将电力系统负荷处于低谷时的多余电能通过专门的设备、设施和系统转换为水的势能，在电力系统负荷处于高峰时又将势能转换为电能的水电站。
抽水蓄能电站示意图如图1所示。
对峰谷差大、调峰能力不足的电力系统，特别是有大型核电厂带基本负荷的电力系统，设置一定规模的抽水蓄能电站是必要的。
20世纪70年代以来，随着电力负荷的急剧增长，抽水蓄能电站在电力系统中的调峰、调频作用更为显著，因而发展较快，10年间全世界就兴建了约8000万kW。
图1 抽水蓄能电站示意图抽水蓄能电站一般分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站两类。
纯抽水蓄能电站 如图2所示。
其上池没有水源或天然水流量很小，需将水由下池抽到上池储存，用于电力系统负荷处于高峰时发电。
水在上池、下池循环使用，抽水和发电的水量基本相等。
流量和历时按电力系统调峰填谷的需要来确定。
纯抽水蓄能电站，仅用于调峰、调频，一般没有综合利用的要求，故不能作为独立电源存在，必须与电力系统中承担基本负荷的火电厂、核电厂等电厂协调运行。
图2 纯抽水蓄能电站示意图混合式抽水蓄能电站 如图3所示。
其上池有一定的天然水流量。
在这类电站内，既安装有普通水轮发电机组，利用江河径流调节发电；又安装有抽水蓄能机组进行蓄能发电，承担调峰、调频、调相任务。
图3 混合式抽水蓄能电站示意图此外，各种抽水蓄能电站都可作为事故备用电源。
抽水蓄能电站，因受两次能量转换的影响，运行效率较低，但在电力系统调峰、调频中能起着重大作用，故在一定条件下是经济合理的。
抽水蓄能电站常用的机组有串联式和水泵水轮机式两种结构形式。
串联式(三机式)机组 由一台水轮机和一台水泵与一台兼作发电机和电动机的电机串联而成。
在发电或抽水时，水轮机和水泵分别起着各自的专门作用。
这种机组起动及工况切换迅速灵活，但结构复杂，机组和厂房造价较高。
水泵水轮机式(二机式或可逆式)机组 由水泵(兼作水轮机)和电动机(兼作发电机)组成。
向某一方向旋转时发电，向相反方向旋转时抽水。
这种机组结构紧凑，造价较低。
