本发明涉及一种基于二氧化碳相变稳压的压缩空气储能系统，包括：压缩空气储罐，所述压缩空气储罐内一端盛放压缩空气，另一端盛放二氧化碳，所述压缩空气储罐内部设置有密封隔膜或密封袋用于隔开二氧化碳和压缩空气；二氧化碳储罐，其与压缩空气储罐连通；空气压缩系统，利用电能将空气压缩，完成电能到空气压力能的转换；空气膨胀系统，利用高压空气膨胀做功，完成空气压力能到机械能的转换。本发明有效解决了系统密封问题，同时使压缩空气储能系统按恒压工况工作，可以极大得提高压缩空气储能系统的效率。