ประเภทหลักและข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั่วโลก

พลังงานน้ำเป็นกระบวนการแปลงพลังงานน้ำธรรมชาติให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้มาตรการทางวิศวกรรม นับเป็นวิธีการพื้นฐานในการใช้พลังงานน้ำ รูปแบบการใช้พลังงานน้ำมีข้อดีคือ ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม พลังงานน้ำสามารถเติมเต็มได้อย่างต่อเนื่องจากปริมาณน้ำฝน อุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องกลไม่ซับซ้อน และการใช้งานมีความยืดหยุ่นและสะดวก อย่างไรก็ตาม การลงทุนโดยทั่วไปมีขนาดใหญ่ ระยะเวลาก่อสร้างยาวนาน และบางครั้งอาจเกิดความเสียหายจากน้ำท่วมได้ พลังงานน้ำมักถูกนำมาใช้ร่วมกับการควบคุมน้ำท่วม การชลประทาน และการขนส่งทางน้ำเพื่อการใช้ประโยชน์อย่างครบวงจร (ผู้เขียน: ปาง หมิงหลี่)

พลังงานน้ำมี 3 ประเภท:

1. โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิม
นั่นคือ พลังงานน้ำจากเขื่อน หรือที่รู้จักกันในชื่อพลังงานน้ำจากอ่างเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำเกิดจากการกักเก็บน้ำในเขื่อน และกำลังการผลิตสูงสุดจะถูกกำหนดโดยปริมาตรของอ่างเก็บน้ำและความแตกต่างระหว่างตำแหน่งที่น้ำไหลออกกับระดับความสูงของผิวน้ำ ความแตกต่างของระดับความสูงนี้เรียกว่า ระดับความสูง หรือที่รู้จักกันในชื่อ ระดับน้ำ และพลังงานศักย์ของน้ำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับความสูงนี้

2. โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบไหลผ่าน (Run of the river hydropower station - ROR)
กล่าวคือ พลังน้ำจากกระแสน้ำ หรือที่เรียกว่าพลังน้ำจากปริมาณน้ำไหลบ่า เป็นรูปแบบหนึ่งของพลังน้ำที่ใช้พลังงานน้ำ แต่ต้องการน้ำเพียงเล็กน้อย หรือไม่จำเป็นต้องกักเก็บน้ำปริมาณมากเพื่อการผลิตไฟฟ้า พลังน้ำจากกระแสน้ำแทบไม่ต้องมีการกักเก็บน้ำเลย หรือหากต้องการก็จำเป็นต้องมีการกักเก็บน้ำขนาดเล็กมากเท่านั้น เมื่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในการกักเก็บน้ำขนาดเล็ก สิ่งอำนวยความสะดวกในการกักเก็บน้ำประเภทนี้เรียกว่าสระปรับระดับหรืออ่างเก็บน้ำ เนื่องจากไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกในการกักเก็บน้ำขนาดใหญ่ การผลิตไฟฟ้าจากกระแสน้ำในเสฉวนจึงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำตามฤดูกาลของแหล่งน้ำดังกล่าวมาก ดังนั้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำจากกระแสน้ำในเสฉวนจึงมักถูกนิยามว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง หากมีการสร้างถังควบคุมที่สามารถควบคุมการไหลของน้ำได้ตลอดเวลาในโรงไฟฟ้าพลังน้ำฉวนหลิว ก็สามารถใช้เป็นโรงไฟฟ้าเสริมในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด หรือโรงไฟฟ้าพื้นฐานได้

3. พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงอาศัยหลักการขึ้นลงของระดับน้ำทะเลที่เกิดจากน้ำขึ้นน้ำลง โดยทั่วไปแล้วจะมีการสร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า แต่ก็มีการใช้ประโยชน์จากน้ำขึ้นน้ำลงโดยตรงเพื่อผลิตไฟฟ้าเช่นกัน ทั่วโลกมีสถานที่ที่เหมาะสมสำหรับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงไม่มากนัก ในสหราชอาณาจักรมีสถานที่ที่เหมาะสมอยู่ 8 แห่ง และคาดว่าศักยภาพจะเพียงพอต่อความต้องการพลังงานของประเทศประมาณ 20%
แน่นอนว่า โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมยังคงครองตลาดในโหมดการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั้งสามแบบ นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับโดยทั่วไปจะใช้ไฟฟ้าส่วนเกินของระบบไฟฟ้า (ไฟฟ้าในช่วงฤดูน้ำท่วม วันหยุด หรือช่วงที่ไฟฟ้าอ่อนในตอนกลางคืน) เพื่อสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำด้านล่างไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบนเพื่อกักเก็บ เมื่อระบบมีภาระสูงสุด น้ำในอ่างเก็บน้ำด้านบนจะถูกปล่อยลงมา และกังหันน้ำจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ด้วยฟังก์ชันคู่ของการลดภาระสูงสุดและการเติมเต็มภาระต่ำสุด ทำให้เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าลดภาระสูงสุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบไฟฟ้า นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการปรับความถี่ การปรับเฟส การควบคุมแรงดันไฟฟ้า และการสำรองไฟ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมีคุณภาพสูงของโครงข่ายไฟฟ้า และปรับปรุงเศรษฐกิจของระบบ
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับนั้นไม่ได้ผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยตรง แต่มีบทบาทในการประสานความขัดแย้งระหว่างการผลิตพลังงานและการจ่ายพลังงานในระบบส่งไฟฟ้า การควบคุมโหลดสูงสุดมีบทบาทสำคัญในการลดโหลดสูงสุดในระยะสั้น การเริ่มต้นทำงานอย่างรวดเร็วและการเปลี่ยนแปลงกำลังการผลิตสามารถรับประกันความน่าเชื่อถือในการจ่ายพลังงานของระบบส่งไฟฟ้าและปรับปรุงคุณภาพการจ่ายพลังงานของระบบส่งไฟฟ้าได้ ปัจจุบันคุณสมบัตินี้ไม่ได้จัดอยู่ในกลุ่มพลังงานน้ำ แต่จัดอยู่ในกลุ่มพลังงานกักเก็บ
ปัจจุบันทั่วโลกมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใช้งานอยู่ 193 แห่ง โดยมีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ และอีก 21 แห่งอยู่ระหว่างการก่อสร้าง ในจำนวนนี้ ประเทศจีนมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใช้งานอยู่ 55 แห่ง โดยมีกำลังการผลิตติดตั้งมากกว่า 1,000 เมกะวัตต์ และอีก 5 แห่งอยู่ระหว่างการก่อสร้าง ซึ่งครองอันดับหนึ่งของโลก