Penelitian ini dilatarbelakangi oleh tingginya ketergantungan sistem kelistrikan Bali terhadap pembangkit berbahan bakar minyak, perbedaan daya mampu pasok yang signifikan antara siang hari dan malam hari, serta rendahnya pemanfaatan energi terbarukan yang bersifat intermiten. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis variabilitas keluaran PLTS Kubu dan menentukan kapasitas optimal Battery Energy Storage System (BESS) guna mendukung Energy Shifting serta meningkatkan efisiensi dan fleksibilitas sistem. Metode yang digunakan adalah quantile-based scenario untuk membentuk skenario probabilistik yang diintegrasikan ke dalam model stochastic optimization dengan fungsi tujuan memaksimalkan penghematan biaya operasi. Selain itu, penelitian ini juga menggunakan pendekatan Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM) untuk menganalisis hubungan antar variabel dalam sistem. Hasil menunjukkan bahwa metode yang digunakan mampu menghasilkan kapasitas BESS yang lebih representatif dan robust, serta efektif menurunkan operasi pembangkit berbahan bakar minyak melalui pemanfaatan energi surya pada malam hari. Kebaruan penelitian terletak pada integrasi data realisasi PLTS dengan pendekatan skenario dalam optimasi stokastik serta penguatan analisis melalui pendekatan statistik. Implikasinya, BESS berpotensi meningkatkan fleksibilitas dan mendukung transisi energi berkelanjutan di sistem Bali.