超临界发电机组具有安全、节能、环保等优势,近年来得到大力发展。准确对超临界机组进行性能分析,及时发现故障以及对机组进行运行优化有利于提高机组热效率、降低发电煤耗,其经济、社会效益显著。本文将热经济学结构理论运用于超临界汽轮机组性能分析,成功地诊断出机组出现的故障,并为机组的运行优化提供相应的理论依据。　　 本文首先详细介绍了热经济学结构理论性能分析的基本概念、诊断原理、计算模型。并将该理论运用于某1000MW超超临界汽轮机组故障诊断研究中:利用变工况计算模拟出四个故障工况,分别是:高压缸1级组效率下降5％,中压缸2级组效率下降5％,2号高加换热效率下降5％以及3个故障同时发生。诊断模型成功地对这4个工况进行了诊断,并得出相应的故障诊断表、燃料影响图等,实现了热经济学结构理论在超临界汽轮机组故障诊断中的应用。　　 其次,根据现有的大多数燃煤电厂的热力系统组成特点,提出普遍适用的简化分析模型。将简化模型运用于江苏某630MW超临界汽轮机组75％THA工况定滑压运行性能分析案例中,得出在75％工况,滑压运行比定压运行热耗低43kJ／(kw.h)的结论；结合故障诊断中故障影响相对集中的现象,提出局部分析思想,并证实该方法在模拟故障中具有较好的诊断效果。　　 再次,结合简化分析和局部诊断模型对同一630MW超临界机组进行实例应用:首先利用简化分析模型对机组A修前后的性能进行分析比较,分析结果与常规热平衡法计算的结果基本一致,证实热经济学结构理论在性能分析中的可行性；另外,机组在A修后,调节级后压力再度出现逐渐升高的问题,利用简化分析模型对B修前运行工况进行初步诊断,确定故障出现在高压缸内,进一步采用局部诊断模型对高压缸进行诊断,并结合理论计算公式成功地诊断出调节级动叶及高压缸1级组存在结垢,分析结垢的原因是在调节级喷嘴内蒸汽由超临界降至亚临界,造成蒸汽内多种盐类溶解度骤然下降,另外调节级喷嘴进出口轴向压降梯度大也会加速溶解度下降,蒸汽内析出大量盐类晶体,导致调节级动叶及后续级组结垢。　　 最后,探讨了亚稳态湿蒸汽的形成机理,并利用实例计算分析了对亚稳态湿蒸汽级采用最新亚稳态湿蒸汽计算方法与常规计算方法的差异,算例结果显示采用亚稳态计算方法与采用常规计算方法相比级效率相差较大,说明对于亚稳态有必要采用更准确的计算方法；对机组的运行优化问题进行了相关研究,提出复合滑压运行优化方式,并成功地运用于安徽某630MW亚临界机组,结合现场可操作性,得出了最优滑压曲线,与常规滑压运行曲线相比,该滑压曲线在不同负荷区域内的划分更为细致、合理,有利于机组准确地寻找适应不同负荷区域运行特性的经济运行方式,并为超临界机组运行优化方式提供参考依据。