本发明涉及一种高效压缩空气储能发电系统，包括多个互不相通的储气罐、管道、压力控制阀、压力控制系统、气动马达及发电机；所述的气动马达设置有与储气罐数量一样的进气口，气动马达转轴上设置有与进气口数量一样的对应叶片，气动马达的每个进气口用管道与对应的一个储气罐出气口连接，气动马达进气口与储气罐出气口之间设置有压力控制阀，气动马达与发电机连接；所述的压力控制系统分别控制每个压力控制阀，调节控制每个储气罐的出气口压力。所述的高效压缩空气储能发电系统，既能保证发电机的稳定工作，又能提高压缩空气储能方式的能效转换效率。