太陽能源的利用最終歸結(jié)為太陽能利用和太陽光利用兩個方面。太陽能發(fā)電分為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電，其中光伏發(fā)電就是利用光伏電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電不論在轉(zhuǎn)化效率、設(shè)備成本和發(fā)展前景尚都遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于光熱發(fā)電。自從實用型多晶硅的光伏電池問世以來，世界上就便開始了太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用。

目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有三個發(fā)展方向：獨立運行、并網(wǎng)型和混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。在獨立運行系統(tǒng)中，儲能單元一般是必須有的，它能將由日照時發(fā)出的剩余電能儲存起來供日照不足或沒有日照時使用。目前，國際光伏能源產(chǎn)業(yè)的需求開始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已有補充能源向替代能源過渡。國內(nèi)光伏能源系統(tǒng)仍主要是用在邊遠(yuǎn)的無電地區(qū)和城市路燈、草坪燈、庭院燈、廣告牌等獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過蓄電池組構(gòu)成的儲能系統(tǒng)，能夠熨平太陽光照強度波動導(dǎo)致的電能波動，還可以補償電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓驟降或突升，但是由于其充放電次數(shù)有限、大電流充放電時間較慢等因素，因此其使用壽命較短，成本較高。因此，在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用超級電容器組將使其并網(wǎng)發(fā)電更具有可行性。

風(fēng)力發(fā)電作為當(dāng)前發(fā)展最快的可再生能源發(fā)電技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，風(fēng)能是一種隨機變化的能源，風(fēng)速變化會導(dǎo)致風(fēng)電機組輸出功率的波動，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量會產(chǎn)生影響。

目前，風(fēng)電有功功率波動多采用直接調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機運行狀態(tài)的方法來平緩其輸出功率，但是該方法的功率調(diào)節(jié)能力有限；無功功率波動通常采用并聯(lián)靜止無功補償裝置進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，但無功補償裝置無法平抑有功功率波動。通過附加儲能設(shè)備，既可以調(diào)節(jié)無功功率、穩(wěn)定風(fēng)電場母線電壓，又能在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)有功功率。而風(fēng)力發(fā)電研究表明位于0.01Hz-1Hz的波動功率對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響最大，平抑該頻段的風(fēng)電波動對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響最大，平抑該頻段風(fēng)電波動采用較短時間的能量儲存就可以達(dá)到目的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)短時能量存儲的小容量儲能設(shè)備對風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用價值很高。超級電容器因其具有數(shù)萬次以上的充放電循環(huán)壽命、大電流充放電特性，能夠適應(yīng)風(fēng)能的大電流波動，它能在白天陽光充足或風(fēng)力強勁的條件下吸收能量，在夜晚或風(fēng)力較弱時放電，從而能夠熨平風(fēng)電的波動，實現(xiàn)更有效的并網(wǎng)。

在新能源汽車領(lǐng)域，超級電容器可與二次電池配合使用，實現(xiàn)儲能并保護(hù)電池的作用。通常超級電容器與鋰離子電池配合使用，二者完美結(jié)合形成了性能穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的動力汽車電源，可用于混合動力汽車及純電動汽車。鋰離子電池解決的是汽車充電儲能和為汽車提供持久動力的問題，超級電容器的使命則是為汽車啟動、加速時提供大功率輔助動力，在汽車制動或怠速運行時收集并儲存能量。超級電容器在汽車減速、下坡、剎車時可快速回收并存儲能量，將汽車在運行時產(chǎn)生的多余的不規(guī)則的動力安全轉(zhuǎn)化為電池的充電能源，保護(hù)電池的安全穩(wěn)定運行；啟動或加速時，先由電池將能量轉(zhuǎn)移入超級電容器，超級電容器可在短時間內(nèi)提供所需的峰值能量。