研究各种调节性能的水电站的工作情况，确定其能量指标的专门的水利计算。它的主要任务在于选择水电站设计保证率、拟定设计负荷水平、论证供电范围、确定电站规模及机组特征值、制定运行方式和水库调度规则。

水能计算所依据的基本资料主要包括：水库可能的开发条件和方式、电站布置方式和特性、坝址（电站）的径流系列及统计参数、水库容积曲线、电站尾水道的水位流量关系曲线、电站引水水头损失和水库水量损失等。水电站的出力与电能一般按下式计算：

水能计算

式中N为电站出力（千瓦），Q为发电流量（米³/秒），H为作用于水轮机进出口的净水头（米），一般等于水库坝前水位与尾水道的水位差，对于引水式电站须扣除引水道的平均水头损失；T为时间（小时）；η₁为水轮机效率；η₂为发电机效率；K为出力系数；E为电站在时间T内所生产的电能（度）。

无调节水电站包括没有调节水库的引水式电站和因下游航运或引水要求或水库淤积等条件限制不能进行日调节的电站等。它的生产特点是电站上游水位基本上维持固定水位，发电流量完全由天然径流量决定。其计算要点是：①根据实测径流资料中日平均流量的变动范围，划分若干个流量等级，统计各级流量的重现历时，并由各级流量的平均值按公式（1）计算电站的出力，以它为统计序列求出出力保证率曲线，如图1所示；②由设计保证率P_o推求保证出力并拟定几个电站装机容量N_y方案，按公式（2）计算多年平均电能E_o，绘制N_y～E_o

关系线如图2所示，作为确定电站装机规模的依据。

日调节电站是指仅具有日调节能力水库且进行日调节的水电站。根据调节要求，枯水期水库的调节库容要在每昼夜24小时内充满和放空一次，使库水位常在正常蓄水位和死水位之间波动，因此计算电站出力的上游水位可取调节库容充满一半时所相应的水位。在丰水期日平均入库径流量超过水电站最大过水能力，电站将停止日调节，这时计算出力的上游水位为正常蓄水位。其他计算方法与无调节电站相同。

图1 水能计算示意图

保证出力计算 年调节水电站的保证出力，系指相应于设计保证率的一定时期内，水电站受水量或水头的限制所能提供的平均出力。对一般电站，其控制时段为一年中的枯水期；对某些低水头电站可能是洪水期。保证出力的计算是在径流调节计算的基础上进行的，一般采用时历法计算，可分为等流量法和等出力法两类：①等流量法：由径流调节计算给出符合设计保证率的调节流量，按调节库容蓄满一半时的库水位计算平均水头，然后按（1）式计算出力作为保证出力；②等出力法：于每年供水期初水库蓄满开始，假定一固定出力，按公式（1）逐月进行试算（或用图解代替试算），库水位和发电流量均用月平均值，要求供水期末库水位刚消落至死水位。否则应重新假定固定出力值重复计算。以历年供水期的平均出力为序列，进行频率统计计算，相应设计保证率的供水期平均出力即为所求的保证出力。

图2 装机容量～年发电量曲线

多年平均年发电量计算 具有年调节能力以上的水电站，电能的生产与其运行方式密切相关，计算多年平均年发电量，首先根据径流资料和电站参数编制水库调度图 形式如图3所示，它规定了水库的运行方式。即由水库的运行状态参数（库水位和时间）决定其出力值。而后根据长系列径流资料，逐时段（月或旬）按调度图的规则进行计算求出各时段出力，再按（2）式求得多年平均年发电量。

图3 水库调度图

保证出力计算 多年调节水电站的保证出力，系指相应于设计枯水段（包括几个连续枯水年组）的平均出力。当采用时历法时，计算方法与年调节相同，计算起点为连续丰水年汛末水库蓄满并开始供水的时刻。对于重要水库，必要时可采用统计模拟法生成人工径流系列为计算样本。当采用数理统计法时，可先用线解图求出调节流量（见径流调节），再参照年调节电站的方法计算保证出力。

多年平均年发电量计算 采用时历法计算，其步骤与年调节电站相同。当采用数理统计法进行调节计算时，可根据全概率定理，由不同初蓄量条件的年发电量保证率曲线，组合求得总的年发电量保证率曲线，然后由装机容量求得多年平均发电量。

为了满足电站动力设备的选择，水能计算成果中还应包括：①根据水库调节计算成果，列出历年出力、库水位、水头过程；②根据各计算时段（月或旬）的平均水头及出力，进行经验频率计算，绘制水头及出力保证率曲线；③列出特征工作水头：其中，最大工作水头，一般为正常蓄水位和发保证出力的相应下游尾水位之差，如水电站担负日调节任务，应取日最小出力计算下游尾水位，如水库担任有下游防洪任务，应以防洪调度过程中可能出现的最大水头校核，取其中大者为最大工作水头；最小工作水头，一般为死水位和水轮机最大过水能力相应的下游尾水位之差，如系低水头电站，应研究洪水期可能出现的最小水头，在水轮机选择中，要考虑在此水头下机组能够工作；平均水头，为各时段平均水头的算术平均值；④分析水电站出力的受阻情况。对于低水头水电站当汛期出力因水头降低而受阻较大时，应考虑降低水轮机计算水头或降低转速等方法予以改善，必要时需进行经济比较，确定水轮机的参数。

若设计电站上下游或同一供电系统内有一批已建、在建及拟建的水电站，还应根据需要分别进行联合运行和补偿调节计算（见水库群调节计算），为系统规划和设计电站参数选择提供依据。