液态空气储能系统的原理是利用价格低廉的谷电，吸收环境中的空气，然后将其冷却直至其成为液体，然后存储与低温达-196摄氏度的储藏罐中。用电高峰时再从罐中释放液态空气并升压升温，推动汽轮机发电。从而实现谷电峰用。
具体操作步骤：
1）液化过程。电网夜间富余的电能驱动液化空气装置，使环境中的空气先洁净再压缩，然后通入到换热器中与气液分离器返回的冷空气和蓄冷装置中的冷空气进行换热冷却。被冷却的冷空气依次通过膨胀机和节流阀，降温降压，一部分被冷凝为液体，一部分仍为气体，最后在气液分离器中被分离。从气液分离器上端口出来的冷空气返回到换热器中冷却被压缩机压缩后的空气。
2）能量存储过程。经气液分离器分离后的液态空气从气液分离器下端口流到液化空气储罐中储存，液化过程中消耗的大部分电能被转化成了液态空气的冷能。
3）电力恢复过程。低温储罐中液态空气被引出，经低温泵加压后送入气化换热器中吸热气化。被气化的空气再通入热交换器中，被进一步加热升温、升压。从热交换器中出来的高压气体通到透平中做功，透平与发电机相连，带动发电机旋转发电。 从透平里出来的高温空气依次经过热交换器和气化换热器被冷却，然后流到蓄冷装置中与换热器里被压缩机压缩后的空气换热。因为液态空气的沸点比较低，所以在电力恢复过程中供应给热交换器里低温空气的热量可以是来自于液化过程中的废热或外部环境的热量。