混合储能系统（HESS），又称多模式储能系统、复合储能系统，指结合了两种或两种以上储能技术的储能系统。混合储能系统具备使用寿命长、可实现不同储能技术性能互补、能量转换效率高等优势，在不间断电源（UPS）、微电网、新能源汽车、分布式发电以及电网调频等领域应用较多。
单一储能技术包括电池储能、飞轮储能、超级电容器储能、压缩空气储能、抽水蓄能等。混合储能系统结合了不同储能技术，主要包括电池+储氢、电池+超级电容器、电池+电池以及飞轮+电池等。飞轮储能具备充电次数高、能量转换效率高、维护成本低等优势，将其与电池储能相结合能够实现优势互补。目前，我国飞轮+锂电储能技术已在新能源一次调频并网试验中获得应用，这将为混合储能系统行业发展提供有利条件。
混合储能系统适用于不间断电源（UPS）、微电网、新能源汽车、分布式发电以及电网调频等众多领域。在不间断电源（UPS）领域，混合储能系统能够提供备用电源；在分布式发电系统中，其可储存多余能量，延长发电系统使用寿命。
虽然混合储能系统应用前景广阔，但行业发展仍面临诸多挑战。一方面，混合储能系统包含多种储能设备，需协调不同设备之间的相互作用，运行难度较大；另一方面，混合储能系统设备采购、环境影响评估以及安装费用高昂，与单一储能系统相比，其前期投入成本较高。目前，运行难度大、运行成本高等因素极大制约了我国混合储能系统的大规模使用和推广。
众智科技、金湾发电、中超容新能源、物产环能、江海股份等为我国混合储能系统市场主要参与者。2023年10月，金湾发电“磷酸铁锂电池”与“超级电容器”混合储能项目已正式投运，该项目将16MW/8MWh磷酸铁锂电池以及4MW×10min超级电容器相结合，为我国南方区域首个混合储能项目。
混合储能系统在众多领域应用广泛，未来伴随国家政策支持以及技术进步，其行业发展态势将持续向好。目前，我国混合储能系统行业发展仍面临诸多问题亟待解决，其应用规模较小。预计未来一段时间，随着本土企业持续发力，我国混合储能系统项目建设进程将有所加快。