Thủy điện xuất hiện cách đây trên 70 năm và trở thành niềm hy vọng của nhân loại trên nhiều phương diện, đặc biệt là cung cấp nguồn năng lượng tái tạo và tương đối sạch.
Thúc đẩy các khả năng kinh tế
Thông thường các công trình thuỷ điện có vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng kéo dài, song hiệu quả cao và tuổi thọ đến 100 năm hoặc hơn. Về lâu dài mà nói thì không có công nghệ năng lượng nào rẻ bằng thuỷ điện. Các chi phí vận hành và bảo dưỡng hàng năm là rất thấp, so với vốn đầu tư và thấp hơn nhiều các nhà máy điện khác.
Các dự án nhỏ và phân tán sẽ đóng vai trò quan trọng trong chương trình điện khí hoá nông thôn trên khắp thế giới.
Khai phóng tiềm năng thủy điện sẽ mang lại nguồn lợi lớn cho địa phương và cả nước. Thông qua việc phát triển thủy điện, kết cấu hạ tầng khu vực cũng sẽ được đầu tư xây dựng đồng bộ, và hiện đại với tốc độ rất nhanh.
Bảo tồn các hệ sinh thái
Thuỷ điện sử dụng năng lượng của dòng nước để phát điện, mà không làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, cũng không làm biến đổi các đặc tính của nước sau khi chảy qua tuabin.
Linh hoạt
Trong cung cấp điện năng, thủy điện là nguồn cung ứng linh hoạt, bởi khả năng điều chỉnh công suất. Nhờ công suất phủ đỉnh của thủy điện, có thể tối ưu hóa biểu đồ phụ tải chạy nền bởi các nguồn kém linh hoạt hơn (như các nhà máy nhiệt điện hoặc điện hạt nhân).
Nhà máy thủy điện tích năng làm việc như acquy, trữ khổng lồ bằng cách tích và xả năng lượng theo nhu cầu hệ thống điện.
Một ưu điểm của thủy điện là có thể khởi động và phát đến công suất tối đa chỉ trong vòng vài phút, trong khi nhiệt điện (trừ tuốc bin khí – gas turbine) phải mất vài giờ hay nhiều hơn trong trường hợp điện nguyên tử. Do đó, thủy điện thường dùng để đáp ứng phần đỉnh là phần có yêu cầu cao về tính linh hoạt mang tải.
Vận hành hiệu quả
Nguyên tắc vận hành một nhà máy thủy điện với mục tiêu tối đa hóa lượng điện phát ra, được thể hiện trong ba tiêu chuẩn: (i) giữ mực nước hồ càng cao càng tốt để tối đa hóa thế năng của nước; (ii) duy trì lượng nước chạy máy càng nhiều càng tốt, hay nói cách khác là giảm thiểu lượng nước xả thừa; và (iii) chạy tuốc bin ở điểm có năng suất cao nhất.
Tiêu chuẩn (i) và (ii) mâu thuẫn với nhau vì khi mực nước hồ cao thì xác suất xả thừa cũng sẽ cao.
Tiêu chuẩn (iii) có thể mâu thuẫn với tiêu chuẩn (ii) khi nước có quá nhiều, cần phát tối đa là điểm mà năng suất của tuốc bin không phải là cao nhất.
Trong một thị trường mua bán điện tự do với giá điện theo thị trường, có thể thay đổi từng giờ thì bài toán trở thành tối đa hóa lợi nhuận từ bán điện chứ không phải tối đa hóa lượng điện phát ra. Cộng thêm yếu tố bất định từ dự báo giá điện, bài toán tối ưu vận hành nhà máy hay hệ thống thủy điện càng trở nên phức tạp hơn. Dự báo dài hạn lượng nước vào hồ, do đó trở nên cần thiết để có thể sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả nhất cũng như giảm thiểu những tác động xấu khi hạn hán hay lũ lụt.
Tương đối sạch
So với nhiệt điện, thủy điện cung cấp một nguồn năng lượng sạch, hầu như không phát khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
Góp phần vào phát triển bền vững
Về khía cạnh bền vững, thuỷ năng có tiềm năng rất lớn về bảo tồn hệ sinh thái, cải thiện khả năng kinh tế và tăng cường sự công bằng xã hội.
Giảm phát thải
Bằng cách sử dụng nguồn nước thay vì các loại nhiên liệu hoá thạch (đặc biệt là than), thuỷ điện giảm bớt ô nhiễm môi trường, giảm bớt các trận mưa axít, giảm axit hoá đất và các hệ thống thủy sinh. Thuỷ điện thải ra rất ít khí hiệu ứng nhà kính so với các phương án phát điện quy mô lớn khác, do vậy làm giảm sự nóng lên của trái đất.
Lượng khí nhà kính mà thuỷ điện thải ra nhỏ hơn 10 lần so với các nhà máy tuabin khí chu trình hỗn hợp và nhỏ hơn 25 lần so với các nhà máy nhiệt điện than. Nếu tiềm năng thuỷ năng thực tế còn lại mà được sử dụng thay cho các nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hoá thạch thì hằng năm còn có thể tránh được 7 tỷ tấn khí thải nữa. Điều này tương đương với việc mỗi năm tránh được một phần ba các chất khí do con người thải ra hiện nay, hoặc ba lần các khí thải của xe hơi trên hành tinh.
Sử dụng nước đa mục tiêu
Thuỷ điện không tiêu thụ lượng nước mà nó đã dùng để phát điện, mà xả lại nguồn nước quan trọng này để sử dụng vào những việc khác.
Hơn nữa, các dự án thuỷ điện còn sử dụng nước đa mục tiêu. Trên thực tế, hầu hết các đập và hồ chứa đều có nhiều chức năng như: cung cấp nước cho sản xuất lương thực. Hồ chứa còn có thể cải thiện các điều kiện nuôi trông thủy sản và vận tải thủy.
