Khi phân tích các quá trình lưu trữ năng lượng, vùng xác định của vật thể hoặc không gian dùng để xác định đối tượng nghiên cứu được gọi là hệ thống lưu trữ năng lượng. Nó bao gồm đầu vào và đầu ra của năng lượng và vật chất, thiết bị chuyển đổi năng lượng và lưu trữ. Hệ thống lưu trữ năng lượng thường liên quan đến nhiều nguồn năng lượng, thiết bị, vật liệu và quy trình, khiến chúng trở thành hệ thống năng lượng phức tạp, thay đổi theo thời gian và yêu cầu nhiều chỉ số để mô tả hiệu suất của chúng. Các chỉ số đánh giá thường được sử dụng bao gồm mật độ năng lượng, khả năng lưu trữ năng lượng, hiệu quả lưu trữ năng lượng, giá lưu trữ năng lượng và tác động môi trường.
Bởi vì năng lượng mà con người cần phụ thuộc rất nhiều vào thời gian- và không gian-, để sử dụng năng lượng một cách hợp lý và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, cần có một thiết bị để thu thập và lưu trữ năng lượng dư thừa tạm thời không cần thiết trong một khoảng thời gian, sau đó trích xuất để sử dụng trong thời gian có nhu cầu cao nhất hoặc vận chuyển đến các khu vực thiếu năng lượng để sử dụng sau này. Phương pháp này được gọi là lưu trữ năng lượng.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống lưu trữ năng lượng là khắc phục sự khác biệt tạm thời hoặc cục bộ giữa cung và cầu năng lượng. Những khác biệt này phát sinh trong hai tình huống: một là do sự thay đổi đột ngột về nhu cầu năng lượng, tức là các vấn đề phụ tải cao điểm. Các phương pháp lưu trữ năng lượng có thể đóng vai trò điều tiết hoặc đệm khi tốc độ thay đổi tải tăng lên.