本发明属于大容量工业储能领域，特别涉及一种大容量压缩空气储能高效发电系统。发电电动机通过离合器分别与多级压气机以及高压透平、中低压透同轴连接，各级压气机之间连接间冷器，最末级压气机与冷却器连接，冷却器的空气管道与储气室连接，间冷器和冷却器的热流管道与蓄热器的热流侧连接；储气室分别与蓄热器空气侧及回热器空气侧的入口连接，蓄热器空气侧及回热器空气侧依次与燃烧器、高压透平连接；高压透平和中低压透平之间连接再热器，中低压透平的出口与回热器的烟气侧连接。该系统可大规模吸纳可再生能源产生的不稳定电力负荷，也可吸纳电网负荷低谷时的富余电力，并将储存的能量在用电高峰时释放出来，以满足电网调峰的需求。