以位能、壓能和動能等形式存在於水體中的能量資源，又稱水力資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋熱能資源；狹義的水能資源指河流水能資源。在自然狀態下，水能資源的能量消耗於克服水流的阻力，沖刷河床、海岸、運送泥沙與漂浮物等。採取一定的工程技術措施後，可將水能轉變為機械能或電能，為人類服務。
基本介紹
- 中文名：水能資源
- 外文名：hydropowerresources
狹義水能資源,廣義水能資源,水熱能資源,水力能資源,水電能資源,中國水能資源,世界水電開發,美國,俄羅斯,加拿大,巴西,挪威,日本,瑞士,
狹義水能資源
廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。水能是一種可再生能源（見新能源與可再生能源）。 到20世紀90年代初，河流水能是人類大規模利用的水能資源；潮汐水能也得到了較成功的利用；波浪能和海流能資源則正在進行開發研究。
構成水能資源的最基本條件是水流和落差（水從高處降落到低處時的水位差），流量大，落差大，所包含的能量就大，即蘊藏的水能資源大。全世界江河的理論水能資源為48.2萬億度/年，技術上可開發的水能資源為19.3萬億度。中國的江河水能理論蘊藏量為6.91億千瓦，每年可發電6萬多億度，可開發的水能資源約3.82億千瓦，年發電量1.9萬億度。水能是清潔的可再生能源，但和全世界能源需要量相比，水能資源仍很有限，即使把全世界的水能資源全部利用，在20世紀末也不能滿足其需求量的10% 。
廣義水能資源
人類開發利用水能資源的歷史源遠流長。根據《中華人民共和國可再生能源法釋義》（全國人大常委會法工委編）對水能的定義是：風和太陽的熱引起水的蒸發，水蒸氣形成了雨和雪，雨和雪的降落形成了河流和小溪，水的流動產生了能量，稱為水能。
當代水能資源開發利用的主要內容是水電能資源的開發利用，以致人們通常把水能資源（Water power resources）、水力資源（hydraulic power resources）、水電資源（hydroelectric power resources）作為同義詞 ，而實際上，水能資源包含著水熱能資源、水力能資源、水電能資源、海水能資源等廣泛的內容。
水熱能資源
水熱能資源也就是人們通常所知道的天然溫泉。在古代，人們已經開始直接利用天然溫泉的水熱能資源，建造浴池，沐浴治病健身。現代人們也利用水熱能資源進行發電、取暖。如冰島，該國2003年水電發電量為70.8億千瓦時，其中利用地熱（即水熱能資源）發電就達14.1億千瓦時，全國86%的居民已利用地熱（水熱能資源）取暖。我國西藏地區已建成裝機2.5萬千瓦的羊八井電站，也是利用地熱（水熱能資源）發電，據專家預測，我國近百米內土壤每年可採集的低溫能量（以地下水為介質）可達15000億千瓦。目前我國地熱發電裝機3.53萬千瓦。
水力能資源
水力能包括水的動能和勢能，中國古代已廣泛利用湍急的河流、跌水、瀑布的水力能資源，建造水車、水磨和水碓等機械，進行提水灌溉、糧食加工、舂稻去殼。18世紀30年代，歐洲出現了集中開發利用水力資源的水力站，為麵粉廠、棉紡廠和礦山開採等大型工業提供動力。現代出現的用水輪機直接驅動離心水泵，產生離心力提水，進行灌溉的水輪泵站，以及用水流產生水錘壓力，形成高水壓直接進行提水灌溉的水錘泵站等，都是直接開發利用水的力能資源。
水電能資源
19世紀80年代，當電被發現後，根據電磁理論製造出發電機，建成把水力站的水力能轉化為電能的水力發電站，並輸送電能到用戶，使水電能資源開發利用進入了蓬勃發展時期。
