本发明涉及能源利用技术领域，公开了一种新型冷热电联供系统及其余热回收输出优化方法，包括分布式冷热电联供系统、电价峰谷模块和能量储存模块，能量存储模块包括冷负荷存储模块和热负荷存储模块；分布式冷热电联供系统设置多层余热回收模块，经过多层余热回收模块进行余热回收后，其输出端分别与冷负荷存储模块、热负荷存储模块连接；电价峰谷模块中设置与各发电机的电力输出端连接的电源模块，电源模块中设置电价峰谷策略，电价谷时，电源模块进行快速充电，电价峰时，电源模块进行放电。余热回收输出优化方法基于改进的鲸鱼优化算法，对换热器余热回收模块进行最优输出处理，提高了余热回收效率，以及系统的整体能源利用率。