Theo Bách khoa thư mở (EWO): Thủy điện tích năng (Pumped hydropower storage - PHS) là nhà máy thủy điện kiểu bơm tích lũy, sử dụng điện năng của các nhà máy điện bị phát non tải trong hệ thống điện vào những giờ thấp điểm phụ tải đêm, duy trì cho chúng phát đủ tải, để bơm nước từ hồ nước thấp lên hồ nước cao. Vào thời điểm nhu cầu tiêu thụ điện năng lớn, nước sẽ được xả từ hồ chứa cao xuống hồ thấp hơn qua các tua bin để phát điện lên lưới. 

Trên góc nhìn năng lượng, PHS là mảnh ghép của bức tranh năng lượng tái tạo. Xa hơn, trong xu hướng phát năng lượng tái tạo bền vững, lưu trữ năng lượng là một phần quan trọng để giúp các hệ thống vận hành ổn định, tận dụng tối đa công suất phát. Vì vậy, thủy điện tích năng hiện là phương án hàng đầu cho việc lưu trữ điện. Các nhà máy thủy điện tích năng có thể sử dụng các loại tua bin - máy phát thông thường như các nhà máy thủy điện khác và dùng bơm, đường ống độc lập, hoặc cũng có thể sử loại tua bin thuận nghịch.

Trong giờ thấp điểm, khi nhu cầu dùng điện thấp, nhà máy sẽ dùng điện từ hệ thống để bơm ngược nước từ hồ chứa bên dưới lên hồ chứa bên trên thông qua tuabin hai chiều. Lúc này hệ thống vận hành như một máy bơm nước.Điều này đem đến cho thủy điện tích năng 2 vai trò: vừa là một đơn vị sản xuất điện, vừa là một đơn vị tiêu thụ điện. Thủy điện tích năng đóng vai trò quan trọng trong có nhiệm vụ phát điện phủ đỉnh – điền đáy biểu đồ phụ tải hàng ngày. Trong đó, thủy điện tích năng sẽ giúp dự phòng công suất phát, ổn định hệ thống, điều chỉnh tần số. Đây sẽ là là công cụ giúp điều độ hệ thống điện quốc gia vận hành ổn định, an toàn tin cậy trong bối cảnh hệ thống công suất lắp đặt của các nhà máy điện mặt trời đang tăng rất cao.Thủy điện tích năng là hình thức tích trữ năng lượng chiếm ưu thế nhất trên lưới điện hiện nay. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa nhiều nguồn tài nguyên tái tạo hơn vào lưới điện. PHS có thể được đặc trưng như vòng mở, hoặc kín. PHS vòng mở có mối liên hệ thủy văn liên tục với khối nước tự nhiên. Với PHS vòng kín, các hồ chứa không được kết nối với khối nước bên ngoài.

5 yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả vận hành thủy điện tích năng

Trong một số trường hợp, thủy điện tích năng còn được xây dựng dựa trên việc lấy biển, đại dương làm hồ chứa bên dưới.

• Điều kiện tự nhiên: Vì các thủy điện tích năng cần vận hành theo nguyên tắc sự chênh lệch độ cao giữa hồ trên hồ dưới, điều kiện xây dựng hồ trên, hồ dưới. Chính vì vậy địa hình là một vấn đề quan trọng trong sự lựa chọn xây dựng vì nó quyết định đến sức chưa cũng như khả năng vận hành của chúng. 
• Vị trí: Thủy điện tích năng sinh ra là để giúp hỗ trợ cho nhà máy nên cần lựa chọn vị trí càng gần phụ tải điện càng giúp giảm thiểu chi phí truyền tải.
• Giá điện: Hiệu quả kinh tế của thủy điện tích năng sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp từ việc chênh lệch giá mua điện lúc thấp điểm và cao điểm. Sự chênh lệch này sẽ tỷ lệ thuận cực đến phát triển của nhà máy dạng này. Chính vì vậy, đây là vấn đề lớn mà bất cứ nhà máy thủy điện tích năng đặc biệt quan tâm.
• Sự phát triển của công nghệ: Một nhà máy vận hành hiệu quả khi có chi phí thấp, điều này được quyết định bởi công nghệ áp dụng của chúng. Công nghệ càng hiện đại thì sẽ tối ưu được chi phí vận hành và đồng thời cũng nâng cao được chất lượng của nhà máy.
• Các yêu cầu về môi trường, bảo vệ sinh thái: Sự phát triển của thủy điện tích năng liên quan đến môi trường. Bởi các yêu cầu ngày càng cao về môi trường sinh thái  sẽ nâng cao giải pháp khai thác điện sạch, đem lại hiệu quả cao.