陆地上有成千上万条河流，由于重力的作用，河水总是由高向低流去。流动的河水具有能量，急湍的大河蕴涵巨大的能量，这就是我们通常所说的“水力资源”。河水蕴含的能量大小，一般决定于这条河流的“流量”和“落差”（上游发源地和入海处的水位差），流量大，落差大，能量就大。有些河流的河床中，坚硬的岩石形成高大陡峭的断崖，河水垂直下泻，形成瀑布，十分壮观。而且由于瀑布的落差很大，因此蕴含的能量也很丰富。
发电是利用瀑布或快速水流能量来驱动水轮机发电的，水力发电站通常建于水坝处，水坝拦蓄河水形成水厍。如下图所示，水力发电站主要有引水管道、水轮机、发电机、变压器及控制水流和电功率分配的辅助设备。引水管道是使下泄水对准水轮机的巨型水管或隧道，水轮机把水流能量转换为驱动发电机的机械能，变压器把发电机产生的交流电变成适于远距离输送的高压电。有些地区在一天中的不同时间对电能的需要相差很大，就要用抽水蓄能电站。非峰值期，一些多余的可用动力来把水抽到专门蓄水池，然后，在峰值期，当系统所需要的电能超过基本负载时，让蓄电池的水再流下来，产生额外的能量，抽水蓄能系统是高效率的，在大多数情况下，是最经济的解决峰值荷载的方法。
2．大大小小的水电站
水力发电的历史悠久，近一个世纪，特别是建国以来，经过几代水电建设者的艰苦努力，中国的水电建设从小到大、从弱到强不断发展壮大。改革开放以来，水电建设更是迅猛发展，工程规模不断扩大。20世纪50年代至60年代初，主要修复丰满大坝和电站，续建龙溪河、古田等小型工程，着手开发一些中小型水电（如官厅、淮河、黄坛口、流溪河等电站）。在50年代后期条件逐步成熟后，对一些河流进行了梯级开发，如狮子滩、盐锅峡、拓溪、新丰江、新安江、西津和猫跳河、以礼河等工程。60年代中期到70年代末这段时期内开工的有龚嘴、映秀湾、乌江渡、碧口、风滩、龙羊峡、白山、大化等工程。70年代初第一座装机容量超过100万千瓦的刘家峡水电站投产。80年代容量271．5万千瓦的葛洲坝水电站建成，之后一系列大水电站相继建设。到2000年底，全国规模超过100万千瓦已建和在建的大水电站（不包括蓄能电站）已有18座。
1992年开始建设的三峡水利枢纽工程，建成后将是世界上最大的水电站。
它具有防洪、发电、航运等综合效益。三峡水电站大坝长2．3km，高185m，计划安装26台70万千瓦发电机组，机组全部投产后年平均发电847亿度（相当于10个大亚湾核电站）。三峡工程分三期，预计建造时间17年，到2009年全部完工。建成后将为经济发达、能源不足的华东、华中和华南地区提供可靠、廉价、清洁的可再生能源，对经济发展和减少环境污染起到重大的作用。2004年底，三峡水电站已有10台机组并网发电。
除了常规水电站以外，我国抽水蓄能电站的建设也取得了很大的成绩。抽水蓄能电站主要建于水力资源较少地区，以适应电力系统调峰的需要。广州抽水蓄能电站总装机容量达240万千瓦，是中国第一座也是目前世界上最大的抽水蓄能电站。此外，我国在西藏还建设了世界上海拔最高的抽水蓄能电站——羊卓雍湖抽水蓄能电站。
3．我国水电发展面临的问题
我国的水电事业在建国以后有了长足的发展，但还存在很多问题。一是水电、火电间的矛盾尖锐。因为一些部门或单位受经济利益的驱动，形成了“保火电，轻水电”的局面，这样就造成了大量的水电资源被白白浪费，甚至弃损电量大大高于实际上网电量。二是不重视其在常规时期的发电应用，造成水电的巨大浪费。三是人们在思想上还没有认识到发展水电的必要性和紧迫性，往往因为水电客观上存在一次性投资大、建设周期长、建成初期回报少的特点，就只顾及眼前的经济利益，从而给水电的发展造成了多重客观阻力。
