单元机组是现代火电企业的主力机组,特别是高参数、大容量机组由于其较高的机组效率,在火电企业中所占的比例越来越高。电力行业的节能减排要以火电厂的节能减排为核心,以降低生产煤耗,提高企业竞争力。超临界参数机组负荷生产过程是一个非线性、参数时变、多变量耦合的被控对象,在保证锅炉和汽轮机稳定运行的同时,还要考虑它们之间动态特性差异,实现锅炉、汽轮机协调控制。因此,本文从以上问题出发,对机组的负荷控制与优化问题进行了研究,主要内容如下：1.简要分析了单元机组的工艺原理、特点,以及超临界参数机组的自动控制系统。综述了国内外先进控制与优化算法在机组运行中的研究与应用。2.分析了超临界参数单元机组的动态特性及各环节机理特性,概括了机组的建模研究现状。介绍了超临界参数机组负荷生产过程的主要输入输出变量及控制目标,推导了多变量广义预测控制与优化算法的基本形式及其约束处理。3.针对超临界参数机组负荷生产过程的动态特性与控制目标,提出了以负荷生产过程煤耗最小化为局部稳态经济指标的广义预测控制策略,并分别采取目标规划(Goal Programming,简记为GP)和线性规划(Linear Programming,简记为LP)实现局部稳态目标计算。通过仿真研究表明,在不需要目标协调时,GP+GPC与LP+GPC-具有相同的性能曲线,与常规广义预测控制相比,能够在保证基本控制目标实现的前提下,有效地降低燃料煤消耗,并且能够克服参数时变带来的模型失配影响,具有一定的鲁棒性；而在需要目标协调时,GP+GPC能协调好控制目标与经济优化目标之间的关系,比LP+GPC更好的完成控制任务。4.为了实现面向锅炉热效率的稳态优化与控制,对锅炉热效率指标飞灰含碳量、炉渣残碳量建立了最小二乘支持向量机软测量模型,并提出基于自然选择的粒子群算法优化建模参数。工业现场数据仿真表明,所建模型具有较好的精度,为设计面向锅炉热效率的优化控制系统奠定了基础。5.对全文进行了总结与展望