Một vấn đề trọng tâm cần giải quyết là, chênh lệch nhu cầu sử dụng điện trung bình trên toàn quốc giữa giờ thấp điểm và cao điểm trong ngày lên đến 50%. Ở miền Bắc con số này là 60% và miền Nam là 40%. Nghĩa là, ta vẫn chưa có cách điều phối và sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng.
Nếu ta xây dựng các nguồn điện mới nhằm đáp ứng nhu cầu vào giờ cao điểm, thì dư thừa điện năng vào giờ thấp điểm là rất lớn (50%) hiệu quả của các nhà máy điện sẽ không cao, nếu ta phải cho dừng bớt các tổ máy hay cho turbin quay, mà không phát điện... Nhà nước đã và đang có các chương trình khuyến khích sử dụng điện vào giờ thấp điểm nhằm giảm bớt sự chênh lệch trên, thí dụ khuyến khích việc dùng điện cho sản xuất nông nghiệp, bơm nước tưới tiêu vào ban đêm với giá bằng 1/3 giá ban ngày. Dù vậy, tình hình vẫn không được cải thiện đáng kể. Với hiện trạng này, giải pháp tốt nhất là xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng (Pumped Storage Power Plant).
Thủy điện tích năng có hai hồ chứa nước ở độ cao khác nhau, thường là chênh nhau vài trăm mét. Hồ chứa có thể được tạo thành bằng việc ngăn sông bằng đập, hay khoét sâu vào lòng đất tạo thành hồ trên một khu đất bằng phẳng, hay có thể là một hồ nước sẵn có như Hồ thủy điện Hòa Bình; vào lúc thấp điểm điện năng dư thừa được sử dụng để bơm nước lên hồ trên cao. Ngược lại, vào lúc cao điểm nước được cho chảy từ hồ trên xuống hồ dưới để quay máy phát điện giống như nhà máy thủy điện thông thường. Nhà máy phát điện được xây dựng dưới lòng đất giữa hai hồ trên và dưới. Tuyến đường hầm dẫn nước chịu áp lực cao làm bằng bê-tông hoặc thép cũng đi xuyên trong lòng đất từ hồ trên đến nhà máy và từ nhà máy xuống hồ dưới. Ở giữa hai tuyến ống đó, một máy bơm - phát điện hỗn hợp được dùng cho cả việc bơm nước lên cao (khi được nối với nguồn điện) và phát điện.
Với thủy điện tích năng, các hồ chứa chỉ cần tích nước đủ cho việc sử dụng trong một vài giờ nên có diện tích nhỏ (dưới 1 km2), giảm thiểu tác động đến môi trường tự nhiên và sinh thái trong xây dựng nhà máy. Hơn nữa sau khi chứa đủ nước rồi thì lượng nước đó cứ lên xuống tuần hoàn giữa hai hồ, dòng chảy của sông sau đó vẫn như trước khi có nhà máy. Ngoài hai hồ chứa, tất cả công trình khác đều nằm trong lòng đất nên ít có tác động đến cảnh quan chung quanh. Ngoài ra, thủy điện tích năng là phương án dự trữ năng lượng an toàn và tiết kiệm nhất. Giả sử một trong các nguồn
điện gặp sự cố thì chỉ cần ba phút sau khi nhấn nút khởi động là có thể cho điện hòa lưới; trong khi với các loại nguồn khác như nhiệt điện phải cần hàng giờ hay vài ngày để khởi động một nhà máy. Với việc đưa nhà máy thủy điện tích năng vào lưới điện quốc gia, hiệu suất sử dụng của các nhà máy khác sẽ tăng lên, việc các nhà máy phải chạy không tải hay đóng mở liên tục sẽ không còn nữa (do điện năng khi thừa đã được sử dụng để bơm nước lên cao)... Ưu việt nữa của nhà máy thủy điện tích năng so với nhà máy thủy điện là ở chỗ cột nước của chúng có thể được tăng cao hơn, việc chọn địa điểm xây dựng đơn giản hơn, chúng đòi hỏi thể tích nước ít hơn bởi vì nước được tuần hoàn giữa hai bể nói trên. Ngoài ra đặc tính năng lượng của chúng không phụ thuộc vào những dao động thiên nhiên theo mùa của nguồn nước. Nhật Bản có rất nhiều nhà máy thủy điện tích năng, các nhà máy này tạo ra gần 70% tổng điện năng do thủy điện tạo ra. Tổ máy thuỷ lực thuận nghịch lớn nhất thế giới có công suất 57 MW được đặt tại Nhà máy thủy điện tích năng của Mỹ “Batcounty” (1993). Những nhà máy thủy điện tích năng lớn nhất được xây dựng ở Anh năm 1966 (Nhà máy thủy điện tích năng Cruahan) công suất 400 MW cột nước 440m, ở Mỹ năm 1963 (Nhà máy thủy điện tích năng Tom cock) công suất 350 MW, cột nước 253 m, ở Lucxemburg năm 1964 (Nhà máy thủy điện tích năng Vianden) công suất 900 MW, cột nước 280m... Trên thế giới cùng với các nhà máy thủy điện tích năng trên mặt đất cùng với những nhà máy thủy điện tích năng ngầm dưới mặt đất đang được xây dựng, thí dụ Nhà máy thủy điện tích năng công suất 2400 MW của Tổ hợp năng lượng thuỷ lợi Terry ở Ấn Độ. Cùng với các nhà máy thủy điện tích năng vận hành bằng nước ngọt
(nước sông hoặc hồ) đang tồn tại cả thủy điện tích năng vận hành bằng nước biển. Nhà máy điện đầu tiên vận hành kiểu đó là Nhà máy thủy điện tích năng Okinawa (Nhật Bản) đã hoàn thành vào năm 1996. Nhà máy có mức nước cao 150 m, bể cao có thể tích 0,56 triệu m3, đáy bể được lót bằng cao su để giảm thấm nước và để tính toán phát ra sản lượng điện 30 MW điện năng trong 6 giờ đỉnh phụ tải. Theo Bộ Công nghiệp Việt Nam, Nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên nước ta sẽ được xây dựng tại khu vực xã Vinh Quang, huyện Vinh Thanh, tỉnh Bình Định từ năm 2006-2010, công suất dự kiến 1.000MW (bằng một nửa công suất Nhà máy thủy điện Hòa Bình trên sông Đà).