水力发电就是借助水力(具有水头)推进水力机械(水轮机)转动，将水能转变为旋转机械能，假如在水轮机上接上另一种机械(发电机),伴随水轮机的旋转便可发出电来，这个时候机械能又转变为电能。
水力发电在某种意义上讲是水的势能变成旋转机械能，又变成电能的转换过程。依据原理可推算出水力发电的出力公式如下：
P=9.81ηHQ
P：出力单位：kW（千瓦）机组机端传出的功率。
H：水头单位：m（米）功效在水轮机上的有效水头，它等于水库水位与下游水位之差（即：毛水头）减去引水部分水头损失，水头损失△h，据经验，一般为Hg（毛水头）的3%~10%，输水道短取小值。
Q：用户流量单位：m3/s（立方米/秒）水电厂水轮机的引用用户流量。
η：水轮发电机组效率，包括水轮机的效率和发电机的效率，η不但与水轮机、发电机的种类和参数有关，还会随机组运行工况的改变而改变，不是一个固定值。为简化计算，令k=9.81η，则可把出力公式简化为：
P=kHQ
k：水电站出力系数。大中型水电站k=8.0~8.5；中小型水电站k=6.5~8.0，对小型电厂：k=6.0~6.5。
各国一般把装机容量0.5万kW以下的水电站定为小水电站，0.5万～10万kW为中型水电站，10万～100万kW为大型水电站，超越100万kW的为巨型水电站。
