本发明公开了一种双燃料动力船LNG冷能梯级综合利用系统，采用横向三级嵌套的朗肯循环发电将LNG燃料冷能逐级利用发电，并且将第三级跨临界CO₂朗肯循环与蓄冷循环、冷库+空调循环并联，从而共同形成实现春、秋、冬季需用的发电+冷库的冷能利用，实现夏季需用的发电+冷库+空调的冷能综合利用，实现春、秋、冬季短时停船停机使用蓄冷系统维持冷库的正常运转和实现夏季短时停船停机使用蓄冷系统维持冷库和空调的正常运转四种系统的工作方式。通过有效整合LNG/柴油机双燃料主机缸套冷却水回路和高温烟气冷却回路，根据不同时空的工况条件，系统能通过相应功能模块的调节，在满足船舶需求的基础上提高冷综合利用率，降低营运成本。