Производство электроэнергии на электрических стан­циях и ее потребление различными приемниками пред­ставляют собой процессы, взаимосвязанные таким обра­зом, что в силу физических закономерностей мощность потребления электроэнергии в какой-либо момент времен не должна быть равна генерируемой мощности.

График нагрузки некоторого района или города, пред­ставляющий собой изменение во времени суммарной мощ­ности всех потребителей, имеет провалы и максимумы. Это означает, что в одни часы суток требуется большая суммарная мощность генераторов, а в другие часы часть генераторов или электростанций должна быть отключе­на или должна работать с уменьшенной нагрузкой.

Число электростанций и их мощность определяются относитель­но непродолжительным максимумом нагрузки потребите­лей. Это приводит к недоиспользованию оборудования и удорожанию энергосистем. Так, снижение числа часов использования установленной мощности крупных ТЭС с 6000 до 4000 ч в год приводит к возрастанию себестои­мости вырабатываемой электроэнергии на 30 – 35 %.

Регулирование мощности ГЭС производится следу­ющим образом. В периоды времени, когда в системе име­ются провалы нагрузки, ГЭС работают с незначительной мощностью и вода заполняет водохранилище. При этом запасается энергия. С наступлением пиков включаются агрегаты станции, и вырабатывается энергия.

Накопление энергии в водохранилищах на равнинных реках приводит к затоплению обширных территорий, что во многих случаях крайне нежелательно. Небольшие ре­ки малопригодны для регулирования мощности в систе­ме, так как они не успевают заполнить водой водохрани­лище.

Задачу снятия пиков нагрузки решают гидроаккумулирующие энергетические станции (ГАЭС), работающие следующим.

В интервалы времени, когда электрическая нагрузка в объединенных системах минимальна, ГАЭС перекачивает воду из нижнего водохранилища в верхнее, и потребляет при этом электроэнергию из системы. В режиме непродолжительных «пиков» (мак­симальных значений на­грузки) ГАЭС работает в генераторном режиме и расходует запасенную в верхнем водохранилище воду.

Перспективы применения ГАЭС во многом зависят от КПД, под которым применительно к этим станциям понимается отношение энергии, выработанной станцией в генераторном режиме, к энергии, израсходованной в насосном режиме.

Первые ГАЭС в начале XX в. имели КПД не выше 40 %, у современных ГАЭС КПД составляет 70 – 75 %. К преимуществам ГАЭС, кроме относительно высокого значения КПД, относится также и низкая стоимость строительных работ. В отличие от обычных ГЭС здесь нет необходимости перекрывать реки, возводить высокие плотины с длинными туннелями и т.п.

Ориентировочно на 1 кВт установленной мощности на крупных речных ГЭС требуется 10 мбетона, а на круп­ных ГАЭС – всего лишь несколько десятых кубометров бетона.

ГАЭС и ветровые электростанции, отличающиеся не­постоянством вырабатываемой мощности, удачно соче­таются между собой. При этом трудно рассчитывать на мощность ветровых станций в часы «пик» в энергосисте­ме. Если же вырабатываемую на этих станциях электро­энергию запасать на ГАЭС в виде воды, перекачиваемой в верхний бассейн, то выработанная на ветровых электро­станциях за какой-либо промежуток времени энергия мо­жет быть использована в соответствии с потребностями системы.

Преимущества ГАЭС позволяют широко применять их для аккумулирования энергии.