本实用新型公开了一种实现热源蒸汽能量梯级利用的水电联产系统，包括锅炉、高压缸、中压缸、低压缸以及低温多效海水淡化装置；高压缸、中压缸及低压缸的转轴同轴连接，共同驱动发电机发电。中压缸的排汽一部分输送至低压缸做功，另一部分经背压汽轮机发电机组余压回收后输送至减温减压器，再经减温减压器输送至低温多效海水淡化装置做功。本实用新型采用背压汽轮发电机组回收利用燃煤电站抽汽处和低温多效海水淡化装置需求处的蒸汽余压，背压发电机组接带厂用电系统，排汽供给低温多效海水淡化装置，符合供热蒸汽能量梯级利用的基本原则，提高系统整体经济性，尤其适合淡水资源缺乏沿海地区的中低压分缸压力高的燃煤电站。