一种辐射制冷蓄冷强化的大规模太阳能海水淡化装置，包括：冷热能收集总成、蓄冷罐、蓄热罐和多级闪蒸总成，所述冷热能收集总成的集热板与蓄热罐进行热交换，所述冷热能收集总成的集冷板与蓄冷罐进行热交换，蓄冷罐的制冷管进口与海水补充管道相连通，蓄冷罐的制冷管出口与多级闪蒸总成的冷凝管道的进口相连通，所述多级闪蒸总成的冷凝管道的出口与蓄热罐的制热管进口相连通，蓄热罐的制热管出口与多级闪蒸总成的闪蒸海水进口相连通；所述多级闪蒸总成内每个冷凝管道的下方均设置有一个集液盘，所述集液盘的底部设置有淡水输送管道。本设计不仅利用多级闪蒸总成充分利用能量，而且利用冷热能收集总成持续集能提高海水淡化效率。