現在我們所說的水電能資源通常稱為水能資源。在水能資源中，除河川水能資源外，海洋中還蘊藏著巨大的潮汐、波浪、鹽差和溫差能量。據估計，全球海洋水能資源為760億千瓦，是陸地河川水能理論蘊藏量的15倍多，其中潮汐能為30億千瓦，波浪能為30億千瓦，溫差能為400億千瓦，鹽差能為300億千瓦。當前人類對海洋水能資源的利用只有對潮汐能的開發利用技術達到了可以大規模開發的實用性階段，其他的能源的開發利用，都還需進一步研究，在技術經濟的可行性上取得突破性成果，達到實用的開發利用程度。我們通常所提到的開發利用海洋能，最主要是開發利用潮汐能。月球和太陽對地球海水面吸引力引起海水水位周期性的漲落現象，稱為海洋潮汐。海水漲落就形成了潮汐能。從原理上講，潮汐能是一種利用潮位漲落產生的機械能。
公元11世紀出現了潮汐磨坊，20世紀初，德國和法國開始建造小型潮汐電站。
據估算，全世界可開發利用的潮汐能為10億～11億千瓦，年發電量約12400億千瓦時。我國潮汐能可開發資源裝機容量為2158萬千瓦，年發電量為300億千瓦時。
目前世界上最大的潮汐電站是法國的朗斯潮汐電站，裝機容量為24萬千瓦。我國第一個潮汐電站量1958年建成的廣東雞州潮汐電站，裝機40千瓦。1985年建成的浙江江廈潮汐電站，總裝機容量3200千瓦，居世界第三位。
此外，在我國海洋中，波浪能蘊藏量約1285萬千瓦，潮流能蘊藏量約1394萬千瓦，鹽差能蘊藏量約1.25億千瓦，溫差能約13.21億千瓦。綜上，我國海洋能總計約15億千瓦，超過陸地河川水能理論蘊藏量6.94億千瓦2倍多，具有廣闊的開發利用前景。現在，世界各國都大量投入，競相研究如何開發利用蘊藏在海洋中的巨大能源的技術途徑。
中國水能資源
中國水能資源分布
中國在20世紀70年代末做了普查，統計了單河理論蘊藏量0.876億千瓦·時/年以上的河流3019條，總理論蘊藏量為5.7萬億千瓦·時/年；加上部分較小河流後，合計為5.92萬億千瓦·時/年（未統計台灣省水能資源），居世界第一位。經統計，單站裝機500千瓦及以上的可開發水電站共11000餘座，總裝機容量37853萬千瓦，多年平均年發電量19233億千瓦·時。全國各大區和各水系的理論蘊藏量和技術可開發資源的分布。據1993年的初步估算，經濟可開發資源為：裝機容量29000萬千瓦，多年平均年發電量12600億千瓦·時。
中國河川水能資源的特點
①資源量大，占世界首位。②分布很不均勻，大部集中在西南地區，其次在中南地區，經濟發達的東部沿海地區的水能資源較少。而中國煤炭資源多分布在北部，形成北煤南水的格局。③大型水電站的比重很大，單站規模大於200萬千瓦的水電站資源量占50%。已於1994年12月開工的長江三峽工程的裝機容量為1820萬千瓦，多年平均年發電量840億千瓦·時。位於雅魯藏布江的墨脫水電站，經查勘研究，其裝機容量可達4380萬千瓦，多年平均年發電量2630億千瓦·時。
中國水電能資源
我國是世界上水電能資源最豐富的國家之一。根據最新的水能資源普查結果，我國江河水能理論蘊藏量6.94億千瓦、年理論發電量6.08萬億千瓦時，水能理論蘊藏量居世界第一位；我國水能資源的技術可開發量為5.42 億千瓦、年發電量2.47萬億千瓦時，經濟可開發量為4.02億千瓦、年發電量1.75萬億千瓦時，均名列世界第一。
1905年7月中國第一座水電站台灣省龜山水電站建，裝機500千伏安。1912年，中國大陸第一座水力發電站雲南昆明石龍壩水電站建成發電，裝機480千瓦。1949年，全國的水電裝機為16.3萬千瓦；至1999年底發展到7297萬千瓦，僅次於美國，居世界第二位；到2005年，全國的水電總裝機已達1.15億千瓦，居世界第一位，占可開發水電容量的14.4%，占全國電力工業總裝機容量的20%。 到2010年8月，隨著華能小灣水電站四號機組日前投產發電，我國電力裝機達到9億千瓦，其中水電裝機突破2億千瓦，繼續穩居世界第一。
