要發(fā)電必須有流量和水頭，關(guān)鍵是形成水頭。
要充分利用河流的水能資源，首先要使水電站的上、下游形成一定的落差，構(gòu)成發(fā)電水頭。因此就開發(fā)河流水能的水電站而言，按其集中水頭的方式不同分為壩式、引水式和混合式三種基本方式。
另外，抽水蓄能電站和潮汐電站也是水能利用的重要型式。
一、壩式水電站
(一) 壩式水電站特點
(1) 壩式水電站的水頭取決于壩高。目前壩式水電站的最大水頭不超過300m。
(2) 壩式水電站的引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分。(由于筑壩，上游形成的水庫，可以用來調(diào)節(jié)流量）目前世界上裝機容量超過2 000mw的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水電站水庫的綜合利用效益高，可同時滿足防洪、發(fā)電、供水等興利要求。
(3) 壩式水電站的投資大，工期長。原因：工程規(guī)模大，水庫造成的淹沒范圍大，遷移人口多。
適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。
(二) 壩式水電站的形式
1．河床式電站(power station in river channel)
①一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒，建低壩或閘。
②適用水頭：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。適用于較低水頭的水電站 。
③廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，使之成為擋水建筑物的一部分，故廠房也有抗滑穩(wěn)定問題；
注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征
④廠房高度取決于水頭的高低。
⑤引用流量大、水頭低。
主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚道等。
▲葛洲壩水電站
2．壩后式水電站(power staion at dam toe)
①當(dāng)水頭較大時，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大壩擋水。廠壩之間設(shè)置沉陷縫，是兩者之間互不傳力，廠房不承受水頭。——壩后式水電站一般修建在河流的中上游。——庫容較大，調(diào)節(jié)性能好。
②如為土壩，可修建河岸式電站。
③舉世矚目的三峽水電站就是壩后式水電站，其裝機容量為18200mw。
▲三峽水電站
二、引水式水電站(diversion type power station)
在河流坡降陡的河段上筑一低壩(或無壩)取水，通過人工修建的引水道(渠道、隧洞、管道)引水到河段下游，集中落差，再經(jīng)壓力管道引水到水輪機進行發(fā)電。用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。
特點：
(1) 水頭相對較高，目前最大水頭已達2000米以上。
(2) 引用流量較小，沒有水庫調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價值較差。
(3) 電站庫容很小，基本無水庫淹沒損失，工程量較小，單位造價較低。
類型：
(1) 無壓引水式(free flow)：引水道是無壓的(如明渠)
(2) 有壓引水式(pressure flow)：引水道是有壓的(壓力隧洞)
適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)性河段。
1． 無壓引水式電站
①引水建筑物是無壓的：明渠(open channel)、無壓隧洞(free flow tunnel)
②主要建筑物：低壩，進水口，沉沙池，引水渠(洞)，日調(diào)節(jié)池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。
▲無壓引水式水電站
2．有壓引水式電站
①引水建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressure tunnel)
②主要建筑物：低壩，引水隧洞(有壓)，調(diào)壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。
▲有壓引水式水電站
三、混合式水電站(mixed power plant)
●在一個河段上，同時采用高壩和有壓引水道共同集中落差的開發(fā)方式稱為混合式開發(fā)。壩集中一部分落差后，再通過有壓引水道集中壩后河段上另一部分落差，形成了電站的總水頭。這種開發(fā)方式的水電站稱為混合式水電站。
●適用于上游有優(yōu)良壩址，適宜建庫，而緊接水庫以下河道突然變陡或河流有較大的轉(zhuǎn)彎。
●同時兼有壩式和引水式水電站的優(yōu)點。
●在工程時間中多稱為引水式，很少用混合式水電站這個名稱。
四、抽水蓄能電站(pumped storage power station)
隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高，電力負荷和電網(wǎng)日益擴大，系統(tǒng)負荷的峰谷差越來越大，預(yù)計到21世紀(jì)初，我國東北、華北、華東均將成為幾百萬兆瓦的電力系統(tǒng)，它們的峰谷差將達到1萬mw，因此解決調(diào)峰填谷的任務(wù)愈來愈迫切。
在電力系統(tǒng)中，核電站和火電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負荷的急劇變化，且受到技術(shù)最小出力的限制，調(diào)峰能力有限，而且火電機組調(diào)峰煤耗多，運行維護費用高。而水電站啟動與停機迅速、運行靈活，適宜擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。
●抽水蓄能電站是以水體為儲能介質(zhì)，起調(diào)節(jié)作用。主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問題；
●建筑物組成包括：上下兩個水庫，用引水建筑物相連，蓄能電站廠房建在下水庫處， 采用雙向機組；
●抽水蓄能和放水發(fā)電兩個過程：
抽水蓄能：系統(tǒng)負荷低時，利用系統(tǒng)多余的電能帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫(電動機+水泵)， 以水的勢能形式貯存起來；
放水發(fā)電：系統(tǒng)負荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發(fā)電機組(水輪機+發(fā)電機)發(fā)電，以補充系統(tǒng)中電能的不足。
●隨著電力行業(yè)的改革，實行負荷高峰高電價、負荷低峰低電價后，抽水蓄能電站的經(jīng)濟效益將是顯著的。
●我國已建抽水蓄能電站有：
(1) 廣東抽水蓄能電站，其裝機容量為2400mw(8×300mw)；
(2) 天荒坪抽水蓄能電站，其裝機容量為1800mw(6×300mw)；
(3) 十三陵抽水蓄能電站，其裝機容量為800mw (4×200mw)；
(4) 潘家口抽水蓄能電站，其裝機容量為420mw（3×90mw+150mw），聯(lián)合型；
(5) 西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站，其裝機容量為90mw(4×22.5mw)。
五、 潮汐電站( tidal energy power station)
▲潮汐電站示意圖
●潮汐：潮汐現(xiàn)象是海水因受日月引力而產(chǎn)生的周期性升降運動，即海水的潮漲潮落。
潮汐的最大潮差為8.9m；北美芬迪灣蒙克頓港最大潮差竟達19m。
世界海洋潮汐能蘊藏量約為27億kw，若全部轉(zhuǎn)換成電能，每年發(fā)電量大約為1.2萬kw.h。
●潮汐發(fā)電與原理：利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢能來發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C械能，再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽òl(fā)電）的過程。
潮汐發(fā)電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，將海灣或河口與海洋隔開構(gòu)成水庫，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(fā)電機組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉(zhuǎn)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。
由于潮汐發(fā)電的開發(fā)成本較高和技術(shù)上的原因，所以發(fā)展不快。