本发明公开了一种热泵超临界空气储能系统，它涉及能量储存技术，它采用电站低谷(低价)电将空气压缩至高压状态，并利用存储的冷能和热泵循环得到的低温冷能将高压空气冷却至低温态(同时存储热泵循环制得的热能)，减压后得到液态空气；在用电高峰，高压液态空气经过低温泵增压后进入蓄冷器，吸热至常温高压状态，同时存储冷能，并进一步吸收已存储的热能(包括空气压缩热和热泵循环制热)后通过膨胀机驱动发电机发电。本发明的热泵超临界空气储能系统具有能量密度高、效率高、灵活性强、适用于电网调峰和各种可再生能源电站、不产生温室气体等优点。