世界水電開發
全球水電資源的蘊藏量十分可觀，據有關最新資料統計，目前世界上已估算出的水電資源的理論蘊藏大約為40000～50000TWh/年，其中大約13000～14000TWh/年技術上具有開發的可行性。從理論上講，這種可以依賴當今技術水平開發的水電資源完全可以滿足當前全球的用電需求。
美國
美國的國土面積937.2614萬平方公里,全國平均年降水量760毫米，河流年徑流量總計30560億立方米。技術可開發水電裝機容量146700億兆瓦，年發電量5285億千瓦·時，經濟可開發3760億千瓦·時/年。但水能資源分布很不均勻，太平洋沿岸及哥倫比亞河流域共5個州的水能資源占全國總量的55%，其餘46個州只占45%。
美國的水電開發已有100多年的歷史。據統計，1920年水電裝機容量4800兆瓦，至1950年發展到18674兆瓦；1998年達94423兆瓦，其中常規水電站75525兆瓦，抽水蓄能電站18898兆瓦。
1950年水電發電量1010億千瓦·時，1998年達3088億千瓦·時，分別為技術可開發水能資源的19.1%和58.4%。
美國水電開發最集中的為哥倫比亞河，其幹流上游在加拿大，中下游在美國境內。在美國境內的幹流上已建成11座大型水電站，總裝機容量為19850兆瓦；在各支流上已建成水電站242座，總裝機容量為11070兆瓦。幹流、支流合計裝機容量30920兆瓦，占全國水電總容量的33%。美國已建成1000兆瓦以上的大型常規水電站11座，其中6座在哥倫比亞支流上。
美國近期水電發展的趨勢：1、對原有水電站進行擴建，增大裝機容量，使原來擔負電力系統基荷的改變為擔負峰荷。如哥倫比亞河的大古力水電站由過去的裝機容量1974兆瓦，在1979年擴建至6494兆瓦，1998年又增容至6809兆瓦。2、在缺乏常規水能資源的地區發展抽水蓄能電站，配合電站的高壓溫火電機組在電力系統中擔負填谷調峰任務。美國的抽水蓄能電站1960年為87兆瓦，至1998年已發展到18890兆瓦，其中裝機容量1000兆瓦以上的抽水蓄能電站8座，最大的是巴斯康蒂抽水蓄能電站，裝機容量達2100兆瓦。3、重新開發小水電，對過去為防洪、灌溉、航運而修建的壩和水庫，增裝機組發電。
俄羅斯
俄羅斯聯邦國土面積1707.54萬平方公里，年降水量600-800毫米，河流平均年徑流總量42620億立方米。技術可開發水能資源16700億千瓦·時，其中亞洲部分14900億千瓦·時，歐洲部分1800億千瓦·時。1997年水電裝機容量43940兆瓦，水電比重20.4%；水電年發電量1575億千瓦·時，水電比重19.4%。水電裝機容量與水電年發電量分別居世界第6位和第5位。
俄羅斯已建裝機容量1000兆瓦以上的大水電站見表。此外，在建的大水電站還有：安加拉河的鮑古昌3000兆瓦，遠東地區的布列亞2000兆瓦等。
加拿大
加拿大國土面積997.6萬平方公里，1998年人口2840萬人，技術可開發水能資源9810億千瓦·時，按人口平均每人3.454萬千瓦·時，相當於全世界平均每人約2400千瓦·時/年的14倍。
加拿大開發水電較早，過去水電比重在90%以上，1998年水電比重按裝機容量計為56.6%，按年發電量計為62%，長期以水電為主。1998年水電裝機容量65726兆瓦，居世界第2位；水電年發電量3500億，居世界首位。其水能資源開發利用程度35.7%。加拿大的水能資源，在一次能源總消費的構成中占25%，是世界各國中比較高的。
