发明公开了一种多级互补式蓄热装置及方法，包括由依次串联连接的高温、中温和低温相变蓄热器构成的三级相变蓄热器，各级相变蓄热器内设置多套换热器，三种相变蓄热器采用了模块化的梯级蓄能模式，通过控制阀门、控制阀、循环泵和级间控制阀的启闭，通过串联、并联以及串并联混合的组合方式组成多种蓄热模式。对于不同温度和不同能量层级的多种热源，以及随时间不断变化的热源实现自适应的蓄热功能；同时，根据不同的用能需求，实现多级互补式取热功能。避免了大温差蓄热或取热带来的能量损失，系统的运行效率和节能特性得到大大提高。