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首先要說的一點是這樣的，發電這個東西呢，是能量守恒的，也就是說

最后輸出的電功率 = 輸入機械功率 * 發電系統效率

所以題主所說的一個噴泉供一棟寫字樓的想法挺好，就是不知道這個噴泉得多大，在這，噴泉的動能從哪兒來，也是電機帶動壓縮機壓出來的，那么

最后輸入的電功率 = 噴泉系統輸入電功率 * 噴泉系統效率 * 發電系統效率

顯而易見，公式里的效率是不可能大于1的，所以，你說的這個噴泉想法是得不償失的，當然有沒有這么做的，后文中會提到。

接下來，說一下水利發電的原理，水利發電的原理也是多種多樣的，簡單來說，針對河流可以分為：水庫式（利用水頭，也就是水位落差產生的勢能發電）、川流式（利用水流動的動能發電）和抽水蓄能式。

可以看得出來，水庫閘內水位高，河流水位低，但水庫開閘時，水位差的勢能可以轉換為水輪機的動能推動發電機發電。流入的水如果不發點將被存儲在水庫內。

可以看得出來，這種發電方式不蓄水，不構造水頭，有時只需往河里固定一個水利透平裝置就可以（當然技術上還是有很多問題的，比如水利透平裝置的固定方式、密封等問題）。

上述兩種水力發電方式可以說各有優勢，川流式對環境影響相對較小投放成本也較低，再四川、杭州等豐水地區有很多，而水庫式基本是永久破壞原本生態環境，所以再項目上馬前需要長時間各方論證（比如三峽），同時水庫式的水利設施往往還兼具其他，如蓄水、防洪、航運等其他功能；此外川流式的水力發電站的輸出功率是難以控制的，很明顯的會根據河流豐水期、枯水期變化，而水庫式水力發電站功率基本是可以控制的，閘門開放的大小就可以基本控制輸入功率。除了這兩種水力發電方式外，結合兩者還有一種調整池水力發電，是介于水庫式和川流式之間的，雖然建造攔水壩，但形成的調整池只能容納一天的水量，主要目的在于配合用電負荷功率進行調整發電功率。

好了，知道了能量的來源——水的勢能、動能的來源以及轉化方式后我們再普及一個基礎概念：

電能是難以存儲的，是即發即用的。

從這個概念出發，不難發現，我們再發電時需要做到功率的平衡，暫時忽略發電機系統效率那么也就有了下面這個公式。

電網消耗功率 = 發電機輸出功率 = 發電機機端電壓 * 電流 = 發電機機械功率 = 轉速 * 轉矩

我們知道發電機轉的快，輸出的電頻率就會變高，而我們的變壓器設備是無法改變電頻率的，那么也就要求了發電機轉速恒定以實現發電機端電壓頻率恒定為50Hz（我國標準）。同時變壓器再制造網后其變比也是固定了，為了讓上網電壓恒等，那么發電機端電壓也要是恒定的，所以上面公式中可以變化的參數只有電流和轉矩，那么發電機是怎么樣一個動態調整過程呢。

我們假設電機正在正常運行著，此時電網負荷突然上升，也就意味著轉速會下降，端電壓也會跟著下降，此時增加電機輸入功率，提高輸入轉矩，同時電流上升，讓功率重新達到平衡，若此時電網負荷突然下降，那么意味著轉速和端電壓會上升，那么需要減小輸入功率，此時電機轉矩下降，電流下降，功率重新回到平衡狀態。（當然上面的過程沒有考慮電機勵磁問題）

那么問題來了，像川流式的水力發電裝置是看天發電的呀，并不能根據電網負荷來調節發電功率，怎么辦，于是就有電力電子的用武之地，可以看一個下面的發電系統拓撲結構：

中間的電源管理模塊就是用電力電子器件來實現的，這樣一來，雖然電壓、頻率可以保證了，但是電流（也就是輸出功率）是隨河水流量變化的，這是一個不穩定的功率源。

一個不穩定的功率源有什么問題呢？打個比方，一座小水電的年日均發電量足夠一戶人家使用，那么夏天豐水期所發出來的功率就會較多，需要更多的用電設備來消耗，或者控制發電機轉矩，浪費掉一部分能量；相反再冬天枯水期發的功率就會比較低，意味著需要通過限制用電來保證發電機不停轉，這樣一來，沒有那個家庭/城市可以接受，畢竟如果要人們在冬天限制用電時間是不可能的，那么怎么辦，就需要電網了，我們假設電網是一個無窮大的能量源，我的這些小水電所發出來的電能先匯集到電網，再通過電網分配到用戶，這樣就可以保證用于獲得一個較為穩定的電源，但是問題就來了，不穩定的小水電即使經過電源整理，也難以保證諧波水平符合電網需求，一旦接入的小水電太多，那么電網的穩定性也會受到影響，就像一個大力士，可以舉起100斤的沙袋，當他舉著90斤時，你往上面加0.01斤沒問題，加1斤也沒問題，但是加上50斤呢？可能大力士就被壓垮了，電網也是一樣，電網能消納一部分電能質量較差的能源，但是不能消納過多不穩定電源。那么小水電自己組建小電網可以嗎？答案也是不行的，那么這個小電網的能量特性就和單個小水電的特性接近，這個電網是十分脆弱的，用電負荷的波動很可能一下子打破功率平衡導致全線停機。

學了這么久電氣工程，第一次在知乎上認真回答專業相關問題，謝謝閱讀。