本实用新型属于热能发电技术领域，涉及一种单轴布置的深度调峰高效汽轮发电系统，包括锅炉，与锅炉连接并运行的汽轮机组，所述汽轮机组包括汽轮机高压缸，与汽轮机高压缸同轴布置的第一通道、第二通道和发电机，所述锅炉蒸汽送入汽轮机高压缸，汽轮机高压缸排气进入锅炉再热后分别送入第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道排气均与凝汽器连接，且锅炉与第二通道之间设有纯凝调节机阀门。本实用新型适用于一次再热或二次再热机组，通过设置一套高压缸，两套中压缸和低压缸，并分为主副通道，避免了复杂的主蒸汽和再热蒸汽流量分配和参数匹配问题；在低负荷工况下可以方便调节和切除，提高了低负荷工况下的热效率和供热参数的稳定性。