国际水电协会《2018水电现状报告 行业趋势及思考》公布了对全球近500座水库温室气体足迹进行的一项研究表明，水电是最洁净的能源之一。作为世界上最大的清洁能源发电来源，水电同时为管理水资源和缓解气候平均状态随时间的变化提供重要服务。
19世纪末期，随机械技术、电气技术、输电技术的发展，水力发电慢慢的变成为人类利用水能的主要方式。1878年，法国建成世界上第一座水电站。
水力发电先是把天然水流的能量（包括势能、动能）转换成水轮机的动能，之后，再以水轮机为原动机，推动发电机产生电能。发出的电能通过输变电设施送入电力系统，供用电客户使用。水力发电是个“大家庭”，成员包括常规水电、抽水蓄能发电、潮汐发电、波浪发电。常规水电利用河川（包括湖泊、地下水）水能发电，是技术成熟、开发最多的水力发电形式，长江三峡水利枢纽就是这种类型；抽水蓄能发电利用电力系统在负荷低谷时的多余电量将低处水库（下水库）内的水抽到高处水库（上水库），负荷高峰时再从上水库引水发电，将水排入下水库；潮汐发电利用海洋潮汐能发电；波浪发电利用波浪能发电。
水能是可再次生产的能源，水力发电不排放有害化学气体、烟尘、废渣等污染物。常规水电站水能利用效率在85%左右，水电效率高。水轮发电机组能够灵活地启动、停机，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。现代电力系统一般都会采用水电站、火电厂、核电厂联合供电的方式。
国际水电协会的分析表明，如果用燃煤代替水电，2017年将会额外释放40亿吨温室气体，化石燃料和工业的全球排放量将会高出10％。使用水电代替煤炭，避免了1.48亿吨空气污染颗粒物、6200万吨二氧化硫和800万吨氮氧化物的排放。
根据国际水电协会发布的《2019水电现状报告 部门趋势和洞察》，2018年，全世界水电装机容量攀升至1292吉瓦（12.92亿千瓦）。前5位依次为：中国（3.52亿千瓦）、巴西（1.04亿千瓦）、美国（1.03亿千瓦）、加拿大（8100万千瓦）、日本和印度（均为5000万千瓦）。2018年水电发电量4200太瓦时（4.2万亿千瓦时），是可再次生产的能源有史以来贡献最大的一次。
2018年，从中国各省份水电装机容量来看，四川、云南水电装机规模位居全国前两位，分别为7824万千瓦和6666万千瓦；湖北、贵州水电装机容量紧随其后，分别为3675万千瓦、2212万千瓦。预计到2019年年底，中国水电装机容量将达到3.6亿千瓦。
中国水能资源地区分布不均，大多分布在在西部地区；水能资源时间分布不均，河川径流量大多分布在在汛期，需要建设大型水库进行调节。根据中国水能资源复查成果，并结合水利部小水电调查数据，中国100千瓦及以上的水电站技术可开发装机容量约6亿千瓦，水能资源丰富，技术可开发量占全球的17%，居世界第一。
中国的首座大型水电站是黄河上的第一座水电站三门峡。此后，我国自行设计、建设大型水电站新安江水电站。新安江水电站是我国自行设计、自制设备、自主建设的第一座大型水电站，也是我国第一座百米高的混凝土重力坝。
长江上葛洲坝水电站的建设，标志着我国的水利水电工程建设达到了一个前所未有的新高度。葛洲坝水电站不仅是当时我国最大的水电站，而且还是在长江干流上的第一座水电站，仅就其工程截流的难度而言，就已是空前绝后的。当时，葛洲坝水电站270万千瓦的装机容量和140亿千瓦时的年发电量，约占当时全国水电的三分之一，为我国华东地区的经济社会持续健康发展，提供了巨大的动力和保障。
目前，世界上最大的水电站是我国2003年建成投产的三峡工程；最高的碾压混凝土坝（216m）是我国2007年投产的龙滩水电站；世界上最高的混凝土面板堆石坝（233m）是我国2008年投产的水布垭水电站；最高的双拱坝（305m）是我国2013年建成投产的锦屏一级水电站。目前我国正在建设的双江口水电站的堆石坝，高度将达到312m，建成后将成为全世界第一的高坝，刷新所有的世界纪录。
