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。