本发明的目的在于提供基于热电设备的增压发动机排气能量综合利用系统及其利用方法，内燃机进气道通过三通方式连接压气机和大气，内燃机排气道通过三通方式连接涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道，涡轮后方的换热器进气三通管道、内燃机自然排气三通管道和换热器气相进气通道以三通方式相连，换热器液相入口连接能量储存池出口，换热器液相出口通过工质泵连接能量储存池入口，能量储存池的外壁上附着热电设备，热电设备连接储能单元。本发明能实现不同工况下两进排气通道之间的切换，通过热电设备转化为电能并通过储能元件加以储存，实现通过由换热器、能量储存池、工质泵所形成的闭合回路对不同工况下内燃机尾气的余热能量进行回收。