本发明公开了一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，包括如下步骤：S1、应用大数据采集用户的电热负荷需求数据，对数据进行清洗；S2、应用K‑means聚类方式对负荷数据进行聚类分析；S3、根据聚类结果确认热电联产系统的发电技术及规模；S4、制定新型热电联产系统的运行策略；S5、计算能源指标和经济指标，选择最优的运行策略。本发明应用大数据分析方法分析用户热电负荷需求，根据用户负荷特性选择热电联产系统生产技术和储蓄设备，并根据经济指标和能源指标选择最优的运行策略，提高能源利用效率和降低成本。