Lưu trữ năng lượng điện trường đề cập đến việc lưu trữ năng lượng điện bằng khả năng lưu trữ điện tích của tụ điện. Nhược điểm của tụ điện truyền thống là điện dung quá nhỏ nên chúng chỉ được sử dụng trong lĩnh vực công nghệ xung dòng điện yếu và điện áp cao. Sau khi siêu tụ điện ra đời, nó có thể được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng. Các siêu tụ điện, như tên gọi của nó, có điện dung siêu lớn và hằng số điện môi của các chất điện môi của chúng rất cao, có thể tạo ra các tụ điện có khối lượng nhỏ, đơn vị là farad, tăng đáng kể về độ lớn so với tụ điện thông thường.
So với cuộn dây siêu dẫn, bộ lưu trữ năng lượng điện dung có tốc độ sạc và xả nhanh hơn và không cần thiết bị đông lạnh. Điểm bất lợi là mức điện áp chịu đựng của chất điện môi tương đối thấp và điện áp chịu đựng của tụ điện làm bằng nó chỉ là vài vôn.
Các hướng nghiên cứu chính hiện nay bao gồm hai khía cạnh. Đầu tiên, với sự gia tăng liên tục của điện áp, năng lượng lưu trữ có thể tăng lên bình phương; Thứ hai, điện áp làm việc của các siêu tụ điện thường tương đối thấp, do đó trong các ứng dụng thực tế, cần nhiều tụ điện mắc nối tiếp, do đó vòng điều khiển nạp và xả của nó cần phải được tăng lên để đảm bảo rằng tất cả các tụ điện đều có được điều kiện hoạt động tối ưu.
Dựa trên những đặc điểm trên, siêu tụ điện tích trữ năng lượng sẽ được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải và năng lượng. Ví dụ, kết hợp bộ lưu trữ năng lượng siêu tụ điện và hệ thống quang điện thành bộ biến tần quang điện ghép tầng, bộ lưu trữ năng lượng siêu tụ điện không chỉ có thể làm dịu sự dao động của công suất hoạt động mà còn mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp đầu ra của bộ quang điện bằng cách xuất ra công suất phản kháng. Nó có lợi cho hoạt động ổn định của hệ thống quang điện và cải thiện độ tin cậy của nguồn cung cấp điện. Một ví dụ khác là việc áp dụng hệ thống lưu trữ năng lượng siêu tụ điện cho phía DC của hệ thống điện gió truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu và chiến lược điều khiển thích hợp có thể cải thiện khả năng chạy qua điện áp thấp của tuabin gió.