壓縮空氣儲能是在燃氣輪機技術基礎上發展起來的儲能技術，是機械儲能技術之一，也是現今大規模儲能技術研發的熱點之一。壓縮空氣儲能時長為4～10個小時。

壓縮空氣儲能經歷了從補燃式壓縮空氣儲能向非補燃式壓縮空氣儲能的演變。早期的壓縮空氣儲能電站采用補燃式壓縮空氣儲能技術，儲能過程中產生的熱量沒有被回收利用，需燃燒大量化石燃料輔助發電，因而產生碳排放且能量利用率低。非補燃壓縮空氣儲能采用回熱技術，利用壓縮空氣產生的熱量輔助發電，沒有碳排放，目前已應用于多個壓縮空氣儲能項目。

壓縮空氣儲能的儲氣場所可以提供巨大的體積來容納壓縮空氣，實現大容量儲能。壓縮空氣儲能系統設計靈活，可通過設計儲氣庫容量和發電機功率調節發電時長，能夠連續數小時至數天釋放能量，實現長時大規模儲能。此外，壓縮空氣儲能儲氣方式較多，選址靈活多樣。系統使用壽命達30年，具有較長的服役周期。由于儲能介質為空氣，壓縮空氣儲能不存在燃燒或爆炸的風險，安全性能整體優于鋰離子電池。

壓縮空氣儲能的工作原理是利用用電低谷期的電能通過壓縮機壓縮空氣，把電能轉換成空氣壓力能和一部分熱能儲存到儲氣庫中，實現能量的存儲；在用電高峰期，從儲氣庫中釋放出的高壓空氣經加熱升溫后通過膨脹機做功，轉化為機械能，進而帶動發電機發電，實現能量的釋放。

建造壓縮空氣儲能系統需要特殊的地理空間作為大型儲氣室，比如地下鹽穴。鹽穴是地下鹽層中的洞穴，通過注水控制巖鹽溶解而形成，一般位于地下800～1000米，整個鹽穴的高度達到100多米，容積可達數十萬立方米。鹽穴四周都是氯化鈉晶體，可以承受十幾兆帕至20兆帕的壓強。我國鹽穴資源主要分布在山東、江蘇、安徽、湖北、陜西等地。

為了找到適合建造儲能電站的鹽穴，工作人員在前期需進行詳細的勘察和評估，一方面空間要足夠大，氣密性和巖壁強度要高；另一方面，鹽穴的滲漏性也要得到嚴格控制，以防止儲存能量的損失和地下水污染。

2022年，國家發展改革委、國家能源局印發《“十四五”新型儲能發展實施方案》，將百兆瓦級壓縮空氣儲能技術列入“十四五”時期新型儲能核心技術裝備攻關重點方向之一。近年來，隨著技術的不斷進步，國內一批先進的壓縮空氣儲能技術得到了快速發展，實現了不同容量等級系統的工程示范，壓縮空氣儲能正從試驗示范逐步向規模化應用過渡。

我國壓縮空氣儲能技術科研成果和工程應用已走在世界前列。當前，國內已有多個百兆瓦級壓縮空氣儲能工程開工建設，正在規劃的壓縮空氣儲能規模不斷增大，設計效率不斷提升，由50%提升至70%甚至更高。我國30萬千瓦級壓縮空氣儲能關鍵裝備取得突破，已研制出自主可控的空氣壓縮機、膨脹機、高效儲換熱裝備等核心技術裝備，壓縮空氣儲能逐步邁入規模化工程應用階段。

2024年1月，國家能源局公布了一批新型儲能示范項目，包括11項壓縮空氣儲能項目，其中，湖北應城30萬千瓦壓縮空氣儲能示范電站于2025年1月全容量并網發電，創下單機功率、儲能規模和轉換效率三項世界紀錄。目前，世界上單機功率最大、總容量最大、綜合效率最高的壓縮空氣儲能電站——江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能發電二期項目正在建設中。