上、下水庫均屬流溪河水系。上水庫位于召大水上游的陳禾洞盆地，壩址以上集雨面積5平方公里， 多年平均流量0．209立方米/秒，多年平均徑流量660萬立方米；下水庫位于九曲水上游的小杉盆地，壩址以 上集雨面積13平方公里，多年平均流量0．544立方米/秒，多年平均年徑流量1716萬立方米。上水庫地形是一個天然庫盆，組成庫底及庫岸的基巖絕大部分為花崗巖，僅右?guī)煳驳臇|南角分布有少量的砂頁巖，兩者呈侵入緊密接觸；斷層絕大部分寬度不大，充填膠結(jié)較好的構(gòu)造巖；地下水補(bǔ)給水庫，因此蓄水后不會向庫外滲漏。下水庫庫底雖分布有石灰?guī)r，但四周均被花崗巖山體所包圍，是封閉的殘留體；庫周及通向庫外的斷層，一般規(guī)模不大，充填膠結(jié)良好；地下水補(bǔ)給水庫，因此，也不會向庫外滲漏。上庫壩址河谷狹窄，兩岸山體雄厚，為花崗巖，巖性單一，斷裂構(gòu)造規(guī)模小，地質(zhì)條件優(yōu)越。下庫基石也為花崗巖，河庫沖積層薄，兩岸山坡全、強(qiáng)風(fēng)化帶不深，弱風(fēng)化帶巖石較堅硬，斷裂雖 較發(fā)育，仍具有良好的建壩條件。根據(jù)廣東省地震局鑒定本電站地區(qū)地震基本烈度為6度。引水系統(tǒng)巖性主要為中粗粒黑云母花崗巖，還夾有少量煌斑巖脈及細(xì)粒花崗巖脈等。規(guī)模較大的有北西向斷層如F2、F4、F109、F110等。引水洞地質(zhì)條件主要是受斷層和蝕變巖控制，沿線可分為四段，其中以第二段（2+010～2+500）和第四段（2+910至下庫進(jìn)出口處）。地下廠房巖性也為花崗巖，布置時應(yīng)盡量避開F4斷層及旁側(cè)F179和較密集的蝕變帶。廣東省自實行特殊的經(jīng)濟(jì)政策后，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展較快，電力負(fù)荷急劇增長，峰谷差懸殊，最小負(fù)荷率低（B=0.51）；廣東電網(wǎng)以火電為主，而大多數(shù)火電機(jī)組為最小技術(shù)出力很高的高溫高壓凝汽式燃煤機(jī)組，只宜安排在基荷運行；同時，大亞灣核電站投產(chǎn)后，從安全經(jīng)濟(jì)出發(fā)也只適宜于基荷運行。因此，為了增加網(wǎng)內(nèi)調(diào)峰容量，配合核電和大容量火電站建設(shè)，迫切需要在靠近負(fù)荷中心的廣州附近興建抽水蓄能電站。經(jīng)論證，蓄能電站裝機(jī)120萬kW是適宜的。電站投入系統(tǒng)后起到調(diào)峰、填谷的作用，使核電站長年滿載運行，可把低谷電量變?yōu)檎{(diào)峰電量（2000年水平可將31.38億kW·h低谷電量變?yōu)?3.8億kW·h高峰電量），可增加售電收入；比火電調(diào)峰經(jīng)濟(jì)；還能改善系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行條件（2000年水平可節(jié)約年運行費折合標(biāo)準(zhǔn)煤約100萬t，多利用棄水電量約9億kW·h），為系統(tǒng)提供備用容量，動態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益均十分顯著。
廣州抽水蓄能電站樞紐由上水庫、引水隧洞、上游調(diào)壓井、高壓隧洞（管道）、地下廠房系統(tǒng)、尾水調(diào)壓井和尾水隧洞等組成。上、下水庫正常蓄水位分別為810m和283m，庫容分別為1700萬立方米和1750萬立方米，有效庫容均為1000萬立方米；大壩均采用鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂高程分別為813m和286．3m，壩軸線處最大壩高分別為60m和37m，壩頂寬8m，上、下游壩坡均采用1：1.4。上水庫采用側(cè)槽式岸邊溢洪道，側(cè)堰寬40m，堰頂高程與正常水位齊平，不設(shè)閘門，自由溢流；下水庫右壩頭設(shè)兩孔每孔寬9m的有閘門控制的側(cè)槽式岸邊溢洪道，堰頂高程281m，在溢洪道左側(cè)設(shè)置直徑為1m的放水底孔。水道系統(tǒng)采用1洞4機(jī)的供（排）水方式；引水隧洞自進(jìn)水口至上游調(diào)壓井長約925m，襯砌內(nèi)徑9m；上游調(diào)壓井采用阻抗式、大井內(nèi)直徑18m，連接管內(nèi)直徑9m，最高涌浪825m，最低涌浪787.31m；壓力隧洞在調(diào)壓井后采用斜井布置，進(jìn)廠前1洞分岔為4支洞，總長度1395.4，主管內(nèi)直徑8.5～8m；4條尾水管合為1條進(jìn)入尾水調(diào)壓井，尾水調(diào)壓井也為阻抗式，大井內(nèi)直徑20m，連接管內(nèi)直徑9m，井頂高程313m，井底高程250m；尾水隧洞自尾水調(diào)壓井至下游出口長約1230．7m，襯砌內(nèi)直徑9m。廣州抽水蓄能電站由廣東省水利水電勘測設(shè)計院設(shè)計；經(jīng)過投標(biāo)招標(biāo)，集團(tuán)公司水電十四局等承擔(dān)施工任務(wù)，由中國水利水電建設(shè)工程咨詢公司中南分公司承擔(dān)工程監(jiān)理。本工程于1988年3月由廣東省計委批準(zhǔn)進(jìn)行開工準(zhǔn)備。