太阳能电力是难以预测的能源来源，且其发电周期经常与需求不匹配。太阳能电力的存储常被要求向以后或其他地区的需求输送电力。目前的输电网可以为瞬时太阳能电力提供一定的缓冲和调节，但大家广泛认为电网不能接受超过10%的瞬时电力波动。2010年全球电网容量的10%大约是500GW^[12]，相当于当前全球能源需求的3%。500GW电力容量对应2.5～5TWp的太阳能组件，即是说，如果光伏发电不经储能系统存储而直接并入电网，那么其规模最终将限制在2.5～5TWp。

要使太阳能光伏成为我们生活中重要的能源来源需要太阳能电力的存储。然而很重要的是，太阳能电力的存储可以，但是并不是必须接入电网。接入电网的存储输入的是电力输出的也是电力，这缩小了存储的选项到“电力输入和电力输出”。离网储能系统输入的是电能，但是输出的可以是电能、燃料或热能。这为太阳能电力的存储提供了更多的选择，现在选项变成了“电力输入和任何输出”。

需要存储的太阳能电力是可以估算的。如果我们的目标是使光伏发电提供当今全球30%的能源需求，则意味着光伏发电量在全球总能源需求的18TW中占到5.4TW。这大致等价于每24h需发电1.3×10¹¹ kWh。此电能是在白天产生的，其中一部分电力在产生之后马上就被使用了，但大部分必须存储起来供给夜晚使用。从阳光的时间分布来看，可以估算太阳能组件每天可以发电的时间大约是11h，即每天产生的1.3×10¹¹ kWh电能中有55%不得不被存储起来：

存储的电能＝0.55×1.3×10¹¹ kWh/天＝7.13×10¹⁰ kWh/天笔记本电脑中电池典型的容量是50Wh。存储7.13×10¹⁰ kWh/天的电能需要采用1.43×10¹²个电池，或者相当于世界上70亿人口每人使用204节电池。基于如此之大的存储规模，我们必须考虑到资源对电池技术的限制或者采用低成本且无资源限制的新技术。已知的锂和钒资源是两种电池技术的关键原料，每一种材料在地球上的已知储量均为13000000吨左右^[4]。(www.daowen.com)

有几个因素很可能使得人们对电力储能系统的需求远超过前面的估计。全球的能源需求可能在2050年达到30TW，在2100年则达到46TW^[18]。如果从太阳能转化成化学能的技术没有重大突破或者被证明比太阳能发电昂贵得多的话，那么太阳能发电在我们未来的能源构成中可能超过30%。考虑到多云和阴雨天气，蓄电池在这种天气下可能并不会每天都被充电。

目前有多个为太阳能电力并网存储选项的分析^[19]。这些选项包括电池、飞轮、超级电容器、压缩空气、抽水蓄能、超导磁储能和热存储。由于储能系统需要提供的功率很可能高于5TW，因此电网中每个储能系统的存储容量需要达到吉瓦量级。此结论可以排除上述多个备选的储能方式。飞轮、超级电容器和超导磁储能的存储容量通常在1MW左右。这将需要几百万个这类的储能单元才能满足5TW的储能要求。今天蓄电池组的存储容量约为30MW。吉瓦级容量的电池存储系统将是未来重点发展的技术。此外，我们也要考虑电池技术所需的资源：原材料、电力、水、化学品、废液和回收等。抽水蓄能和压缩空气是目前两个具有吉瓦级容量的蓄电技术^[19]，但这两种技术却受到地理条件的影响。例如，美国亚利桑那州的凤凰城地区有着全美国最高的太阳辐照强度和400万人口，然而却没有抽水蓄能的水库或者存储压缩空气的地下洞穴。