تُصمم أنظمة تخزين الطاقة عالية السعة لتخزين كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، وعادة ما تتراوح سعتها من ميغاواط ساعة إلى جيجاواط ساعة، مما يجعلها ضرورية للتطبيقات على نطاق الشبكات والاحتياجات الصناعية الكبيرة. تتيح هذه الأنظمة للمرافق إدارة الطلب في فترات الذروة، عن طريق تخزين الطاقة الزائدة خلال فترات الاستخدام المنخفض وإطلاقها خلال فترات الطلب المرتفع لتجنب إجهاد الشبكة. كما أنها ضرورية لدمج مشاريع الطاقة المتجددة على نطاق واسع، مثل مزارع الطاقة الشمسية أو مزارع الرياح، من خلال تخزين الطاقة الفائضة لاستخدامها عندما تنخفض الإنتاجية. كما توفر هذه الأنظمة خدمات استقرار الشبكة، باستخدام سعتها العالية لضخ أو امتصاص الطاقة بسرعة، وبالتالي موازنة التقلبات في التردد والجهد. وتستخدم المنشآت الصناعية ذات الاحتياجات العالية من الطاقة أنظمة تخزين الطاقة عالية السعة لتقليل الاعتماد على الشبكة خلال فترات الذروة في التعريفة، مما يقلل من تكاليف التشغيل. عادةً ما تعتمد هذه الأنظمة على تقنيات مثل مصفوفات البطاريات الليثيومية الأيونية، أو تخزين المياه المضخوخة، أو البطاريات التدفقية، ويتم اختيارها لقدرتها على توفير سعة عالية مستمرة على فترات تفريغ طويلة. تعد أنظمة تخزين الطاقة عالية السعة مفتاحًا للتحول إلى شبكات تعتمد بشكل كبير على الطاقة المتجددة، مع ضمان إمدادات طاقة موثوقة رغم تقلب مصادر الطاقة النظيفة.