本发明公开了一种海上碟式太阳能光热储能系统，包括位于海上平台的碟式太阳能光热发电模块和部分位于海底的压缩空气储能模块，碟式太阳能光热发电模块包括碟状抛物面反射镜、吸热器、第一换热器、斯特林发动机和第一发电机；压缩空气储能模块包括压气机，储热器、储气罐和第二换热器；将碟式太阳能光热发电模块和压缩空气储能模块结合，将太阳能光热剩余热量以高压空气压力能的形式储存，在光照不足或夜晚时，利用压缩空气储能模块发电，实现电能的平稳输出，解决了新能源发电随机性、间歇性、波动性的问题，有效的扩展了太阳能光热发电应用场景。