На сегодняшней день в мире наблюдается рост потребления энергии, в среднем на 1 % в год, в развивающихся странах на 3–5 %, при этом уменьшаются запасы углеводородов, являющихся основным энергетическим ресурсом, а тренды изменения стоимости топлива и его вредное воздействие на окружающую среду и вероятность техногенных аварий постоянно увеличиваются. 
Учитывая эти причины, последние 15–20 лет в мире наблюдается интенсивный рост мощности установок, использующих возобновляемые виды энергии, повышается их экономическая и экологическая эффективность.
Обеспечение надежной работы энергосистемы в условиях значительной доли электростанций со случайно-детерминированным характером прихода энергии требует внедрения систем перераспределения и аккумулирования энергии, в которых основную роль могут играть системы гидроаккумулирования.
Введено определение гидроэнергетических комплексов (ГЭК) ​как совокупности хозяйствующих энерговодохозяйственных субъектов, осуществляющих свою деятельность на основе использования водных и возобновляемых ресурсов, потребления и производства электроэнергии в целя оптимизации водно-энергетических и электроэнергетических режимов работы в составе энергетической и водохозяйственной систем с учетом поставленных перед ними задач.
Предложены методы обоснования параметров и режимов функционирования составляющих гидроэнергетического комплекса с учетом требований участников энерговодохозяйственной системы (ЭВХС), а также режимов работы установок и электростанций, использующих ветровую и солнечную энергию.
Для использования имеющегося гидроэнергопотенциала территории разработаны математические модели элементов ГЭК, а также математические модели оптимизации параметров и режимов работы энергетического комплекса с ГЭС и ветроэнергетической или солнечной станцией, обеспечивающие максимум использования водной и возобновляемой энергии и производимой на ее основе электроэнергии с учетом иерархии в пространстве и времени, многоуровневым решением задачи оптимизации по критериям обеспечения надежности электроснабжения.