斜温层储能系统是斜温层储能技术的核心装备，主要包括斜温层储罐、布水系统（布水器）、排水系统、自动控制系统等。斜温层储能系统可实现热能的存储与释放，工作原理是依据不同温度储能介质分层原理，在蓄热过程中，热储能介质从上部区域进入斜温层储罐内，冷储能介质从斜温层储罐底部排出，在放热过程中，操作则相反。
　　斜温层储能系统核心设备为斜温层储罐，斜温层储罐可分为常压储罐、带压储罐两大类。斜温层是斜温层储罐的核心指标，而布水器是形成稳定斜温层的关键设备。布水器内含有导流、均流板，通过流速控制、温度调节等方式，控制斜温层的厚度，进而影响着斜温层储罐的储能能力。
　　斜温层储能系统适用范围广泛，包括可再生能源消纳、火电机组深度调峰、综合智慧能源、清洁供暖、热电联产、光热电、谷电储热等场景。目前斜温层储能技术已入选了《国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐目录（2024年版）》，斜温层储能系统作为斜温层储能技术关键装备，应用空间广阔。
　　斜温层储能系统实际应用案例有大唐辽源发电厂灵活性调峰改造储热罐项目、华能丹东电厂热电解耦改造储热罐项目、国家电投集团霍林河坑口发电厂储热调峰项目等，其中大唐辽源储热罐是国内首台有效容积达2.6万立方米的大型斜温层储罐，填补了国内大型斜温层储热罐应用空白。
　　我国斜温层储能系统相关企业有国家电投中央研究院、哈尔滨汽轮机厂、上海中如集团等。哈尔滨汽轮机厂可提供斜温层储能全系统解决方案，在斜温层储罐设计到安装各个环节，具有高度的自主化、国产化、标准化特点。哈尔滨汽轮机厂为大唐辽源电厂设计制造的大型斜温层储热罐，实测斜温层厚度0.8m，达到国际先进水平。
   目前我国已实现斜温层储能系统自主化设计和生产，部分技术指标达国际先进水平。斜温层储能系统的建设和运行成本较低，在能源存储领域具有广阔应用空间，在双碳背景下，我国可再生能源发电装机量持续增长，斜温层储能系统市场规模将随之扩大。