1910年 中国大陆第一座水电站——石龙坝水电站开工建设。电站位于云南昆明市郊，装机容量480千瓦，1912年4月发电。
1958年 甘肃刘家峡水电站开工建设。1969年第一台机组发电，1974年竣工。设计装机容量122.5万千瓦，是中国自行设计和建设的第一座百万千瓦水电站。
1982年 云南鲁布革水电站开工建设。1988年第一台机组发电，1992年通过竣工验收。装机容量60万千瓦，是中国首次利用世界银行贷款并实行国际招投标、业主负责制和项目监理制的工程。
1991年 四川雅砻江二滩水电站主体工程开工建设。1998年并网发电，2000年通过竣工验收。装机容量330万千瓦，是中国20世纪建成的最大水电站。
1992年 第七届全国人民代表大会第五次会议通过《关于兴建长江三峡工程的决议》。1997年11月，长江三峡工程顺利实现大江截流。2003年11月，三峡工程首批机组投产发电。2008年10月，左、右岸电站26台机组全部投入运行。
2004年 以黄河公伯峡水电站1号机组（30万千瓦）投产发电为标志，中国水电装机突破1亿千瓦。
2017年 白鹤滩水电站全面开工建设，总装机1600万千瓦，仅次于三峡水电站，居世界第二；单机容量达100万千瓦，居世界第一。
长江三峡水利枢纽（以下简称三峡工程）坝址地处长江干流西陵峡河段、湖北省宜昌市三斗坪镇，控制流域面积约100万平方公里。三峡工程自2008年汛末开始试验性蓄水以来，防洪、发电、航运、补水、生态等巨大综合效益全面发挥，为促进长江经济带发展的策略的实施做出了重大贡献。
三峡工程规模大、地理位置特殊，是长江防洪的关键骨干工程，能控制荆江河段洪水来量的95%以上，控制武汉以上洪水来量的2/3左右，特别是能够有效控制上游各支流水库以下至坝址约30万平方公里暴雨区产生的洪水。三峡工程使荆江河段的防洪标准由10年一遇提高到100年一遇，有效保障人民生命财产安全，为长江中下游经济社会持续健康发展营造安澜环境。
截至2018年年底，三峡工程累计拦洪运用47次，总蓄洪量1440亿立方米，有效拦蓄了上游洪水，干流堤防没发生一处重大险情。据中国工程院试验性蓄水评估报告测算，三峡工程多年平均防洪效益88亿元；其中2008年～2013年，三峡工程累计产生的防洪经济效益高达925.2亿元。
三峡电站总装机容量为2250万千瓦，输电范围覆盖大半个中国，在优化能源结构、维护电网安全稳定运行、实现全国电网相互连通、促进节能减排等方面作用巨大。
截至2018年11月，三峡电站累计发电量突破11800亿千瓦时。其中：2014年发电988亿千瓦时，创单座电站世界纪录；2018年发电1016.2亿千瓦时，首次突破1000亿千瓦时，创造国内单座水电站年发电纪录。三峡电站地处华中腹地，电力系统覆盖长江经济带，在全国互联电网格局中处于中心位置，对全国电网相互连通起到关键性作用，成为“西电东送”的中通道，实现了华中与华东、南方电网直流联网。
三峡电站历年累计发电量相当于替代燃烧原煤5.9亿吨，减少11.8亿吨二氧化碳、1180万吨二氧化硫、11.8万吨一氧化碳、437万吨氮氧化物的排放。
三峡水库蓄水极大改善了长江重庆至宜昌间航运里程570公里～650公里，库区干流航道等级由建库前的III级航道提高为I级航道，库区航道年通过能力由1800万吨提高到1亿吨以上。2016年9月18日，世界上顶级规模、技术最复杂、建设难度最高的三峡升船机进入试通航阶段，使三峡工程增加了一个近千万吨的快速过坝通道，逐步提升了三峡工程航运通过能力。
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