近年来,我国大气环境污染形势严峻,全国多个地区频繁出现严重的雾霾天气,大范围、长时间、高浓度的大气污染,对人体健康、生态环境和交通安全造成了严重损害。为应对日益突出的大气环境问题,促进GDP与环境的和谐统一发展,生态GDP核算体系逐渐推行,各省纷纷建立了空气质量改善考核和补偿机制以激励相关单位。燃煤电厂运行产生的二氧化硫、氮氧化物、粉尘等均是大气污染的主要物理基源之一,对空气质量影响严重,但我国当前的能源结构决定了煤电的发电占比不会快速下降。在煤炭仍为能源消费主体的客观形势下,解决燃煤机组运行造成的环境污染问题刻不容缓,以保证能源有效供给和提高大气环境质量为目标进行燃煤电厂的运行优化及规划具有重要意义。因此,本文进行了以下研究:研究了燃煤大气污染物扩散时空特性。探讨了高斯扩散模型中的高斯烟羽模型和高斯烟团模型,并对比了二者的适用范围及特点。结合燃煤电厂的运行特征,提出了适应电力生产的大气污染物扩散模型,并采用仿真手段详细分析了燃煤气载污染物扩散的时空分布特性。针对电力领域一般存在多排放源、多监测点的特征,建立了污染物扩散的源-荷相关矩阵,使得污染物扩散浓度的计算得到简化。研究了生态GDP核算下计及污染扩散的煤电机群运行优化问题。基于生态GDP的概念,提出了燃煤电厂的生态GDP核算方法,量化了燃煤电厂排污应缴环保税和调整发电计划可获空气质量指数补偿金的计算方法。在生态GDP核算体系下,以售电收入、燃料成本、环保税和空气质量指数补偿金四部分组成的煤电机群发电收益最大为目标,考虑燃煤机组运行的相关技术约束,建立了基于生态GDP核算体系的煤电机群运行优化模型。通过算例分析,验证了所提模型可以在增加发电收益的同时改善大气环境。研究了考虑污染物扩散影响的燃煤热电厂选址规划问题。提出了燃煤热电厂选址的评价指标体系,从经济性、环保性、安全性和社会性四个方面进行评价,将空气质量指数补偿金纳入环保性指标以构造精细化环保成本,进而建立了考虑污染物扩散影响的燃煤热电厂选址规划模型。进一步的,对比分析了所提模型的规划结果与常规选址规划结果的异同,并研究了区域盛行气象条件对选址规划结果的影响,为相关部门确定新建热电厂的最优位置提供理论依据和方法指导。