本发明提供了一种太阳能用于污水处理厂的综合能源利用系统及方法，其中系统包括：光伏系统、光热系统、用电单元和用热单元；所述光热系统与用热单元连接；所述用热单元包括污水厌氧处理装置和用热子单元；所述污水厌氧处理装置通过管线依次连接沼气集气装置和沼气微燃机，沼气微燃机和/或光伏系统连接用电单元；所述沼气集气装置为沼气储气柜；所述用电单元包括厂区用电系统和充电装置。本发明所述太阳能用于污水处理厂的综合能源利用系统，充分利用污水处理厂厌氧池等占地面积，建设光伏系统和光热系统，其中光伏系统可为厂区用电系统等用电单元提供电力，光热系统可对污水厌氧处理装置等用热单元提供热能。