本发明公开了一种基于多要素三层次的综合能源系统规划优化方法，包括以下步骤：首先基于能量枢纽模型对综合能源系统进行初步规划、能流分析，建立综合能源系统规划优化模型；然后基于多目标粒子群算法对规划优化模型进行求解，得到帕托列最优解集，根据最优解集形成待选规划方案集；最后根据工程需求建立综合评价指标体系，采用层次分析法‑反熵权法对优选规划方案集进行评价打分，得到最优规划方案。本发明是对综合能源系统进行三层规划与优化求解，通过设定多优化目标与多评价指标满足多要素需求，从而设计出综合能源系统最优规划方案。