压缩空气储能是在燃气轮机技术基础上发展起来的储能技术，是机械储能技术之一，也是现今大规模储能技术研发的热点之一。压缩空气储能时长为4～10个小时。
压缩空气储能经历了从补燃式压缩空气储能向非补燃式压缩空气储能的演变。早期的压缩空气储能电站采用补燃式压缩空气储能技术，储能过程中产生的热量没有被回收利用，需燃烧大量化石燃料辅助发电，因而产生碳排放且能量利用率低。非补燃压缩空气储能采用回热技术，利用压缩空气产生的热量辅助发电，没有碳排放，目前已应用于多个压缩空气储能项目。
压缩空气储能的储气场所可以提供巨大的体积来容纳压缩空气，实现大容量储能。压缩空气储能系统设计灵活，可通过设计储气库容量和发电机功率调节发电时长，能够连续数小时至数天释放能量，实现长时大规模储能。此外，压缩空气储能储气方式较多，选址灵活多样。系统使用寿命达30年，具有较长的服役周期。由于储能介质为空气，压缩空气储能不存在燃烧或爆炸的风险，安全性能整体优于锂离子电池。
压缩空气储能的工作原理是利用用电低谷期的电能通过压缩机压缩空气，把电能转换成空气压力能和一部分热能储存到储气库中，实现能量的存储；在用电高峰期，从储气库中释放出的高压空气经加热升温后通过膨胀机做功，转化为机械能，进而带动发电机发电，实现能量的释放。
建造压缩空气储能系统需要特殊的地理空间作为大型储气室，比如地下盐穴。盐穴是地下盐层中的洞穴，通过注水控制岩盐溶解而形成，一般位于地下800～1000米，整个盐穴的高度达到100多米，容积可达数十万立方米。盐穴四周都是氯化钠晶体，可以承受十几兆帕至20兆帕的压强。我国盐穴资源主要分布在山东、江苏、安徽、湖北、陕西等地。
为了找到适合建造储能电站的盐穴，工作人员在前期需进行详细的勘察和评估，一方面空间要足够大，气密性和岩壁强度要高；另一方面，盐穴的渗漏性也要得到严格控制，以防止储存能量的损失和地下水污染。
2022年，国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，将百兆瓦级压缩空气储能技术列入“十四五”时期新型储能核心技术装备攻关重点方向之一。近年来，随着技术的不断进步，国内一批先进的压缩空气储能技术得到了快速发展，实现了不同容量等级系统的工程示范，压缩空气储能正从试验示范逐步向规模化应用过渡。
我国压缩空气储能技术科研成果和工程应用已走在世界前列。当前，国内已有多个百兆瓦级压缩空气储能工程开工建设，正在规划的压缩空气储能规模不断增大，设计效率不断提升，由50%提升至70%甚至更高。我国30万千瓦级压缩空气储能关键装备取得突破，已研制出自主可控的空气压缩机、膨胀机、高效储换热装备等核心技术装备，压缩空气储能逐步迈入规模化工程应用阶段。
2024年1月，国家能源局公布了一批新型储能示范项目，包括11项压缩空气储能项目，其中，湖北应城30万千瓦压缩空气储能示范电站于2025年1月全容量并网发电，创下单机功率、储能规模和转换效率三项世界纪录。目前，世界上单机功率最大、总容量最大、综合效率最高的压缩空气储能电站——江苏金坛盐穴压缩空气储能发电二期项目正在建设中。
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