這些系統(tǒng)同傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，應用前景更廣闊，如可大大提高效率；使用更靈活，甚至可用于汽車動力；接納可再生能源，提供可再生能源在電網中的比例，甚至還能利用工業(yè)余熱等。
帶儲熱的壓縮空氣儲能系統(tǒng)又被稱為先進絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)中空氣的壓縮過程接近絕熱過程，存在大量的壓縮熱。比如，在理想狀態(tài)下，壓縮空氣為100bar時，能夠產生650°C的高溫。該壓縮熱能被存儲在儲熱裝置中，并在釋能過程中加熱壓縮空氣，驅動透平做功。相比于燃燒燃料的傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)的儲能效率大大提高，理論上可達到70%以上；同時，由于用壓縮熱代替燃料燃燒，系統(tǒng)去除了燃燒室，實現(xiàn)了零排放的要求。該系統(tǒng)的主要缺點是，初期投資成本將增加20%~30%。
小型壓縮空氣儲能系統(tǒng)的規(guī)模一般在10MW級，它利用地上高壓容器儲存壓縮空氣，從而突破對儲氣洞穴的依賴，具有更大的靈活性。它更適合于城區(qū)的供能系統(tǒng)——分布式供能、小型電網等，用于電力需求側管理、無間斷電源等；同時也可以建于風電場等可再生能源系統(tǒng)附近，調節(jié)穩(wěn)定可再生能源電力的供應等。
微型壓縮空氣儲能系統(tǒng)的規(guī)模一般在幾千瓦到幾十千瓦級，它也是利用地上高壓容器儲存壓縮空氣，主要用于特殊領域（比如控制、通訊、軍事領域）的備用電源、偏遠孤立地區(qū)的微小型電網、以及壓縮空氣汽車動力等。國外學者研發(fā)了一種車用壓縮空氣動力系統(tǒng)，車載儲氣罐300升，可以驅動一輛1噸的汽車以50公里/小時的速度行駛96公里，基本滿足日常市內交通的需要。
液化空氣和超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)是最近才提出的新型壓縮空氣儲能系統(tǒng)。前者由中科院工程熱物理所聯(lián)合英國高瞻公司等單位共同開發(fā)研制，并獲得專利。由于液態(tài)空氣的密度遠大于氣態(tài)空氣的密度，該系統(tǒng)不需要大型儲氣室。但是，該系統(tǒng)的效率較低。為解決液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)低效率問題，中科院工程熱物理所在2009年在國際上首次提出并自主研發(fā)了超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該技術利用超臨界狀態(tài)下空氣的特殊性質，綜合了常規(guī)壓縮空氣儲能系統(tǒng)和液化空氣儲能系統(tǒng)優(yōu)點。具有儲能規(guī)模大、效率高、投資成本低、能量密度高、不需要大儲存裝置、儲能周期不受限制、適用各種類型電站、運行安全和環(huán)境友好等優(yōu)點，前景廣闊。目前1.5MW示范系統(tǒng)已開始建設。
壓縮空氣儲能和可再生能源耦合的系統(tǒng)可以將間歇式可再生能源“拼接”起來，穩(wěn)定地輸出。帶儲熱的壓縮空氣儲能系統(tǒng)可以存儲太陽能熱能，在需要時加熱壓縮空氣，然后驅動透平發(fā)電。除太陽能熱能外，電力、化工、水泥等行業(yè)的余熱廢熱均可作為外來熱源，因此，帶儲熱的壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有廣泛的應用前景。另外還可以耦合風力發(fā)電系統(tǒng)，在用電低谷，風電廠的多余電力壓縮并儲存壓縮空氣；在用電高峰，壓縮空氣燃燒并進入燃氣透平發(fā)電。采用壓縮空氣儲能—風能耦合的系統(tǒng)可將風電在電網中供電的比例提高至80%，遠高于傳統(tǒng)40%的上限。還可將生物質氣化為合成氣，替代天然氣應用到壓縮空氣系統(tǒng)中，降低壓縮空氣儲能系統(tǒng)對天然氣的依賴。
