CAES工作原理：在低电力需求期间（非高峰期），环境空气通过压缩机压缩到一个或多个储存库中，并且能量以高压压缩空气的形式储存在储层中（一个或多个）; 在高电力需求期间（高峰期），储存的压缩空气被化石燃料燃烧或其他方法产生的热能加热，然后压缩空气（或后燃气体）中的能量由涡轮机、膨胀机捕获以发电。 CAES具有显着的优点，如大规模，低成本，长寿命和既定的操作经验。整个过程如下面的动画所示。
除泵送水力发电储能外，CAES是另一种商业化电能储存技术，可通过一个单元提供超过100兆瓦的输出功率。CAES设备的示意图如下图所示。世界上第一座公用事业规模的CAES工厂是1978年在德国安装的Huntorf发电厂。它使用两个盐丘作为储存洞穴，每天运行8小时压缩空气充电和2小时运行额定功率290兆瓦。该工厂主要为核电机组提供黑启动电源，以及为当地电力系统提供备用电源，并提供额外电力以填补发电和需求之间的空白。另一家商用CAES工厂是110兆瓦的McIntosh工厂，于1991年在美国麦金托什开始运营。可在全功率下运行长达26小时。压缩空气储存在盐洞中。操作换热器以再利用废热能。与Huntorf工厂相比，将燃料消耗降低了22-25%，并将循环效率从~42%提高到~54%。这两个CAES工厂一直表现出良好的性能，启动和运行可靠性为91.2-99.5%。
CAES系统可以构建为具有从小到大的容量; CAES技术可以提供适中的响应速度和良好的部分负载性能。大型CAES设备的实际场景涉及负载转移，调峰以及频率和电压控制的电网应用。CAES可以与间歇性可再生能源应用，尤其是风力发电，平滑功率输出，这引起了学术研究人员和工业界的广泛关注。 实施大型CAES工厂的主要障碍是确定适当的地理位置，这将决定工厂的主要投资成本。 与PHS和电池技术相比，相对较低的往返效率是CAES的另一个障碍。
目前，新开发的高级绝热CAES（AA-CAES）正引起人们的关注。 AA-CAES技术通常与热能存储子系统集成，该子系统在扩展模式中不涉及燃料燃烧。一个AA-CAES示范工厂– ADELE –正处于开发阶段，但由于在德国萨克森 - 安哈尔特等待当地政府的市场政策，目前暂停。该工厂的存储容量为360兆瓦时，电力输出为90兆瓦，目标是循环效率约为70％。由于其压缩模式将由风能提供动力，因此ADELE工厂在整个循环中不会排放CO2。 2007年，Luminant和Shell-Wind Energy提出了涉及德克萨斯州CAES的风电场项目，旨在评估将CAES设施与风电场相结合的潜力;经过漫长的等待，2013年该项目正在进行中，目前正在设置317兆瓦的CAES。 Gaelectric Ltd.目前正在寻找在北爱尔兰和英格兰建设大型CAES工厂的工厂。
除了绝热CAES外，美国LightSail能源有限公司正在开发通过使用可逆往复活塞机，完成整个CAES操作接近理想等温过程的技术。
最近，除了使用盐洞，研究人员还试图研究其他地质结构用于地下CAES技术。在日本一个废弃的矿井中的一个2兆瓦的现场试验使用了一条混凝土衬砌的隧道。 由电力研究所和其他人制造的测试设施利用了具有水补偿的硬岩洞穴。 意大利的Enel在Sesta运营了一座25兆瓦的多孔岩石CAES设施，该测试由于地热问题而停止。
地上小规模CAES最近经历了快速发展。它可以用作工业应用电池的替代品，例如不间断电源（UPS）和备用电源系统。由英国Flowbattery（以前称为Pnu Power）开发的压缩空气电池系统最近成功商业化。 它使用来自气缸的预先准备的压缩空气来驱动涡旋式膨胀机和发电机的组合以产生电力。 此外，华威大学已经研究了风力涡轮机和具有小规模CAES的涡旋膨胀机的直接机械耦合的可行性。
目前的CAES项目
- LARNE - Gaelectric 330MW CAES项目(链接)(视频)。 先进的储能项目部署CAES技术。 该设施将产生高达330兆瓦的电力，最长可达6小时。 在压缩循环期间，它将产生高达200兆瓦的需求。 该项目涉及在盐矿床内建造两个储存洞穴，这是北爱尔兰东部安特里姆沿海地区的特征。 这些洞穴将位于地下1400米以下的深处。 该设施将具有高响应性，并能够为系统运营商提供一系列工具来管理输电网。
- 中国科学院(链接)：3个项目分别产生：1.5,10和100MW，基于气缸存储和热回收，效率为65-70％。
- ADELE – RWE GE –第一个绝热200MW CAES项目(PDF)(视频)。第一个绝热CAES项目;压缩过程中出现的热量也会被储存，然后在空气膨胀时返回空气中。施工将于2013年在德国萨克森 - 安哈尔特的Staßfurt市开始（ADELE代表德国电力供应的绝热压缩空气储能的首字母缩写）。该项目是RWE，通用电气，Zueblin和德国航空航天中心的共同努力。德国联邦经济部也在提供国家资助。项目成员将共计贡献10亿欧元的金额。
- Pollegio-Loderio隧道ALACAES示范工厂0.5MW(链接)。一个示范工厂，用于测试新型先进的绝热压缩空气储能概念。瑞士阿尔卑斯山的废弃隧道被用作储气洞穴，岩石的填充床热能储存用于储存压缩过程中产生的热量。热能存储器放置在压力洞穴内。项目建设于2016年4月结束。该项目于2016年4月至2016年6月的调试阶段运行。2016年6月，该工厂将全面投入运营。
