数千年来，人们一直利用水的力量进行工作。由于流水的能量可以捕捉并转化为电能，水力发电（又称水力发电）在19世纪末成为一种电力来源。水电是可再生能源的基石，自 19 世纪末以来不断发展，通过其存储和发电能力为太阳能和风能提供支持。不同类型的水电站，如径流式、水库式和抽水蓄能式，可满足不同的能源需求。
什么是水力发电？
工程师昆廷-普鲁萨德（Quentin Ploussard）和阿贡国家实验室能源、环境和经济系统分析中心主任弗拉基米尔-科里塔洛夫（Vladimir Koritarov）将介绍水是如何用来发电和储电的。水力发电在支持风能和太阳能等可再生能源方面发挥着重要作用，因为这些能源并不总能发电。水力发电就像电池一样，能够储存能量并在需要时使用。35 年来，阿贡一直在帮助世界各国满足日益增长的水电需求，为此开发了计算机模型和工具，帮助各国做出有关电网、水资源利用和水电站的决策。
水电是当今最大的可再生能源生产商之一。它在支持其他可再生能源（如快速增长的太阳能和风能）方面也发挥着重要作用。当阳光不充足、风力减弱时，这些能源就无法发电。水力发电可以通过从水库中释放更多的水来增加发电量。另一方面，当风能和太阳能发电量过多时，水力发电可以将多余的能量以水的形式储存在水库中，以供日后使用。
水电站有多种类型：
径流式电站几乎不储存能量。它们的发电能力因河水流量而异。
水库发电厂具有储存能力，可以根据需求调整发电量。
抽水蓄能水电站（PSH）作为大型蓄水池运行。抽水蓄能水电站在两个不同海拔高度的水体（一个较高，一个较低）之间进行水循环。水被抽到高处的水体中以储存能量，然后在需要发电时被释放到低处的水体中。目前，在美国所有公用事业规模的储能设备中，PSH 设备约占 93%。
35 年来，美国能源部阿贡国家实验室的科学家们一直在帮助满足全球日益增长的水电需求。由于建造新的水电站或更新现有的水电站都具有挑战性，阿贡开发的计算机模型现已在 20 多个国家使用，以帮助政府和电网运营商规划电网、提高水资源利用率、确定能力并提供水电服务的成本效益估算。
阿贡科学家还与美国其他国家实验室和 PSH 开发商合作，编写了一本评估指南，帮助决策者扩建现有工厂或建造新设施。
阿贡的能力通过以下方式为水电行业提供帮助：
研究水电如何在清洁能源中发挥重要作用，在太阳能或风能无法利用时提供急需的电力以填补空白
提供可在全球范围内使用的最先进的建模工具、应用和分析。
通过使用阿贡领先计算设施，提供世界一流的超级计算机，以扩大建模的复杂性并缩短处理时间，从而更快地得出结果。
资料来源：阿贡国家实验室
水电是历史最悠久、规模最大的可再生能源之一。水力发电利用流动水的自然流动来发电。水电站提供了全球约 60% 的可再生能源电力。
水电站的主要类型包括径流式水电站、蓄水式水电站和抽水蓄能式水电站。径流式水电站几乎没有蓄水能力。蓄水式水电站通常有大型水库，具有很大的蓄水能力，而抽水蓄能水电站则像巨大的蓄水池一样运行。
抽水蓄能水电站通过让 (1) 上部水库中的水向下流动，带动 (2) 涡轮机和 (3) 发电机旋转，从而在需要时发电，并在几秒钟内将电力供应给 (4) 电网。之后，当电力充足且价值较低时，水会被抽回上游水库。
抽水蓄能水力发电是目前唯一商业化的长时间蓄能技术，随着电力系统向风能和太阳能发电发展，这种技术将变得越来越有价值。