本发明提供一种压缩空气储能排气综合利用系统和方法，涉及能源设备技术领域。系统中，压缩机、冷却器、储气库、回热器和膨胀机依次连通，膨胀机与发电机连接，膨胀机用于膨胀储气库内压缩空气做功并推动发电机输出电力；第一储气罐与膨胀机连通，第一储气罐用于存储膨胀机排出的尾气；第一储气罐、第一变压吸附塔和第二储气罐依次连通，第一变压吸附塔用于从第一储气罐的尾气中分离出氧气、并将氧气存储于第二储气罐中；第一储气罐、第二变压吸附塔和第三储气罐依次连通，第二变压吸附塔用于从第一储气罐的尾气中分离出氮气、并将氮气存储于第三储气罐中。该系统和方法不仅能够输出电力，还能够利用压缩空气膨胀做功后排出的尾气制取氧气和氮气。