型，2.5萬kW以下為小型，大、中、小並舉，建設了一批大型骨幹水電站。其中最大的為在長江上的葛洲壩水利樞紐，裝機271.5萬kW。在一些河流上建設了一大批中型水電站，其中有一些還串聯為梯級，如遼寧渾江三個梯級共45.55萬kW，雲南以禮河四個梯級共32.15萬kW，福建古田溪四個梯級共25.9萬kW等。此外在一些中小河流和溪溝上修建了一大批小型水電站。截至1987年底，全國水電裝機容量共3019萬kW（不含500kW以下小水電站），小水電站總裝機1110萬kW（含500kW以下小水電站，見小水電）。
研究內容
世界上已建的絕大多數水電站都屬於利用河川天然落差和流量而修建的常規水電站。這種水電站按對天然水流的利用方式和調節能力分為徑流式和蓄水式兩種；按開發方式又可分為壩式水電站、引水式水電站和壩－引水混合式水電站。抽水蓄能電站是 20世紀60年代以來發展較快的一種水電站。而潮汐電站由於造價昂貴，尚未能大規模開發利用。其他形式的水力發電，如利用波浪能發電尚處於試驗研究階段。（見水電站）
為實現不同型別的水電開發，需要使用水文、地質、水工建築物、水力機械、電器裝置、水利勘測、水利規劃、水利工程施工、水利管理、水利經濟學和電網執行等方面的知識，對下列方面進行研究。
規劃
水力發電是水資源綜合開發、治理、利用系統的一個組成部分。因此，在進行水電工程規劃時要從水資源的充分利用和河流的全面規劃綜合考慮發電、防洪、灌溉、通航、漂木、供水、水產養殖、旅遊等各方面的需要，統籌兼顧，儘可能充分滿足各有關方面的要求，取得最大的國民經濟效益。水力資源又屬於電力能源之一，進行電力規劃時，也要根據能源條件統一規劃。在水力資源比較充沛的地區，宜優先開發水電，充分利用再生效能源，以節約寶貴的煤炭、石油等資源。水力發電與火力發電為當今兩種主要發電方式，在同時具備此兩種方式的電力系統中，應發揮各自的特性，以取得系統最佳經濟效益。一般火力發電宜承擔電力系統負荷平穩部分（或稱基荷部分），使其儘量在高效工況下執行，可節省系統燃料消耗，有利安全、經濟執行；水力發電由於開機、停機比較靈活，宜於承擔電力系統的負荷變動部分，包括尖峰負荷及事故備用等。水力發電亦適宜為電力系統擔任調頻和調相等任務。
建築物
水電站建築物包括：為形成水庫需要的擋水建築物，如壩、水閘等；排洩多餘水量的洩水建築物，如溢洪道、 溢流壩、 洩水孔等；為發電取水的進水口；由進水口至水輪機的水電站引水建築物；為平穩引水建築物的流量和壓力變化而設定的平水建築物（見調壓室、前池）以及水電站廠房、尾水道、水電站升壓開關站等。對這些建築物的效能、 適用條件、 結構和構造的形式、設計、計算和施工技術等都要進行細緻研究。
裝置
水輪機和水輪發電機是基本裝置。為保證安全經濟執行，在廠房內還配置有相應的機械、電氣裝置，如水輪機調速器、油壓裝置、勵磁裝置、低壓開關、自動化操作和保護系統等。在水電站升壓開關站內主要設升壓變壓器、高壓配電開關裝置、互感器、避雷器等以接受和分配電能。通過輸電線路及降壓變電站將電能最終送至使用者。這些裝置要求安全可靠，經濟適用，效率高。為此，對設計和施工、安裝都要精心研究。
執行管理
水電站執行除自身條件如水道引數、水庫特性外，與電網排程有密切聯絡，應儘量使水電站水庫保持較高水位，減少棄水，使水電站的發電量最大或電力系統燃料消耗最少以求得電網經濟效益最高為目標。對有防洪或其他用水任務的水電站水庫，還應進行防洪排程及按時供水等，合理安排防洪和興利庫容，綜合滿足有關部門的基本要求，建立水庫最優執行方式。當電網中有一群水庫時，要充分考慮水庫群的相互補償效益。（見水電站執行排程）
效益評價
水力發電向電網及使用者供電所取得的財務收入為其直接經濟效益，但還有非財務收入的間接效益和社會效益。歐美有一些國家實行多種電價制，如分別一天不同時間、一年不同季節計算電能電價，在事故情況下緊急供電的不同電價，按千瓦容量收取費用的電價等。長期以來中國實行按電量計費的單一電價，但水力發電除發出電能外還能承擔電網的調峰、調頻、調相、事故（旋轉）備用，帶來整個電網執行的經濟效益；水電站水庫除提供發電用水外，併發揮綜合利用效益。因此在進行水力發電建設時，須從國民經濟全域性考慮，闡明經濟效益，進行國民經濟評價。（見水力發電效益）
展望
在一些水力資源比較豐富而開發程度較低的國家包括中國在內，今後在電力建設中將因地制宜地優先發展水電。在水力資源開發利用程度已較高或水力資源貧乏的國家和地區，已有水電站的擴建和改造勢在必行，配合核電站建設興建的抽水蓄能電站將會增多。在中國除了有重點地建設大型骨幹電站外，中、小型水電站由於建設週期短、見效快、對環境影響小，將會進一步受到重視。隨著電價體制的改革，當可更恰當地體現和評價水力發電的經濟效益，有利於吸收投資，加快水電建設。在水電建設前期工作中，新型勘測技術如遙感、遙測、物探以及計算機、計算機輔助設計等將獲得發展和普及；對洪水、泥沙、水庫移民、環境保護等將獲得更妥善安排；水電站的自動化、遠動化等也將進一步完善推廣；發展遠距離、 超高壓、 超導材料等輸電技術，將有利於加速中國西部豐富的水力資源開發，並向東部沿海地區送電。
參考書目
華東水利學院：《水電站》，水利出版社，北京，1982。
M. M.DandekarandK. N. Sharma， waterPowerEngineering，New Delhi， Vikas，1979.