总之，我们应该大力宣传在我国发展水电所具有的重大意义，改变人们对水电的观念，从本质上扫除各种障碍。
（五）新能源展望
矿物能源并不是人类最理想的能源，已是不争的事实。但从长远观点看，除了上述的核能、太阳能、风能和水能之外，人类还应开发和利用更多新能源和再生能源，如地热能、海洋能、生物能、氢能等。目前应用这些能源的进展令人鼓舞，但还存在不少困难，还需要研究人员进行不懈的努力。
生物能
生物能对我们来说并不陌生。绿色植物通过光合作用合成有机物，一方面可为人们提供各种原材料，一方面也可以为人们提供能源燃料，这些都是生物能。
生物能是最便宜的能源，如木柴，农林业的残余产物，人、畜粪便等都可作为生物能源的燃料。下面简单介绍几种生物能。
1．沼气
沼气就是沼泽中产生的可供燃烧的气体，称为废水中的燃料。如我们时常看到有大量污泥沉积的湖泊、池塘中有一连串的气泡从水中冒出来，这些气体的主要成分是甲烷，一点火就会燃烧。沼气分为两类：—类是自然条件下产生的天然沼气，另一类是采用人工方法产生的沼气。人工生产沼气并不难，把农作物秸秆、树叶、杂草以至人类尿、牲畜粪便之类，装到一个密封的沼气池里，通过一系列复杂的生物化学反应，就能把生物质里一半左右的有机物变成沼气，沼气池里的残渣废液还是很好的肥料。所以发展沼气有利于保护生态环境，改善环境卫生等。沼气是一种新一代的生物能源，发展和利用沼气对于农村能源短缺的发展中国家尤为迫切。
2．垃圾能源
垃圾能源是变废为宝的典范。现在全世界大约有5.0多家大型的“垃圾变能源”工厂。如在日本，每4t垃圾中就有lt用作能源，美国通过烧垃圾发电也已比较普遍。中国城市垃圾的可燃性成分含量低，加上资金有限，对垃圾的处理方式主要是卫生填埋，只在某些生活水平较高的深圳、珠海等沿海城市建立了一些中小型垃圾焚烧发电站。
3.酒精及甲醇
酒精及甲醇是很好的生物燃料。生产酒精的原料主要来源于含有淀粉和糖的生物质，如甘蔗、甜菜、玉米、高粱及水草、澡类等。甲醇可以通过对生物质的高温热解来取得。两者都是比较好的汽油代用品。那些城市空气污染比较严重的国家，都在积极研究让机动车改烧甲醇，以改善环境。
4．生物石油
生物石油是一种新型植物能源。一般绿色植物通过光合作用，只能生成由碳、氢、氧元素组成的碳水化合物——糖。而某些植物中含有类似石油成分的碳氢化合物，如香槐树、乔木等，还有黄鼠草、某些海澡等，可以从中提炼出汽油和柴油等燃料。这些野生或半野生的“石油植物”毕竟有限，将来通过遗传改良、人工栽培及先进的生物技术，则可大大提高它们的产油质量和效率。
干净的氢能
理想的能源必须满足以下条件：必须可存储，可运输；能在运输系统、家庭和工业中使用的燃料；清洁、又用之不竭。满足这些条件的最好的能源选择是氢能。氢能具有以下特点。
①氢不产生任何有温室效应的化学物质，也不引起烟雾和酸雨。氢燃烧时生成水和少量有害的氮氧化物，但可进行处理。
②氢是一种高效的燃料，燃烧1g氢能释放142kJ的热量，是汽油发热量的3倍。
③氢易燃烧且燃烧速度快，有利于获得高功率。
④氢是最轻的，也是自然界最丰富的元素，大约占宇宙所有物质的80％，除了广泛存在于空气中外，主要还存在于水中。
开发利用氢能要解决两个主要难题：一是廉价易行的氢的制取；二是氢的方便储存和运输问题。目前，制氢的方法很多，主要有：直接加热法、热化学法、电解法、光解方法等，但都处在不断探索中。我们知道，电解水可以得到氢，但是能耗大，成本高，不适合氢气的大规模制备。热化学制备氢效率较高，生产工艺正在研究中。最经济的方法是光解制氢方法，它是直接利用太阳能的光化学转换方法，对水蒸气进行热分解，得到氢气和氧气。光解制氢效率不高，但是由于它不需要机械和设备，所以成本比其他的方法低廉。
