本发明提供一种用于压缩空气储能发电系统的空气透平系统及启动方法，该系统依次为盐穴出口快关阀、整定阀、气水换热器、第一油气换热器、第二油气换热器、高压进气阀、高压调节阀、空气透平高压缸、第三油气换热器、第四油气换热器、低压进气阀、低压调节阀、空气透平低压缸和出口消音器。该方法包括温态启动方式和冷态启动方式；透平启动方式为空气透平高压缸单独启动，机组冲转前将低压进气阀、低压调节阀全开，并保持启动过程全过程开启，不参与调节，运行方式为定压运行。启动方法以满足温态启动快速、高效、可靠的性能需求为主，进而保证冷态启动可靠性，具备10min以下短时调相运行能力。