同期始動方式は、電動機に始動用発電機を電気的に接続し、発電機を停止状態から徐々に回転させていくことで電動機に低周波の交流電力を供給し、始動する方式。その後は発電機の回転数を上昇させ、電動機を同期速度に達するまで牽引する。電動機が電力系統への並列を完了したのち、発電機は切り離される。電動機の並列までは発電機・電動機ともに電力系統からは独立しているので、電力系統に及ぼす影響が少ないのが特長であるが、起動時電動機とは別に同クラスの発電機を必要とする制約がある。このため、複数台揚水発電機がある発電所では、コスト削減の面からポニーモーター始動方式と同期起動方式とをコンビにして、ポニーモーター始動方式の揚水発電機で同期始動させる方式を採用している所もある。
ポニーモーター始動方式.
ポニーモーター始動方式は、電動機を、軸を同じくして設けられた始動用電動機（ポニーモーター）によって始動する方式。並列時の電力系統への影響は少なく別の発電機も必要ないが、ポニーモーターの電源は電力系統から受電する必要があり相応の電力が必要なため、通常の受電設備よりも増強された設備が必要になる。
サイリスタ始動方式.
サイリスタ始動方式は、サイリスタ周波数変換器（VVVFインバータ）によって低周波の交流電力を電動機の電機子に供給して始動、その後は徐々に周波数を上昇させ定格速度まで加速する方式。
可変速揚水発電.
可変速揚水発電（かへんそくようすいはつでん）は、ポンプ水車を可変速発電電動機で駆動し、揚水時の消費電力を可変とするものである 。
軽負荷時の出力調整力として、可変速揚水機は、コンバインドサイクル発電などと比較して、出力変化速度が大きく・調整可能幅も大きい。火力発電の調整力供給用稼働を減らし、燃料費の低減が可能となる。また、揚水時の消費電力が随時調整可能であり変動する太陽光発電の余剰電力の吸収にも適している。
その他に可変速揚水機の利点としては、ポンプ水車の効率が最高となる回転数が発電運転時と揚水運転時で異なるので、運転時の損失を少なくすることができる。
一般的な同期機は直流励磁の回転子で固定回転数・固定周波数であるが、可変速機はインバータ/コンバータもしくはサイクロコンバータにより低い周波数の交流を得て三相巻線の回転子を励磁し、可変回転数・固定周波数を実現している。
世界各地の揚水発電.