氢的储存方法有地下气态储存、低温液态储存。目前公认最有前途的一种方法是用储氢合金进行储氢。这种方法是使气和一些合金发生化学反应，生成金属氢化物，在一定条件下加热时又能分解，将氢释放出来，而合金的性能并不改变，并可反复使用。这种方法虽取得了很大进展，但仍存在成本高、释放氢的温度高等问题，还有待于进一步研究开发。由于氢能具有良好的性能，人们认为它将和核聚变能一起构成21世纪最主要的能源。
国际上氢能研究从20世纪90年代以来受到特别重视。燃料电池研究开发已经取得进展。燃料电池是通过把燃料进行电化学反应，直接释放出电能的绿色能量转换装置，是目前国内外重点研究的氢能利用技术。新型高能电池研究蓄势待发。氢燃料电池公共汽车已经在美国芝加哥市和加拿大温哥华市完成了几年的商业化示范运行，非常成功。
我国在氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究方面也取得了—些成果。在纳米碳管中储氢，具有储氢率高、释放率高及可反复使用的特点，这项成果已刊登在《科学》杂志上。
我们脚下的地热能
地热能是指地球内部可释放出来的热量。我们知道，地球是一个半径约为6370km的巨大的实心球体，其内部结构一般分为三层，最外层叫地壳，最里面的核心部分叫地核，地壳与地核之间的部分叫地幔。地震、火山、温泉等自然现象的发生，就是地球内部能量释放出来的形式，说明地球内部高温高压，蕴藏着多么惊人的能量。
据测算，地温和地压随深度加深而升高，平均每深入1km，温度升高约30℃左右，压力的变化更是惊人，32km深处的压力就为9×108Pa。地核中心温度和压力非常高，温度可达到5000—6000℃，压力则达到约3．6×1012Pa。所以我们脚下的地层深处是一个能源宝库。现在世界上不少国家利用地热能以缓解能源危机。地热能有许多不同的形式，如热水、湿蒸汽、干蒸汽、地压、干热岩和熔岩等几种类型。目前，最便于开发利用的是地下热水、温泉、干湿蒸汽等，而干热岩和熔岩的热能储量较大，但受到科学技术发展水平的限制，现在仍处于研究和探索阶段。地热能用途广泛。早在2200多年前，秦始皇在陕西骊山华清池用温泉沐浴洗澡，“千古华清第一池”从此名扬天下。除洗澡、采暖外，还可用地下热水治疗疾病，提取某些钠、钾、锂、碘、溴硫等化学元素及核工业所需的重水，还可以用来发展水产养殖、孵化育雏。
我国地热资源也非常丰富。已发现的地热泉就达3千多处，并在西藏、河北、湖南、江西、辽宁、福建等地建成了多座地热能发电站，其中在西藏的羊八井建有我国最大的地热电站，发电装机容量为1．1万千瓦，供拉萨市用电。
综合利用海洋能
人类领略过海浪的威力，观赏过潮汐奇观。这些自然现象说明海洋蕴藏着极为丰富的自然资源和巨大的可再行能源。但是很可惜，对这样一笔巨大的用之不竭的清洁能源，人类还没有很好地开发利用。当然利用海洋能并不是—件容易的事。目前，海洋能的利用方式主要是发电，具体途径有：海波力发电、海流发电、潮汐发电等。
1964年日本建立了了世界上第一盏用海波力发电的航标灯。法国建成的朗斯发电站是世界上最大的一座潮汐发电站，总装机容量为34．2万千瓦。位居第二位的是我国浙江温岭县江厦潮汐电站，装机总容量为3200kW。利用海洋能发电不需要燃料，不污染环境，不破坏生态平衡，而且用之不竭，因此，也是很有前途的一种新型能源。
