本发明涉及一种高温熔盐储热耦合燃气发电调峰系统及运行方法，包括燃气轮发电机组、烟气换热装置、熔盐储热换热装置、汽轮机发电机组和循环水路；熔盐储热换热装置包括低温熔盐储罐、低温熔盐泵、高温熔盐储罐、高温熔盐泵和熔盐蒸汽换热机构；燃气轮发电机组烟气出口与烟气换热装置烟气进口连通，低温熔盐储罐、烟气换热装置、高温熔盐储罐和熔盐蒸汽换热机构依次连通构成循环储热换热回路，汽轮机发电机组、熔盐蒸汽换热机构和循环水路依次连通构成蒸汽循环发电回路；低温熔盐储罐的熔盐进口和熔盐出口设置有低温熔盐旁路管，高温熔盐储罐的熔盐进口和高温熔盐泵的熔盐出口设置有高温熔盐旁路管；此系统可以进行深度调峰，调峰能力更高。