水电站上游引水进口断面和下游尾水出口断面之间的单位重量水体所具有的能量差值，常以米(m)计量。一般以两处断面的水位差值表示，称为水电站毛水头。

从毛水头中扣除引水系统各项水头损失后，即得水电站净水头。水电站水头和引用流量是构成水电站发电能力的两个主要动力因素，常用的特征水头如下。

水电站水头①最大水头

即水电站上下游水位中可能同期出现的最大差值。它是水电站建筑物设计和水轮机结构强度设计时的一项重要数据。

水电站水头②最小水头

即水电站上下游水位中可能同期出现的最小差值。它是水轮发电机在效率降低的情况下，保证水轮机安全稳定运行的最低水头。

水电站水头③平均水头

一般以算术平均水头表示，有时也用电能加权平均水头表示。前者是水库径流调节后各时段的水头累计值除以总时段数。后者是将径流调节后各时段的水头，乘以相应时段的出力，累计后再除以计算期的总出力。水电站平均水头和电能加权平均水头，用于确定水轮发电机或水泵水轮机的各项参数，如直径和转速等。

水电站水头④设计水头

中国现以水电站运行中能保证水轮发电机发足额定容量的最小水头为设计水头。欧美各国则称之为水电站额定水头，苏联称之为计算水头。当水电站运行水头小于设计水头时，机组出力达不到额定出力，因此它是选择水轮机尺寸的一个基本数据。设计水头应通过比较分析确定。欧美各国有时也把水轮机最高效率相应的水头称之为设计水头。

按发电水头分为高水头水电站、中水头水电站和低水头水电站。世界各国对此无统一规定。中国称水头70米以上的电站为高水头电站，水头70～30米的电站为中水头电站，水头30米以下的电站为低水头电站。

水电站水头高水头水电站

英文名称：（high head hydro-electric station）

水头大于200m的水电站。一般建设河流上游的高山地区，多数为引水式或混合式水电站。这种水电站往往本身无调节水库或只有调节能力很低的水库，因此一般不具有综合利用效益；因上下游水位相对稳定，水头变化幅度相对不大，它的出力和发电量基本取决于来水量。

水电站水头中水头水电站

将水能转换为电能的综合工程设施 。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

水电站水头低水头水电站

英文名称：（low head hydro-electric station）

通常是指水头在40m以下的水电站。有时将仅有水头2~4m的水电站称为极低水头水电站。低水头水电站多数建在坡降平缓的中下游河段，常常具有对外交通便利，施工条件良好，距离用电中心近，工程较易实施等有利条件，并且常有渠化河道，发展航运和引水灌溉之利。从发电运行特性来看，存在着水库调节径流能力低，多数属径流式电站，如上游无大型水库调节，其出力过程随天然流量的变化而变化，稳定性差。

水轮机在运行过程中，由于外界条件（如水电站水头、机组负荷）的变化，其水头、流量、功率等工作参数也在不断地发生变化，转轮中的水流流态也是不断地改变的。相应的，这些不同运行工况下的水轮机的水力损失也各不相同，即水轮机效率各不一样。

但这种地下厂房靠近水库，需注意处理水库渗水对厂房的影响。由于厂房的交通、出线及通风一般采用竖井，因而水电站水头过大时，采用首部式地下厂房会使厂房埋藏于地下过深，从而增加了交通、出线及通风等洞井的费用，也给施工和运行带来困难。由于尾水隧洞较长，往往需设置尾水调压室。

冲击式水轮机的研究制造主要在欧洲进行，瑞士阿尔卑斯山脉B水电站水头1883m，单机容量达到42万kW。大型冲击式水轮机为了更大限度利用水能，一般可以做到6个喷嘴，6喷嘴射流能量同时供给转轮做功。我国现在冲击式水3轮机的储能非常之大，开发量比例甚少甚少。转轮以早期哈尔滨大电机等的提供为主，但在10数年前已经停止了开发及试验。近年各厂家要么继续使用旧型转轮或加以一些改造，要么花高价(几百万元人民币)进口转轮。由于技术的缺乏，投标时苦于手中没有转轮，对这块空白地的竞争或束手无策，或是技术指标落后中标率低，影响了竞争力及损失了经济利益。随着国内市场的开放这种情况会越来越严重 。

其中天湖电站是1992年的当时国内第一个千米水头，所以这个电站的名气很大。长达17年的国内最高水头电站。后续高水头的基础，所以这个电站在国内水斗式高水头历史上具有重要地位。苏巴姑虽然高了150米，但是毕竟是后续电站，现在的头衔就是一个国内最高水头电站。

冲击式水轮机问世后,为了提高其效率和输出功率又研制出了立式多射流型冲击式水轮机。现阶段随着新材料及新技术的应用,已能制造出使用水头在1000～2000m,输出功率高达1000MW,运行安全可靠的高水头大出力冲击式水轮机。冲击式水轮机的转轮为铸件,因此提高转轮的铸造质量并在大型转轮铸造较为困难的情况下,采用铸焊工艺生产能够安全地用于高水头大出力电站的冲击式水轮机转轮为发展趋势之一。