本发明提供一种压缩空气储能系统及其运行方法，系统包括：第一压缩机构；第一膨胀机构；第一填充床，包括高温气体入口、高温气体出口、低温气体入口、低温气体出口，第一填充床内填充有储/放热介质，储/放热介质用于吸收来自高温气体入口的高温气体的高温热量进行储存或与来自低温气体入口的低温气体换热释放储存的热量，高温气体入口与第一压缩机构的出口连通，高温气体出口与第一膨胀机构的入口连通；第一流体储罐；第二流体储罐；储气装置；第一换热器，第一接口与低温气体出口和低温气体入口连通，第二接口与第一流体储罐连通，第三接口与第二流体储罐连通，第四接口与储气装置连通。本发明拓宽了储能温度范围，热能密度高，热损失小。