加拿大的水電開發，早期主要在人口較多和經濟發達的南部地區，近期轉向北部邊遠地區，如魁北克省東部的馬尼夸根河和烏塔爾德河、紐芬蘭省的邱吉爾河、馬尼托巴省的納爾遜河、不列顛哥倫比亞省的哥倫比亞河上游和皮斯河等。20世紀70年代起，在詹姆斯灣地區集中開發拉格郎德河。該河位於北緯53。以上的嚴寒地區，居民稀少，交通不便，建設條件困難。從1973年開始，陸續開工流水作業興建3座大水電站，裝機容量分別為5330兆瓦、2300兆瓦和2640兆瓦，至1985年即12年內完成全部10270兆瓦的裝機。其後轉而進行該河第2期工程的5座水電站的建設。此外，還將開發該區附近的2條河流。
加拿大在一些河流開發中所建水庫較大，庫容係數為0.63-1.28，調節性能很好。
巴西
巴西國土面積854.74萬平方公里，平均年降水量1954毫米，河流平均年徑流總量69500億立方米，居世界各國之冠。全國理論水能蘊藏量30204億千瓦·時/年，技術可開發13000億千瓦·時/年，經濟可開發7635億千瓦·時/年。
巴西1950年僅有水電裝機容量1540兆瓦，居世界第12位；1998年發展到56481兆瓦，躍居世界第4位，僅次於美國、加拿大、中國。從1950年-1998年的48年中，水電裝機容量平均年增長率達7.8%，是水電發展很快的國家。1998年水電年發電量3012億，相對其可開發水能資源的開發利用程度為23.2%。
巴西的電力工業歷來以水電為主，1998年的水電比重按裝機容量計為92.1%，按年發電量計為93.5%。巴西的電力在能源總消費量中的比重，1974年為20.4%，1984年增加到32.3%，使石油和天然氣消費量的比重大幅度降低，減少對外來能源的信賴性。這是巴西長期堅持的能源和電力發展政策。
巴西的水電開發，早期是在經濟比較發達的東南地區開發沿海的一些小河流，以中小型水電站為主；20世紀60年代開始開發巴拉那河流域，先支流後幹流，先上游後下游。巴拉那河幹流已建大型水電站4座，總裝機容量19030兆瓦；各支流已建水電站27座，總裝機容量27900兆瓦；乾支流合計已建46930兆瓦。
聖弗朗西斯科河已建大型水電站5座，總計裝機容量11450兆瓦。
亞馬孫河是世界上最大的河流，流域大部分在巴西境內，幹流河道很寬，比降較緩，沒有考慮建水電站，而各支流的水能資源則很豐富，但位於人口稀少的邊遠叢林地區，開發很少，僅在小支流上建了一些中小型水電站。20世紀70年代以後，巴西有意轉向開發邊遠地區，在亞馬孫地區東部的托坎廷斯河上興建圖庫魯伊水電站，並利用當地豐富的鐵礦和鋁礬土礦等資源，發展北部地區的經濟。
巴西大力開發水電能源，自1963年在巴拉那河支流格蘭德河上游建成具有龍頭水庫作用的第1座1216兆瓦的福爾納斯水電站以來，已建成1000兆瓦以上的大水電站23座，1975年同時開工建設2座規模巨大的水電站：1座在南部，與巴拉寺合建世界最大的伊泰普水電站，裝機容量12600兆瓦；另1座是圖庫魯伊水電站，設計裝機容量8000兆瓦，初期裝機4245兆瓦。2座水電站都於1984年開始發電。伊泰普水電站於1991年建成，1998年進行二期裝機1400兆瓦，2002年投入運行，總裝機容量達14000兆瓦。圖庫魯伊水電站於1992年建成，1999年擴建第二廠房，裝機4125兆瓦，2002-2004年投入運行，總裝機容量可達8370兆瓦。
挪威
挪威國土面積38.69萬平方公里，1998年人口433萬人。平均年降水量1380毫米，降雪較多；山地和高原面積占全國國土面積的2/3，高原湖泊眾多，地形高差大，水能資源較豐富。理論水能蘊藏量5600億千瓦·時/年，技術可開發水能資源2000億千瓦·時/年，按人口平均每人46189千瓦·時/年，相當於世界人均數約2400千瓦·時/年的19倍，是世界最高的。
