本发明公开了一种耦合二氧化碳捕集与利用的调峰发电系统与方法。本发明采用的技术方案为：包括燃煤发电装置、二氧化碳捕集装置、二氧化碳压缩装置、水电解装置、甲醇合成装置和甲醇发电装置，在电网低负荷时，提高二氧化碳捕集与压缩装置的运行水平以消纳燃煤机组富余的发电功率，进一步地可利用富余的电能将捕获的二氧化碳转化为甲醇实现化学储能；在电网高负荷时，降低二氧化碳捕集与压缩装置的运行水平以提高燃煤机组上网功率，进一步地可将低谷期存储的甲醇送入内燃机中燃烧发电，提高燃煤机组的顶峰能力。本发明在为燃煤机组提供深度调峰能力、增强电网对新能源消纳水平的同时，可降低燃煤机组发电的碳排放水平，丰富了二氧化碳的利用渠道。