本发明公开了一种集成多能级储热罐的燃煤热电联产系统及其运行方法，属于燃煤发电领域。该系统包括汽轮机发电系统、热网水加热系统、储罐蓄热系统和放热系统；本发明根据热电联产系统的能级特点，配置高温、中温和低温储热罐，其中高温和中温储热罐构成高温储热单元，主要用于生产主蒸汽和再热蒸汽，而中温和低温储热罐构成中温储热单元，主要用于集中供热。本发明较传统储罐系统，通过利用中温储罐介质的过裕热量对低温储罐介质进行加热，使能源利用更加充分。同时，梯级储、放热系统的加入可显著改善储罐系统的输入、输出能级特性，使其利用热电联产梯级供能的优势，提高循环效率。该系统还可实现热电解耦，大幅度提升热电联产系统的供热能力和灵活性。