本发明公开了一种耦合背压机和斜温层储热罐的直接空冷热电联产系统及运行方法。本发明耦合了背压机及斜温层储热罐，供热抽汽先经过背压机做功再用于采暖供热或者存储在斜温层储热罐中，通过优化热网回水加热流程，合理利用低压汽轮机排汽余热，符合能量梯级利用的原则，能级匹配，可以利用较低品质的蒸汽满足采暖供热的需求，提高机组的能源利用率，并降低厂用电率。通过供热‑储热‑放热多个过程的耦合增加了机组的调峰调频能力，在满足供热需求的同时，提升机组的运行灵活性。