本实用新型涉及制冷系统技术领域，提供一种具有维持机组的二氧化碳制冷系统，包括储液罐、制冷机组和维持机组，其中，所述储液罐与所述制冷机组循环连接，用于为所述制冷机组供液；所述维持机组与所述储液罐循环连接，用于维持所述储液罐内的压力，并用于预测所述储液罐内未来液位的变化趋势。本实用新型相比于现有二氧化碳制冷系统，能够提前估计储液罐内未来液面情况，并结合模糊自整定PID算法，可以将维持机组保持在最佳工况，有效避免储液罐内液体突然增加，而维持机组仍保持较高频率运行导致的能量浪费；同时有效避免储液罐内液体突然减少所造成的制冷系统不稳定的情况。