本发明公开了一种内置翅片的多级联相变储热装置及强化传热方法，该多级联相变储热装置包括：相变材料、相变储热单元、导热流体、导热流体通道和翅片；导热流体通过导热流体通道流经各级相变储热单元；翅片内置于各级相变储热单元的相变材料侧且紧挨导热流体通道外壁面。通过以上方式，本发明装置可根据各级相变材料充放热性能的不同，对充放热性能较差的相变材料容器布置数量较多的翅片，而对充放热性能较好的相变材料容器布置数量较少的翅片，进一步根据各级相变容器的充放热过程对其内部的翅片采用非等间距、非等高度或非等厚度布置，最终以较少翅片的代价，实现多级联相变储热装置整体高效的强化传热。