本发明公开了一种水泥工业综合能源系统多阶段规划方法，包括如下步骤：(1)面向水泥工业电、热、冷、氢多能流负荷需求，建立水泥工业综合能源系统设备模型；(2)针对水泥工业综合能源系统回转窑筒体表面余热和熟料冷却降温烟气余热，建立低温余热回收发电模型，并面向石灰煅烧、热电联产机组和锅炉运行过程中的碳排放建立碳捕集模型，以及燃料替代的热电联产机组和燃烧锅炉的富氧燃烧模型；(3)基于步骤(1)和步骤(2)建立的模型，考虑碳交易和绿证交易，建立以整个规划周期支出最小为目标函数的水泥工业综合能源系统的多阶段规划模型，并求解得到规划方案。本发明可以优化水泥工业综合能源系统，实现减碳目标和节省成本。