作为目前世界上最大的碳排放国,能源结构的调整是我国实现减碳战略目标的重要途径。其中,我国风电发展迅猛,2011年底,装机容量为45GW,居世界第一位,但风电因稳定性较差往往并网困难,现在出现了大量的风电弃电现象,必须采用大规模蓄能技术才能解决这一问题。各种大规模蓄能技术中,压缩空气蓄能系统由于具有负荷范围大、运行稳定、经济性好等优点而得到广泛关注。本文首先通过分析压缩空气蓄能系统与燃气轮机系统的区别与联系,忽略次要因素,认清了压缩空气蓄能系统热力循环的本质——分时工作的燃气轮机循环。其次,运用气体动力循环理论对压缩空气蓄能系统的热力循环进行热力学分析,从理想循环的分析中寻找压缩空气蓄能系统提高热力性能的手段,即采用间冷-再热-回热的复杂循环方式,又结合实际工程约束条件,对压缩空气蓄能系统实际循环进行简化分析,并对简化模型进行实际修正,从而为压缩空气蓄能系统的优化设计提供了理论依据。然后,基于能的“品位对口、梯级利用”原则,结合理论分析的优化方向,设计了复杂循环的压缩空气蓄能发电系统。通过运用Aspen Plus商业软件对其进行流程模拟,并对系统进行性能评价,结果显示该系统比典型CAES电站拥有更高经济性能。最后,结合新能源领域普遍关注的国际温室气体减排交易机制——清洁发展机制,对风电与压缩空气蓄能互补发电系统进行了温室气体减排的估算以及减排收益的分析,为我国新能源的更大规模利用以及低碳经济的可持续发展方式提供新思路和新途径。