本实用新型公开了一种空气膨胀发电系统，包括压缩机、空气供应装置、换热器、一次膨胀机和二次膨胀机，空气供应装置与压缩机的进气口相连接，压缩机的出气口与换热器的管程相连，换热器的管程与一次膨胀机的入口相连，一次膨胀机上设有一次膨胀发电机，一次膨胀机的出口与换热器的壳程相连，换热器的壳程与二次膨胀机的入口相连，二次膨胀机的出口与压缩机的进气口相连，本实用新型发电原理、结构简单，电量输出可观，发电时可降低大气温度，而且，也可作为冷源输出，可供给空气分离、冷冻、工厂设备冷却以及代替夏季空调系统，在发电的同时，具有节能效果，由于结构简单，可以作为大型交通工具的动力输出。