本发明涉及一种回热式绿色氢氨储能系统，包括电解水制氢子系统、深冷空分子系统、合成氨子系统和热回收子系统，电解水制氢子系统的氢气输出端与合成氨子系统的输入端相连接；深冷空分子系统的氮气输出端与合成氨子系统的输入端相连接，合成氨子系统离出未反应的氢气和氮气输送至热回收子系统，热回收子系统的氢气端与合成氨子系统的输入端相连接，热回收子系统的公用工程水输出端与电解水制氢子系统和合成氨子系统的热量输入端相连接。利用不同子系统之间冷、热能，可回收不同部件之间冷、热能并运送至需要相应能量的部件进行能量梯级利用，用于高效率的输出氨气、氧气，并存储能量，解决绿色氢氨系统高耗能、热污染和冷、热能利用效率低的问题。