نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای نوعی نیروگاه است که برای استفاده از برق مازاد بر مصرف و بازتولید این برق در زمانهایی که تقاضای مصرف زیاد است به کار می‌رود.
اگرچه ذخیره کردن الکتریسیته به طور مستقیم عملی نیست، نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای توانایی افزایش ظرفیت هیدرولیکی را از طریق تلمبه آب از یک مخزن پایین‌تر به یک مخزن بالاتر در مواقعی که تقاضای مصرف برق کم است (مثلا هنگام شب) می‌دهد. این آب بعداً می‌تواند در مواقعی که تقاضا زیاد است یا نیاز به برق ذخیره باشد به مخزن پایین برگردد تا توربین‌ها را بچرخاند و در نهایت ژنراتور را به گردش درآورد.
نيروگاههاي تلمبه ذخيرهاي از انواع نيروگاههاي برقابي هستندكه با عملكرد موتوري (پمپاژ آب به سد بالا دست) طي ساعات كم باري شبكه برق از يكسو و توليد برق در شرایط پيك بار سيستم از سوي ديگر ميتوانند نقش موثري در بهبود عملكرد سيستم توليد داشته باشند. نيروگاههاي تلمبه ذخيرهاي در شب يا زمانهاي كاهش تقاضا براي برق با تلمبه كردن آب از درياچه مخزن در پائين دست به درياچه يا مخزني كه در بالادست و در ارتفاعي بالاتر قرار دارد انرژي را ذخيره ميسازند و در زمانهایی كه مازاد مصرف وجود دارد اين انرژي پتانسيل با عبور آب از واحدهاي توربين ژنراتور به انرژي الكتريكي تبديل ميشود. بنابراين ايده اساسي در نيروگاه تلمبه ذخيرهاي، ذخيره انرژي الكتريكي اضافي توليد شده در سيستم به شكل انرژي پتانسيل هيدروليكي در زمانهاي غيرپيك ميباشد كه از اين انرژي در زمانهاي پيك سيستم كه تقاضا بيش از كل ظرفيت توليد است استفاده خواهد شد. بايد توجه داشت كه زمان پيك يك سيستم مي تواند روزانه، هفتگي، ماهانه و فصلي باشد. بكارگيري اين نيروگاهها همانگونه كه اشاره شد، از ديرباز در سيستمهاي توليد برق دنيا آغاز گرديده كه راندمان آنها در حال حاضر ٨٠٪ ميباشد و داراي مزاياي زيادي ميباشند، بسياري از مزاياي اين نيروگاهها ناشي از نوع عملكرد آنها در ساعات مختلف شبانهروز است و گذشته از موضوع متعادل نمودن توليد و مصرف برق داراي مزاياي ديگري ميباشند از جمله مزاياي آن براي عملكرد سيستم (يا شبكه ) برق، تنظيم انرژي، فراهمسازي خدمات جنبي، زيستمحيطي و اقتصادي و….. ميباشد.
از ديدگاه اقتصادي، عملكرد موتوري نيروگاه با توليد بيشتر نيروگاههاي ديگر (خصوصاً نيروگاههاي حرارتي) همراه خواهد بود كه مصرف سوخت و ساير هزينههاي مربوطه را بههمراه دارد. از آنجائيكه اين عملكرد در ساعات كم باري رخ ميدهد، نيروگاههاي پايه با هزينه توليد برق كم بطور عمده تأمينكننده برق مصرفي فوق خواهند بود و از سوي ديگر توليد برق در ساعات پيك سيستم، جايگزين نيروگاههاي توليدكننده برق پيك كه بطور معمول هزينه توليد برق بالاتري دارند خواهد گرديد. اگر چه مقايسه اقتصادي با انجام فرضياتي براي نيروگاههاي تأمينكننده برق مصرفي و نيروگاه جايگزين در پيك امكانپذير ميباشد اما در يك بررسي دقيق بايستي جايگاه نبروگاه تلمبه ذخيرهاي در شرايط پمپاژ و توليد برق در سيستم توليد برق كشور مشخص گردد تا بتوان با اطمينان كامل ارزيابي اقتصادي را انجام داد. يادآوري اين نكته ضروري است كه راندمان عملكرد نيروگاه تلمبه ذخيرهاي در مورد طرح سياه بيشه ٩/٧٧ درصد اعلام شده است و لذا اختلاف توليد برق پايه و پيك بايستي در حدي باشد كه راندمان فوق را پوشش دهد.
