本发明提供一种全负荷工况高效汽轮机组、设计方法及运行方法，在高压缸的调节级中设置渐缩型喷嘴组和拉瓦尔喷嘴组，当机组运行在[L_x,满负荷]高负荷工况下时，打开渐缩型喷嘴组，当机组运行在[L_x0,L_x]中低负荷工况时，打开拉瓦尔喷嘴组，蒸汽在拉瓦尔喷嘴组内膨胀加速至超音速，有效降低节流损失，因此蒸汽压力可大幅提高至允许的最大运行压力，进而提高循环效率；通流面积相近或相等的一对渐缩型喷嘴组布置对组沿调节级的轴对称布置或中心对称布置，压比相近或相等的一对拉瓦尔喷嘴组布置对组沿调节级的轴对称布置或中心对称布置，渐缩型喷嘴组与拉瓦尔喷嘴组在调节级的周向上依次交替布置，平衡喷嘴组通流蒸汽时产生的相互作用力，提高运行稳定性。