燃煤机组与大规模储能系统协调运行能够有效提高电力系统的灵活性，平滑可再生能源电力输出。提出一种与燃煤机组耦合的气液互转二氧化碳储能系统，利用燃煤机组凝结水和给水回收压缩热，通过疏水预热透平入口CO_2，实现了储/释能过程的热力解耦，无需配备储热装置。基于耦合系统数学模型，优化设计了系统耦合方案，并与独立CO_2储能系统进行了性能对比分析。结果表明：压缩热梯级回收将末级间冷器(火用)效率从73.3%提升至89.6%，疏水梯级预热代替抽汽预热使一级预热器(火用)效率从53.1%提升至89.7%；在最佳耦合方案下，系统电-电效率相比于独立系统从63.6%提高至76.8%，度电成本从0.13美元/(kW·h)降低至0.093美元/(kW·h)，往返效率略降至63.2%；叶轮机械与换热器是系统总(火用)损和投资成本的主要来源，是提升系统热力性能和经济性的关键部件；提升释能功率至90MW后，系统度电成本降低至0.089美元/(kW·h)，机组调峰范围扩大至86.4%～107.6%。