本发明提供一种光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统及运行方法，所述光伏直驱直膨式PVT双源热泵装置系统包括直膨式PVT集热/蒸发装置、风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀；所述直膨式PVT集热/蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第一热泵工质回路；所述风冷式蒸发装置、气液分离装置、直流变频压缩机、冷凝装置和电子膨胀阀串联形成第二热泵工质回路；通过辐照仪、电流电压监测模块与温度、压力传感器测控热泵工质回路通断、压缩机的转速与电子膨胀阀的开度，实现了高效热电联产，无需外部电能输入，可稳定输出热水，满足用户日常热水需求。