挪威於1885年建成第1座小水電站，1950年水電裝機容量為2900兆瓦，1998年增加到27410兆瓦。1998年水電裝機容量占電力總裝機容量的98.9%，水電發電量1163億千瓦·時，占總電量的99.4%。水能資源開發利用程度達58.2%。挪威的電力開發特點：1、水電在電力工業中的比重長期維持在99%左右，幾乎全部靠水電。2、1998年總消費電量按人口平均每人達27864千瓦·時，為美國的2倍多，為日本的3.3倍，電氣化程度較高。3、水能在總能源消費量的比重相當大，1970年為37%，1998年上升到49%。
挪威許多水電站的調節性能很好，利用天然的高山湖泊和興建的水庫群蓄存的水能達633億千瓦·時/年，約相當於年發電量的60%，可以根據要求放水發電，供電性能良好。
挪威所建水電站的水頭較高，70%水電容量的水頭在200米以上，最高達1100米。水電站水頭愈高，一般單位功率造價愈低。
挪威所建水電站大多地質條件較好，採用長隧洞和地下式廠房的較多，80%裝機容量的水電站廠房設在地下，很多隧洞不襯砌。地下工程可全年施工，不受寒暑和雨雪影響，還可避免滑坡問題，管理和維護費用也較低。
挪威所建水電站以中型為主，10-200兆瓦的水電站占容量的60%。大型水電站不多，已建1000兆瓦以上大型水電站2座。1座為克威爾達爾引水式水電站，裝機容量1200兆瓦，最大水頭538米，1987年建成。另1座為西瑪水電站，從南北2個高山湖泊水系引水發電。南部的賽西瑪水系引水80立方米/秒，水頭894米，裝機2台，各310兆瓦，共620兆瓦；北部的郞西瑪水系引水51.7 立方米/秒，水頭1149米，裝機2台，各250兆瓦，共500兆瓦。電站總裝機容量1120兆瓦，於1981年建成。
挪威利用35%的廉價水電發展鋁、鎂、鐵合金和碳化矽等耗電工業，將其產品的80%-90%出口，等於以水電出口賺取外匯。
挪威在北歐電力合作組織中起重要作用，與鄰國瑞典和丹麥有多回輸電線路相聯網。當夏季鄰國電能有餘時以低價買進，把自己的水能儘量儲存在高山湖泊和水庫群中；到冬季鄰國電力負荷高峰期時再以高價賣出。電力輸出和輸入相抵後，每年淨輸出幾十億千瓦小時的電量，取得顯著的經濟效益。
日本
日本國土面積37.78萬平方公里，其中山地和丘陵約占3/4。平均年降水量1400毫米，河流平均年徑流量5470億立方米。河流坡陡流急，水能資源比較豐富。技術可開發水能資源1356億千瓦·時/年，經濟可開發1143億千瓦·時/年。按國土面積平均，每平方千米技術可開發水能資源35.9萬千瓦·時/年，為世界平均數10.7萬千瓦·時/年的3.3倍。
日本燃料資源貧乏，煤、油、氣都要靠進口，水能資源是國產的主要能源。自1892年建成第1座小型水電站以來，長期執行“水主火從”的電力工業方針，過去水電比重曾達80%-90%，直至1960年還超過50%。後來利用進口廉價石油大量發展火電。20世紀70年代以來又積極發展核電，水電比重逐步下降。1998年水電裝機容量為45343兆瓦（包括抽水蓄能），年發電量為1026億千瓦·時，分別占電力總裝機容量和總發電量的18.1%和9.6%。日本的水能資源開發利用程式已達75.5%。
日本沒有大河流，而中小河流很多，水電開發以10-200兆瓦的中型水電站為主，10兆瓦以下的小型水電站也不少，最大的常規水電站裝機容量為380兆瓦。已建200兆瓦以上的大型水電站共7座，合計裝機容量2150兆瓦，占常規水電總裝機容量21390兆瓦的10%。
日本初期所建的水電站大都為引水式徑流電站，20世紀50年代以來才修建具有水庫調節性能的較大水電站，但大多在山區河流的深山峽谷中建壩，所得庫容不大。如已建的100米以上的高壩50多座，其中最高的黑部第四拱壩，高186米，總庫容僅2億立方米；最大的水庫為奧只見水庫，重力壩高157米，總庫容也只有6.01億立方米。
