随着电力企业改革的深入进行,厂网分开、降低发电成本、提高电厂的上网电价竞争力是目前发电企业面临的主要任务。针对实际机组实现热经济性能的准确在线监测以及机组运行可控参数的合理优化是节能降耗的重要手段。明确复杂热力系统各运行状态参数之间的关联关系,在不同的运行边界条件下准确地重构机组的运行状态,进而实现多边界约束条件下实际机组可控运行参数的在线优化是实现火电机组优化运行的关键技术问题。本文针对以节能分析为目标的运行状态重构及运行参数优化等两个方面开展了研究工作,力求在深入的理论分析的基础上,融合数据信息资源,给出一种面向真实系统的、有效的决策方案。本文指明热力系统状态参数存在设备层面和系统层面的两重关联关系。为实现机组运行状态参数的准确重构,针对热力系统关键参数的选取进行了两类参数的能耗敏感性分析。通过引入负荷分布概率密度函数,给出了参数总体能耗敏感因子的计算方法,并结合实例分析了各参数对能耗影响权重排序,为多测点冗余技术、数据重构、状态维修和运行优化的关键参数的选取提供重要的理论依据。针对实际运行数据存在的状态不一致性以及数据失真等问题,提出了动态数据的准稳态处理方法以及包括逻辑关联分析在内的多重数据验证方法,保证了用于深入分析的源数据的准确性;对于历史数据的时效性问题,提出了时效因子的概念,为历史数据的合理引用提供了基础。在以上数据分析和处理的基础上,提出了综合机理分析以及统计方法各自优点的针对火电厂热力设备的混合建模方法,通过对不同边界条件下管道流动阻力特性、加热器的传热特性、汽轮机级组的通流特性以及效率特性等各类设备的实际特性精确建模的基础上,准确地描述了在设备层面上运行参数之间的关联关系,为重构机组的整体运行状态提供了重要的基础。引用系统分析思想,提出以汽水分布方程进行热力系统集成进而实现机组状态重构的方法,从而确定了系统层面上运行参数之间的关联关系,实现了不同约束条件下的热力系统状态重构,为实际机组的运行状态重构提供了一种新的技术路线。在此研究工作地基础上,本课题研究了多边界约束条件下的参数优化方法,并结合特定机组,针对运行初压的优化问题研究得出了不同发电负荷以及循环水入口温度下的最优运行初压曲线。结合某火电厂的机组运行优化系统项目开发,研究并分析了基于SIS平台的机组运行优化系统的结构和组成、实现的具体功能、系统框架以及系统的实际应用情况。