本发明提出一种耦合集热和相变储热再热膨胀的压缩空气储能系统，该压缩空气储能系统可进行压缩热回收、太阳能或工业余热集热和相变储热，系统主要包括四个模块：前端压缩空气储能‑废热存储模块、后端压缩空气利用‑预热模块、余电‑热利用与存储模块、再生能源热转换‑利用模块。相较于传统的压缩空气储能系统，解决了现有技术运行效率低、能量来源固定，调控模式单一等问题。在该发明中，系统配合低谷电、弃风电、弃光电等富裕电能或光热技术、工业余热回收技术等，能够直接进行释能过程热量补给，也可以根据需求先存储为高品位热能存储再进行实时的热量调控，有效的提高了压缩储能效率和多能互补利用效率，具备广阔的商业利用价值。