日本從20世紀70年代起，對一些河流進行了重新開發，廢棄原有小水電站，重建較大水電站，使水能資源得到更好的利用。例如手取川上原有小水電站19座，總計裝機容量132兆瓦，重新開發後，新建3座較大水電站，總裝機容量達367兆瓦，為原有容量的近3倍；再如新高瀨川原有小水電站27.4兆瓦，改建成1座大型抽水蓄能電站後，裝機容量1280兆瓦，為原有容量的47倍。
日本大量發展高參數火電機組和核電站，這些電站只適宜擔負電力系統基荷，缺乏調峰容量，而可開發的常規水電站地址又不多，因此大量興建抽水蓄能電站。1960年抽水蓄能電站裝機容量僅72兆瓦，至1998年已發展到23953兆瓦，居世界首位。這些抽水蓄能電站裝機容量大多在200兆瓦以上，其中1000兆瓦以上的有12座，最大的為奧多多良木抽水蓄能電站，初期裝機1212兆瓦，1976年建成，1996年開始擴建720兆瓦，1998年建成，共達1932兆瓦。
瑞士
瑞士國土面積41293 平方公里，境內多高山，地形高差很大。山區年降水量高達2000-3000毫米，谷地600-700毫米，平均1470mm。河流平均年徑流量535億立方米。冬季積雪量大，在春末夏初的融雪季節，徑流集中，流量較大。森林植被覆蓋很好，河流泥沙含量很少。
瑞士的技術可開發水能資源為410億千瓦·時/年，平均每平方千米有99.3萬千瓦·時/年，相當於世界平均數10.7萬千瓦·時 /年的9.3倍，是世界上水能資源最集中的國家。
瑞士於1882年建成第1座小型水電站，其電力工業一直以水電為主，過去水電比重長期在90%以上，至20世紀70年代才開始有所下降。1998年全國水電裝機容量11980兆瓦，年發電量345億千瓦·時，分別占電力總容量和總發電量的74.3%和56.3%。瑞士水能資源開發利用程度高達84.1%，瑞士對其天賦的水能資源，不論河流的大小和落差的高低，都精打細算和千方百計地加以利用，並常常跨流域引水取得更大的水頭。為了充分利用高山溪流分散的水能資源，常把許多小溪小溝的細流，通過沿山修建的長隧洞和管道集中到一個水庫後引水發電。有的小溪流引水處比較低，還建水泵站抽水注入水庫，而利用它發電時所得的水頭比抽水揚程高出許多，仍屬經濟，這也是一種抽水蓄能的方式。
瑞士在高山峽谷區所建的高壩不少，壩高在100米以上的有25座，其中超過200米的有4座。最高的為大狄克遜壩，高285米，是世界上已建最高的重力壩；其總庫容4億立方米，是瑞士最大的水庫，初期所建支墩壩高87，1934年建成香多林引水式水電站。水頭1672米，裝機容量142兆瓦。1961年建成285米高壩後，將老壩淹沒並加建飛虹納和南達連續引水式水電站，水頭分別為878米和1013米，裝機容量分別為321兆瓦和384兆瓦。1998年又另建通過長15.9公里的隧洞引水，水頭1883米，安裝3台各400兆瓦衝擊式機組，裝機容量1200兆瓦的克留遜水電站。前後由大狄克遜高壩水庫引水的4座水電站，總裝機容量達2047兆瓦。這是世界上已建水頭1000米以上的最大水電站，所用400兆瓦衝擊式機組，也是世界上最大的高水頭機組。這種水電站主要擔負峰荷，還可以在豐水期多蓄水少發電，待枯水期多發電，以補償徑流電站的不足。
瑞士在平原地區也建有不少低水頭徑流式電站，擔負電力系統中的基荷。這些電站能提供全國水電發電量的40%左右。
瑞士的水電站，除大狄克遜-克留遜水電站外，最大的裝機容量為380兆瓦。據1978年統計，200兆瓦以上的大水電站有12座，其裝機容量占水電總容量的29%；10-200兆瓦的中型水電站152座，占66%，是主力；10兆瓦以下的小水電站2136座，占5%.
