一种应用于储能电站的多级冷却系统及控制方法，系统包括三级热循环回路，第一级热循环回路中通过主循环泵将冷却水供至被冷却器件液冷系统中进行热交换，被冷却器件的热量传递为冷却水的热量；冷却水流经第二级热循环回路的板式换热器处，与冷媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；第二级换热循环回路中冷媒体供至第三级换热循环回路中的蒸发器进行热交换，冷媒体的热量由冷凝器和冷凝风机带出到环境中；第一级热循环回路中的冷却水供水温度始终大于被冷却器件所在环境的露点温度；本发明采用液冷系统对储能电站集中供冷，同时稳定的控制制冷机组出水温度和被冷却器件供水温度，避免凝露现象发生，特别适用于电力电子装置的冷却。