本发明属于机械储能技术领域，旨在解决现有技术不能实现高效、安全的大容量储能问题，具体涉及一种基于深井的复合储能系统，包括控制系统、深井、重物模块、重力升降装置、变流装置和压缩空气储能装置；重力升降装置包括支撑组件、桁架、横梁和电动发电机；横梁与桁架可移动连接；电动发电机可移动地装设于横梁；压缩空气储能装置包括用于控制深井预设腔室启闭的可移动密封装置和用于进行压缩空气势能与电能变换控制的变换装置；变换装置包括空气压缩机、膨胀机、进气管道、出气管道、进气阀和出气阀，空气压缩机通过进气管道与预设井腔连通；膨胀机通过出气管道与预设井腔连通；本发明占地极小、储能量大、造价低、安全性高。