本实用新型公开了一种采用梯级储热的燃煤机组深度调峰系统，包括依次连接的汽轮机、发电机、凝汽器和加热器；还包括相变储热装置和水储热装置；所述相变储热装置的第一端与所述汽轮机和所述加热器连接；所述相变储热装置的第二端与所述水储热装置的第一端连通，所述水储热装置的第二端与所述凝汽器以及所述加热器连接。本实用新型所提供的采用梯级储热的燃煤机组深度调峰系统，利用所述汽轮机耦合“相变储热+水储热”技术，实现大规模热量的梯级储存与释放，具有调峰幅度大、度电成本低、能量转化率高特点，同时避免锅炉低负荷运行时出现一系列性能恶化现象。