본 발명은 원자력 부하대응 발전 시스템에 관한 것으로, 원자력 발전소의 2차 계통과 열적 결합 방식을 통해 연계되어, 상기 2차 계통에서 분기되는 잉여 에너지를 열에너지로 변환하고, 상기 변환된 열에너지를 저장하는 열에너지 저장 시스템; 및 상기 원자력 발전소의 2차 계통과 기계적 결합 방식을 통해 연계되어, 상기 2차 계통에서 분기되는 잉여 에너지를 이산화탄소 압축 에너지로 변환하여 저장하고, 상기 이산화탄소 압축 에너지와 상기 열에너지를 기반으로 부하 대응 전력을 생산하는 이산화탄소 압축 저장 시스템을 포함한다.