本发明属于新能源开发应用领域，具体涉及一种太阳能-地源热泵耦合式沼气池供暖系统及其运行控制方法，根据太阳能集热器所能制备热水的温度梯度，结合热泵机组COP与蒸发器进水温度的关系曲线，将太阳能-地源热泵耦合式沼气池供暖系统划分为太阳能直接供暖、太阳能-地源热泵串联供暖、太阳能热泵供暖、地源热泵单独供暖、太阳能地下蓄热等五种运行模式。本发明充分的利用低品位的太阳能和地热能，显著的提高了热泵机组及系统的制热效率，能够长期高效稳定的为沼气发酵池供暖，具有长期的经济和环境效益。