ГЭС представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электроэнергию (ЭЭ). ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений и энергетического оборудования и характеризуется следующими технологическими особенностями:
• использованием непрерывно возобновляемых природных источников энергии рек;
• полной автоматизацией процессов производства ЭЭ;
• большой маневренностью, т. е. способностью практически мгновенно изменять режим работы, быстро принимать и сбрасывать нагрузки (поэтому этот тип энергоустановок имеет важнейшее значение для пиковых режимов работы энергосистем);
• высоким КПД, более 90 % (для сравнения, у АЭС и ТЭС этот параметр равен 33 %).
Основным экономическим преимуществом ГЭС является низкая себестоимость ЭЭ (для производства ЭЭ не требуется специального топлива). Кроме того, ГЭС отличается простотой управления и обслуживания, длительным сроком эксплуатации (до 100 и более лет) и имеет хорошую экологию. В то же время строительство ГЭС получается длительным и дорогим (по сравнению с ТЭС), сопровождается затоплением огромных площадей плодородных земель. Причем строительство ГЭС можно осуществлять только в определенных местах, иногда далеко от потребителей.
ЭЭ на ГЭС вырабатывается при помощи гидротурбин, вращающих синхронные генераторы (напряжением 6 или 10 кВ), последовательно с которыми работают силовые масляные трансформаторы, повышающие напряжение до более высоких значений (110–500 кВ). Такая трансформация обеспечивает значительное сокращение потерь ЭЭ при ее передаче, которая осуществляется по воздушным линиям (ВЛЭП).
Электроэнергетика в зависимости от типа источника ЭЭ условно подразделяется на теплоэнергетику, гидроэнергетику, атомную энергетику и др. В настоящее время вклад гидроэнергетики в производство ЭЭ достаточно скромен. Так, в мировых масштабах он составляет около 6 %. В то же время во многих странах этот показатель достаточно высок. Так, Норвегия с помощью ГЭС полностью удовлетворяет свои потребности, Бразилия, Канада и Швеция – на 50 %, а Россия – всего на 20 %.