Гидроэнергетика как техническая наука представляет собой учение о гидравлической (водной) энергии и методах ее получения и использования. В техническом отношении она ставит своей задачей определить лучшее с народнохозяйственной точки зрения использование гидроэнергетических ресурсов и включает комплекс сооружений и оборудования, преобразующих гидравлическую энергию в форму, удобную для ее использования. Особенностью гидроэнергетики в отличие от других технических наук является глубокая связь через гидроэнергетический ресурс — реку — с естествознанием: геологией, гидрологией, географией, климатологией и т. д.
Научные основы гидроэнергетики представляют собой своеобразное соединение геофизических, физических и экономических законов. К ним относятся в первую очередь закон водного баланса и открытый М. В. Ломоносовым закон сохранения вещества и энергии. ,
Можно выделить следующие закономерности, определяющие собой соответствующее теоретическое обоснование гидроэнергетических проблем:
а)теория гидромеханики,
б)теория поверхностного стока,
г)теория использования гидравлической энергии,
д)теория энергетического регулирования стока,
е)теория нестационарных процессов в гидроэнергетических системах,
ж)теория электроэнергетических систем.
Особенностью гидроэнергетики как отрасли народного хозяйства является ее двойная связь с народным хозяйством через энергетическое хозяйство, обнимающее весь комплекс получения, преобразования, передачи и распределения энергии, и через водное хозяйство, включающее получение, передачу и распределение воды для всех многообразных водопользователей и водопотребителей. В условиях социалистического хозяйства использование гидравлической энергии основывается на следующих принципах.
1.логика комплексности использования гидравлического ресурса, т. е. гармоничного увязывания интересов всех водопользователей и водопотребителей в водохозяйственный комплекс (ВХК).
2.логика экономического обоснования предельной степени использования гидравлического ресурса.
3.логика рассмотрения всех вопросов с позиций электроэнергетической системы в целом.
4.логика равного качества расчетов. Этот принцип требует одинакового уровня требований ко всем расчетам. Так, в отношении статических вычислений при одинаковых условиях он означает требование равнопрочности, в отношении экономических вычислений — равноэкономичности, в отношении техники всех видов вычислений — равно точности. Известно, что качество гидросиловых установок и их отдельных элементов определяется по наиболее слабому по условиям расчета месту, и рассматриваемый принцип требует, чтобы не было ненужных уточнений сверх уровня определенного для самого неточного элемента вычислений.
Ведущим методом анализа в гидроэнергетике является метод баланса. Баланс вещества и баланса энергии составляются для всех звеньев последовательных энергетических преобразований. Обычно методика эта сводится к определению составляющих баланса, отнесенных к определенному времени и месту. Основная проблема заключается в определении факторов, влияющих на составляющие баланса. Баланс рассматривает каждое данное звено энергетической цепи преобразований во всех его связях со всем энергетическим комплексом.